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Symmetrie – der Schlüssel zur Weltformel?

Einstein Lecture mit Hermann Nicolai am 19. Februar, 17 Uhr / Interview mit dem Gravitationsphysiker über die Suche nach einer einheitlichen Formel für die Physik

16.02.2015

Hermann Nicolai ist Professor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam-Golm. Er hält die 14. Einstein Lecture an der Freien Universität Berlin.
Hermann Nicolai ist Professor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam-Golm. Er hält die 14. Einstein Lecture an der Freien Universität Berlin. Bildquelle: N. Michalke/AE

Seit Max Planck und Albert Einstein wissen wir: Quantentheorie und allgemeine Relativitätstheorie können die Naturvorgänge innerhalb der kleinsten Abstände der Elementarteilchen bis fast zum Ende des Universums beschreiben. Doch die Theorien widersprechen einander. Theoretische Physiker suchen deshalb nach einer einheitlichen, verbindenden Formel. Welche Rolle dabei der Begriff der Symmetrie spielt, wird Professor Hermann Nicolai vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in der 14. Einstein Lecture Dahlem am 19. Februar an der Freien Universität darstellen. Campus.leben sprach mit dem international renommierten Experten über die Suche nach der Weltformel.

Herr Professor Nicolai, die eine Formel, die Sie suchen, ist das eine Weltformel, die alle Fragen des Universums erklären soll? Vergleichbar mit der Suche nach einer Antwort auf die Frage nach dem „Sinn des Lebens, des Universums und all dem“, wie es in dem Science-Fiction-Roman „Per Anhalter durch die Galaxis“ heißt?

Uns treibt nicht die Frage nach dem Sinn des Lebens oder einer bestimmten Anwendung, sondern die Suche nach Erkenntnis. Nahezu alle großen Entdeckungen in der Physik wurden gemacht, ohne dass die Forscher eine konkrete Anwendung im Sinn gehabt hätten. Ein Beispiel dafür ist die Quantenphysik, die in den 1920er Jahren entwickelt wurde, weil die klassische Physik an ihre Grenzen stieß. Das war erst mal ein Gedankenspiel, allein um der Erkenntnis willen. Wie diese Erkenntnis angewendet werden kann, zeigte sich erst viel später. Heute wird die Quantenphysik überall genutzt. Selbst der Scanner an der Supermarkt-Kasse, der mithilfe eines Lasers funktioniert, wäre ohne Quantentheorie nicht verstehbar.

Was treibt Sie an, nach der einheitlichen Formel für die ganze Physik zu suchen?

Die Physik hat ein enormes Verständnis entwickelt von den kleinsten Abständen der Elementarteilchen bis fast zum Ende des sichtbaren Universums. Die Einstein’sche allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Gravitation. Sie erlaubt uns unter anderem, die Evolution des Universums zu verstehen. Für die Elementarteilchen benötigen wir die Quantenphysik. Diese beiden Theorien vertragen sich jedoch in ihrer heute bekannten Form nicht miteinander, insbesondere verweigert sich die Gravitation bisher einer quantenmechanischen Behandlung. Das werten wir als einen entscheidenden Hinweis darauf, dass irgendetwas in unserem Weltbild nicht passt – und dass noch wesentliche Einsichten fehlen.

Die Physik sucht also nach einer Theorie der Quantengravitation, die Quantentheorie und Gravitation zusammenbringt. Einstein selbst und Heisenberg haben erste Schritte in dieser Richtung versucht, sind aber nicht zu einer endgültigen Antwort gekommen. In meinem Vortrag will ich einige der Argumente vorstellen, warum es eine solche Theorie trotzdem geben sollte.

Wo setzen Sie an?

Die grundlegenden Gesetze der Physik sind sehr symmetrisch. Der Erfolg des Symmetrieprinzips sollte uns deshalb auch bei der Lösung der ausstehenden Probleme helfen. Nach unserer Vorstellung steht am Anfang der Welt beim Urknall eine hochsymmetrische Theorie, deren Symmetrie im Laufe der Abkühlung und Expansion des Universums immer mehr gebrochen wurde. Darin sehen wir den Grund, dass die Welt, so wie wir sie jetzt wahrnehmen, sehr unsymmetrisch aussieht. Die Symmetrie hilft also, die Einfachheit der Naturgesetze zu erkennen, trotz der komplizierten Mathematik! In meinem Vortrag will ich versuchen, diese Einfachheit herauszustellen und näher zu beleuchten.

Die Fragen stellte Jenny Jörgensen

Weitere Informationen

14. Einstein Lecture Dahlem: „Symmetrie und Vereinheitlichung – lässt sich die Physik auf eine Formel reduzieren?“

  • Donnerstag, 19. Februar 2015, 17 Uhr s.t.
  • Henry-Ford-Bau, Hörsaal A, Garystraße 35, 14195 Berlin (U-Bhf. Thielplatz, U 3)
Um vorherige Anmeldung wird gebeten unter E-Mail: einladung@fu-berlin.de

Einstein Lectures Dahlem

Fast zwei Jahrzehnte wirkte Albert Einstein am traditionellen Wissenschaftsstandort Dahlem – unter anderem als Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Physik. Mit den „Einstein Lectures Dahlem“ würdigt die Freie Universität Berlin zusammen mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen dessen herausragende wissenschaftliche Leistung.

Das hochkarätige und interdisziplinär ausgerichtete Universitäts-Colloquium richtet sich an eine breite Universitätsöffentlichkeit und umfasst alle Wissenschaftsgebiete, die durch Albert Einsteins Wirken beeinflusst wurden und werden.