Menschen kaufen im Fast-Fashion-Laden, obwohl sie die Produktionsbedingungen verteufeln. Sie wollen mehr Rechte für Arbeiter*innen, schimpfen aber auf die Lokführer*innen, die den Nahverkehr bestreiken. Sie glauben nicht an Gott, fangen in einer brenzligen Situation jedoch an zu beten.

Widersprüchlichkeit ist ein zutiefst menschliches Merkmal. Dennoch streben wir nach einem Glaubens- und Gedankensystem ohne Widersprüche. Das zumindest besagt die Dissonanztheorie. Schleicht sich ein offensichtlicher Widerspruch ein, empfinden ihn viele als unangenehm, als Spannung, die sie am liebsten schnell wieder loswerden wollen.

Gleichzeitig gibt es Menschen, die ihr Leben der Widersprüchlichkeit verschrieben haben. Dazu zählen Physiker*innen. Denn ausgerechnet die Wissenschaft, die die Phänomene der unbelebten Natur zu durchdringen versucht, dieser scheinbar berechenbaren Konstante, ist voll von Widersprüchen. Mehr noch: „Zufall ist ein fundamentales Element der Natur“, erklärt der Quantenphysiker Daniel Reich von der Freien Universität Berlin. „Was in der Physik vorhersehbar ist, ist, dass manche Dinge nicht vorhersehbar sind.“

Albert Einstein glaubte an Determinismus

Dabei hatten Forschende lange geglaubt, es gebe keinen Zufall in der Natur. „Gott würfelt nicht“, sagte niemand Geringeres als Albert Einstein. Er glaubte an Determinismus, also daran, dass sich Messergebnisse bei präziser Kenntnis des Ausgangszustands exakt vorhersagen lassen. Erst die Quantenmechanik widerlegte diesen Glauben. Sie besagt, Reich zufolge, dass es ein inhärentes Zufallselement in bestimmten Messungen gibt, das sich selbst mit einem perfekten Experiment nicht eliminieren lässt.

Die Quantenmechanik ist eine Theorie, die unsere Welt auf atomarer Ebene beschreibt. Sie wurde aus vielen Widersprüchen heraus geboren. Denn die klassische Physik stieß irgendwann an ihre Grenzen; Experimente lieferten Ergebnisse, die sich mit keiner bestehenden Theorie erklären ließen. „Wenn solche Widersprüche in der Physik auftreten, dann braucht es bessere Theorien“, sagt Reich.

Die Äther-Theorie wurde durch Experimente widerlegt

Die Geschichte der Physik bietet einen reichen Fundus an Widersprüchen – zum Beispiel die Äther-Theorie aus dem 19. Jahrhundert. Damals stellten sich Forschende die Frage, wie sich Licht ausbreitet. Denn Wellen brauchen ein Medium. „Eine Wasserwelle trägt das Wasser, eine Schallwelle die Luft“, erläutert der Wissenschaftler. Und weil Licht die Menschen von der Sonne erreicht, glaubte man, dass es einen unsichtbaren Träger gebe: den Äther.

Aus dieser Theorie folgte, dass sich die Erde bei ihrer Bewegung um die Sonne durch diesen Äther bewegt und dass die Lichtgeschwindigkeit davon abhängen müsste, in welche Richtung man in Bezug auf die Drehung der Erde um die Sonne misst. Doch das Michelson-Morley-Experiment habe gezeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich sei, erklärt Reich. „Das war ein direkter Widerspruch zur Äther-Theorie.“ Dieser Widerspruch wurde schließlich durch Einsteins spezielle Relativitätstheorie aufgelöst.

Auch die aktuelle Forschung kämpft mit Widersprüchen. Reich gibt ein Beispiel aus seiner eigenen Arbeit: „Viele molekularen Bausteine des Lebens können in zwei Spiegelbildformen existieren, man nennt das Chiralität.“ Diese Spiegelbilder haben nahezu identische physikalische und chemische Eigenschaften. Dennoch kommt auf der Erde bei den allermeisten solcher Moleküle nur eine dieser Formen vor. Die Forschung fragt: Wie ist aus einem winzigen Unterschied zwischen den Spiegelbildern ein fast vollständiges Ungleichgewicht von 100 zu 0 Prozent geworden? „Es gibt viele Ideen, aber keine wirklich überzeugende Erklärung“, sagt Reich. Er sei gespannt, wann die Wissenschaft da weiterkommen werde.

Diese Offenheit für Widersprüche sei für Physiker*innen elementar. „Die Gesetze der Natur stehen oft im Gegensatz zur eigenen Intuition.“ Man lerne, das zu akzeptieren und das eigene Verständnis anzupassen. Je tiefer man in die Forschung gehe, desto mehr begegne man Theorien, die in vielen Fällen stimmen – aber eben nicht in allen. „Diese gelebte Realität begleitet die Physik. Damit muss man umgehen können.“

Widersprüche machen die Physik so spannend

Aber: Auch Physiker*innen seien nur Menschen: „Wenn man eine Theorie entwickelt und sie angefochten wird, ist das nicht einfach.“ Dann könne die erste Reaktion auch mal sein, den Widerspruch nicht sehen zu wollen. „Da kommt die menschliche Natur manchmal durch.“

Im Grunde machen diese Widersprüche die Physik so spannend, sagt Reich. Sie seien kein Hindernis, sondern vielmehr Antrieb: „Kaum etwas ist befriedigender, als eine Theorie aufzustellen, Vorhersagen zu machen und dann im Experiment zu sehen: Es passt. Wir haben eine Lücke geschlossen.“ Und dann heißt es: auf zur nächsten Forschungslücke.