Theoretische Physiker brauchen Mistkübel

Grundlegende Theorien, die das Universum und überhaupt alles erklären, lassen sich nicht einfach so aus dem Hut zaubern. Noch wichtiger als Zettel und Stift sind für die theoretischen Physiker deshalb die Mistkübel im Büro. Ein Bericht darüber, wie man mit gutem Essen gute theoretische Physiker ködert.

Der heilige Gral

Daniel Grumiller hat als Schüler am Landeswettbewerb der Physikolympiade teilgenommen, weil’s da etwas zu essen gab: „Ich habe dann den vierten Platz gemacht, ohne mich besonders vorzubereiten. Dabei war ich nur wegen dem Gratis-Buffet da.“ Das war ein großes Glück für ihn. Durch die spezielle Auseinandersetzung mit dem Thema beim Wettbewerb und durch den Spaß den er dabei hatte, wurde der Grundstein für seine spätere Berufslaufbahn gelegt.

Heute arbeitet Daniel Grumiller am Institut für theoretische Physik der technischen Universität Wien. Gemeinsam mit Kollegen organisiert er unter anderem Seminare bei denen Forschungsergebnisse präsentiert werden. Als Anreiz gibt es Pizza für alle. Die Seminare sind immer übervoll. Die Sache mit dem Essen scheint einfach gut zu funktionieren. Ob hierfür bereits eine umfassende Theorie entwickelt wurde, ist jedoch zu beweifeln.

Ansonsten beschäftigt der Physiker sich mit der Vereinheitlichung von Einsteins Relativitätstheorie mit der Quantenphysik. Die Formulierung einer umfassenden Theorie der „Quantengravitation“ gilt als großes Ziel, sozusagen als der „heilige Gral“ im Fachgebiet.

Dreidimensional? Vierdimensional? Völlig egal!

Wir leben in einer dreidimensionalen Welt. Wenn wir die Dimension der Zeit dazu nehmen sind es vier Dimensionen – die Raumzeit. Seit vielen Jahren wird überlegt, ob möglicherweise nicht noch mehr verborgene Dimensionen existieren. Daniel Grumiller geht hier einen anderen Weg. Er geht davon aus, dass man möglicherweise nicht mal vier Dimensionen braucht, um Raum und Zeit zu beschreiben.

„Wir kennen das von Hologrammen, wie man sie auf Geldscheinen und Kreditkarten findet“, erklärt Daniel Grumiller. „Das Bild erscheint uns dreidimensional, obwohl es sich eigentlich nur um eine zweidimensionale Oberfläche handelt“. Dieses „holographische Prinzip“ taucht nun auch in der Physik der Raumzeit auf: Anstatt eine Theorie der Gravitation in allen Raum- und Zeitdimensionen aufzustellen, formuliert man eine neue Quantentheorie, die mit einer Dimension weniger auskommt. Trotzdem sagt diese Quantentheorie Phänomene wie schwarze Löcher oder Gravitationswellen richtig voraus.

Unsichtbare Theorien, unsichtbare schwarze Löcher

Wie arbeitet man nun mit Themen, die man sich so schwer vorstellen kann? „Man versucht es, so gut es eben möglich ist. Anhand von einfachen Beispielen geht das oft leichter. Und nicht jede Theorie, die man entwickelt funktioniert. Das wichtigste Instrument eines Physikers ist nicht der Bleistift sondern der Mistkübel. 99 Prozent der Ideen landen hier“, so Daniel Grumiller. Auch Physiker verstehen nicht immer alles sofort. Besonders hilfreich sind hier Gespräche und Vorträge. Wenn man anderen Menschen etwas zu erklären versucht, versteht man es selbst oftmals viel besser. Und Daniel Grumiller ist davon überzeugt, dass sich gute Vorlesungen und Vorträge besonders dadurch auszeichnen, dass Menschen kluge Fragen stellen.

Daniel Grumiller will die Fragen des Universums beantworten. Er beschäftigt sich in erster Linie mit schwarzen Löchern und versucht so die Quantengravitation zu verstehen. In allen anderen Bereichen, in denen die Quantenphysik bereits in die Theorien eingearbeitet werden konnte, gibt es eine fix vorgegebene Raumzeit, ähnlich einer Bühne, auf der die Wechselwirkungen quasi als Schauspieler miteinander interagieren. Bei der Gravitation jedoch wird die Bühne selbst zum Schauspieler. Es existiert keine fixe Raumzeit, da diese durch Gravitationswechselwirkungen wieder verändert werden kann. Aus diesem Grund ist es bisher noch nicht gelungen, eine Verbindung zur Quantenmechanik herzustellen. Wenn das jedoch möglich wäre, könnte man eventuell eine Theorie entwickeln, die alle Wechselwirkungen unter einen Hut bringt.

Daniel Grumiller schätzt das Leben als Wissenschafter auf alle Fälle sehr. So kann er machen, was ihm Spaß macht. Der große Nachteil ist der, dass das Leben eines Wissenschafters mit einem Familienleben oft schwer unter einen Hut zu bringen ist. Für Daniel Grumillers Frau und seine zwei Söhne ist das nicht immer so einfach, wenn alle nach Leipzig oder Massachusetts umziehen und nicht wissen, wie lange sie dort bleiben werden und wohin es als nächstes geht. Daniel Grumiller hat aber vor kurzem den START-Preis gewonnen. Durch die finanziellen Mittel, die ihm jetzt zur Verfügung stehen kann er jetzt sechs Jahre in Wien bleiben und ein Forschungsteam zusammenstellen. Wie’s dann weitergeht steht in den Sternen…

Link zum "Pizzaseminar": http://www.univie.ac.at/lunch-seminar/index.WS08.html