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Editorial: Konstantes Ärgernis oder die Suche nach dem Fundamentalen



Was könnte mehr einschläfern als eine Debatte über etwas, das sich gar nicht ändert? Doch Kosmologen und Physiker geraten regelmäßig aus dem Häuschen, spricht man die "Konstanz der Naturkonstanten" an. Sieht man jedoch, wie dieses Thema das Selbstverständnis von Astronomen und Teilchenphysikern gleichermaßen berührt, wird die Aufregung klar.

Es geht darum, was dem Weltbild der Naturwissenschaft als Fundament dienen kann. Offenbar sind dabei einige Konstanten fundamentaler als andere. Zusammengenommen aber bilden sie einen Fundus ominöser Zahlen, der alle Naturgesetze durchzieht und Forscher rätseln lässt, was dahinter steckt.

In jeder Konstanten verbirgt sich, wie manche Theoretiker behaupten, ein Geheimnis, das sich erst durch Herleitung aus einer fundamentaleren Theorie erklärt. So entsteht der Wunsch, dass sich eines fernen Tages alle Konstanten (vielleicht bis auf eine) aus dem alles vereinigenden Grundgesetz der Natur herleiten lassen. Dass dies bisher nicht gelang, ist ein konstantes Ärgernis für alle, die sich auf die schwierige Suche nach der ultimativen Theorie der Natur – früher "Weltformel" genannt – begeben. Ohne diese allumfassende Erklärung bleibt die Frage offen, warum Naturkonstanten ausgerechnet die Werte annehmen, die sie nun einmal haben.

Von anderer Qualität ist es, wenn Fundamentalkonstanten als variabel postuliert werden. Im Standardmodell der Teilchenphysik wird dies teilweise schon akzeptiert: Ihre Kopplungskonstanten sind von der Energie abhängig. Viel gewagter erscheint es aber, wenn der Astrophysiker Mordehai Milgrom hartnäckig die These vertritt, die Hypothese der Dunklen Materie sei überflüssig, wenn man seinem Rat folge und eine kleine Korrektur an Newtons Kraftgesetz – Kraft gleich Masse mal Beschleunigung – akzeptiere. Dass diese Idee auch nach fast zwanzig Jahren noch nicht "tot" ist, hat zwei Gründe: Einerseits konnten Astronomen in dieser Zeit die Dunkle Materie einfach nicht finden; andererseits passt Milgroms Ad-hoc-Ansatz erstaunlich gut zu einigen neueren Galaxienbeobachtungen (siehe Seite 34).

Der Advocatus diaboli vom Weizmann-Institut in Israel bringt damit zwar einige Astronomen auf seine Seite, aber nicht wenige Theoretiker gegen sich auf. Denn Milgrom führt für seinen Zweck eine neue Naturkonstante ein, welche Newtons Kraftgesetz für sehr kleine Werte der Beschleunigung abändert. Das hat zwar den Charme, dass damit die Dunkle Materie so überflüssig wird wie einst der Äther durch Einsteins Spezielle Relativitätstheorie. Aber es vergrößert den Fundus der Naturkonstanten, was Physiker etwa so lieben wie die Krätze. Darum wäre zu wünschen, dass die Kosmologen den Fall Milgrom möglichst bald aufklären – so oder so.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 10 / 2002, Seite 5
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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