Brillanter Geist im Rollstuhl

Auf die Frage, wer wohl der berühmteste Naturforscher der Gegenwart sei, dürften viele spontan antworten: Stephen Hawking. Manche vergleichen den britischen Physiker gar mit Albert Einstein, der zu Lebzeiten ebenfalls höchste Popularität genoss. Dabei hat Hawking nicht einmal den Nobelpreis erhalten, was gelegentlich damit begründet wird, dass seine hochfliegenden theoretischen Entwürfe noch nicht experimentell bestätigt worden seien.

Stephen Hawking wurde am 8. Januar 1942 in Oxford als Sohn eines Arztes geboren. Schon als Doktorand an der Universität Cambridge offenbarte er seine außergewöhnliche Begabung. Denn er bewies, dass unter sehr allgemeinen Voraussetzungen in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie eine Singularität unvermeidlich ist. Als Singularität bezeichnet man in der theoretischen Physik einen Punkt, in dem der mathematische Ausdruck für eine physikalische Größe unendlich wird und die bekannten physikalischen Gesetze ihre Gültigkeit verlieren. Das trifft auf die Anfangssingularität des Urknalls ebenso zu wie auf die Raumzeit-Singularität eines Schwarzen Lochs. So gesehen war es nur konsequent, dass Hawking ab 1966 nach einer Möglichkeit suchte, Schwarze Löcher quantentheoretisch zu beschreiben, um jene Singularität nachträglich aufzulösen.

Fraglich blieb, ob er diese Arbeit würde zu Ende führen können. Denn schon 1963 hatten Ärzte bei Hawking die unheilbare Nervenkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) diagnostiziert, die mit einer fortschreitenden Muskellähmung einhergeht und gewöhnlich nach wenigen Jahren zum Tod führt. Nicht so bei Hawking, der einem medizinischen Wunder gleich an diesem Wochenende seinen 70. Geburtstag feiert. Zwar ist er seit Langem auf den Rollstuhl angewiesen und kann sich nur mit Hilfe eines Sprachcomputers verständigen. Sein Gehirn jedoch ist unversehrt und seine Gedanken sorgen nach wie vor für Aufsehen. Sei es, dass er Gott zu einer überflüssigen Hypothese erklärt. Oder prophezeit, dass wegen der zunehmenden ökologischen Zerstörung der Erde unsere Nachfahren, wenn überhaupt, nur auf einem fremden Planeten überleben könnten. Obwohl Hawking bei seiner Arbeit gleichsam in höheren geistigen Sphären schwebt, bringt er regelmäßig das Kunststück fertig, die komplizierten Zusammenhänge der Physik in Büchern anschaulich darzustellen. Seine 1988 veröffentlichte »Kurze Geschichte der Zeit« wurde sogar zu einem Weltbestseller.

Immer dann, wenn Experten mutmaßen, dass Hawking den Nobelpreis erhalten werde, geben sie als Grund seine 1974 entwickelte Theorie über die Dynamik Schwarzer Löcher an. Bis dahin war man in der Physik davon ausgegangen, dass ein einmal entstandenes Schwarzes Loch praktisch ewig existiert. Außerdem galt: Sobald Materie und Licht den »Ereignishorizont« eines Schwarzen Lochs überschritten haben, sind sie darin unwiderruflich gefangen. Hawking jedoch gelang der Nachweis, dass ein Schwarzes Loch durchaus Masse verlieren und langsam zerstrahlen kann.

In seine Berechnungen hatte er neben der allgemeinen Relativitätstheorie auch die Quantenfeldtheorie einbezogen - und damit vorausgesetzt, dass das Vakuum am Rand eines Schwarzen Lochs kein »leeres Nichts« ist, sondern ein dynamisches Medium, in dem laut Heisenbergscher Unbestimmtheitsrelation ständig virtuelle Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen und wieder verschwinden. Wegen der extrem starken Gravitationswirkung des Schwarzen Lochs kann es nun passieren, dass solche Paare auseinandergerissen werden: Ein Teilchen oder Antiteilchen überschreitet den Ereignishorizont und fällt ins Schwarze Loch. Das andere entkommt mit der sogenannten Hawking-Strahlung als reales Teilchen ins All. Um den dabei auftretenden »Energieverlust« im Vakuum auszugleichen, gibt das Schwarze Loch Energie bzw. Masse ab. Sofern für diesen Regressionsprozess genügend Zeit bleibt (die Rede ist hier von Milliarden Jahren!), kann sich das Schwarze Loch ganz auflösen.

Bisher sind alle Versuche gescheitert, die Hawking-Strahlung nachzuweisen. Ein Grund könnte sein, dass diese wegen ihrer sehr geringen Intensität von anderen kosmischen Strahlungsquellen überdeckt wird. Physiker wollen deshalb kleine Schwarze Löcher oder zumindest ähnliche Gebilde im Labor erzeugen, da es dort einfacher erscheint, die Hawking-Strahlung zu messen. Vor gut einem Jahr verkündeten italienische Forscher, dass ihnen dies gelungen sei. Aber noch herrscht Skepsis in der Fachwelt, zumal es mit der beschriebenen Versuchsanordnung gar nicht möglich ist, alle vorhergesagten Eigenschaften der Hawking-Strahlung zu verifizieren.

Als später Nachfolger von Sir Isaac Newton hatte Hawking bis 2010 den Lucasischen Lehrstuhl für Mathematik in Cambridge inne. Seitdem ist er eigentlich im Ruhestand. Doch sein großes »Hobby«, die Suche nach einer einheitlichen Theorie der Physik, pflegt er weiter mit Elan. Für seine Arbeit sucht Hawking jetzt einen neuen technischen Assistenten. Dieser soll laut Stellenausschreibung ein Computerfachmann, ein Organisationstalent sowie ein gewandter Redner sein, der sich überdies gut in Astrophysik auskennt. Offizielle Bewerbungen nimmt die Universität Cambridge ab Mitte Januar entgegen. Das Gehalt beträgt umgerechnet 30 000 Euro im Jahr.