Expandierende Erde - zu große Zahlen und zu kleine Schwerkraft (AstroGeo)
Mittwoch, 6. August 2025 · 1 h 14
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Shownotes
Im Jahr 1937 hatte Paul Dirac eigentlich so alles erreicht, was man als theoretischer Physiker erreichen konnte: Der Brite hatte die Quantenphysik mit begründet und sie mit Einsteins Spezieller Relativitätstheorie vereint. Fast aus Versehen hatte er erstmals eine neue Form von Materie beschrieben, die wir heute als Antimaterie kennen. Paul Dirac hatte nicht nur eine Professur an der angesehen Universität von Cambridge bekommen, sondern bekam auch im Alter von nur 31 Jahren den Nobelpreis für Physik zugesprochen. Doch nun wandte sich Dirac größeren Dingen zu: der Kosmologie.
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Lieber Karl, was erhalte ich, wenn ich zwei theoretische Quantenphysiker mit einer Prise Zahlenmystik sowie begrenzten Kenntnissen der Geophysik mische? Ganz bestimmt nichts Gutes. Hallo bei Astrogeo, dem Podcast der Weltraumreporter. Ich bin Karl Urban. Und ich bin Franzi Konitzer. Und wir sind zwei Wissenschaftsjournalisten. Franzi ist Astrophysikerin, die findet, dass der größte Vulkan im Sonnensystem der Olympus-Mons auf dem Mars ruhig mal wieder ausbrechen könnte.
Und ich bin Geologe, der gerne mal eine Wanderung durch den Canyon Wallis Marineris unternehmen würde. Und in diesem Podcast erzählen wir uns gegenseitig Geschichten, die uns entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert haben oder die wir in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben.
Heute mit der Ausgabe 114 und deshalb ist es an mir, dir eine Geschichte zu erzählen. Du kannst dich ganz entspannt zurücklehnen, Karl. Hurra! Und diese Geschichte fängt an im Jahr 1937. Und im Jahr 1937, da hat ein Engländer namens Paul Adrian Maurice Dirac oder einfach nur Dirac im Alter von nur 35 Jahren so ziemlich alles erreicht, was man als Physiker erreichen kann. Ich weiß es nicht, sagt dir Dirac was?
Theoretischer Physiker, schon mal gehört. Ich hatte mal einen Prof, der hat behauptet, er ist schuld am Tod von Dirac. Das war auch ein Theoretiker, der hat irgendwie irgendwo in den USA seine Doktorarbeit gemacht oder so und er hat am Vorabend von Diracs Tod noch in seinem Büro gestanden und mit ihm geredet.
Aber Dirac hat ein stolzes, hohes Alter erreicht. Er ist im Alter von 84 Jahren verstorben am Ende einer langen und illustren Karriere. Und diese lange und illustre Karriere, die war eben auch schon 1937 ziemlich gut am Start. Und ja, du hast ja schon gesagt, Paul Dirac ist theoretischer Physiker. Soll heißen, er arbeitet nicht im Labor, sondern am Schreibtisch.
Und Paul Dirac hat als erster Mensch überhaupt eine Doktorarbeit zum Thema Quantenmechanik geschrieben. Mit dem schönen, schlichten Titel Quantum Mechanics im Juni 1926. Das hat dann auch ausgereicht, weil die Quantenmechanik wurde ja damals erst entwickelt. Paul Dirac war daran maßgeblich beteiligt und ja, dann reicht auch so zwei Worte für den Doktorarbeit. Für den Titel finde ich prima.
Wurde sicher seitdem öfter mal zitiert. Wahrscheinlich. Ich bin ja noch nicht mehr sicher, ob die Doktorarbeit, weil seine wichtigste Entdeckung, die kam erst ein bisschen später, und zwar 1928. Da hat er etwas vorgestellt, was sich heutzutage Dirac-Gleichung nennt. Da hat er erstmals Einsteins spezielle Relativitätstheorie und die Quantenmechanik zusammengebracht.
Was das heißen soll, ist einfach, dass wenn du dir ein Atom anguckst mit zum Beispiel einem Elektron außenrum, das reißt ja nicht fortwährend mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradlinig durch den Raum, sondern die Details, wie man die Relativitätstheorie, die Spezielle und Quantenmechanik zusammenbringen könnte, das ist eben ursprünglich auf Paul Dirac's.
Mist gewachsen, würde ich jetzt sagen, das klingt respektierlich, aber das hat er eben aufgestellt, diese Gleichung. Und aus dieser Dirac-Gleichung hat er zum ersten Mal etwas beschrieben, was wir heute vor allen Dingen vielleicht aus der Science-Fiction kennen, nämlich Antimaterie. Also, genauer gesagt, das Positron, das Gegenstück zum Elektron, das hat seine Dirac-Gleichung oder ja, konnte man daraus ableiten.
Das hat ihm das theoretisch gesagt, dass es so ein Teilchen geben müsste. Das Positron ist ja positiv geladen, aber hat dieselbe Masse wie ein Elektron. Und das wurde dann erst ein paar Jahre später experimentell nachgewiesen, in der kosmischen Strahlung gefunden und hat dann auch erst seinen Namen erhalten.
Aber Paul Dirac ist heutzutage eher, ja, vielleicht, wenn er überhaupt allgemeinert bekannt ist, schon eher für die Sache mit dieser Antimaterie bekannt. Und dann ist er 1932 auch noch gleich Professor geworden, und zwar Professor des Lukasischen Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Cambridge. Very fancy.
Weil genau diesen Lehrstuhl, den hatte Isaac Newton inne und nach Paul Dirac kam dann noch jemand und danach kam Stephen Hawking. Deshalb kennt man das. Also hoch angesehen. Und zu guter Letzt bekommt er 1933 auch noch den Nobelpreis für Physik, zusammen mit Erwin Schrödinger, der mit der Schrödinger Gleichung und der Katze, für die Entdeckung einer neuen nützlichen Form der Atomtheorie, also genau diese Heirat zwischen Einsteins spezieller Relativitätstheorie und der Quantenmechanik, da war er erst 31 Jahre alt. Also...
Hat schon ziemlich was gerissen. Tragt man sich, was für ein Mensch war denn dieser Paul Dirac? Sicherlich auf seine Weise extrem talentiert und genial und auch so genial, dass es nicht ins Gewicht gefallen ist oder negativ ausgefallen ist, dass Paul Dirac selbst für einen theoretischen Physiker jetzt ein bisschen als speziell galt.
Und das ist auch so, wie man ihn als Physikstudentin kennenlernt eigentlich. Auch in seinem, ich glaube, Englischsprach- und Wikipedia-Eintrag gibt es darüber einen eigenen Abschnitt. Also Paul Dirac war wirklich ein bisschen speziell, weil er zum Beispiel extrem wortkarg war. Also er hat nicht viel gesagt und zwar so wenig gesagt, dass seine Kommilitonen an der Universität Cambridge eine neue Einheit eingeführt haben, nämlich das Dirac, eine physikalische Einheit mit dem Wert ein Wort pro Stunde.
In anderer Version dieser Geschichte ist ein Dirac die minimale Anzahl von Worten, die ein Mensch binnen einer Stunde reden kann. Und es gibt viele solche Geschichten über Dirac, das soll aber nicht heißen, er war kein Misanthrop, er mochte Menschen, er mochte Zeit mit Menschen verbringen, solange er nichts sagen musste.
Und er hat sich immer extrem präzise eben ausgedrückt. Das ist auch so eine Geschichte, wo Dirac hat einen Vortrag gehalten und dann die ganze Tafel voller Gleichungen und Zahlen geschrieben, pipapo. Und am Ende hat ein Student gefragt, ich verstehe die Gleichung da oben auf der Tafel nicht. Und Dirac stand da und hat überhaupt nicht reagiert.
Und dann war dann so nach einer Minute, als dann der Moderator jenes Vortrages sagte, naja, was sagen sie denn jetzt dazu? Dann hat Paul Dirac gemeint, das war aber keine Frage. Also er hat Dinge sehr wortwörtlich wahrgenommen. Er meinte, dass nicht böse wird. Er mochte Menschen und hatte auch viele Freunde, aber er wäre so speziell, dass diese Arten von Geschichten kursieren eben bis heute.
Meine Lieblingsanekdote über Paul Dirac ist eine andere. Die trug sich im Jahr 1927 zu und wurde so von Werner Heisenberg berichtet. Werner Heisenberg, auch sehr berühmter deutscher Quantenphysiker, auch Mitbegründer der Quantenmechanik, der mit der Heisenbergschen Unschärfe-Relation. Also Dirac und Werner Heisenberg waren auf einer Reise nach Japan zu einer Konferenz.
Und Heisenberg war recht gesellig und mochte auch Menschen, vor allen Dingen die jungen Frauen an Bord des Schiffes, das sie nun nach Japan brachte. Und er hat mit den jungen Frauen vor dem Abendessen auf diesem Schiff getanzt. Und dann fragte Dirac ihn, Heisenberg, warum tanzen Sie? Und Heisenberg antwortete, dass er gerne mit netten Frauen tanzen würde, wenn es denn welche gäbe.
Und Dirac, so wurde es dann von Heisenberg später erzählt, der fiel in tiefe Gedanken und fragte dann nach 15 Minuten nach, Heisenberg, woher wissen Sie vorher, dass die Frauen nett sind? So. Zum Glück für Paul Dirac lernt er dann aber doch eine nette Frau kennen, nämlich Margit Wigner, praktischerweise die Schwester von einem Mathematiker, der auch späterer Nobelpreisträger war.
Und Anfang 1937 haben Paul Dirac und Margit Wigner geheiratet in England. Die Flitterwochen finden in Brighton an der englischen Küste ab. Ich kann mir irgendwie trotzdem nicht vorstellen, dass das sehr nett ist im Januar 1937. So Januar als Flitterwochen finde ich irgendwie komisch, aber gut, es scheint ihm gefallen zu haben, denn nach seiner Rückkehr aus den Flitterwochen setzt sich Paul Dirac wieder an seinen Schreibtisch und schreibt einen kurzen Artikel für das hoch angesehene Fachmagazin Nature.
Und er schickt ihn ab. Der Artikel wird veröffentlicht. Und was in diesem Artikel steht, findet ein berühmter Physiker namens Nils Bohr so entsetzlich, dass er zu einem Kollegen sagt, das passiert mit Menschen, wenn sie heiraten. So. Egal, ob die Frau nett ist oder nicht. Ja, also das ist, das muss man sagen, Nils Bohr war selber verheiratet.
Naja, er wusste vielleicht, wovon er spricht, ja. Aber die Frage ist natürlich, was genau an diesem Fachartikel hat Nils Bohr so aus der Fassung gebracht? Ja, also prinzipiell beschäftigt sich der Artikel mit der Kosmologie, nicht mit der Quantenphysik. Ich habe ja erzählt, Paul Dirac, der Erste, der die Doktorarbeit zum Thema Quantenmechanik geschrieben hat und zu dem Zeitpunkt schon Nobelpreisträger war und so weiter und so fort.
Also Paul Dirac beschäftigt sich mit Quantenphysik der Welt des Allerkleinsten, mit Atomen, mit Elektronen, mit Antimaterie offensichtlich, aber in diesem kurzen Artikel wendet er sich der Kosmologie zu. Und beschäftigt sich mit den ganz großen Fragen im Universum. Und er war ein, auch schon zu diesem Zeitpunkt, 1937, hat er an den, ja, in Klammern Urknall geglaubt.
Also an den Anfang des Universums. Das erinnert sich vielleicht noch aus meiner epischen Trilogie zum Urknall, dass das 1937, das war ja, das hieß damals noch nicht Urknall und auch sonst war das keine, das war nicht die vorherrschende Meinung, wenn man überhaupt eine wissenschaftliche Meinung zum Anfang des Universums hatte.
Aber Dirac hat an diesen Urknall, der damals offensichtlich noch nicht Urknall hieß, geglaubt und er hat auch die Expansion des Universums anerkannt, also auch gesagt, ja natürlich, so. Er war also kein Vertreter der Meinung, dass das Universum schon immer und für alle Ewigkeiten unverändert existiert.
Und in diesem Nature-Artikel, der den Titel trägt, The Cosmological Constance, also die kosmologischen Konstanten, da beschäftigt sich Paul Dirac aber nicht mit dem Urknall an sich, sondern mit etwas, das ihm aufgefallen ist und was mit einigen Naturkonstanten zusammenhängt. Also Naturkonstanten sind zum Beispiel die Masse des Elektrons, die Lichtgeschwindigkeit, die Elementarladung, also die elektrische Ladung eines Elektrons oder die Gravitationskonstante.
Und wie der Name schon sagt, eine Naturkonstante ist eine physikalische Größe, die in den Naturgesetzen auftaucht und deren Wert sich wieder beeinflussen lässt und die sich auch nicht verändert, weder im Raum noch mit der Zeit. Also ich kann die Masse von einem Elektron nicht halbieren, weil das Elektron als Elementarteilchen ist unteilbar.
Und wenn ich jetzt die Masse eines Elektrons messen könnte am anderen Ende des Universums vor fünf Milliarden Jahren, dann wäre das immer noch genau das Gleiche. Das ist das, was Naturkonstante heißt. Und in diesem Artikel betrachtet Dirac eben mehrere Naturkonstanten und sagt, irgendwas ist komisch.
Und zwar setzt er verschiedene Naturkonstanten im Verhältnis zueinander. Also zum Beispiel schaut er sich das damalige Alter des Universums an, was er mit zwei Milliarden Jahren annimmt. Das war halt damals so die Schätzung aus den Daten, die man hatte. Wie viel sind es wirklich? So was wie 14,5 oder so?
13,82 Milliarden Jahre sind es inzwischen. Also Größenordnung, Milliarden, passt schon, aber ansonsten so. Also er schaut sich das Alter des Universums an und er hat zum Beispiel das Alter des Universums in Relation gesetzt zu einer atomaren Einheit der Zeit, also zu der Zeit, die das Licht braucht, um durch den Durchmesser eines Elektrons hindurch zu reisen.
Also das ist natürlich Quatsch, weil Licht jetzt nicht wirklich ein Elektron durchqueren kann, aber du kannst es sozusagen als Zeiteinheit nehmen. So ungefähr und damit eine grobe Idee bekommen, was so die Zeitskalen sind von einem Atom. Es ist vermutlich eine relativ kurze Zeitspanne. Ja, das ist eine relativ kurze Zeitspanne und diese Zeitspanne beruht halt vor allen Dingen nur auf Naturkonstanten.
Also auf E, auf der Elementarlahme vom Elektron, auf der Masse vom Elektron und auf der Lichtgeschwindigkeit. Und wenn du dieses Zeitalter des Universums nimmst mit zwei Milliarden Jahren und das dann durch diese atomare Zeit teilst, das hat Dirac gemacht, dann kriegt er was raus, was ist nämlich ein Zahlenverhältnis von zwei mal zehn hoch neununddreißig.
Also ein sehr großes Verhältnis, eine sehr große Zahl. Und das macht Dirac auch noch mit zwei anderen Verhältnissen. Zum Beispiel, dass er setzt die Größe des Universums oder was man damals als die Größe des Universums angenommen hat in Relation zum Umfang von einem Atom oder von einem Elektron, also auf atomare Größe, wie groß ist ein Atom verglichen mit wie groß ist das Universum.
Und der kriegt dann wieder eine riesige Zahl raus, weil unüberraschenderweise das Universum sehr viel größer ist als ein Atom. Und der kriegt dann eine Zahl raus, die ist ungefähr so sieben mal zehn hoch achtunddreißig. Und Dirac in diesem Nature-Artikel schreibt eben, es ist ja irgendwie seltsam, dass wenn man diese ganzen dimensionslosen Zahlen ausrechnet, diese großen Zahlen, diese Verhältnisse, die sind alle so im Größenverhältnis von 10 hoch 40. Verzeihung.
Dieses 10 hoch 38, 10 hoch 39, 10 hoch 40. Letztendlich basiert es darauf, wenn du auch die Stärke der, Gravitationskraft, also der Schwerkraft, in Relation setzt zu der Stärke, die zum Beispiel in dem Atom ist, zur elektromagnetischen Kraft, dann kriegst du auch was raus, was so bei 10 hoch 40 liegt.
Weil die Gravitation sehr, sehr, sehr schwach ist im Vergleich zu dieser Kernkraft. Weil die Gravitation sehr, sehr, sehr schwach ist. Richtig. Und die Rack sagt erstmal nur das ist aber komisch, Dass diese Verhältnisse, diese großen Zahlen, also die sind nicht nur groß, das hat Indischer statt, aber dass es auch alles so das ähnliche Verhältnis ist.
Und Dirac sagt, das muss einen tieferen Sinn haben. Also das ist nicht nur Zufall, dass diese Verhältnisse so groß sind, sondern da muss ja irgendwas dahinter stecken. Und wenn du diese Verhältnisse als eben nicht zufällig erachtest, sondern als, da muss ja irgendwas dahinter stecken, denkt sich eben Paul Dirac, naja gut, wenn diese Verhältnisse einen tieferen Sinn haben, dann müssen die ja eigentlich im Universum gleich bleiben.
Also dann hat es wirklich was, ich sage jetzt einfach mal 10 hoch 39, das ist bedeutsam, dieses Verhältnis der großen Zahlen. Vielleicht, ja, vielleicht, das ist auch Zufall. Das ist seine Annahme, das ist seine Hypothese, das ist die Zahlenmystik, von der ich letztendlich in meiner Anfangsfrage gesprochen habe.
So, also 10 hoch 39, das ist so. Aber ich habe ja auch gesagt, es berechnet sich ja aus dem Verhältnis von mehreren Naturkonstanten und die Naturkonstanten verändern sich nicht, aber Dirac sagt jetzt, naja, ja, hm, aber wenn dieses Verhältnis an sich das Wichtige ist, dann muss dieses Verhältnis ja immer gleich bleiben, was aber heißt, dass die Zahlen, die ich benutze, oder die Naturkonstanten, die ich benutze, um das Ganze auszurechnen, die müssen sich ja dann verändern.
Und daraus nimmt Dirac an, dass sich die atomaren Eigenschaften, die verändern sich nicht. Zum Beispiel die Naturkonstanten der Elementarladung, dieses kleine E, die Masse des Elektrons, das bleibt unverändert, laut Dirac. Aber dann muss ja sich was anderes verändern und zwar, wenn du das Verhältnis der großen Zahlen erhalten willst, dann muss sicher mit wachsendem Alter des Universums, das steckt da ja auch drin, mit diesen zwei Milliarden Jahren, dann muss eine andere Naturkonstante schrumpfen also kleiner werden, damit ich immer noch dieses Verhältnis bekomme und deshalb sagt direkt, okay, diese atomaren Eigenschaften, die bleiben gleich und deshalb Deshalb wird die Gravitationskonstante umso kleiner, je älter das Universum ist.
Er Dirac sagt in diesem kurzen Artikel, die Gravitationskonstante ist umgekehrt proportional zum Alter des Universums. Und das würde bedeuten, dass... Die Schwerkraft im frühen Universum stärker war als im heutigen Universum. Also die Gravitationskonstante, das klingt jetzt auch so, das kennt man vielleicht aus Berechnungen oder so, das ist ein großes G.
Und die gibt in den einfachen Newton'schen Gesetzen, da taucht die auch schon auf als großes G, da gibt sie die Stärke der Gravitation an. Also du brauchst diese Gravitationskonstante, um wirklich die Kraft auszurechnen, die Schwerkraft auszurechnen, die zwischen zwei Körpern mit zwei verschiedenen Massen oder mit zwei Massen halt in Abhängigkeit von ihrem Abstand herrscht.
Da brauche ich die große Gravitationskonstante G. Aber wir befinden uns ja im Jahr 1937. Da war auch schon natürlich die allgemeine Relativitätstheorie nach Albert Einstein am Start. Und in der allgemeinen Relativitätstheorie wird die Schwerkraft ja nicht als Kraft beschrieben, sondern als Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit.
Und in der allgemeinen Relativitätstheorie gibt es natürlich auch die Gravitationskonstante und da beschreibt sie die Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit. Und Dirac sagt nun also, ja, so früher war die Gravitationskraft oder die Krümmung stärker, weil die Gravitationskonstante nimmt also ab. Wenn es dich interessiert, der Wert heutzutage, nachgemessen, der Gravitationskonstante beträgt 6,674 mal 10 hoch minus 11 Kubikmeter pro Kilogrammsekundenquadrat.
Das musst du dir nicht merken, keine Sorge, aber... Ich bilde mir ein, damit schon mal gerechnet zu haben in meiner Schurlaufbahn. Ja, bestimmt, auch in der Schule. Das ist F ist gleich G, M1, M2 durch R². Fertig. Damit hast du bestimmt auch schon mal gerechnet. Das ist in dem ... Du schaust leicht gequält.
Passt schon. Das ist quasi, wenn ich Kraft habe, das ist F, ist gleich großes G, das ist die Gravitationskonstante M1, M2 durch R², den Abstand zum Quadrat. So, und laut Dirac in diesem Artikel war G früher viel größer. Das irritiert mich sogar, weil ich verstehe nicht, warum du nicht gerade vor Entsetzen vom Stuhl rutscht.
Naja, es ist halt eine Hypothese und ich kann es jetzt nicht mit meinem physikalischen Verständnis abgleichen. Und auch Bohr war ja entsetzt. Insofern, ich lausche mal, was kommt. Und ich weiß auf jeden Fall, dass Dirac ja durchaus ein angesehener Physiker ist bis heute. Insofern, mal gucken. Ja. Ich bin trotzdem entsetzt, dass du nicht entsetzt bist. Weil letztendlich, was Dirac behauptet, wenn man sagt, die Naturkonstante war früher größer, das klingt so unsexy, aber letztendlich, was Dirac damit sagt, ist, dass die Naturgesetze, die ja mit Hilfe der Naturkonstanten ausgedrückt werden, dass diese Naturgesetze nicht immer gleich waren.
Dass sich die Naturgesetze im Laufe des Universums verändern, vielleicht sogar vom Ort abhängen. Und das hat er auch in einem Vortrag von 1939 verdeutlicht. Er hat gesagt, zu Beginn der Zeit waren die Naturgesetze wahrscheinlich nicht ganz anders, als sie es heute sind. Daher sollten wir die Naturgesetze als etwas ansehen, die sich gemäß des Alters des Universums ändern, anstatt über die gesamte Raum und Zeit hinweg gleichgültig zu sein.
Also, Dirac nennt die von ihm beschriebene Vermutung zunächst das fundamentale Prinzip und später nennt er es oder spricht er von der Large Numbers Hypothesis die Hypothese der großen Zahlen. Mhm. Also, wie gesagt, ich bin immer noch entsetzt, ob deines Mangels an Entsetzen. Und ja, dieser kurze Artikel hat Nils Bohr ja auch so ziemlich aus der Fassung gebracht, denn die Behauptung an sich ist natürlich harter Tobak, wenn man sich hinstellt und sagt, übrigens die Naturgesetze verändern sich und deshalb sind die Naturkonstanten nicht konstant, sondern variabel.
Und da sind wir dann wieder auch bei dem schönen Bonmot, Aphorismus von wem auch immer. Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise. Also was waren Diracs Beweise oder Hinweise oder überhaupt, dass das richtig sein konnte? Ja, die waren nicht vorhanden. Genau das war das Problem.
Also natürlich ist es so, er hat ja theoretisch gearbeitet. Also war es damals auch nicht unbedingt sein Job, Beweise dafür zu liefern. Und das prinzipielle Vorgehen, was er da gemacht hat, nämlich sich mehr oder weniger auf der grünen Wiese was zu überlegen und dann hinterher zu sagen zu den experimentellen Physikerinnen und Physikern, ja guckt mal, das war damals Gang und Gäbe.
So ist letztendlich auch der, ja, schon gesamte Fortschritt in der Quantenmechanik gemacht worden. Man hat damit nicht Probleme gelöst, die in Experimenten aufgetaucht sind oder Beobachtungen erklärt, sondern man hat Gesetze aufgestellt oder Formeln aufgestellt und sich teilweise sogar erst hinterher darüber Gedanken gemacht, was das jetzt nun eigentlich heißt.
Das war ja auch so die Schrödinger Gleichung zum Beispiel oder auch bei Diracs Gleichung. Das war so, was heißt das jetzt eigentlich? Also in der Realität. Keine Ahnung, zum Beispiel bei der Dirac Gleichung mit der Antimaterie war das so, dass seine Gleichung, wie er eigentlich auf die Antimaterie gekommen ist, seine Gleichung hat ergeben, dass auch negative Energien möglich sind.
Und das war ein großer Kritikpunkt an der Gleichung, auch monatelang und jahrelang, das ist auch ein Problem, das hat Dirac eine ganze Weile beschäftigt, vor 1937, was eigentlich diese negative Energie oder wie kann ich das interpretieren? Und dann ist er irgendwann schon darauf gekommen, naja, es könnte ein Teilchen mit einer positiven Ladung sein und dann hat Dirac selber erst mal gedacht, na gut, dann ist halt ein Proton.
Bei einem Proton wusste man, dass es das gibt. Also es ist, du hattest diese ganze Mathematik und daraus hast du dann mal geguckt, ob es das irgendwie in der Realität auch gibt. Das war also, das Vorgehen war gang und gäbe. Aber in dem Fall ist es halt ... Das ist ein bisschen wild, weil letztendlich alles, was Dirac gemacht hat, ist, ein paar Naturkonstanten miteinander im Verhältnis zu setzen und zu sagen, ah ja, guckt mal, das ist aber komisch, dass diese großen Verhältnisse rauskommen.
Und anstatt sich damit zufriedenzugeben, zu sagen, ja, das ist aber komisch und aber kann halt auch einfach nur Zufall sein, nee, stattdessen zettelt Dirac sozusagen eine halbe Weltrevolution an oder eine kosmologische Revolution und sagt, ja, Mensch. Das heißt aber, dass unsere Naturgesetze nicht immer gleich sind.
Weißt du, woran mich das erinnert? An diese Titius-Bode-Reihe, wo sie irgendwann im 19. Jahrhundert, aber ich glaube schon davor gesagt haben, da bestimmte Verhältnisse von Abstand eines Planeten zur Sonne, zu seiner Umlaufzeit, da ergeben sich irgendwelche ganz zahligen Verhältnisse und irgendwie passt das ganz gut fürs Sonnensystem, aber zwischen Mars und Jupiter fehlt was und deswegen muss da ja ein Planet sein und das war ja auch so eine Zahlenmystik, die ja einfach keine physikalische Ursache hat und so klingt dieses, ich multipliziere oder dividiere mal so ein paar Naturkonstanten, ohne jetzt irgendwie ein physikalisches Gesetz zu haben, was mich dorthin treibt.
Ja, ein bisschen komischer Ansatz. Der Grundansatz ist irgendwie ein bisschen merkwürdig. Der schockiert mich zunehmend, Franzi. Schaust dich schockiert aus, ich sehe es dir an. Der Witz, nicht der Witz daran ist, ich meine, ich finde es alleine auch super bezeichnend, dass Dirac sagt, natürlich die atomaren, Naturkonstanten, die bleiben gleich, aber das verwundert halt auch nicht, denn Dirac war ja, Quantenphysiker, hat sich mit Atomen beschäftigt letztendlich.
Ja klar, damit kannte er sich halt aus, könnte man böse sagen. Während er hingegen ja jetzt sich nicht speziell ab seiner Doktorarbeit mit der allgemeinen Relativitätstheorie auseinandergesetzt hat und dann daher gesagt hat, naja gut, dann verändert sich die Gravitationskonstante halt. Aber Einsteins allgemeine Relativitätstheorie von Anfang an gesagt hat, geh, diese Gravitationskonstante, das ist konstant, das kann, das darf sich nicht verändern.
Es gibt sehr, sehr gute mathematische Gründe, die ich nicht kenne, das darf sich nicht verändern. Also das war klar. Und ja, Dirac, der ja kein Relativitätstheoretiker war, ist halt einfach durchgestellet und hat gesagt, naja, aber das Verhältnis ist ja 10 hoch 39, also es verändert sich eh. Also es ist nur so, es ist schon so, hm, harter Tobak.
Ich stelle sich natürlich die Frage, wie wurde das von Diracs Kollegen und Kollegen, also der Fachwelt aufgenommen? Also nicht mit Wohlwollen, so viel sei verraten. Siehe die Reaktion von Nils Bohr, aber auch Bohr hat diese Bemerkung gegenüber einem Kollegen geäußert und nicht in der Öffentlichkeit. In der Öffentlichkeit hat sich niemand geäußert über diesen scheinbaren Ausrutscher vielleicht.
Ich meine, der 37 Jahre war vier Jahre nach dem Nobelpreis für Dirac. Also er hatte schon ein sehr gehobenes Standing. Natürlich, wie gesagt, er war Professor für diesen lukasischen Lehrstuhl. Er war Nobelpreisträger im Alter von 31 Jahren. Und also machst du halt dann auch nicht, dass du mal eben kurz so jemanden abschraubst.
Vor allen Dingen, wenn man es einfach auch nur totschweigen kann, was genau das ist, was passiert ist. Es wurde komplett ignoriert, bis auf von einem, nämlich ein britischer Astrophysiker und Philosoph namens Herbert Dingle. Ja. Der hat über diese Theorie, und es gab noch ein paar andere Gedanken von anderen Physikern zu der Zeit über variable Naturkonstanten, da hat er gesagt, dass Dirac's Theorie ist ein Beispiel für eine, ich zitiere, Pseudowissenschaft der wirbellosen Kosmythologie.
Invertebrate Kosmythology klingt halt noch viel geiler auf Englisch, aber ja, Dingle war nicht begeistert. Aber er war der Einzige, der sich dazu geäußert hat. Es wurde ansonsten totgeschwiegen und spätestens, oder ja, frühestens spätestens 1948 kam dann eigentlich auch eine Art Todesstoß, denn ein Forscher namens Edward Teller, den wir oder du vielleicht auch heutzutage besser kennst als der Vater der Wasserstoffbombe, richtig.
Edward Teller hat sich 1948 aber mal hingesetzt und ausgerechnet, was denn so ein variables G, eine variable Gravitationskonstante für Auswirkungen auf die Erde hätte, von der Sonne aus gesehen. Also wie viel Sonneneinstrahlung würde die Erde abbekommen von der Sonne. Das verändert die Milankovic-Zyklen.
Das verändert die Milankovic-Zyklen auf jeden Fall. Das Klimasignal, wenn dann die ganzen Klimasignale, wären vor allen Dingen weggekocht. Denn Teller hielt raus, dass PS dann vor 200 bis 300 Millionen Jahren wäre denen zufolge die Gravitationskonstante 10 Prozent größer gewesen als heutzutage. Und deshalb hätte die Sonne so viel stärker geschienen, dass es auf der Erde ungefähr 100 oder 110 Grad warm ist und deshalb werden sämtliche Trilobiten verreckt und die Erdozeane wären weggekocht.
Schön. Also, was auch gleich dein Problem mit dem Melankovitsch-Zyklen löst. Absolut, ja. Aber das war erst 1948, das wurde dann also gesagt, so okay, passt, können wir wirklich zu den Akten legen. Aber dieses Totschweigen und Ignorieren seiner Kollegen scheint in dem Sinne auch was gebracht zu haben, dass sich Dirac selbst nach 1939 wieder der Quantenmechanik zugewendet hat.
Also er hat seinen sehr kurzen, ich sag fast schon schwurbeligen Ausflug in die Kosmologie beendet. Der Schuster kehrte zurück zu seinen Leisten. Genau, das wollte ich jetzt nicht sagen. Vielleicht war er enttäuscht über die mangelnde Begeisterung seiner Kolleginnen und Kollegen. Oder ja, also man weiß es nicht. Man weiß auch nicht, warum er sich abgewandt hat oder sowas. Weil ich habe ja schon am Anfang der Folge erzählt, Dirac war sehr wortkarg.
Das heißt nicht, dass er nie was gesagt hat. Er war wohl auch jemand, der hat sehr schöne Vorträge gehalten. Sehr klare Vorträge, aber er war nie jemand, der sich jetzt besonders über seine Hintergedanken, Beweggründe oder philosophischen, Gott bewahre, Motivationen geäußert hätte. Also jetzt nicht so jemand wie eben ein Bohr oder ein Einstein oder was auch immer. Dirac hat einfach ein Paper geschrieben oder einen Vortrag gehalten und das war es dann.
Und dann kam dann der nächste Vortrag, aber er hat sich außenrum jetzt nicht so viel geäußert. Von daher über seine Beweggründe, wieso, weshalb, warum, hat er, es ist wenig bis nichts bekannt. Also und damit war dann spätestens die Large Number Hypothesis ab 1948 tot. Oder? Tja. Und während du noch überlegst, ob das schon das Ende dieser Folge ist, mache ich jetzt ganz kurz Werbung, beziehungsweise ich mache keine Werbung.
Wir machen ja keine Werbung. Denn wir machen ja keine Werbung und das machen wir unter anderem deshalb nicht, weil sich Astrogeo derzeit über eure Unterstützung finanzieller Art finanziert und das wird schon immer mehr und das freut uns sehr, denn dann könnten wir vielleicht auch irgendwann mehr Folgen machen und mehr Geschichten folgen vor allen Dingen.
Aber dafür bräuchten wir eure Unterstützung oder würden euch gerne um eure Unterstützung bitten. Das könnt ihr zum Beispiel machen über Steady oder über direkte Überweisungen oder über ein Abo der Riff Reporter und mehr gibt es dazu am Ende dieser Folge und damit beende ich diese Nicht-Werbung. Und wie ging es jetzt weiter? Ja, gell?
Also. Also irgendwas kommt ja noch. Keiner hat Paul Dirac ernst genommen. Keiner, bis auf einen, den zweiten theoretischen Quantenphysiker. Es gab da diesen einen Wissenschaftler, der Paul Dirac ernst genommen hat. Und zwar einen deutschen Wissenschaftler namens Pascal Jordan. Hast du von dem schon mal? Oder Jordan. Ich weiß tatsächlich nicht, wie man ihn ausspricht.
Pascal Jordan sage ich jetzt einfach, weil es wäre ja wohl Jordan. Schon mal was von ihm gehört? Nee. Wahrscheinlich mit gutem Grund. Also, Pascal Jordan, geboren 1902, gestorben 1980. Der war ein deutscher theoretischer Physiker und Politiker. Er hat maßgeblich an der Entwicklung der Quantenmechanik mitgewirkt.
Er war zusammen mit Max Born und Werner Heisenberg, war einer der drei Physiker, die waren damals in Göttingen tätig. Und er war wirklich, hat er viele, viele Dinge veröffentlicht und formuliert, die wegweisend für die Quantenmechanik waren und gilt als einer der Begründer. Aber während so Namen wie, ja vielleicht, das ist eher ein bisschen spezieller, Max Bohren oder aber so Nils Bohr, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger, Max Planck natürlich, Und auch Paul Dirac, zumindest im Forschungsgebiet.
Deren Namen sind bekannt, über deren Forschung spricht man heute, da sind Formeln danach bekannt und so weiter und so fort. Jordan ist mehr oder weniger verschwunden und das liegt höchstwahrscheinlich auch daran, dass er sehr, sehr offen seine Sympathie für den Nationalsozialismus und das Dritte Reich geäußert hat, wodurch sein wissenschaftliches Ansehen natürlich stark sankt.
Und das ist auch unbeschritten, weil er ist schon im Mai 1933 der NSDAP beigetreten und später im selben Jahr der SA. Also er war wirklich Vollgas dabei, hat sich 1939 freiwillig zur Luftwaffe gemeldet, aber die Luftwaffe hat ihn auch nur für irgendwelche meteorologischen Berechnungen eingesetzt, denn, was vielleicht auch daran lag, dass die Nazis selber ihm nicht getraut haben, denn Jordan war.
Trotz allem kein Antisemit. Er hat jüdische Kollegen auch vorher verteidigt vor dem Zweiten Weltkrieg und sich für diese eingesetzt. Und ja, also er war Nazi, aber war ihn nicht antisemitisch genug offensichtlich. Und was dazu führt, dass sein Name ist heute mehr oder weniger verschwunden, würde ich sagen, auch aus der Quantenmechanik, obwohl ihn selbst wohl Albert Einstein Jahrzehnte später für den Nobelpreis nominiert hat, er wurde er war zweimal nominiert, hat ihn nicht erhalten.
Also er hat schon auch Beiträge geliefert, also er hat super. Super wichtige Beiträge geliefert, das ist mein Punkt, er hat auf seine er hat zum Beispiel, ich vergesse es genau welcher Beitrag es war, aber es war auch manchmal einfach nur Pech, er hatte einen es war nicht die Dirac-Gleichung, es war irgendwas anderes, es war ein grundlegendes eine Einsicht und der hatte, Jordan hatte schon den Artikel geschrieben und hat es seinem Chef Max Born gegeben zur Veröffentlichung und Max Born hat diesen Artikel ein halbes Jahr verloren, er hat es verlegt und in der Zwischenzeit haben zwei andere Kollegen einen Artikel zum selben Thema veröffentlicht und damit haben sie den Credit gekriegt.
Ich kriege es nicht mehr im Moment genau zusammen, was es war. Auf jeden Fall, er hat, er wäre, also, was wäre, wenn es ist müßig, aber das ist unbestritten. Seine Beiträge zur Quantenmechanik sind genauso fundamental gewesen, wie die der anderen Forschenden, deren Namen heutzutage eher noch kursieren, aber eben aus diversen Gründen, also divers, ne, also 1933 in die NSDAP einzutreten, ist halt dann schon so, also, ne, ja.
Der hat seiner wissenschaftlichen Reputation nicht gut getan. Nein, auf gar keinen Fall. Nach dem Zweiten Weltkrieg war er auch erst mal zwei Jahre arbeitslos, weil ihn keiner einstellen wollte. Er hat dann an der Universität Hamburg eine akademische Heimat gefunden und war dann auch für die CDU, soweit ich weiß, war er mal Bundestagsabgeordneter, vier Jahre lang, das Halbjahr.
Politiker war er auch. Aber, was er eben auch war, laut eigener Aussage, der Einzige, der dazu bereit war, Diracs Weltmodell ernst zu nehmen. Und zunächst hat Jordan versucht, wie man die Sache mit dieser variablen Naturkonstante irgendwie mit den existierenden Theorien vereinbaren könnte. Ich habe ja schon gesagt, dass sich Dirac's Idee leider Gottes überhaupt nicht mit der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein verträgt.
Und Jordan nimmt das und rechnet und überlegt, kommt da aber nicht so richtig auf den grünen Zweig, was nicht überraschend ist, aber er macht sich darüber hinaus auch Gedanken darüber, welche Auswirkungen so eine variable Schwerkraft haben könnte und wo und wie man diese Auswirkungen messen könnte. Denn Edward Teller hat ja zwar gesagt 1948 schon, dann würden die Erdozeane aber leider Gottes verdampfen.
Dieses eigentliche Killer-Argument wurde dadurch entkräftet, dass auch Edward Teller zu dem Zeitpunkt mit alten Daten zum Alter des Universums gerechnet hat und dass, wenn man dann bessere Daten hernimmt, dass dann auf einmal rauskommt, ach nee, die Erdozeane wären trotzdem nicht weggekocht gewesen. Also bei der Zeitraum viel länger ist und deshalb der Effekt so in der Zeit, wo sich die Evolution und die Ozeane und so entwickelt haben.
Ja, ich meine, die Erde ist grob ein Drittel so alt wie das Universum oder ein bisschen mehr als die Hälfte. Das heißt... Nein, Moment. Nein, weniger. Ein bisschen weniger als ein Drittel so alt, genau. Und deswegen verschiebt sich das dann nochmal. Ein bisschen mehr als ein Drittel so alt, oder? Die Erde ist 4,6.
Ein bisschen mehr als ein Drittel, genau. Das war es, was ich gesucht habe. Ungefähr ein Drittel, das passt auf jeden Fall. Naja, auf jeden Fall. Die Details sind nicht wichtig, aber dieses ursprüngliche Killer-Argument von Teller war zu dem Zeitpunkt vom Tisch. Also damit konnte man diese Idee von der Hypothese der großen Zahlen nicht einfach vom Platz fegen.
Dann könnte man sich ja denken, naja, Mensch, okay, also wenn diese Hypothese voraussagt, dass sich die Gravitationskonstante verändert, dann könnten wir einfach nachmessen, ob sich die Gravitationskonstante verändert, weil die Konstante selber kann ich ja messen, ihren Wert, das kann ich ja herausfinden.
Das war aber in den frühen 1950er Jahren nicht möglich. Also ich konnte zwar die Gravitationskonstante an sich messen, aber das ist ja dann nur ein Messpunkt und dann kriege ich aber nicht, also ich kann sie nicht jetzt messen und ein Jahr später nochmal messen und gucken, ob sich was verändert hat, weil auch allein die Messunsicherheit viel zu groß ist, gerade bei der Gravitationskonstante, um sowas rausfinden zu können, geschweige denn in irgendeiner akzeptablen Zeit.
Genau, wenn man vor allem davon ausgeht, dass es sich maßgeblich verändert im Alter des Universums, da ist ein Jahr halt dann doch ein bisschen zu kurz. Ja, wenn man sagt so, okay, in der ursprünglichen Annahme, okay, vor 300 Millionen Jahren war sie 10 Prozent größer als jetzt, das kriege ich dann auf Jahre hin direkt nicht raus.
Also an der Gravitationskonstante selbst sich abzumühen, das war also damals vergebens. Vergebens. Aber dann ist Pascal Jordan eingefallen. Und jetzt bildern wir auf deinem Gebiet, Karl, und ich entschuldige mich im Voraus für alles, was ich jetzt sagen werde. Ihm ist eingefallen, dass doch die Erde selbst ein ganz wunderbares Versuchslabor sei.
Soweit kann ich zustimmen, ja. Und ab den 1950ern hat er sich verstärkt auf die Erde konzentriert. Und ob man mithilfe der Erde denn nicht kosmologische Theorien konzentriert. Überprüfen könnte und da im Speziellen natürlich diese Theorie von der variablen Gravitationskonstante. So, dann hat Jordan erstmal angefangen, sich mit der Geologie und der Geophysik zu beschäftigen und mit dem Paläoklima.
Das ist jetzt nichts Besonderes. Jordan war auch zwar theoretischer Physiker, aber er hat sich auch schon in den 1930ern zum Beispiel mit der Quantenbiologie beschäftigt. Also mit Gedanken, ob die Quantenphysik oder Quantenprozesse irgendwelche Auswirkungen auf biologische, also auf Organismen haben könnte, auf das Leben.
Also er war jetzt nicht stark Quantenphysiker, jetzt nicht so wie Dirac, sondern er hat immer weiteres Interesse. Und dann fängt er nun also an, um diese Large-Numbers-Hypothesis zu überprüfen, fängt er sich an mit der Erde, mit der Geologie zu beschäftigen und war von der Geologie und den Geophysikern nicht besonders beeindruckt.
Also hier ganz der Stereotyp des arrogantentheoretischen Physikers. Er hatte den Eindruck, dass es sehr viele miteinander konkurrierende Theorien gibt und er hat geschrieben, dass er es verwirrt ist, wenn er feststellt, dass das Verhältnis zwischen Fakten und Hypothesen in der Geologie ganz anders ist als in der Physik.
Okay, was heißt das? Also es gibt viel mehr Fakten und viel weniger Theorien. Oder andersrum, auf jeden Fall war es ein Diss. Ich meine, in der Physik gibt es ja schon da gibt es doch Karikaturen drüber. Du siehst so einen Physiker in seinem Labor mit zwei Papierhaufen und ein Haufen ist Theorien und der andere ist Beweise. Ich glaube, es ist ein Mathematiker, aber ist egal.
Was auch immer er damit gemeint hat, es war nicht nett gemeint. Also die Überlegenheit der Physiker. Also er hat von oben auf die Geowissenschaften geschaut. Also schon ein bisschen. Also wenn jemand schreibt als Physiker, ist verwirrt. Also es war nicht nett gemeint. Ich glaube, er fand, dass es zu viele Hypothesen und zu wenige Fakten gibt.
Und da wollte er mal aufräumen. Er wollte mal aufräumen. Und im Jahr 1952 veröffentlicht er zunächst ein Buch auf Deutsch. Schwerkraft und Weltall heißt das. Und da hat er eben diese Theorie des variablen Gs auch ausgeführt, welche Folgen das für die Erde hatte. Dann hat er geschrieben, dass das die Aufmerksamkeit auch von Astronomen, Geophysikern, Geologen und Paläoklimatologen auf sich ziehen sollte.
Was für Folgen meint er eigentlich nun? Naja, also die Gravitationskonstante nimmt ab. Das heißt, früher war die Schwerkraft stärker. Sie wird immer schwächer, immer schwächer. Und, lieber Karl, was heißt das für die Erde? Dass sie, wenn sie schwächer wird, dann wird die Erde sich von der Sonne entfernen über die Zeit.
Nein, du bist nicht fantasievoll genug. Sein Argument war natürlich, dass die Erde expandiert. Ach, die Erde wird größer. Die Erde wird größer, die Erde expandiert. Also die expandierende Erde ist die natürliche Konsequenz laut Jordan aus der abnehmenden Gravitationskonstante. Und sein Argument dafür war, okay, die Erde besteht aus einem komprimierten Kern und aus einer nicht komprimierten Kruste und die Schwerkraft nimmt ab und deshalb dehnt sich der Kern aus, weil die Gesteinsschicht darüber hat weniger Gewicht.
Und dann zerbricht diese Kruste und die Risse würden durch die Aufwachsbewegung des darunter liegenden geschmolzenen Basals gefüllt. In einem Aufsatz von 1962 hat es dann Jordan so ausgedrückt. Er schreibt, ein Prozess der Ausdehnung führte dazu, dass sich die Kontinentalschicht in Teile spaltete. Die neu entstandenen Risse wurden durch das dichtere, aber auch beweglichere Material der tieferen Schicht bis zur Gleichgewichtshöhe aufgefüllt.
Das ist irgendwie so Hydro-Hypo-Stat. Ich habe das nachgelesen, aber du kannst es mir vielleicht hinterher erklären. Aber die Gesamtfläche der heutigen granitischen Kontinente entspreche somit der Oberfläche einer kleineren, Erde. Das klingt so, als würde er erklären, warum es Plattentektonik gibt. Richtig!
Wobei, wenn das 1962 war, da war die Plattentektonik ja noch nicht so richtig verifiziert. Richtig! Und in dem Kontext muss man es auch tatsächlich so sehen. Weil, was er erklärt hat, wenn du dieses alte Bild, also diese Erde als Luftballon mag man natürlich erst mal denken, wie bekloppt ist das denn?
Aber ohne Wissen der Plattentektonik ergibt das ja keinen Sinn, dass all die Kontinente so wunderbar zueinander passen. Und da kann man sich natürlich schon vorstellen, okay, hey, ich schrumpfe die Erde und damit rücken die alle miteinander näher zusammen, damit passen sie sich zusammen und dann passt es wieder. Und genau das hat er versucht zu erklären.
Also seine Idee war letzten Endes, dass in grauer Vorzeit die heutigen Kontinente sozusagen die gesamte Landoberfläche gefüllt haben und dass wir heute Ozeane sind, Ozeanbecken sozusagen durch die Ausdehnung entstanden ist. Okay. Ja. Interessant. Er hat die Theorie auch ein bisschen weiter ausgereift mit sicherlich Philanthesiasmus, aber eben, naja, wenig wissen von genug Geologie und Geophysik.
Also er hat auch die Trennung von Südamerika, von Afrika damit erklärt, dass sich als Folge der Ausdehnung, deshalb weiter noch auseinander mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 Millimetern pro Jahr. Und laut Jordan hat sich die Erde, ist die Erde expandiert in verschiedenen Phasen, verschieden schnell und zwar bis zum Ende des Erdaltertums, des Paleozoikums.
Also, ja, siehst du, du nixst und ich so, was ist das? Also da betrug die Rate nur 0,5 Millimeter pro Jahr und die schnellere Expansionsrate von 5 Millimetern pro Jahr war laut Jordan für die späteren Epochen charakteristisch. Und Expasion heißt irgendwie Änderung des Radius nach außen? Ja. Ja, okay.
Ja, sie entwickelt die Erde als Luftballon. Also, naja, nicht Luftballon, aber die Erde wächst. Wächst, wächst. Ich kann es mir vorstellen, sie ist am Anfang so ein kleiner, wo die Kruste komplett drüber liegt. Also keine Ozeane in dem Sinne. Und dann nimmt sie die Schwerkraft ab und von innen, es drückt dann nach draußen, wird immer größer, es expandiert. Und dann bricht die Kruste auseinander, bildet eben diese Kontinentalplatten.
Und weil die Gravitationskonstante ja immer kleiner wird, immer kleiner, immer kleiner, Schwerkraft wird immer schwächer, expandiert die Erde an sich immer weiter. Ja, kann man sich überlegen, ob das sein kann. Das Eigentliche für mich Erstaunliche ist, dass Jordan in dieser Hinsicht nicht ernst genommen wurde, vor allen Dingen nicht von Geophysikern und Geologen.
Die haben ihn größtenteils komplett ignoriert, weil er ja auch, also er war halt auch einfach nicht vom Fach, er hat sich ja auch nicht damit ausgekannt und hat auch jetzt natürlich jetzt nicht erst noch ein systematisches Studium der Geowissenschaften vorne angeschoben, sondern ist im Grunde genommen in sehr fremden, gefillten Bildern gegangen.
Aber was ich interessant fand persönlich ist, dass die Expansionstheorie der Erde, denn so heißt diese Theorie, die haben auch Geowissenschaftler ernsthaft diskutiert zu dieser Zeit zwischen den 1950ern und 1960ern. Ich habe ja auch eine Vermutung, woran das liegt. Ich meine, ich habe dir ja mal die Folge erzählt. Das war Astrogeo Nummer Wait a minute.
Nummer 76. Das war die Folge über die Subduktion. Und das ist ja, da habe ich ja angefangen mit diesem sehr schweren Erdbeben in Alaska 1964. So eines der, ich glaube das zweiter, drittstärkste Erdbeben, was jemals gemessen wurde. Und das war ja so ein bisschen so eine Inertialzündung, um diese Subduktion zu verstehen und damit letzten, also dass geologische Platten in die Tiefe kommen und dadurch letzten Endes diesen Teil der Plattentektonik zu verstehen, der einfach noch gefehlt hat und zu diesem Zeitpunkt war ja aber diese Kontinentaldrift, die Alfred Wegener in den 20er Jahren postuliert hat, der ja völlig und durch war bei allen Geologen eigentlich, also auch in den 60ern war das ein totales No-Go-Thema und,
Gleichzeitig musste man aber nun erklären, warum zum Beispiel Afrika und Südamerika irgendwie ganz gut zusammenpassen. Und da kann ich mir schon vorstellen, dass dann so ein Geologe, der sagt, Plattenkontinentaldrift, Plattentektonik, da glaube ich nicht dran, das ist bäh, dann erklären wir das doch irgendwie anders. Und dann hört man so einem Physiker vielleicht zu.
Einer dieser Geologen, den kennst du vielleicht, nämlich Bruce Heason. Ja, genau. Richtig, der hat 1960 die Entdeckung dieses Rift Valleys als Hinweis zunächst auf eine expandierende Erde gedeutet und hat sich dann eben erst von den Daten und Analysen von Mary Tharp umstemmen lassen, wo du mir ja diese sehr schöne Geschichte schon mal erzählt hast.
Aber das ist eben, das fand ich dann eben so spannend daran, dass, ich glaube, Bruce Heasen hatte gedacht, also die haben sich erstmal auch wenig über den Mechanismus dahinter Gedanken gemacht, warum die Erde expandieren sollte. Eine Annahme war zum Beispiel, die Masse nimmt zu. Aus welchen Gründen auch immer.
Weil, ich meine, Geowissenschaftler haben es jetzt nicht so mit allgemeiner Relativitätstheorie. Das war denen jetzt erstmal wurscht, aber die haben auch gedacht, die Erde expandiert. Aus anderen Gründen. Jordan haben sie trotzdem tapfer ignoriert, das machte aber auch nichts. Aber die Tatsache, dass diese Expansionstheorie der Erde wirklich mal eine Zeit lang als, ja, okay, könnte ja sein, angesehen wurde, hat mich dann schon überrascht.
Aber sie ist dann natürlich auch einen sehr schnellen Tod gestorben, als dann die Plattentektonik und der Kontinentaldrift und überhaupt dann erklärt wurde, ohne dass die Erde sich langsam aufbläht. Ist denn Jordan auch auf physikalischem Terrain irgendwie widerlegt worden? Du meinst von den reinen Theorien her? Ja.
Diese Detailrechnungen, die sind nie sehr viel weitergekommen. Also ich meine, du kannst natürlich so viel rechnen, wie du willst, aber wenn du, das ist ja das Problem, wenn du, du gehst ja von so einem großen, der Ausgangspunkt an sich ist ja schon, let's face it, Banane. Das Fundament von Dirac war einfach das Problem, ja.
Das Fundament ist das Problem und dann kannst du natürlich, ich meine, du musst ja letztendlich, um das irgendwie zum Funktionieren zu bringen, müsstest du die gesamte Relativitätstheorie umschreiben. Das ist ja jetzt nicht mal irgendwie so ein Muckenschiss, dass du sagst, übrigens, also die Krümmung der Raumzeit verändert sich mit der Zahl.
Das ist das Fundament. Geh. Naturkonstante. Und wenn du das sagst, daran anfängst rumzuspielen, dann kommst du in Teufels Küche, weil du immer und immer und immer noch was. Du müsstest eine neue Theorie und das, ja. Mhm. Und letztendlich spätestens natürlich mit der, ja, dass sich die Flattentektonik dann durchgesetzt hat, war diese Expansionstheorie der Erde vom Tisch.
Aber dass das auch so wirklich vom Tisch ist und dass die Erde nicht expandiert, das wurde erst 2011 auch wirklich nachgemessen. Ach was. Auch das ging an mir vorbei. Deshalb erzähle ich dir diese Geschichte. Das ist einer der allerersten journalistischen, sehr kurzen Artikel, die ich jemals geschrieben habe, war über diese Expansion der Erde, weil ich seinerzeit im Jahr 2014 Praktikum bei einem Magazin namens Bild der Wissenschaft gemacht habe.
Schon mal gehört, ja. Die hatten dann Jubiläum, irgendwie 50-Jähriges, 60-Jähriges, ich weiß es gar nicht. Und dann haben sie quasi so Geschichten, was wurde daraus? Aus eben Artikeln, die in ihrem Magazin vor 60 Jahren erschienen waren. Und eine davon, ich durfte mich dann, ich war da damals Praktikantin, der hat mich dann ein bisschen durch das Archiv gewühlt. Und einer davon war eben damals ein von Pascal Jordan geschriebener Artikel, wo er diese Expansionstheorie beschreibt.
Und dann hatte ich so, haha, super lustig, so geil mach ich. Und dann habe ich eben recherchiert und dann bin ich eben auf diesen Artikel gestoßen, der zu dem Zeitpunkt ja erst ein paar Jahre zuvor erschienen worden war und habe mich dann damals mit Xiaoping Wu unterhalten, der Geophysiker bei der NASA war.
Und den habe ich natürlich auch gefragt, warum haben sie denn nachgemessen, ob die Erde expandiert? Und er hat mir gesagt, also das O-Ton, mein Programmleiter wurde mit E-Mails bombardiert. Ihr bei der NASA habt doch all diese hochpräzisen Instrumente, könnt ihr nicht herausfinden, ob die Erde sich ausdehnt?
Also hat Wu diese ehrenvolle Aufhabe bekommen, mal nachzugucken, ob die Erde sich ausdehnt? Und die Antwort lautet nein. Die Erde expandiert nicht. Das ist also so viel dazu. Wie haben sie das gemacht? Mit Satelliten? Satelliten und dem internationalen Referenzsystem. Weil das internationale Referenzsystem, also letztendlich Erdvermessungstechniken.
Das kannst du damit nachwenden. Ja, mit Satelliten. Also du hast dann GPS und die anderen Navigationssysteme und dann, wie sehr sich das Erdreferenzsystem verschiebt. Weil das würde sich ja verschieben. Und so. Und damit kannst du herausfinden, Also wenn sie expandiert, dann irgendwie weniger als 0,02 Millimeter pro Jahr oder irgendwie sowas.
Also sie expandiert nicht. Das Gute ist, inzwischen können wir auch direkt nachmessen, was jetzt eigentlich mit der Gravitationskonstante ist. Weil da hatte ich ja gesagt, das ging halt in den 1950ern nicht. Das geht inzwischen. Zum Beispiel habe ich, ich glaube, ich habe es nicht direkt angesprochen, aber in einer lange vergangenen Folge, nämlich der Folge 51 von Astrogeo, habe ich dir von den Mondspiegeln erzählt, von Luna Laser Ranging, wo die Apollo-Astronauten diese Spiegel auf dem Mond hingestellt haben.
Und mit diesen Spiegeln lässt sich eben die Entfernung zwischen Erde und Mond sehr, sehr, sehr präzise erfassen. Und wenn die Gravitationskonstante sich verändern würde, dann würde sich der Abstand zwischen Mond und Erde ändern. Und das tut er eben, also ich meine dieser Abstand zwischen Erde und Mond verändert sich ja sowieso eine elliptische Bahn und der Mond entfernt sich ja auch jedes Jahr ein Stück von der Erde, aber du könntest dieses Signal an der variablen, Gravitationskonstante sehr sensibel, also mit sehr hoher Genauigkeit daraus kitzeln und da zeigen eben jahrzehntelange Messungen, nein, die Gravitationskonstante zumindest in diesem Messzeitraum, die verändert sich nicht, sie könnte sich höchstens um ein Billionstel,
pro Jahr ändern. Also was weit unterhalb der Messgenauigkeit liegt. Und deshalb also auch zumindest im letzten Jahrhundert hat sich die Gravitationskonstante nicht geändert und auch die daran beteiligten Physiker, gehen schon davon aus, dass Einstein recht hatte und die Gravitationskonstante nicht variabel ist, sondern wirklich eine Konstante.
Wieder mal, ne? Das ist doch auch so ein Meme, ne? Einstein hatte wieder recht. Wie schaffen wir es, Einstein irgendwie zu widerlegen. Die Antwort lautet bislang gar nicht. Zumindest nicht in der Hinsicht. Und ja, was ich vielleicht erwähnen sollte, die Gravitationskonstante selbst kann man immer noch nicht mit so hoher Genauigkeit messen.
Also du könntest nicht die Gravitationskonstante an sich vor 50 Jahren messen und dann heute nochmal, weil die Gravitationskonstante eben, weil sie so klein ist, kann nicht mit so hoher Genauigkeit erfasst werden. Aber die Veränderung kann eben mit hoher Genauigkeit erfasst werden und das reicht. Ja, und am Ende der Geschichte stellt sich vielleicht noch die Frage, was ist mit Paul Dirac, unserem Quantengenie?
Also wenn das jetzt hier rüberkommt, dass ich Paul Dirac als komischen Crackpot darstellen wollte, das war nicht meine Absicht. Er ist wirklich, also seine Beiträge zu Quantenmechanik sind wirklich fundamental, super wichtig, einer der wichtigsten Physiker des 20. Jahrhunderts, absolut unbestritten. Ja, nach 1939 und sowas hat den Rest seines Lebens mit der Quantenmechanik verbracht, war dann Professor an Cambridge dann sehr lange und dann eben gegen Ende bis zu seinem Tod, denke ich, in Florida, in Tallahassee war er eben Professor und.
Er hat sich erst im Alter wieder der Kosmologie zugewandt und ist aber auch nie von dieser Large-Numbers-Hypothesis abgerückt. Er hat das vertreten bis an sein Lebensende. Es ist auch sehr schön, ich packe auch einen Link in die Shownotes. Es gibt einen Vortrag von ihm über die Variable, über die sich veränderte Gravitationskonstante von 1979, was er bei dem Lindauer Nobelpreisträger-Treffen, den er da gehalten hatte, in deren Mediathek jetzt diesen Vortrag.
Und das ist sehr interessant. Also wenn man mal wissen will, wie dieser Mensch gesprochen hat oder sowas, das ist schön, weil man würde eigentlich erwarten, dass jemand, der auch so wortkarg ist, super, also super komische Vorträge hält oder irgendwie so oder sich unklar ausdrückt. Überhaupt nicht. Es ist wunderschön anzuhören und er hat ein sehr schön, ja so weiches Englisch aus Bristol.
Aber es ist wahrscheinlich kein Wort zu viel, ne? Also er weiß, sagt genau das, was er sagen möchte. Richtig. Das war auch immer so, wenn dann, das haben auch Kollegen berichtet, wenn die dann irgendwie zum Beispiel geschrieben haben, ja, das und das und das und hier nachhaken und da passt was nicht.
Dann kam als Antwort meistens eine leicht umformulierte Variante dessen, was er ursprünglich behauptet hatte. Aber diese Large-Number-Hypothesis, nie davon abgerückt, warum eigentlich nicht? Also warum hat Paul Dirac das so vehement vertreten? Das habe ich ja gesagt, er hat sich nie sonderlich zu den Beweggründen oder zu den philosophischen Hintergedanken dazu geäußert, aber als sehr, sehr, sehr theoretischer Physiker, also selbst für theoretische Physiker sehr, sehr theoretisch und mathematisch, er fand sie wohl einfach zu schön, die Mathematik, weil die Mathematik dahinter war ja super einfach, de facto nicht existent.
Er fand sie zu schön, als dass sie nicht wahr sein könnte. Und das ist dieses Schönheits-Argument, das heilt ja in zum Beispiel den Quantenfeldtheorien und sowas, das heilt ja bis heute nach, wird auch als Kritik teilweise gesehen, aber es ist auf jeden Fall, man könnte auch sagen, ja, vielleicht diese Falle der Schönheit ist eine, in die noch mehr Mathematikerinnen und Physiker getappt sind und nicht nur Paul Dirac.
Von dieser Large Numbers Hypothesis, die Sache mit der variablen Gravitationskonstante an sich, ist sicherlich in dieser Variante richtig vom Tisch. Eine Frage, und darum ging es ja auch letztendlich da, Was die bis heute unbeantwortet ist, ist, warum die Schwerkraft, also die Gravitation, warum die so viel schwächer ist im Vergleich zu den anderen drei Grundkräften, dass da eben am Ende so eine große Zahl auskommt und das ist eine Frage, auf die es bis heute keine Antwort gibt.
Das war meine Geschichte für dich, lieber Karl, von zwei Quantenphysikern, von denen einer dann in den Geowissenschaften wildern gegangen ist, basierend auf der Zahlenmystik des anderen. Und mit einem Abzweig in die Geologie. Das ist sehr schön. Das passiert selten in diese Richtung. Vor allem bei so sehr fundamentaler Physik. Die Geologie schnappt sich ja ständig irgendwelche Erkenntnisse aus der Physik, auch wenn es in dem Fall nicht gut gegangen ist.
Aber ich weiß nicht, man kann da dann auch aus heutiger Sicht drüber schmunzeln, aber man musste auch diesen Pascal Jordan ja schon sehr in seiner Zeit betrachten und in den 60er Jahren war einfach, der Umbruch in den Geowissenschaften begann da eigentlich erst so richtig. Und wenn selbst ein Bruce hießen, der ja wirklich auch so diese Plattentektonik zusammen mit Marie Tapp dann vorangebracht hat, das interessant fand, das sagt schon einiges aus.
Also auch wie unsicher in so einer Umbruchzeit dann auch erstmal noch allen Beteiligten ist, wohin die Reise geht. Und ja, spannend. Ich fand es auch in dem Sinne spannend, dass es ein Beispiel für mich ist, dass ich schon das Gefühl habe, dass vor allen Dingen Theoretikerinnen und Theoretiker, die...
Manchmal kommt es mir vor ein bisschen wie Eiskunstläufer, die ja auch irgendwie mit 23 pieken und dann geht es steil bergab. Das ist so diese revolutionären Gedanken, die auch ein Pascal Jordan, ein Heisenberg, ein Paul Dirac hatten. Das war alles, bis sie 30 waren. Und danach kommt nicht mehr viel. Einstein ging es ja letztendlich genauso.
Der hat ja sein Leben lang auch genau unter anderem deshalb mit der Quantenmechanik gekämpft. Weil er war schon zu alt. Also es kommen dann dazu keine neuen Gedanken mehr und so weiter und so fort. Wie alt war Einstein bei der Allgemeinrelativitätstheorie? Also die Spezielle war ja früh, ne? Bei der Allgemeinen war er älter, aber da hatte er ja die Grundgedanken dazu. er ist 79 geboren.
Genau, 1915 wurde die ART veröffentlicht. Das heißt, na, da war er schon in seinen 30ern. Sicherlich, aber er war ja, er hatte ja schon, zwischen 1905 und 15, er hatte ja die ganzen Jahre daran gearbeitet. Das hat ja jahrelang gedauert. Aber diesen, ich sag mal, diesen, diesen, diese revolutionären Gedanken dahinter, der war schon früh.
Ich sage auch nicht, dass niemand mehr revolutionäre Gedanken haben kann in seinen 40ern oder 50ern, um Gottes Willen, aber es kommen selten weltanschauliche Umbrüche in der Grundlagenforschung von Menschen über 30. Ich finde es aber eigentlich auch überhaupt nicht verwerflich, dass jemand eine Hypothese aufstellt.
Also vielleicht ein bisschen verwerflich dann bis zu seinem Lebensende dran zu glauben. Auf der anderen Seite, naja, wir können ja eh nicht nachmessen oder nicht hinreichend nachrechnen oder nachmessen, wie sehr sich G verändert. Also oder erst seit neuestem eigentlich bestimmte Aspekte dann nachmessen.
Das liegt in der Natur der theoretischen Physik sozusagen hinter dieser Messbarkeitsgrenze herum zu postulieren, sage ich mal. Das auf jeden Fall. Das klingt jetzt auch als harter Diss gegenüber irgendwie Dirac oder Jordan. So ist es auch nicht gemeint. Ich meinte damit eher nur, dass du auch diese, im Fall von Dirac, er hat ja damit letztendlich auch keinem weh getan.
Er hat seinen Beitrag geleistet. Genau. Aber diese Zahlenmystik ist schon, das ist harter Tobak, dass du dich letztendlich aufgrund von, oh, heute ist der Himmel blau und deshalb hat das Universum vor sechs Milliarden Jahren angefangen anstatt schon vor 13,8, ne? So ungefähr ist es ja so, oh, das ist aber komisch.
Das ist eher das. Das war ja jetzt nicht so, dass du das irgendwie aufgrund von irgendwelchen anderen Hinweisen, Weiterentwicklung, neuen Gedanken oder irgendwie so, sondern einfach, dass du dann aufgrund von Willenzufällen dann da einfach weiter bohrst. Naja, das macht auf jeden Fall eine halbsame Geschichte, kommt dabei raus.
Von daher, ich beklage mich nicht. Das ist eine Lieblingsgeschichte und deshalb wollte ich sie dir auch endlich erzählen. Und was hier natürlich ein Aspekt ist, ist glaube ich so dieser Faktor, der nicht zwingend wissenschaftlich koscher ist, der Prominenz. Also Dirac war einfach sehr hervorgehoben unter den Physikern durch seinen Nobelpreis.
Und das macht natürlich, also wahrscheinlich gibt es sehr viele theoretische Physiker, die ständig irgendwelche edgy Sachen postulieren, was niemand mehr in die Hand nimmt. Aber dass man hier ja auch noch jahrzehntelang irgendwie darauf rumkaut und überlegt und drüber diskutiert, hängt vielleicht auch damit zusammen, dass es halt Dirac war, der dieses Paper geschrieben hat, 1937.
Richtig. Also vorsichtbar zu prominenten Wissenschaftlern. Vor allem, wenn sie jenseits der 30 sind und den Nobelpreis schon in der Tasche haben. Ich erinnere mich an Linus Pauling und sein gottverdammtes Vitamin C. Aber gut, zweifacher Nobelpreisträger. Hurra, ich habe jetzt Fragen für dich. Ja, du hast Fragen. Genau, stell mir mal Fragen und ich bin gespannt.
Frage Nummer eins. Was hat Paul Dirac theoretisch entdeckt, ohne dass kein Raumschiff der Sternenflotte das Weltall erforschen könnte? Ähm, die Quantenmechanik. Nein! Karl, du hast mir gerade neulich erzählt, dass du dir Voyager wieder anguckst. Also, warte mal. Mach mal das Milp. Nee, nee, nee, nee.
Antimaterie. Stimmt. Ich bin wirklich entsetzt. Entsetzen, ich hab dir so immer noch... Naja. Was ist eine Naturkonstante? Du hast echt tolle Fragen heute. Was ist eine Naturkonstante? Das ist eine Konstante von irgendwelchen Eigenschaften des Universums, von Teilchen, von irgendwas, die sich über die Zeit nicht verändern. So glaubt man.
Frage Nummer drei. Welche Naturkonstante sollte laut Paul Dirac gar keine Konstante sein, sondern sich mit der Zeit verändern? Die Gravitationskonstante. Richtig. Frage Nummer 4. Warum erscheint in den 1950ern die Idee einer expandierenden Erde beim allerersten Nachdenken darüber vielleicht gar nicht so abwegig?
Weil es erkennbare Veränderungen der Erdoberfläche gibt, weil zum Beispiel Kontinente wie Afrika und Südamerika ganz gut aufeinander passen und deswegen eine Ausdehnung der Erde da Sinn ergeben würde. Richtig. Das war sehr skeptisch. Dein, dein, dein Feld. Schockiert. Frage Nummer 5. Zurück zur Anfangsfrage. Was erhalte ich, wenn ich zwei theoretische Quantenphysiker mit einer Prise Zahlenmystik sowie begrenzten Kenntnissen der Geophysik mische?
Nichts Gutes. Richtig. Aber offensichtlich eine unterhaltsame Folge. In Übereinstimmung mit der Prophezeiung. Damit entlasse ich dich für heute. Sehr gut. Franzi, danke schön. Das war schön. Ich hatte den Eindruck, das war eine Geschichte, die du in deinen jungen Journalistenjahren recherchiert hast und jahrelang auf die Gelegenheit gewartet hast, sie mal einem Geologen erzählen zu können.
Es ist mir, das ist total bekloppt. Ja, ich habe das damals, für Bild der Wissenschaft, das war ja super kurz der Artikel und ich habe das dann in einer Podcast-Folge von Martina und mir bei und oder zum Quadrat nochmal aufgegriffen, aber auch nur recht kurz, so acht Minuten lang. Und dann ich so, ich finde Paul Dirac ist wirklich einer meiner Lieblingsquantenmechaniker und ich feiere ihn so ab. Also total bescheuert.
Und da habe ich gedacht, so Mensch, das wäre doch mal eigentlich was, weil man damit dieses sehr trockene Thema variablen Naturkonstanten auch sehr unterhaltsam erzählen kann. Und dann habe ich angefangen, die Folge zu schreiben und ich so, Moment mal, ich will da ja eigentlich voll auf Karls Gebiet.
Das fiel der erst in dem Moment auf. Ja, das war ja eigentlich nicht so, oh ja, schön, da kann ich ja lauter Folgen von Karl verlinken und ich so, irgendwie ist das komisch, die perfekte Heirat von Astro und Geo. Ja, ich finde, das sind eigentlich die coolsten Astro-Geo-Folgen, wo es einer von uns schafft, irgendwie dann doch die Themenfelder zusammen zu bringen.
Ja, das war nicht Absicht, das war ich dann echt so, ja, expandierende Erde. Perfekt. Ah ja, Moment mal. So, dann haben wir es für heute. Dann war sie das, die 114. Ausgabe von Astrogeo und wir danken allen, die unsere Arbeit schon unterstützen. Das sind die regelmäßigen AbonnentInnen der Riff Reporter und die Riff Reporter sind eine Genossenschaft von über 100 freien und unabhängigen Journalistinnen und Journalisten, die zu vielen relevanten Themen arbeiten und alles frei von Werbung und Trackern.
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Darüber hinaus leider noch nicht viel, viel mehr. Und deshalb freuen wir uns weiter über eure finanzielle Unterstützung, zum Beispiel auf Steady oder über direkte Überweisungen. Alle Möglichkeiten, uns finanziell zu unterstützen, findet ihr auf unserer Webseite astrogeo.de. Und wenn euch die Folge gefallen hat, hinterlasst uns einen freundlichen Kommentar oder eine Bewertung bei Apple Podcasts. Spotify, direkt auf unsere Webseite oder wo immer ihr diesen Podcast hört.
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Also es ist nicht besonders, oder R hoch 3. Oh Gott, das muss ich jetzt nachschauen. Ansonsten wird es echt peinlich. Newton-Gravitationsgesetz. Naja, es ist pro Kubikmeter, also Kubikmeter taucht irgendwo auf. Schon Kubikmeter, dann ist es hoch 3. Nee, es ist hoch 2. Ich hatte recht.