Kosmische Inflation der Wissenschaftspreise

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft verleiht ihre höchste Auszeichnung für die sogenannte inflationäre Kosmologie, eine Idee, die sich kaum von Esoterik abhebt

In diesem Jahr wurde die Max-Planck-Medaille "für die grundlegenden Beiträge zur Kosmologie und insbesondere zur Strukturbildung aufgrund von Quantenfluktuationen im frühen Universum" verliehen. Träger des Preises ist Viatcheslav Mukhanov, ein weltbekannter Kosmologe, der unter anderem bereits die Oskar-Klein-Medaille, den Tomalla-Preis und den Gruber-Preis für Kosmologie sein eigen nennt. Die Jury konnte mit der Entscheidung scheinbar wenig falsch machen. Dennoch basiert sie auf weitgehend bizarren Argumenten.

Anbiedern an präzise Daten

Beginnen wir mit den Beobachtungsdaten des kosmischen Mikrowellenhintergrundes, die in den letzten Jahrzehnten durch beeindruckende Weltraumteleskope COBE, WMAP und Planck (ebenfalls nach dem Begründer der Quantenmechanik benannt) zustande kamen. Aus diesen Daten wurde eine Himmelskarte gewonnen, die nach allgemeiner Interpretation winzige Temperaturunterschiede in der Frühzeit des Universums zeigt.

Man könnte zur Datenbearbeitung noch einiges anmerken, doch gehen wir heute davon aus, dass dieses Bild einen Zustand des Universums 380.000 Jahre nach dem Urknall anzeigt. Dieser kosmische Mikrowellenhintergrund zeigt die mit Abstand frühesten bildgebenden Daten überhaupt, die entsprechend große Aufmerksamkeit erzeugt haben. In ihnen sollen Spuren der kosmischen Inflation nachweisbar sein. Die Theorie der kosmischen Inflation spielt sich jedoch in einer Zeitspanne von 10^-43 bis 10^-35 Sekunden nach dem Urknall ab, in der sich das Universum mit vielfacher Lichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben soll.

Extrapolation bis zum Geht-nicht-mehr

Eine solche Zahl mit fast 40 Nullen hinter dem Komma muss schon auf den ersten Blick stutzig machen, aber in Kenntnis der beobachtenden Astrophysik kann man darüber nur den Kopf schütteln. Jeder einzelne Faktor von 10 als Rückrechnung in der Zeit - etwa zu 30.000 oder 3000 Jahren nach dem Urknall - stellt ein offensichtliches Wagnis dar, bei dem wir uns auf unsere Annahmen über die Naturgesetze verlassen müssen. Vor allem aber geht jede frühere Phase des Universums mit einer Vielzahl von physikalischen Effekten einher, die die Genauigkeit der Mikrowellendaten beeinträchtigen.

Schon die Rückrechnung auf Minuten (also elf Zehnerpotenzen) nach dem Urknall kann man daher nur als übermäßig optimistisch ansehen, spätestens ab dort verbietet aber die Unkenntnis über die Elementarteilchen jede wissenschaftliche Aussage. Die gesamte Physik verfügt über kein einziges Messergebnis, das uns Aufschlüsse über derart frühe und extreme Bedingungen im Kosmos geben könnte. Die Behauptung der kosmischen Inflationstheorie, irgendwelche belastbaren Aussagen über fünfzig Zehnerpotenzen vor den ersten Daten geben zu können, ist vollkommen lächerlich.

Aber es wurde immer wieder versucht, der Inflation angebliche Vorhersagen anzudichten - so etwa eine rätselhafte Eigenschaft des Universums, die man "Flachheit" nennt. In Wirklichkeit wurde dies 1969 von dem amerikanischen Astrophysiker Robert Dicke entdeckt. Dass die Inflation mit Daten abgeglichen werden könne, ist eine Legende, die nur unter Missachtung elementarer wissenschaftlicher Grundsätze zustande kam. Denn jeder Vergleich muss sowohl experimentelle und theoretische Fehlerbalken enthalten, um die Verlässlichkeit der Übereinstimmung zu beurteilen.

Keine Arbeit zur Inflation hat jemals einen theoretischen Fehler berechnet. Diese erstaunliche Fehlerfreiheit hat ihren tieferen Grund darin, dass die Inflation letztlich eine raffinierte Art darstellt, gar nichts zu sagen. Denn ihre Kernthese - in den 1980er Jahren formuliert - ist, dass alle räumlichen Bildfrequenzen gleich häufig auftreten, mithin der Beginn des Universums völlig zufällig ist. Da zufälliger als zufällig nicht geht, gibt es auch keinen Fehlerbalken, aber eben auch nur begrenzten Erkenntnisgewinn. Die "vorhergesagte" Gleichverteilung der Frequenzen wird als "skalarer spektraler Index" bezeichnet, wobei ein Wert von ns= 1 eine vollkommene Gleichverteilung darstellt.

Und Gott sprach: 0,96

Eine Analyse der Daten des kosmischen Mikrowellenhintergrundes ergab später allerdings einen Wert von ns = 0,96. Dass also noch nicht einmal jene Vorhersage gestimmt hat, beansprucht nun Mukhanov als Beleg für seine Theorie. Wie er in verschiedenen Vorträgen darlegt, führe seine Berechnung der Anfangsfluktuationen ebenfalls zu einem Wert von ns = 0,96. Wie die Berechnung genau vonstatten geht, ist, gelinde gesagt, undurchsichtig.

Aber um kein Missverständnis auskommen zu lassen: Es handelt sich nicht um unüberwindliche mathematische Schwierigkeiten, wohl aber um eine komplizierte und intransparente Vorgehensweise, bei der vollkommen unklar ist, welche versteckten Annahmen und Zahlen in die Rechnung mit eingegangen sind. Sie mögen das nicht glauben, aber halten Sie sich den logischen Widerspruch vor Augen: Es kann gar keine Rechnung geben, die allein aus der Annahme einer überlichtschnellen Expansion kurz nach dem Urknall zwingend die Zahl 0,96 folgert. Man kann daher so eine Behauptung nur als Scharlatanerie bezeichnen.

An Selbstbewusstsein, seine Version der Inflationstheorie als allein vernünftige darzustellen, fehlt es Mukhanov nicht. In seinem Vortrag bezeichnet er etwa konkurrierende Modelle gerne als "crap" oder "blablabla" (Video min 53:00-54:00), während sein eigenes eine "fantastische Übereinstimmung" (min 59:00) zeige. Schließlich sei die "Dunkle Energie" (1:03:00) ein Reservoir, aus dem man "alles produzieren könne, was man will" (!).

Ganz offensichtlich trägt so eine aggressive Vermarktung im heutigen Wissenschaftsbetrieb Früchte. Max Planck, der im Jahr 1900 seine bahnbrechende Entdeckung des Wirkungsquantums mit geradezu übertriebener Bescheidenheit formuliert hatte, hätte sich wohl schon aus diesem Grunde im Grabe umgedreht.

Romantisch, aber banal

Aber nochmal zurück zum Inhalt dieser preisgekrönten Entdeckung. Die im obigen Bild zu erkennenden Unregelmäßigkeiten sollen später zur Galaxienbildung im Universum geführt haben, deren Strukturen bis heute den beobachtenden Kosmologen große Rätsel aufgeben. Notwendigerweise sind diese unregelmäßigen Strukturen natürlich irgendwie zufällig zustande gekommen. Ebenso weiß man seit einem Jahrhundert, dass die Prozesse von Elementarteilchen, zum Beispiel Radioaktivität, den zufälligen Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen.

Die Idee, dass diese beiden Phänomene im größten und im kleinsten zusammenhängen müssen, weil sie beide zufällig sind, ist zwar romantisch, aber leider ebenso banal. Hätte sie nur den geringsten erkenntnistheoretischen Nährwert, wäre die Physik bei ihrem schwierigsten Problem, der Vereinigung von Quantenmechanik und Gravitationstheorie, ein großes Stück weiter gekommen. Das wird aber kein Physiker ernsthaft behaupten. Leider ist es nur das Unwissen über das große und das kleine, das sich hier trifft.

Wo die Not ist, wächst auch die Hoffnung

Es gibt in der Physik inzwischen leider viele Bestrebungen, nicht überprüfbare Theorien durch angeblichen Bezug zur Beobachtung salonfähig zu machen, und es steht zu befürchten, dass die kosmische Inflation es früher oder später schafft. Vor einem Jahr war eine ähnlich abstruse Behauptung der BICEP2-Kollaboration nur an hanebüchenen Fehlern in der Datenauswertung gescheitert - nicht an der eigentlichen Absurdität, die ersten 10-35 Sekunden beobachten zu wollen.

Man könnte an dieser Stelle noch anführen, dass Physiker wie Paul Steinhardt oder Roger Penrose das ganze Konzept der Inflation in der Luft zerrissen haben - ich will aber gar nicht diesen Bezug zu Autoritäten herstellen. Zu sehr krankt die heutige Physik an der Meinungsführerschaft durch vermeintliche Experten, welche in Wirklichkeit nur Spielfiguren in einem überwiegend soziologischen Prozess sind.

Offenbar sind den Wissenschaftsgemeinden ihre selbstkorrigierenden Mechanismen abhanden gekommen. Umgekehrt muss man im Bizarren der Situation auch einen Hoffnungsschimmer erkennen. Wenn die Physik vorgibt, über Größenordnungen gesichertes Wissen zu besitzen, wie dies sonst nur beim hundertjährigen Kalender, in der Astrologie oder in der Homöopathie behauptet wird, dann wird eine aufgeklärte Öffentlichkeit vielleicht doch einmal ein paar Fragen stellen.

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft muss sich jedenfalls fragen lassen, wie gut ihr von der Öffentlichkeit getragenes Budget wirklich investiert ist, wenn Dinge wie die kosmische Inflation als Erkenntnis des Jahres gelten.