Nobelpreis für Physik: Aus Stephen Hawkings Schatten

Roger Penrose ist ein Name, der in den Ohren von Physikern und Mathematikern einen besonderen Klang hat. Als er gestern am späten Vormittag nach ein paar Worten Schwedisch im Livestream aus Stockholm fiel, fragten sich die nicht ganz so gut Informierten, ob er denn nicht schon einen Nobelpreis hat – oder ob er nun den zweiten bekommt.

Für viele andere, die sich mit Mathematik und Physik auskennen, war es ein lange erwarteter, fast befreiender Augenblick, zu hören, dass der mittlerweile 89-Jährige nun auf diese Weise gewürdigt wird.

Allgemeinverständlich beschreiben zu wollen, was seine wichtigen Beiträge zur Physik und Mathematik sind und auf welchen Gedankengängen sie beruhen, ist ein ziemliches Ding der Unmöglichkeit.

Dinge der echten oder vermeintlichen Unmöglichkeit allerdings waren genau das, worum es bei vielem in Roger Penroses bisherigem Forscherleben ging. Mit Anfang 20 entwickelte er etwa ein geometrisches Objekt, das nach ihm Penrose-Dreieck genannt wird.

Inspiration für M.C. Escher

Es besteht aus drei Balken, die jeweils im rechten Winkel zueinander zu stehen scheinen, aber trotzdem zu einem Dreieck verbunden sind. Das geht nach euklidischer Geometrie gar nicht und das ist tatsächlich auch so. Penrose beschrieb es als „Unmöglichkeit in ihrer reinsten Form“. Vorschläge von ihm inspirierten den Grafiker M.C. Escher zu einigen seiner ebenfalls „unmöglichen“ Darstellungen, etwa des berühmten „Wasserfalls“, wo Wasser im Kreislauf zugleich bergan und bergab zu fließen scheint.

Die Suche nach dem vermeintlich Unmöglichen, aber auch nach mathematischer Einfachheit – die für ihn gleichzeitig Schönheit bedeutete, vor allem, wenn sie sich unerwartet ergab – sollte ein Leitmotiv für ihn bleiben. Nichtphysikern und -mathematikern ist sein Name vielleicht aus populärwissenschaftlichen Büchern geläufig, vor allem aber aus den populären Schriften eines anderen Astrophysikers: In Stephen Hawkings Autobiographie wird er wahrscheinlich häufiger erwähnt als jeder andere von dessen Kollegen.

Singularitäten

Mit Hawking zusammen arbeitete Penrose auch an der Theorie von Singularitäten und Schwarzen Löchern.

© AFP

Auch diese Arbeiten haben etwas mit Unmöglichkeit zu tun. Nach Penrose existieren Singularitäten, also die extremsten denkbaren Orte, an denen die Krümmung der Raumzeit unendlich ist und damit, vereinfacht gesprochen, kein Naturgesetz mehr gilt, zwar mit mathematischer Sicherheit. Doch diese Orte, zu denen das Innere Schwarzer Löcher zählt, direkt zu beobachten, ist ihm zufolge ebenso mathematisch begründet unmöglich. Er erfand dafür den schönen Begriff der „kosmischen Zensur“.

Während die Allgemeine Relativitätstheorie die Existenz von Schwarzen Löchern vorhersagt, glaubte Einstein selbst nicht, dass diese Objekte und die Singularitäten in ihnen wirklich existierten. Tatsächlich war Penrose 1965 der erste, der mathematisch – und nobelpreiswürdig – gleichsam „bewies“, dass sie sich ganz natürlich als Konsequenz aus der Relativitätstheorie ergeben. Ihre Existenz war damit nicht bewiesen, aber Penrose ebnete den Weg zu ihrem Nachweis Jahrzehnte später. Mittlerweile gibt es sogar die ersten „Fotos“ eines solchen Objekts.

Würdigung Hawkings

Hawking hat den Nobelpreis nie bekommen. Doch seine Beiträge werden sowohl in den Erläuterungen des Komitees zum wissenschaftlichen Hintergrund des Preises für Penrose als auch in denen für Genzel und Ghez mehrfach erwähnt. Der Preis 2020 ist damit auch ein klein wenig eine posthume Nobel-Würdigung des berühmtesten und populärsten Physikers der letzten Jahrzehnte, der ihn so gerne selbst bekommen hätte. Er holt aber Penrose auch aus Hawkings Schatten. Dass ein solcher über dem mindestens ebenso genialen, vielseitigen und kreativen Penrose lag, empfanden viele Physiker sehr lange so. Nun ist das unmöglich Geglaubte, Singuläre, Schöne für ihn doch noch passiert.