Dunkle Materie, dunkle Energie

von J. Peter Apel

Ersterscheinung 3.12.06
Stand 5.7.2008

Die deutsche Wochenzeitschrift `DIE ZEIT´ Nr. 21 in 2008 brachte einen Artikel (`Ziemlich finster´) über die Zusammenkunft von Astrophysikern Anfang Mai 2008 in Baltimore aus Anlaß des 10jährigen Bestehens der `Entdeckung´ der dunklen Energie. Der Artikel endete mit: "Vorerst bleibt den Kosmologen nur, ihre Ratlosigkeit mit Humor zu nehmen. ``Es gibt Leute, die bringen ihr Leben damit zu, etwas zu suchen, was nicht existiert oder nicht nachweisbar ist. Das sind merkwürdige Menschen´´, erklärte Gary Bernstein und ergänzte unter allgemeinem Gelächter: ``Ich glaube, wir sind alle dabei, zu solchen Leuten zu werden.´´"

Wenn die dunkle Energie schon `entdeckt´ ist, weswegen die Zusammenkunft ja stattfand, warum will man sie dann suchen? Was ist eine Entdeckung, die man noch suchen muß? Das gleiche Problem besteht aber schon wesentlich länger für die dunkle Materie (nebenbei gesagt auch für das Graviton und die Raumzeit).

Es rächt sich, das vorgenannte Wortspiel nicht erst zu nehmen, denn: in der Physik herrscht ein Mangel. Ein Mangel, der ihr wesentlichstes betrifft: ihre Sprache, die Sprache der Physik. Worte sind in der Physik genau so exakt wie Zahlen in der Mathematik. Es reicht nicht, wie im täglichen Leben, daß `man´ schon weiß, was gemeint ist. In der Physik führen leichteste Verständnisabweichungen zu folgenschwersten Fehlschlüssen. Fehlverständnisse dadurch ausmerzen zu wollen, neue Begriffe zu prägen, also ein Fach-Sprache zu erfinden, führt in Wirklichkeit zu keinerlei Verbesserungen (sonst wäre die Wissenschaft nicht in einer Sackgasse). Der bisherige laxe Umgang mit der Sprache in der Physik führte ursächlich zu all den Problemen, die Gary Bernstein anspricht. Bernstein hat uneingeschränkt Recht. Ob er es weiß? Die Lacher sicher nicht.

Was lenkte die Physik in die Ratlosigkeit?

Die historischste Großtat der Mathematik in der Physik war die `Entdeckung´ des Planeten Neptun. Dieser `Erfolg´ wurde gründlich mißverstanden und fatalerweise Wegweiser für künftige physikalische Forschung. Das daraus entstandene mathematische Paradigma für die Physik gebar die allgemeine Relativitätstheorie, die dunkle Materie, die dunkle Energie und die theoretische Physik mit Strings, Wurmlöchern, Branen und weiteren mathematischen Phantasien. Alles weit weit weg von physikalisch beweisbarem.

Die Sonne hat ein Planetensystem. Das wurde entdeckt, ganz real, beweisbar und ist als Wahrheit abgeschlossen. Innerhalb dieses Systems wurden durch exakte Beobachtungen an Nachbarplaneten des Neptun Schwankungen ermittelt, die sich rechnerisch auf die Existenz eines noch nicht gesichteten Planeten zurückführen ließen. Sein Standort konnte mathematisch bestimmt werden und, dort war er.

Damit zum Thema. Das Problem der dunklen Energie ist verständlicher, weshalb seine Erklärung stellvertetend für die wesensgleiche der dunklen Energie mit gilt.
Bei der dunklen Materie wird unterstellt, daß sich alle Sterne einer Galaxie genau so nach dem Zentrifugal- und Zentripedalkraftprinzip bewegen müßten, wie Planeten in Planetensystemen. Das hätte zur Folge, daß sie mit zunehmendem Abstand zum Galaxiezentrum eine immer langsamere Umlaufgeschwindigkeit haben müßten.
Messungen ergaben aber, daß das nicht so ist, daß Sterne nach außen hin nicht langsamer werden. Sie haben praktisch alle die gleiche Geschwindigkeit. (Der Galaxiewirbel im Kernbereich von Galaxien ist ein sogenannter starrer Wirbel: da haben die äußeren Sterne sogar eine noch höhere Geschwindigkeit als die inneren.)
Nach der Vorstellung, Galaxien funktionieren wie Planetensysteme, müßten Galaxien also nach außen zerfließen. Das jedoch tun sie nachweislich nicht. Was nun? Unisono fällt Wissenschaftlern nur eines ein: dann muß halt irgendwo noch Materie sein, die mit ihrer Gravitationskraft die Galaxien zusammenhält. Da man keine sieht, ist sie wohl unsichtbar: dunkel. Damit war die dunkle Materie geboren. Sie müßte nach den Rechnungen eine etwa zehnfach größere Masse besitzen als die, die sich aus allem sichtbaren wie unsichtbaren wie (abgekühlten) Sterne und Stäube (Nebel) des Kosmos ergibt. Wieviel davon im einzelnen wo sitzen müßte, damit die Galaxien so sind, wie sie sind, ist äußerst kompliziert zu bestimmen.

Ist die `Entdeckung´ der dunklen Materie auch so etwas wie die Entdeckung des Neptun?
Auch sie entsteht aus Rechnungen. Rechnungen, die aus von im Planetensystem der Sonne bekanntem zu Galaxien in der Ferne entstehen. Die Suche nach der dunken Materie auf Grund der Rechnungen ist jedoch, obwohl in den letzten Jahrzehnten mit hohem finanziellen und technischen Aufwand betrieben, erfolglos geblieben.

Damit ist es an der Zeit, kritische Fragen zu stellen:

Funktionieren Galaxien wirklich wie Planetensysteme? Wenn sie es tun, wieso bilden sich in den äußeren Spiralarmen so prägnante Schweifstrukturen? Nur aus Zufall? In solcher Mehrheit aller Galaxien?
Solange, wie physikalische Theorien auch solche Art Fragen nicht beantworten können, sind sie falsch. Denn: Physik ist die Potenz, alle Fragen beantworten zu können und nicht nur spezielle Erscheinungen der Natur mathematisch darzustellen. Erst, wenn die vorgestellte Frage physikalisch beantwortet werden kann, kann auch Mathematik die Erscheinungen physikalisch richtig und nicht nur mit zufällig passenden Formeln berechnen, mit zumeist auch noch sehr viel einfacheren Formeln.
Für die dunkle Energie kommt hinzu, daß wir damit schon wieder im Zentrum `der Welt´ sind. Daß wir der Nabel der Welt wären, hat sich mit schöner Regelmäßigkeit schon immer als Trugschluß herausgestellt. Es gibt keine Gründe, warum das in Zukunft einmal nicht so sein könnte. Weiter kommt hinzu, daß die Beobachtung ja Vorgänge zeigen, die vor 10 und mehr Milliarden Jahren schon so waren, damit auch hier bei uns so gewesen sein müssen. Wieso sind wir dann noch so nah an anderen Galaxien? Wenn die Fluchtgeschwindigkeit, je weiter wir in die Vergangenheit schauen, überproportional immer höher wird, was eben mit der dunklen Energie begründet wird, müßten wir heute mit unserer Galaxie doch ziemlich allein im Raum sein.

Daraus, daß, wie in `Gravitation´ und `Spezielle Relativitätstheorie´ zu sehen ist, Bewegungen im All aus zwei voneinander unabhängigen Ursachen bestehen (Newtonsche und gravitative), wird die These, Galaxien funktionierten wie Planetensysteme, so unsicher, daß sie nicht auch noch die Existenz einer dunklen Materie mit schultern kann. Die Sicherheit, mit der die Rotverschiebung entfernter Galaxien als nur Fluchtgeschwindigkeit gedeutet wird, ist in Wahrheit so unsicher, daß daraus keine so gewaltige These wie die einer dunklen Energie genährt werden kann.

Dunkle Materie und dunkle Energie sind keine Entdeckungen, sondern Erfindungen

Es sind Erfindungen mathematischer Art, damit Formeln aufgehen, von denen man gar nicht weiß, ob sie in dem Beobachteten überhaupt so gelten. Aus jeweils nur einem einzigen Meßwert, Sterngeschwindigkeit in Galaxiearmen und überproportionale Steigerung der Rotverschiebung des Lichts entfernter Galaxien durch die dunkle Energie Thesen mit solch mächtigen kosmonalen Wirkungen aufzustellen, ist nichts anderes als reinste Spekulation und von seriöser Physik weit entfernt. Die Methodik: geht etwas mathematisches nicht auf, holt man sich nach dem Vorbild der Neptun-Entdeckung etwas physikalisches hinzu, damit es aufgeht. So jedoch funktioniert keine erfolgreiche physikalische Forschung (siehe `Forschen, wie?´). Beim Jupiter war es erfolgreich, jedoch, da blieb man `im Dorf´, innerhalb eines physikalischen Rahmens. Für die dunkle Materie und die dunkle Energie jedoch schaffte sich Mathematik einen äußeren Rahmen, von dem sie nur behauptet, er wäre physikalisch, also in der Natur auch vorhanden. Warum findet man ihn dann nicht?
Die `Hinzu-Methodik´ führt dazu, daß nach jeder neuen scheinbaren Erkenntnis mehrere neue Probleme auftauchen. Diese Methodik führt in die falsche Richtung. Ein wirklicher physikalischer `Fund´ dagegen führt dazu, daß mehrere alte Fragen mit geklärt werden, ohne, daß neue auftauchen! Nur dieser Weg führt zum letztendlich gesuchten Welt-Prinzip.
Physikalische Theorien müssen die Fähigkeit besitzen, alle Fragen zu beantworten. Nur das ist ihre physikalische Bestätigung. Die Dunkle-Materie-Theorie kann einfachste Fragen wie die der Sternverteilung in Galaxien nicht beantworten. Die Dunkle-Energie-Theorie leidet darunter, daß die Farbverschiebung des fernen Lichts gar nicht danach selektiert werden kann, aus welchen Ursachen sie entsteht. Der relativistische Dopplereffekt, der nur den gleichen Namen trägt wie der richtige (ebenfalls eine terminologische Sünde in der Physik), kann keine Bewegungsrichtung aufzeigen. Objekte, die relativistische Frequenzänderungen ihres Lichts beinhalten, können auf uns zu kommen wie von uns entfliehen oder sich auch auf einem Radius zu bewegen. Das läßt sich aus der aus dieser Ursache entstehenden Farbverschiebung nicht ermitteln. Die relativistische Rotverschiebung der Funkfrequenz von Erdsatelliten müßte z. B. sonst bedeuten, daß diese sich stetig von der Erde entfernen, was sie natürlich nicht tun. Der normale Dopplereffekt, der auch in Licht von anderen Sternen auf Grund einer tatsächlichen Annäherung oder Entfliehung zu/von uns enthalten ist, kann vom relativistischen nicht selektiert werden. Daß weit entfernte Objekte eine umso größere Rotverschiebung besitzen, je weiter sie entfernt sind, und dabei diese Rotverschiebung noch zusätzlich größer wird, bringt zwar eine angenehme Ordnung in den Himmel, ob es aber überhaupt so ist, wie es damit scheint, ist solange nicht beweisbar, wie die Ursachen der Rotverschiebungen nicht ergründet werden können. Die hiesige Rotverschiebung von Radarstrahlen der Polizei (die nach Einsteins relativ konstanter Lichtgeschwindigkeit gar nicht funktionieren dürfte) als Geschwindigkeitsermittlung in Fernen und damit auch noch Vergangenheiten zu übertragen ist eine genau so unsichere Sache wie den Funktionismus von Planetensystemen auch Galaxien zu unterstellen.

Die heutigen physikalischen Wissensstände sind immer noch so mangelhaft, daß es Illusion ist, die Ferne mit physikalischen Kenntnissen verstehen zu wollen, die noch nicht einmal zu Hause auf der Erde ausreichend sind. Wie funktioniert Newtons Trägheitsgesetz vor unerer Nase? Also in Gravitationsfeldern? Was ist Gavitation, daß uns ein Stein auf die Füße fällt? Was ist Trägheit, daß uns ein anderer anrempeln kann? Was ist Zeitdilatation, die Uhren in Satelliten oder hohen Bergen langsamer laufen läßt? Ohne die Kenntnis dessen kann der Kosmos in der Entfernung gar nicht verstanden werden können.

home