Hawkings Highlights

Illustration eines Schwarzen Lochs (Foto: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC))

Stephen Hawking ist wohl der berühmteste Wissenschaftler der Gegenwart. Das liegt an seinem tragischen Schicksal und mehreren populärwissenschaftlichen Bestsellern, angefangen mit "Eine kurze Geschichte der Zeit" aus dem Jahr 1988. Doch sein fachwissenschaftlicher Ruhm gründet sich auf seine physikalischen und kosmologischen Erkenntnisse. Hier eine kurze Zusammenfassung seiner Arbeiten und Themen sowie der Versuch einer Einordnung in die aktuelle Forschungslandschaft.

Am 8. Januar wird Stephen Hawking 75 Jahre alt. Das nimmt bild der wissenschaft hier zum Anlass, Hawkings zwölf wichtigste Forschungsthemen und -beiträge einmal kurz zusammenzufassen. (Ein ausführlich erläuterter Überblick und eine umfangreiche Biographie des Kosmologen findet sich im aktuellen Januar-Heft.) Außerdem werden Hawkings Arbeiten hinsichtlich ihres gegenwärtigen Stellenwerts in der Theoretischen Physik eingeordnet. Die drei Kriterien sind: "akzeptiert", "plausibel" und "spekulativ". Sie sind deskriptiv, nicht wertend gemeint.

· Die Urknall-Singularität: Die Entstehung des Universums ist im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie unerklärlich, wenn Krümmung, Dichte und Temperatur unendlich werden. – AKZEPTIERT

· Singularitätsfreiheit in imaginärer Zeit: Wenn die Raumzeit "keine Grenzen" hat, wäre der Urknall erklärbar und die Zeit hätte einen Anfang. – SPEKULATIV

· Quantenmuster am Himmel: Wenn sich das Universum im Urknall rasant ausgedehnt hat, muss es in der Kosmischen Hintergrundstrahlung winzige Temperaturschwankungen gegeben haben. Sie markieren Dichteunterschiede, aus denen die Galaxien entstanden sind. – AKZEPTIERT

· Die Richtung der Zeit: Wenn das Universum künftig kollabiert, dreht sich der Zeitverlauf nicht um. – PLAUSIBEL

· Wachsende Schwarze Löcher: Die Schwerkraftfallen haben nur drei Eigenschaften (Masse, Drehimpuls, Ladung), und ihre "Oberfläche" (Ereignishorizont) kann im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht schrumpfen. – AKZEPTIERT

· Hawking-Strahlung: Quanteneffekte führen dazu, dass Schwarze Löcher verdampfen – allerdings in sehr langen Zeiträumen. Winzige Schwarze Löcher aus dem Urknall könnten sich jedoch schon heute auflösen. – PLAUSIBEL

· Informationsverlust bei Schwarzen Löchern: Wenn Schwarze Löcher restlos verdampfen, wäre womöglich die Quantenphysik und Energieerhaltung obsolet. Dieses große Problem der Physik wird sehr kontrovers diskutiert. Es gibt bislang nur spekulative Lösungsvorschläge, auch von Hawking. – AKZEPTIERT bzw. SPEKULATIV

· Weltformel: Eine einheitliche Theorie der Materie und Kräfte könnte das Rätsel des Urknalls und der Schwarzen Löcher lösen. Hawking favorisiert die String/M-Theorie und hat die Euklidische Quantengravitation mit entwickelt. – SPEKULATIV

· Babyuniversen und Naturkonstanten: Hawking sympathisierte vorübergehend mit der Idee, dass der Wert der Kosmologischen Konstanten durch eine Wechselwirkung unseres Universums mit anderen auf (fast) Null reduziert und so erklärbar würde. – SPEKULATIV

· Anthropisches Prinzip: Wir beobachten die Welt so, wie sie ist, weil wir in anderen Welten gar nicht leben könnten. Das erklärt Hawking zufolge die Werte von Naturkonstanten. Er meint, dass es viele Universen mit völlig anderen Eigenschaften geben könnte. – SPEKULATIV

· Top-down-Kosmologie: Diese Deutung der Quantenphysik geht von der Realität aller möglichen Geschichten des Universums aus, die mit den gegenwärtigen Beobachtungen übereinstimmen. – PLAUSIBEL

· Vermutung zum Schutz der Zeitordnung: Die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt die Möglichkeit, in die eigene Vergangenheit zu reisen. Weil dies zu Zeitparadoxien führen könnte, postulierte Hawking, dass Quanteneffekte die Bildung von Zeitschleifen verhindern oder diese sofort zerstören. – PLAUSIBEL

 

Rüdiger Vaas ist Astronomie- und Physik-Redakteur bei bdw. Mit Stephen Hawking hat er mehrfach gesprochen und vier Bücher über dessen Leben und Werk publiziert, zuletzt "Hawkings Kosmos" und "Einfach Hawking!"

 

  
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