Gedenken an Stephen Hawking


seid herzlich gegrüßt,

Endlich ist er fertig, mein Artikel zum Gedenken an

Stephen Hawking.

 

 

Ein großer Astronom ist von uns gegangen. Jeder wird das vernommen haben, dass am 14.03.2018 der große Physiker, Stephen Hawking, verstarb.

Er wurde auf den Tag genau 300 Jahre nach Galileo Galilei geboren. Er bekleidete denselben Professorenstuhl, wie Isaac Newton.

Und sein Todestag fällt mit dem Geburtstag von Albert Einstein zusammen.

 

Für mich stellt sich jetzt als Blogger die Frage, was ich über ihn schreiben möchte, das nicht schon in den letzten Tagen geschrieben wurde.

Sein Lebenslauf und alles ist an anderen Stellen schön nachzulesen. Aus diesem Grunde habe ich mich entschlossen, ganz einfach darüber zu schreiben, wie ich ihn erlebt und wahrgenommen habe und welche astronomische Fragestellung mich bei ihm bis heute fasziniert.

Auf jeden Fall werde ich sicher nicht über seine Einschränkung berichten, denn damit würde ich einen der größten Physiker auf seine Behinderung reduzieren.

Über diese Reduktion, muss ich aber kurz schreiben.

Das erste Mal kam ich mit den Schriften Hawkings 1992 in Berührung. Damals hatte er gerade mit seinem Buch “Eine Kurze Geschichte der Zeit” einen enormen Durchbruch. Es gab auch einen Kinofilm dazu.

 

Oft wurde ich von verschiedensten Personen gefragt, ob ich Stephen Hawking kenne. Und das war wirklich eine merkwürdige Erfahrung. Ich wurde weniger danach gefragt, weil mich interessieren könnte, was er schreibt, sondern eher, weil er eben diese schwere Einschränkung hatte.

Und das bildete ich mir nicht ein, denn die Frager waren erstaunt, dass ich ihn nicht kenne. Sie gingen davon aus, dass uns alleine schon verbinden sollte, dass wir beide eine Einschränkung haben. Das tut es nicht. Es kennen sich nicht alle Menschen mit Beeinträchtigung untereinander, und wir haben uns auch nicht alle zwangsläufig ganz lieb.

Was er zu tun fähig war, ist so grenzenlos außergewöhnlich, dass er für mich als Mensch mit Beeinträchtigung kein Vorbild sein kann. Das ist auch ohne, Behinderung für fast alle Menschen unerreichbar, was er leistete.

Außerdem sind funktionierende Gliedmaßen keine Grundvoraussetzung, ein guter Physiker zu sein.

Aber es stimmt schon. Wenn er mit seiner Computerstimme sprach, dann klang das schon irgendwie, wie ein Orakel, vor allem, weil Schwarze Löcher etc. für uns etwas ungreifbares vielleicht sogar etwas mysteriöses und jenseitiges sind.

Mit der Sprachausgabe, die er benutzte, Modell Dectalk, , habe ich früher auch gearbeitet. Die konnte man sogar singen lassen.

 

Wie auch immer. Jetzt würdigen wir sein Lebenswerk an einem Beispiel.

Wie gesagt, kam ich in den 1990er Jahren mit seinen Büchern in Kontakt. Es war gar nicht so einfach, sie zu lesen, weil sie noch nicht als Hörbücher verfügbar und die Scanner und Texterkennung auch noch nicht so gut waren.

Ich ging dennoch zur Stadtbücherei und lieh mir das Buch, “Eine Kurze Geschichte der Zeit”, aus. Mit meinen Mitstudenten machten wir eine Art Wettbewerb daraus, wer ehrlich mit Hand auf dem Herzen bis zu welcher Seite kam, bevor das Verständnis abbrach.

Ich meine mich zu erinnern, dass ich im guten Mittelfeld lag. Irgendwann musste ich schon deshalb aussteigen, weil meine Texterkennung mit den wenigen mathematischen Formeln überhaupt nichts anfangen wollte.

 

Sicher. Für Astronomie, Weltraumtechnik und alles, interessierte ich mich schon immer. Aber Hawking war auf jeden Fall ein Türöffner zu den Schwarzen Löchern und dem Urknall für mich, wie Rudolf Kippenhahn und Isaac Asimov ein Zugang zur Funktionsweise von Sternen und zu unserem Sonnensystem waren.

Es gab auch noch weitere Wegbegleiter für mich, die ich mir jetzt erspare, weil heute nur der eine gefeiert wird.

 

Die meisten von euch werden wissen, was ein schwarzes Loch ungefähr ist, weshalb ich mich hier kurzfassen kann.

Der Tod eines Sternes, dessen Verlauf und was er danach ist, hängt im wesentlichen von seiner Masse ab. Ich schrieb schon über die Möglichkeit, des Neutronensterns.

Sie wiegen wenige Sonnenmassen und sind aber so kompakt, dass sie nur vielleicht 15 km Durchmesser besitzen. Ihre Atome sind zerquetscht, so dass sie nur noch fast aus Neutronen bestehen.

Ein Fingerhut voll dieses Materials wiegt milliarden Tonnen.

Der Physiker Oppenheimer und andere stellten sich nun die Frage, was geschieht, wenn Sterne kolabieren, die noch deutlich schwerer sind. Er fand heraus, dass irgendwann der Druck auf das Neutroniun so hoch sein könnte, dass es der Gravitation auch nicht mehr Stand halten würde. Der Kollaps ginge dann weiter und weiter. Die Gravitation nähme immer mehr zu und der Sternrest wird immer kleiner, bis die Gravitation in einem unendlich kleinen Punkt vielleicht unendlich ist.

Dann ist das Schwarze Loch fertig.

 

Jeder Körper, der sich aus dem Gravitationsfeld eines Himmelsobjektes, z. B. Stern, Planet oder Mond bewegen möchte, braucht je nach Masse, des Himmelsobjektes eine Fluchtgeschwindigkeit.

Ich glaube, die eines Raumschiffs, das die Erde verlassen möchte, beträgt 11,2 km/s. Was langsamer ist, bleibt gefangen und schafft es besten Falls in eine stabile Umlaufbahn.

Denkt man sich jetzt immer mehr Gravitation, dann ist die Fluchtgeschwindigkeit irgendwann höher, als die Lichtgeschwindigkeit 300.000 km/s. Das bedeutet, dass in einem so schweren Gebilde, sogar das Licht gefangen bleibt.

Nochmal zur Erinnerung. Das Ding ist vielleicht nur wenige Sonnen schwer, aber es ist sehr klein.

So etwas nennt man dann ein Schwarzes loch, weil es nicht sichtbar ist. Es lässt kein Licht heraus. Es ist ein Loch in der Raumzeit. Es verrät sich nur indirekt, wenn z. B. es von Sternen umkreist wird, oder Materie, die sich aufheizt, in es hinein fällt.

Eigentlich ist das erbärmlich. Obwohl ein Schwarzes Loch ein so seltsames Objekt ist,

können wir, was wir besten Falles von ihm wissen, in drei schlichte Parameter fassen.

seine Masse, seine Drehung und seine Ladung, Und alles drei verrät es uns nur, wenn es gerade aktiv ist, oder von etwas umkreist wird, das sichtbar ist.
Wir wissen einfach nicht, wie es dort drinnen zugeht.

Irgendwann ist die Gravitation so hoch, dass die Einstein-Gleichungen nicht mehr funktionieren.

Diese Schwarzen löcher waren ein Hauptgegenstand der Arbeit von Stephen Hawking.

Lasst mich ein Thema von ihm herausgreifen, das ihn und seine Gegner mehr als vierzig Jahre beschäftigte, und von dem ich glaube, dass ich es einigermaßen erklären kann.

 

Das Informations-Paradochs

EineHauptfrage  von ihm war, was wohl mit der Information dessen geschieht, was in ein schwarzes Loch fällt, also hinter den Ereignishorizont, von dem es kein Zurück mehr gibt. Der Ereignishorizont ist keine Linie, wie zwischen Erde und Himmel, sondern eine Kugelsphäre, die das ganze  schwarze Loch umgibt. Was hier hinein fällt, kann nicht mehr zurück. Welchen Radius der Ereignishorizont eines schwarzen Loches besitzt, hängt von seiner Masse ab. Er wird Schwarzschild-Radius genannt und kann berechnet werden.

 

Mit Information ist hier gemeint, ob man etwas aus einem schwarzen loch theoretisch wieder retten könnte, oder nicht. Man kann sich das vorstellen, wie wenn man einen Würfelzucker in den Kaffee wirft. Der Zucker löst sich auf und vermischt sich gleichmäßig mit dem Kaffee. Dass wir den Zucker nicht mehr herausholen können, liegt nur daran, dass wir nicht wissen, wie es geht. Aber grundsätzlich ist der Zucker mit allem, was zu seiner Information gehört, Geschmack, Klebrigkeit, Farbe und chemie, noch da.

Das ist eine Grundfeste der Physik, der Termodynamik, dass Information niemals verloren gehen darf. Jede Mischung strebt dem maximalen Durcheinander, also der besten Durchdringung, entgegen.

Ein Maß für das Durcheinander in der Physik ist die Entropie.

 

Das ganze hat dann auch mit Temperatur zu tun. Schüttet man warmes und kaltes Wasser zusammen, dann durchdringt es sich so lange, bis alle Moleküle, die beider Wässer, dieselbe Temperatur haben.

Daraus folgt dann, dass, wo die Information absolut verloren geht, da gibt es dann auch keine Temperatur mehr. Das ist aber physikalisch unmöglich.

Stephen Hawking vertrat über Jahrzehnte die Meinung, dass schwarze Löcher mit dem es umgebenden Vakuum über virtuelle Teilchen interagieren können und langsam verdampfen (Hawkingstrahlung) würde, und dass die Information verloren ginge, weil diese Strahlung rein termischer Natur sei, und daher keine Information transportiere, die etwas über die Entstehungsgeschichte des Loches erzählen könnte. Würde die Strahlung die Information dessen, was dereinst hinein fiel, enthalten, dann liefe die Entstehungsgeschichte des Loches rückwärts ab.

Sein härtester Gegner dürfte der Physiker Leonard Susskind gewesen sein. Er entwickelte eine Theorie, die den Informationsgehalt von allem, was in das schwarze Loch fällt, an den Rand, den Ereignishorizont projeziert, ähnlich, wie ein Projektor ein Dia an eine Leinwand.

Er hat ein Buch über diesen Disput mit Hawking geschrieben. Außerdem war Hawking auch jemand, der gerne mal wettete. Es lief wohl eine Wette darüber, wer diesen “War of Black Wholes” gewinnen würde.

2004 kapitulierte Hawking, indem er einräumte, dass Information vielleicht doch nicht verloren geht im schwarzen Loch.

Er lies seine damalige Zuhörerschaft, wenn mich nicht alles täuscht, mit einem “aber” zurück, weil er eine Theorie mit Wurmlöchern und weißen Löchern in anderen Universen postulierte. Durch die Wurmlöcher diffundiert die Information des schwarzen Lochs und kommt am anderen Ende, in einem anderen Universum aus einem weißen Loch wieder zum Vorschein. Ob es weitere Universen gibt, ist zwar wahrscheinlich, aber durchaus nicht sicher. Das und die weißen Löcher lässt sich vermutlich nie oder nur schwer beweisen.

 

Ich hoffe, dass meine Ausführungen jetzt nicht zu populärwissenschaftlich formuliert waren, dass sie falsch sind.

Die Sprache, in der man sich normalerweise über derlei unterhält, heißt Mathematik, und die kann ich nicht.

Ich denke, dieses Beispiel ist eine schöne Würdigung seines Lebenswerkes und hoffe, dass ihr das auch so seht.

 

Bis zum nächsten Mal grüßt euch

euer Gerhard.

 

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