Lisa Randall, Theoretikerin der Harvard-Universität, untersucht in ihrem neuen Buch „ Klopfen am Himmel“, wie die Physik unser Verständnis der fundamentalen Natur der Welt verändern kann. Sie glaubt, dass eine zusätzliche Dimension in der Nähe unserer vertrauten Realität existieren könnte, verborgen, abgesehen von einem bizarren Ausplündern der Schwerkraft, wie wir sie sehen. Sie denkt auch über die Zusammensetzung der Dunklen Materie nach, der unsichtbaren Partikel, die das Wachstum des gesamten Kosmos geprägt haben. Diese Ideen, einst die einzige Provinz der Fiktionsautoren, werden in einer neuen Generation von Experimenten auf die Probe gestellt. Empfindliche Detektoren schnüffeln jetzt nach dunkler Materie, während die komplexeste wissenschaftliche Maschine, die jemals geschaffen wurde, der Large Hadron Collider (LHC), unter der Grenze zwischen der Schweiz und Frankreich, subatomare Partikel mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ineinander zerschlägt.
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Die Physikerin Lisa Randall glaubt, dass eine zusätzliche Dimension in der Nähe unserer vertrauten Realität existieren könnte, abgesehen von einem bizarren Ausbruch der Schwerkraft, wie wir sie sehen. (Boston Globe über Getty Images) 
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Was waren Ihre Hauptziele für Ihr neues Buch?
Ein Ziel war es, die Wissenschaft zu beschreiben, die mich heute interessiert: die Physik am LHC und die Suche nach dunkler Materie. Aber ich wollte auch die Natur der Wissenschaft klarstellen: Was bedeutet es, richtig und falsch zu sein, was bedeutet es, Messungen durchzuführen, und die Rolle von Unsicherheit, Risiko und Kreativität.
Glauben Sie, dass die Physikgemeinschaft kurz davor steht, etwas Bemerkenswertes zu finden?
Das hoffe ich sehr. Wir haben eine gute Chance [mit dem LHC], das Higgs-Teilchen zu sehen, das uns sagt, wie Elementarteilchen Masse annehmen. Andere wichtige Punkte sind die Raum-Zeit-Symmetrie und die Frage, ob es zusätzliche Dimensionen gibt. Wir haben wirklich eine Chance, in diesen Themen Einzug zu halten.
Hier gibt es eine Menge bizarrer Ideen, von der Stringtheorie bis zu einer "Brane" mit zusätzlichen Dimensionen direkt neben unserer eigenen. Warum sollten wir diese Ideen als mehr als einfallsreiche Konstrukte betrachten?
Ich bitte sicherlich niemanden, die von mir vorgelegten Ideen zu übernehmen. Das ist Teil des Themas des Buches: Die Wissenschaft schreitet voran, und wir erhalten systematisch neue Ideen und Erklärungen, angefangen bei den uns bekannten menschlichen Maßstäben bis hin zu Maßstäben, die so weit entfernt sind, dass es schwierig ist, eine Vorstellung davon zu haben. Die Wissenschaft ist ebenfalls ein selbstkorrigierender Prozess. Ich gehe davon aus, dass dies mit der kürzlichen Ankündigung von Neutrinos geschehen wird, die sich möglicherweise schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Können Sie die Essenz Ihrer Vorstellung von zusätzlichen Dimensionen beschreiben?
Das Universum könnte mehr beinhalten als die drei Dimensionen, mit denen wir vertraut sind. Sie sind uns in irgendeiner Weise verborgen, vielleicht weil sie winzig sind oder sich verziehen. Aber selbst wenn sie unsichtbar sind, können sie das beeinflussen, was wir tatsächlich im Universum beobachten. Es gibt viele Dinge, die wir mit bloßem Auge nicht sehen können und die sich als realistisch herausstellen.
Zusätzliche Dimensionen könnten für eine der Fragen relevant sein, die wir am LHC zu beantworten versuchen: Wie erhalten Teilchen ihre Masse und warum haben sie die Massen, die sie haben, und die weitaus kleiner sind, als es die Physiker erwarten würden. Unsere Idee ist also, dass es eine zusätzliche Dimension gibt, die so verzerrt ist, dass die Massen an einem Ort groß und an einem anderen klein wären. Mit anderen Worten, die Schwerkraft könnte an einem Ort schwächer und an einem anderen stärker sein. Wenn ja, könnte dies eine natürliche Erklärung dafür sein, warum Teilchenmassen das sind, was sie sind, und warum die Schwerkraft so viel schwächer ist als die anderen Elementarkräfte, die wir beobachten.
Diese zusätzliche Dimension könnte von unserer durch eine Million Billionen Billionen Zentimeter getrennt sein. Ist das ein paralleles, noch unzugängliches Universum?
Es interagiert nur über die Schwerkraft mit unseren Dimensionen. Und die Schwerkraft ist extrem schwach. Ein Elementarteilchen übt bei gewöhnlichen Energien eine vernachlässigbare Gravitationskraft aus. Aber wenn diese Idee richtig ist, sehen wir am LHC Beweise für diese zusätzliche Dimension. Teilchen könnten Impuls in die zusätzliche Dimension bringen, und das könnte tatsächlich beobachtbar sein.
Aber ist es nicht etwas, was du als "Paralleluniversum" ansiehst?
Technisch gesehen könnte es parallel zu unserem Universum existieren. Aber es ist nicht nur eine Kopie unseres Universums, an die viele Menschen denken, wenn sie diesen Satz hören.
Wenn Physiker solide Beweise für zusätzliche Dimensionen finden, wie würde sich das auf unsere Sicht auf das Universum und unseren Platz darin auswirken?
Sie können sehr exotische zugrunde liegende Phänomene haben, aber sie würden immer noch mit den gewöhnlichen Regeln übereinstimmen, die wir kennen. Auf einer bestimmten Ebene ändert sich nichts. Dies bedeutet jedoch, dass es auf einer tiefen zugrunde liegenden Ebene ein viel reicheres Universum gibt. Es ist einfach wunderbar zu wissen, woraus unser Universum besteht.
Sie beschreiben den LHC als "erstaunliche Leistung".
Technologisch gesehen ist es eine Tour de Force. Die Tatsache, dass dieses Ding funktioniert, ist erstaunlich. Wir suchen nach sehr seltenen Ereignissen, daher benötigen Sie eine sehr genaue, sehr gut verstandene Maschine, damit sie und Detektoren verstehen, was Sie sehen. Sie benötigen extrem viel Energie, die auf eine sehr kleine Region konzentriert ist, damit diese Kollisionen stattfinden und die Unterkomponenten der Protonen - Quarks und Gluonen - direkt kollidieren können. Und wenn sie dies tun, können sie neue Formen von schwerer Materie herstellen.
Viele befürchteten, der LHC könnte ein den Planeten verschlingendes Schwarzes Loch erzeugen.
Wissenschaftler nahmen es sehr ernst und schlossen diese Möglichkeit nicht nur theoretisch aus, sondern auch, indem sie Kollisionen von kosmischen Strahlen betrachteten, die dieselbe Art von Energie erzeugen. Wir leben in einer Welt, in der es viele Risiken gibt, und es ist höchste Zeit, ernst zu nehmen, um welche wir uns Sorgen machen sollten. Die Physiker haben gezeigt, dass dies kein Risiko darstellt.
Sie diskutieren direkt über Religion und ihre Vereinbarkeit mit der Wissenschaft. Warum hast du dich entschieden, dieses Thema anzusprechen?
Ich musste fast in einem Buch mit dem Titel An die Himmelstür klopfen . Aber es gibt echte Verwirrung darüber, was es bedeutet, richtig und falsch zu sein - der Unterschied zwischen dem, was spirituelle Überzeugungen sind und was Wissenschaft ist. Ich hatte das Gefühl, wenn ich die Wissenschaft erklären wollte, war es wichtig, diese Unterschiede zu erklären. Ich wollte die unterschiedlichen Ansichten der Menschen über das Universum ernst nehmen, aber ich wollte sagen, dass es wirklich Unterschiede gibt.
Sie haben geschrieben: "Der religiöse Teil Ihres Gehirns kann nicht gleichzeitig mit dem wissenschaftlichen handeln. Sie sind einfach unvereinbar."
Wenn ich sage, dass sie inkompatibel sind, meine ich etwas sehr Spezifisches: Ein spiritueller Glaube, der auf etwas basiert, das nicht auf tatsächlichem Material oder Ursache und Wirkung basiert - die Art und Weise, wie wir wissenschaftlich verstehen -, ist einfach anders als die Wissenschaft. Es ist eine sehr spezifische Aussage.
Wenn Sie mit der Öffentlichkeit sprechen, welches verbreitete Missverständnis über Physik trifft Sie am meisten?
Du versuchst mich in Schwierigkeiten zu bringen! Es ist wahrscheinlich die Überanwendung der Quantenmechanik. Die Leute denken, es erklärt Dinge, die es nicht kann. Es gibt viele Rätsel um die Quantenmechanik, aber sie entstehen meist in sehr detaillierten Messungen in kontrollierten Umgebungen.
Sie bezeichnen die Riesendetektoren des LHC als Kunstwerke. Ist die Erforschung der Natur des Universums ein ebenso ästhetisches wie ein wissenschaftliches Unterfangen?
Kunst und Wissenschaft appellieren an einige der gleichen kreativen Instinkte. Es gibt eine Wertschätzung für etwas Größeres als uns selbst, an die sich Kunst und Wissenschaft meines Erachtens wenden. Sie können jedoch eine schöne Idee in der Wissenschaft haben und sie kann einfach falsch sein - nicht, weil sie mathematisch inkonsistent ist, sondern weil sie nicht in der Welt verwirklicht wird.
Sie haben den Text für die Oper "Hypermusic Prologue: Eine projektive Oper in sieben Ebenen" geschrieben, die 2009 im Centre Pompidou in Paris uraufgeführt wurde. Wie ist das entstanden?
Der Komponist [Hector Parra] schrieb mir, um mich zu fragen, ob ich mitmachen wollte. Es war eine interessante Gelegenheit, eine kunstwissenschaftliche Schnittstelle auf eine neue Art und Weise zu erkunden. Kunst reflektiert oft die Ideen der Zeit. Ich habe es wirklich gemocht, mit Künstlern zu arbeiten, die das zu schätzen wissen und die Wissenschaft in eine neue Sache einbeziehen - aber nicht nur auf eine Weise, die sie kopiert. Es gab große kreative Herausforderungen, z. B. wie Sie höhere Dimensionen auf einer Bühne darstellen.
Die Oper hatte eine Zwei-Personen-Besetzung, ein minimalistisches Bühnenbild mit abstrakten Projektionen und eine teilweise digital veränderte Partitur. Für Sie muss das Sitzen im Publikum ein Erlebnis gewesen sein.
Ich arbeite mit Bleistift und Papier oder am Computer. Es war also nur etwas zu sehen, fantastische Sänger zu haben, die meine Worte sangen, begleitet von Musikern und einem wunderschönen Bühnenbild. Die Teile, die zwischen der extradimensionalen Welt und unserer Welt hin und her gingen, waren wirklich großartig. Hector dachte, [meine Nachforschungen] würden ihm Einblicke in die Möglichkeiten geben, verschiedene Arten von Musik zu machen, und das tat es auch. Ich glaube, ich wurde gebeten, mehr Physik einzusetzen, als ich idealerweise hätte, und letztendlich war die Musik sehr abstrakt. Es war jedoch großartige Musik, und es gab Momente, die wirklich schön waren.
Sie nehmen spielerisch Bezug auf Titel und Text Ihres Buches, von der Polizei über Suzanne Vega bis zu den Beatles und Bob Dylan. Bist du ein großer Fan von populärer Musik?
Ich habe diese unheimliche Fähigkeit, bei der Wörter in meinem Kopf stecken, also höre ich ein Lied und oft passiert es einfach automatisch, dass ich die Texte später benutze. Es mag nicht die ursprüngliche Absicht der Worte sein, aber sie passen manchmal gut zu dem, was ich versuche zu sagen.
Was kommt als nächstes für Sie in der Wissenschaft?
Ich habe Ideen untersucht, die dunkle Materie mit gewöhnlicher Materie in Beziehung setzen. Es gibt diese erstaunliche Tatsache, dass die Energie, die von der dunklen Materie im Universum getragen wird, ungefähr das Sechsfache der Energie ist, die von der gewöhnlichen Materie getragen wird. Die Frage ist, warum ist das so? [Das Verhältnis] hätte völlig anders sein können. Ich untersuche also, wie die beiden Arten von Materie zusammenhängen könnten, was den Zufall erklären würde.
