Wie ist unser Universum entstanden? Was geschah in den frühen Momenten des Urknalls, der Singularität am Anfang der Welt, und was geschieht jenseits des Ereignishorizonts, an jenen rätselhaften Singularitäten im Innern Schwarzer Löcher? Welche Rolle spielen dabei der "Pfeil der Zeit" und die "Schwarzen Löcher"? Stephen Hawking und Roger Penrose geben neue faszinierende Antworten auf die grundlegenden Fragen von Raum und Zeit.
Stephen Hawking und Roger Penrose reden über das Universum
Zu Beginn unseres Jahrhunderts sind in der Physik zwei epochale Theorien entwickelt worden, deren Vereinigung bis heute nicht gelungen ist - die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik. Über die Quantenmechanik hat Albert Einstein vor etwa sechzig Jahren lange und ausgiebig mit Niels Bohr diskutiert. Eine ähnliche Diskussion, bei der es um die Rolle der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantentheorie in der Kosmologie geht, führten Stephen Hawking und Roger Penrose 1994 am Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences der Universität Cambridge. Abwechselnd hatten beide Forscher die Möglichkeit, in je drei Vorlesungen ihre unterschiedlichen Vorstellungen von der Natur des Universums darzulegen. Aus dieser Veranstaltungsreihe entstand das Buch "Raum und Zeit", für das Hawking und Penrose gemeinsam verantwortlich zeichnen.
Darin geht es letztlich über die Behandlung kosmischer Singularitäten, sei es zu Beginn des Universums oder im Blick auf Schwarze Löcher. Daß es zumindest am Anfang eine Singularität gegeben haben muß, folgt aus den Theoremen, die Hawking und Penrose gemeinsam bewiesen haben. Sie hat den Nachteil, daß an ihr Feldgleichungen nicht definiert werden können. So benennt die klassische Allgemeine Relativitätstheorie ihre eigene Grenze. Sie sagt voraus, daß sie das Universum nicht voraussagen kann.
Das Ergebnis hat insbesondere Hawking zutiefst beunruhigt. Denn wenn die Gesetze der Physik zu Beginn des Universums zusammenbrechen konnten, warum könnten sie dann nicht auch anderswo zusammenbrechen? Nach einem Prinzip der Quantentheorie kann alles passieren, was nicht absolut verboten ist. Sobald man also zuläßt, daß singuläre Geschichten zum Pfadintegral beitragen, könnten diese überall auftauchen, und die Vorhersagbarkeit würde ganz verschwinden. Wenn die Gesetze der Physik an den Singularitäten zusammenbrechen, können sie das überall tun.
Im Vorwort des Buches räumt Michael Atiyah ein, ein Teil der Darlegungen setze eine genaue Kenntnis von Mathematik und Physik voraus. Der Leser bekomme aber einen Eindruck von Umfang und Tiefe der diskutierten Ideen. Hawking hat die Zuhörer beim ersten seiner drei Vorträge - wie in dem Buch zitiert - viel klarer gewarnt: "Ich möchte betonen, daß es sich um Spezialvorlesungen handelt, bei denen wir Grundkenntnisse von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantentheorie voraussetzen." Wer bereit ist, Hawking zu folgen, wenn er beispielsweise die Cauchy-Fläche für U als eine raum- und lichtartige Fläche einschließt, die jede zeitartige Kurve in U genau einmal schneidet, und sich auch von komplizierten Formeln nicht abschrecken läßt, mag sich dieses auf hohem Niveau verfaßte Buch ruhig kaufen. GÜNTER PAUL
Stephen Hawking, Roger Penrose: "Raum und Zeit". Aus dem Englischen von Claus Kiefer. Rowohlt Verlag, Reinbek bei Hamburg 1998. 192 S., geb., 39,80 DM.
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Von Stephen Hawking und Roger Penrose stammen grundlegende Beiträge zur Aufklärung der globalen Struktur von Raum und Zeit. Sie werden von den beiden in abwechselnd verfaßten und mit zahlreichen Abbildungen versehenen Kapiteln vorgestellt. Ein besonderer Höhepunkt ist die abschließende Debatte beider Autoren. Der vorliegende Band ist auf sehr hohem Niveau geschrieben. Physik in unserer Zeit