Gravitation statt Geist - Zu 100 Jahre Relativitätstheorie von Albert Einstein und dem Film Interstellar

Gravitation – Relativität – Raumzeit 

 

Gravitation statt Geist 

Zu 100 Jahre Relativitätstheorie von Albert Einstein und dem Film Interstellar

 

Am vergangenen Mittwoch wurde auf den Tag genau die Einreichung der Relativitätstheorie von Albert Einstein mit einer illustren, der 15. Einstein-Lecture der Max-Planck-Gesellschaft und der Freien Universität Berlin im Henry Ford-Bau in Dahlem gefeiert. Jahrestage funktionieren trotz Relativität. Nach einem Grußwort des Präsidenten der FU, Peter-André Alt, gab der Direktor des Instituts für Wissenschaftsgeschichte der MPG, Jürgen Renn, einen Überblick zur Formulierung der Relativitätstheorie und ihrer Folgen bis zur theoretischen Berechnung von Schwarzen Löchern und ihre Entdeckung im All. 

1905 hatte Albert Einstein die Relativität für Zeit und Raum formuliert, um damit Isaac Newtons Theorie einer absoluten Zeit und eines absoluten Raumes grundlegend in Frage zu stellen. Ein wissenschaftsgeschichtlicher Umbruch und Wechsel vom Denken und Berechnen des Absoluten mittels der Newtonschen Gesetze zur Relativität. Als Einstein zehn Jahre später am 25. November 1915 eine generelle Theorie der Relativität in der Preußischen Akademie der Wissenschaft zu Berlin vorstellte, war ein neues Zeitalter der Physik angebrochen. Zwischen mathematisch-physikalischer Formel und Ausarbeitung von Erzählungen über die Zukunft im Weltraum entstanden neuartige Welterklärungsmodelle vom Urknall bis zu Schwarzen Löchern.

 

Für den Festvortrag hatten die Freie Universität und die Max-Planck-Gesellschaft nun den weltberühmten Physiker Kip S. Thorne, Emeritus des California Institut of Technology, Pasadena, eingeladen. In der Nachfolge Einsteins wurde Thorne zu einem der einflussreichsten und populärsten Wissenschaftler für Theoretische Physik, um schließlich mit Black Holes & Times Warps. Einstein’s Outrageous Legacy (1993) und der darin enthaltenen Science-Fiction-Erzählung als Reise in ein Schwarzes Loch einen Physik-Bestseller zu schreiben, der Christopher Nolans Film Interstellar (2014) anregte.

 

Thornes Eine Reise zu den Schwarzen Löchern, „worin die Leser in Form einer Science-Fiction-Erzählung mit Schwarzen Löchern und ihren seltsamen Eigenschaften, so wie wir sie heute verstehen, vertraut gemacht werden[1], übersetzt sozusagen Formeln und Gesetze nach Einstein in eine Abenteuergeschichte. Interstellar bzw. Jonathan Nolan als Autor des Drehbuchs und Bruder von Christopher Nolan knüpft nicht nur an diese Geschichte an und erweitert sie, Thorne wurde auch als wissenschaftlicher Berater und Executive Producer für den Plot wie für die filmische Erzeugung von Bildern des Unterhaltungskinos herangezogen.

  

Interstellar kombiniert nach Thorne Lynda Obsts und seine „science vision“ nach Einstein mit aktuellen Erzählstrategien und Bilderzeugungstechnologien in der Wissenschaft wie im Kino. „Final screenplay & movie preservered Lynda’s & my science vision, but changed the story & characters almost completely. Interstellar is the Nolans’ movie, not ours !“ Insofern war Thornes Vortrag nicht nur einer über die Visualisierung von Einsteins Relativitätstheorie und ihrer Folgen, vielmehr galt es Thorne, auch die Unterschiede deutlich zu machen. Bei der Frage wie Schwarze Löcher aus einem bestimmten Winkel in relativer Nähe zu einem Raumschiff Millionen von Lichtjahren zur Erde entfernt aussehen könnten oder müssten, gab Thorne die entscheidenden perspektivischen Hinweise.

 

In seinem Festvortrag sprach Kip S. Thorne nun in Berlin über seine Kooperation mit Christopher Nolan und seinem Team. Die Theorie und die wissenschaftlichen Modelle sind nicht der Film. Gleichwohl reist das Raumschiff unter der Leitung von Joseph „Coop“ Cooper (Matthew McConaughey) zunächst zum Planeten Gargantua, so wie Thorne ein Schwarzes Loch in seinem Buch genannt hatte und aufgrund physikalischer Gesetze und Berechnungen beschreibt. Stark verkürzt lässt sich sagen, dass in Interstellar Einsteins Relativitätstheorie Bild wird bzw. Bilder generiert, die Thorne in direkter Anrede der Leserinnen, geradezu epistolarisch 1993 formuliert hatte. 

Dreiundvierzig Jahre vergehen, bis Sie mit Ihrem Raumschiff schließlich in der Nähe des Schwarzen Lochs Gargantua angelangt sind. Hoch über Ihnen erkennen Sie den Quasar 3C273, aus dessen Mitte zwei gleißendblaue Strahlen schießen; unter Ihnen befindet sich der schwarze Abgrund von Gargantua.[2]

 

Auf dem Planeten Gargantu im Film gibt es eine Bedrohung, die ihn unbewohnbar macht. Er bietet zwar Wasser als Grundlage allen bekannten Lebens, das ungefähr knöcheltief die Oberfläche bedeckt. Aber es gibt sehr viel stärkere Gezeitenkräfte, die 1 Kilometer hohe Wellen hervorrufen und dadurch beispielsweise Raumschiffe von der Erde zerstören. Im Film spielen diese Gezeitenkräfte und ihre Folgen eine wichtige, um nicht zu sagen, tödliche Rolle für eine vorherige Expedition und ein Crewmitglied von Cooper. Im „Science-Fiction-Märchen“ differenziert Thorne stärker: 

Die obige Geschichte klingt wie ein Science-Fiction-Märchen, und in der Tat ist sie das auch zum Teil: Ich kann nämlich nicht garantieren, daß es in der Nähe des Sterns Wega tatsächlich ein Schwarzes Loch von zehn Sonnenmassen und im Zentrum der Milchstraße eines von einer Million Sonnenmassen gibt… Ich kann darüber hinaus weder garantieren, daß die Menschheit wirklich einmal über die Technologien verfügen wird, die für interstellare oder gar intergalaktische Reisen erforderlich sind, noch, daß sie jemals im Besitz des Know-how sein wird, um riesige Trägerringkonstruktionen um Schwarze Löcher zu errichten… Andererseits kann ich mit beträchtlicher, wenngleich nicht vollständiger Gewißheit sagen, daß Schwarze Löcher in unserem Universum existieren und daß sie die in der Geschichte beschriebenen Eigenschaften besitzen… [3]   

Der Ring um das Schwarze Loch im Film gehört zu den spektakulärsten Bildinventionen in Interstellar, an denen Thorne maßgeblich mitwirkte. Bild wird in dieser Sequenz des Filmes, was im Buch eher ungenau und skizzenhaft, also mit literarischer Elastizität formuliert wird. In der Astrophysik werden bereits Animationen für die Darstellung von unterschiedlich schnell kreiselnden Schwarzen Löchern eingesetzt. An der Schnittstelle von physikalisch-mathematischem Wissen und dessen Transformation in eine Erzählung taucht ein Bild auf, dessen Ursachen im Science Fiction-Film fast vollständig verschwinden, um allererst Bild zu werden. 

Bei näherer Betrachtung entdeckt Ihre Crew jedoch, daß das Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs wie eine Linse wirkt, indem es nämlich einen Teil des von Sternen und Galaxien ausgesandten Lichts an der Kante des Horizonts ablenkt und in einen dünnen, hellen Ring bündelt, der die schwarze Scheibe umgibt. In diesem Ring ist jeder einzelne verdeckte Stern, mehrfach abgebildet: So stammt ein Bild möglicherweise von Lichtstrahlen, die am linken Rand des Loches abgelenkt wurden, während ein anderes von Strahlen hervorgebracht wird, die am rechten Rand gebeugt wurden; ein drittes Bild stammt möglicherweise von Lichtstrahlen, die in eine vollständige Umlaufbahn um das Loch gezogen und dann in Ihre Richtung freigesetzt wurden, während ein viertes von Strahlen herrühren könnte, die das zweimal umkreisten. Das Ergebnis ist eine hochkomplexe Ringstruktur, die Ihre Mannschaft zum Zweck späterer Studien in allen Einzelheiten fotografiert. [4]

 

Für die Transformation der physikalischen Theorien und Gesetze in eine ebenso imaginäre wie zu imaginierende Geschichte ist die Anwendung alltäglicher Bildtechnologien wie das Fotografieren ein wichtiges, narratives Scharnier. Dabei muss man daran erinnern, dass die Fotografie Anfang der 90er Jahre sich gerade im Umbruch von der analogen zur digitalen Fotografie befand. Fotografiert wurde auf Filmmaterial, nicht auf Datenspeichern oder gar mit dem Smartphone. Anders gesagt: Thorne benutzt die Fotografie in seiner Erzählung als eine sprachliche und bildliche Technik der Materialisierung von formelhaft theoretischem Wissen. In der Distributionspraxis des Films Interstellar spielte das Filmmaterial im 21. Jahrhundert, 2014, insofern eine geradezu nostalgische Rolle, als er zunächst nur in ausgewählten Kinos, die noch über analoge Filmprojektoren verfügten, gezeigt wurde. Als ob es darum ginge, die medialen Transformationen vor allem digital, also durch Rechenprozesse erzeugten Bildern im Namen einer „analogen“ Filmprojektion durch Materialisierung vergessen zu machen, wurden Filmrollen statt Festplatten verteilt.   

 

Das Material und die Strategien der Materialisierung von mathematischen Rechenprozessen spielt für die Theoretische Physik und die Vorstellung von Wissenschaft („science vision“, Thorne) in Interstellar eine entscheidende Rolle.  Woher die Bilder kommen, muss und darf im Film gerade nicht erklärt werden, während sie doch genau das in Worte fassen, was Thorne in seinem Bestseller nachträglich im Einzelnen als Wissenschaftsgeschichte und Fiktion erzählt hatte. Diese Transformation ist nicht zu unterschätzen, weil sie Lücken im Wissen aufreißt, die vergessen werden sollen. Sie leistet, was Thorne, Richard H. Price und Douglas A. Macdonald in ihrem bahnbrechenden Buch zu den Schwarzen Löchern 1986 noch anders formuliert hatten.[5] 

Consider a black hole formed by the gravitational collapse of a star with negligible angular momentum J « M² (J « GM²/c), where M is the mass of the hole. Although the hole may be highly nonspherical at first, it will radiate away its asymmetries as gravitational waves on a time scale Δ1 ~ 100M = 100GM/c³ ~ (1msec)(M/M ο), where M ois one solar mass (MTW, Sec. 32.7).[6]

 

In ihrer Einleitung zum Membran-Paradigma oder Haut-Denkmodell der Schwarzen Löcher hatten Thorne und Price bereits auf die Übersetzungsprozesse der Theoretischen Physik in Diagramme, Bilder, Vorstellungen und beschreibende Sätze aufmerksam gemacht. Das Haut- oder Membran-Denkmodell bringt somit zur Darstellung oder übersetzt, was in Formeln berechnet wurde. 

In theoretical physics a special role is played by the diagrams, pictures, mental images, and descriptive phrases that accompany our equations ― for example, pictures of magnetic field lines threading through a conducting plasma and the corresponding phrase that the field lines are "frozen into the plasma". Such pictures and phrases are not substitute for the mathematics that validates them, but they play a crucial role in facilitating intuitive leaps of insight and permitting communications both among physicists and between physicists and others. Indeed, the introduction of a new set of pictures and descriptive phrases can have a profound impact on the subsequent development of a field of research.[7]    

 

Mit den Schwarzen Löchern geht es deshalb nicht einfach nur darum, Bilder von stellaren Ereignissen zu „fotografieren“, wie es in der Science-Fiction-Erzählung formuliert worden war, sondern um die komplett neue sprachliche und bildliche Erzeugung eines Vorstellungshorizontes, um es einmal so zu sagen. Die Bilder und Formulierungen (phrases) substituieren nach Thorne und Price gerade nicht die mathematischen Berechnungen. Doch Thornes Erzählung hatte dies später bereits nahegelegt und gerät natürlich im Film Interstellar, in dem es um Wissenschaft und Forschung sowie um eine Auseinandersetzung zwischen Theoretischer Physik, Astrophysik, Naturwissenschaft und Ethik geht, vollends in Vergessenheit. Anders gesagt: Damit Interstellar als Spielfilm genossen werden kann, muss der ursprüngliche Unterschied vergessen werden.  

 

Die literarische Vermischung der Wissenschaften und Denkmodelle aus mathematischen Berechnungen bringen mit Interstellar nicht weniger als eine Erzählung von der Apokalypse und der Rettung der Menschheit durch Technologie hervor. Die von der Kritik an Interstellar bemängelte Unübersichtlichkeit der Theorien oder die „aufwändige physikalische Herleitung nach den Prinzipien der Gravitationstheorie und der Raumzeit-Krümmung“[8] ist nicht der Vereinfachung geschuldet, sondern im anderen Erzählmodus der Theoretischen Physik selbst angelegt. Die „physikalische Herleitung“ generiert durch Übersetzungen, Übertragungen und Vermischung zu allererst Erzählung und Bilder des Films. Andreas Busches Kritik bringt gerade die erfolgreiche Strategie und Praxis der literarisch-filmischen Vermischung zur Sprache. Ohne Thornes mathematisch-theoretische Formulierung des Membran-Paradigmas für die Schwarzen Löcher von 1986 (!) hätte es 20 oder 30 Jahre später nicht zum Film Interstellar kommen können.  

 

Die Newtonschen Gesetze in ihrem Modus des Absoluten und der Unveränderlichkeit waren angetreten, um ein neuartiges, konstantes Weltmodell zu schaffen. Sie wurden in der, um es einmal so zu nennen, Kirchensprache als Philosophae naturalis principia mathematica erstmals 1686 vor der Royal Society in London publiziert. Mit dem Cénotaphe de Newton (Bibliotheque National de France) entwirft der Revolutionsarchitekt Étienne-Louis Boullée fast 100 Jahre später, 1784, ein Monument des neuartigen, geschlossenen Wissens von der Welt als Planetarium, wozu schon Jean Le Rond D’Alembert mit der Berechnung der Masse und dem Traité de dynamique (1743) das seine beigetragen hatte. Durch Albert Einstein wird die Kugel als geschlossenes Welt- und Denkbild zerstört. Die geschlossene Erzählung von Raum und Zeit wird durch Rechenmodelle in alle Richtungen durch Schwarze Löcher, Wurmlöcher etc. erweitert und geradezu sprichwörtlich durchlöchert.

 

Den entscheidenden Sprung zum Wissensgegenstand machen die (mathematischen) Schwarzen Löcher durch Thorne, um bei Jonathan und Christopher Nolan zum Versprechen einer Rettung der Welt bzw. Menschheit zu werden. Zugespitzt formuliert: Mit Interstellar wird die Theoretische Physik zum Paradies-Versprechen, in dem die Menschen dank Relativitätstheorie zwischen Zeiten und Räumen tendenziell endlos hin und her reisen können. Im Film ist es Coopers Tochter Murphy, die gegen Schluss den Schlüsselsatz sagen darf: „Das ist kein Geist, das ist Gravitation.“ Mit einer Wissensgeste wird das magische und rätselhafte Wissen von den Geistern und Gespenstern durch das mathematische der Gravitation ersetzt.

 

Natürlich ist Interstellar trotz oder auch wegen der Mitwirkung des ausgewiesenen Einstein-Experten Kip S. Thorne ein Märchen, das durch häufige Bildwechsel, Schnitt und Gegenschnitt ein ebenso wahres wie märchenhaftes Wissen von der Physik generiert. In der Eröffnungssequenz hatte Murphy als Mädchen an einen Geist in ihrem Zimmer geglaubt, weil Bücher und eine Spielzeugraumfähre aus dem Regal fielen. Doch schon ihr Vater konnte aus Staublinien in ihrem Zimmer einen Strichcode lesen, der die Koordinaten eines geheimnisvollen Ortes verriet. Damit war der rätselhafte Geist durch Lesen bereits zu einem Wissensvermittler oder Medium geworden. In der Schlusssequenz des Filmes werden nun Bilder und Erzählungen erzeugt, die mit einer Übertragung mehr denn einer Übersetzung der Relativitätstheorie nahelegen, dass es hinter dem Bücherregal Cooper in einer anderen Raumzeit gibt, aus der er (zukünftiges) Wissen mitteilen will.

 

Die literarischen Operationen von Übersetzung und Übertragung werden in Interstellar bildlich und textlich eingesetzt, um Wissen von der Zukunft zu generieren. Auf diese Weise gelingt es Jonathan und Christopher Nolan praktisch, den doppeldeutigen Geist als Gespenst und Wissen im Wissen von der Gravitation aufgehen zu lassen bzw. in Deckung zu bringen. Zufall, Glück und Gott sind auf dieser Ebene nicht mehr notwendig für die Rettung der Menschheit. Stattdessen reicht im Zeitalter des Digitalen das einzig und allein von Murphy Cooper an einer Tafel mit Kreide als Denk- und Schreibpraxis ausgearbeitete mathematische Wissen der Theoretischen Physik, um die Menschheit zu retten. Als sei das Denken mit einem Stück Kreide zwischen den Fingern nachhaltiger, wird in schnellen Schnitten und nicht Schritten die Menschheit gerettet. Die Newtonschen Gesetze haben sich dank Albert Einstein nicht nur als Ersatz für die monotheistische Religion(en) erwiesen. Sie sind mit Murphys Worten grundsätzlich zur Gravitation als Weltrettungsmodell geworden.

 

Mit dem Vortrag von Kip Thorne und seiner theoretischen Arbeiten, wie wohl im Format eines Sach- wie Handbuchs für die Theoretische Physik der entscheidende, wenn nicht der größte Schritt zur Popularisierung eines Spezialwissens unternommen wird, wurde scharf herausgestellt, dass sich Wissenschaft und Unterhaltung, selbst wenn sie einander überschneiden, unterschiedliche Praktiken der Verknüpfung von Literaturen verfolgen. Thorne hatte auf die Unterschiede aufmerksam gemacht. Jonathan und Christopher Nolan nutzen die vielfältigen Verknüpfungen, um die Unterschiede verschwinden zu lassen oder in Richtung von Moralfragen zu verschieben.  

 

Torsten Flüh 

 

Interstellar (2014) 

 

Einstein Lectures Dahlem

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[1] Kip S. Thorne: Gekrümmter Raum und verbogene Zeitl. Einsteins Vermächtnis. München: Droemer/Knaur, 1994, S. 21.

[2] Ebd. S. 43.

[3] Ebd. S. 61.

[4] Ebd. S. 43-44.

[5] Thorne, K. S., Price, R. H. and Macdonald, D. M., Black Holes: The Membrane Paradigm, 1986, (New Haven: Yale Univ. Press).

[6] Ebd. S. 13.

[7] Richard H. Price and Kip S. Thorne: Introduction: The Membrane Paradigm. In : Ebd. S. 1

[8] Andreas Busche: Was sucht der Mensch im Wurmloch. In: DIE ZEIT vom 4. November 2014.