Vielen Dank und guten Morgen.
Es freut mich, wieder hier sein zu dürfen.
Ich dachte, es wäre angemessen, in diesem Jahr, in dem wir 100 Jahre allgemeine Relativitätstheorie feiern,
über das andauernde Vermächtnis eines unserer bedeutendsten Kollegen zu sprechen: den Nobelpreiskollegen Albert Einstein.
Jeder hier und auf der ganzen Welt kennt natürlich Albert Einstein.
Er ist auch nach über 100 Jahren immer noch der berühmteste Physiker - vielleicht mit der Ausnahme von Steven Hawking.
Wir kennen alle dieses Bild Einsteins, den weisen alten Mann,
den liebenswürdigen, leidenschaftlichen Vertreter des Friedens und der Harmonie.
Dies ist tatsächlich Einstein vor 100 Jahren, als er die Gesetze der Schwerkraft und der dynamischen Raumzeit formulierte.
Und dies ist Einstein als jüngerer Mann in seinem Büro, dem Patentamt, als er im Jahr 1905
die Welt mit seinen Veröffentlichungen über die spezielle Relativitätstheorie und Quantenmechanik aufrüttelte.
Einstein ist für viele Dinge bekannt - diese Bilder sind natürlich ikonisch.
Aber was vielleicht weniger bekannt ist, ist wie unbeschreiblich eloquent er war.
Seine Prosa war vortrefflich.
Es ist ein Vergnügen, seine Veröffentlichungen in der Physik zu lesen.
Und übrigens, ich lege es Ihnen, den jungen Studenten, ans Herz,
lesen Sie die Originalveröffentlichungen auf allen Gebieten der Physik.
Sie sind meistens so viel besser als die Lehrbücher.
Und Einstein ist für seine Zitate bekannt - er ist einer der am besten zitierbare Menschen in der Welt.
Er schrieb 4 meiner Lieblings-Zitate.
„Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit, aber beim Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher.“
Das ist sehr angemessen nach dem Britischen ... (impliziert Brexit – Lachen, Applaus).
Und dann: „Die Definition von Wahnsinn ist, immer wieder das Gleiche zu tun und unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten.“
Und dann über die Physik: „Gott ist subtil, aber er ist nicht böswillig.“
Für Einstein bedeutete Gott die Natur - die zwar subtil ist, aber nicht böswillig - hoffen wir zumindest.
Und dann das Zitat, das ich als Leitmotiv für das Zusammenstellen dieses Vortrags nahm:
„Man sollte alles so einfach wie möglich machen, aber nicht einfacher.“
Nun, im Jahr 1905 stürmte Einstein auf die Weltbühne der Physik mit seiner speziellen Relativitätstheorie.
In Wirklichkeit hasste er diesen Namen.
Er wusste, dass er den Vertretern der Postmoderne Munition liefern würde.
Er bevorzugte eine "Theorie der Invarianz".
Weil das, was er wirklich machte, war, Maxwells Theorie des Elektromagnetismus –
die er als das Beispiel der klassischen Physik betrachtete - und die newtonsche Bewegungsgesetze in Einklang zu bringen.
Diese zusammengenommen waren einfach inkonsistent und mussten seiner Ansicht nach in Einklang gebracht werden.
Und er tat das, indem er als DAS Prinzip annahm, dass es keine bevorzugten Beobachter gibt, keinen privilegierten Bezugsrahmen.
Alle Beobachter geben eine gleichermaßen gültige Beschreibung ab, dieselbe Beschreibung der physikalischen Realität.
Und um das zu erreichen, muss es zugrunde liegende Symmetrien der Natur geben,
die es erlauben, den Bezugsrahmen eines Beobachters in den eines anderen umzuwandeln.
Es ist interessant, dass Einstein dieses Prinzip, dass es keinen privilegierten Beobachter gibt,
auf alle Dinge des Lebens und die Politik anwendete:
Es gibt keine privilegierte Nation, es gibt keine privilegierte Religion, es gibt keine privilegierte Rasse.
Als grundlegend nahm er das Symmetrieprinzip an.
Und er wollte diese "Theorie der Invarianz" nennen.
Er revolutionierte die Art und Weise, wie wir Symmetrie in der Natur betrachten.
Sein großer Fortschritt war, Symmetrie als grundlegend zu nehmen und nicht die Symmetrie als Konsequenz
der dynamischen Gesetze anzusehen, wie seine Zeitgenossen Lawrence und Parker Ray es zu tun pflegten.
Sondern im Gegenteil das Symmetrieprinzip zum primären Merkmal der Natur zu machen,
das die zulässigen dynamischen Gesetze einengt, beschränkt, hervorbringt.
Das war eine tiefgreifende Einstellungsänderung, die im Großen und Ganzen zur Realisierung führte,
dass Symmetrien das Primäre sind.
Und wir nach neuen Symmetrien suchen sollten, um sie in unserer Beschreibung der Natur zu nutzen.
Dies hat im Wesentlichen die Entwicklung unseres Verständnisses
der fundamentalen Naturgesetze im gesamten 20. Jahrhundert geleitet.
Und das setzt sich heute fort - eine tiefgreifende Einstellungsänderung.
Er änderte auch die Art und Weise, wie wir Raum und Zeit betrachten – wie Sie ja wissen, vereinigte er Raum und Zeit.
Die Symmetrietransformationen, die die Basis der speziellen Relativitätstheorie waren, transformierten Raum und Zeit gemeinsam.
Und in der Konsequenz gab es keine absolute Vorstellung einer Gleichzeitigkeit.
Das war vielleicht seine radikalste Änderung unserer Vorstellung,
dass zwei Vorgänge, nun, einer findet vor dem anderen statt oder anders herum.
Aber in Wirklichkeit gibt es Vorgänge, die wir ‚raumähnlich getrennt‘ nennen, d. h. zwischen diesen könnte kein Signal
übertragen werden, mit einer Geschwindigkeit kleiner oder gleich der Lichtgeschwindigkeit.
Und daher auch keine Möglichkeit festzustellen, welcher zuerst war.
Und das hängt vom Beobachter ab, es ist relativ.
Tatsächlich suchten wir während eines Großteils der Geschichte der Elementarteilchenphysik und der Entwicklung des Standardmodells
und suchten, um über es hinaus zu gehen, nach neuen, versteckten Symmetrien der Natur.
Sie müssen versteckt sein, sonst hätte man sie schon längst gesehen.
Das könnte den Rahmen unserer Theorie erklären und erweitern.
Einer der aufregendsten Ideen, die noch immer nicht experimentell ausgeschlossen wurde, ist die Vorstellung der Supersymmetrie.
Transformationen einer erweiterten Vorstellung von Raumzeit.
Eine Raumzeit, die zusätzliche Quantendimensionen enthält.
Dimensionen, die durch Zahlen gemessen werden, die antikommutieren.
Und die Symmetrie wird durch Rotationen im Superraum dargestellt.
Diese Symmetrie ist mathematisch wunderschön
und hat das Potential, viele der Probleme zu beantworten, die uns jenseits des Standardmodells begegnen.
Sie vereinigt die Teilchen, die in der Natur vorkommen: Bosonen einerseits und Fermionen andererseits.
Wir können danach suchen - und tun es auch.
Meine Kollegen am CERN suchen verzweifelt nach ihr mit dem großen Hadron-Speicherring.
Und sie haben jede Chance, sie zu finden.
Es gibt da eine kleine Beule bei 750 GeV - es könnte ein Anzeichen der Supersymmetrie sein, es könnte auch nichts sein, wer weiß.
Wir finden es heraus.
Wenn es sich aber als Supersymmetrie herausstellt, werden wir die Tatsache akzeptieren müssen,
dass wir nicht nur in Raumzeit leben, sondern in Superraumzeit.
Nach 1905 gab es aus Einsteins Sicht noch 2 ungelöste Fragen.
Die erste war, dass die newtonsche Schwerkrafttheorie nicht konsistent mit der Relativitätstheorie war.
Das war ein Widerspruch, das was unmöglich.
Jeder, der Einsteins spezielle Relativitätstheorie anerkannte, wusste das.
Und viele Wissenschaftler versuchten, die 2 auf offensichtlichen Art und Weise in Einklang zu bringen.
Aber Einstein verfolgte seinen eigenen Weg, der auf dem anderen Problem beruhte,
das ihn nach der speziellen Relativitätstheorie umtrieb.
Er wollte nämlich das Prinzip, dass es keine privilegierten Beobachter gibt, auch auf beschleunigte Beobachter ausweiten.
Was ist so besonders bei ‚trägen‘ Beobachtern, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen?
Er wollte, dass es überhaupt keine privilegierten Beobachter gibt.
Viele andere Wissenschaftler wussten, dass man dafür die newtonsche Theorie ändern müsste.
Aber Einstein wollte nicht nur das tun, sondern das Relativitätsprinzip ausdehnen.
Und das führte ihn, nach vielem Nachdenken, zu einem Programm, das er im Jahr 1907 formulierte.
In dem er sich vorstellte, dass es denkbar wäre, das Relativitätsprinzip auf Systeme auszudehnen,
die gegeneinander beschleunigt sind.
Und in dieser berühmten Veröffentlichung gründete er seine Strategie und sein Ziel auf Galileos Entdeckung,
dass alle Körper mit dergleichen Beschleunigung fallen.
Oder wie wir sagen würden, dass die schwere Masse, das ist die Quelle der Schwerkraft, gleich der trägen Masse ist,
durch die man die Kraft teilen muss, um die Beschleunigung zu erhalten.
Dieses Prinzip wurde von Galileo formuliert, und Newton, der die Experimente durchführte, natürlich bekannt.
Newton bestätigte das Äquivalenzprinzip mit einer Genauigkeit von einem Promille.
Über die Jahre wurde das durch Bessel, bekanntermaßen durch Eötvös,
durch meinen Princetonkollegen, Bob Dicke, verbessert und wird jetzt erweitert.
Wir wissen mit einer Präzision von einem Teil in einer Billion, einer Million Millionen,
dass das Äquivalenzprinzip korrekt ist - das ist unglaublich.
Das ist es, was wir alle an der Physik so lieben.
Es ist die einzige Wissenschaft, wo Größen mit einer Präzision von einem Teil in einer Billion gemessen werden.
Und einige Kollegen verbringen ihr Leben heldenhaft damit zu versuchen, dieses um eine Größenordnung oder zwei zu verbessern –
und werden wahrscheinlich scheitern, aber was für eine heroische Reise.
Und dann plötzlich, im Jahr 1907, er saß an seinem Schreibtisch im Berner Patentamt,
hatte er basierend auf dem Äquivalenzprinzip eine Idee.
Er dachte, was würde passieren, wenn ein Mann Experimente durchführt, während er von einem Dach fällt.
Er würde etwas fallen lassen, das mit derselben Beschleunigung mit ihm fallen würde.
Er würde daraus schließen, dass es keine Schwerkraft gibt.
Dies ist nun als das ‚Aufzugsgedankenexperiment‘ bekannt.
Der Grund ist, dass alle Reporter, die ihn interviewten, nachdem er berühmt geworden war, fragen würden:
Was passiert denn mit dem Mann, der vom Dach fällt?
Einstein betrachtete daher 2 Systeme.
Nehmen wir den Fahrstuhl: Eine Rakete, die sich mit konstanter Beschleunigung g nach oben bewegt,
und ein in Ruhe befindlicher Aufzug in einem konstanten Schwerkraftfeld -g.
Und er sagte: Betrachten wir diese zwei Systeme.
S1, das sich mit einer Beschleunigung g bewegt, und S2 in Ruhe, in einem Schwerkraftfeld mit der Beschleunigung -g.
Die Physiker führen alle durchführbaren Experimente in jedem Bezugsrahmen durch –
dem sich bewegenden Fahrstuhl, dem stationären Fahrstuhl in einem Schwerkraftfeld.
Sie erhalten genau dieselben Ergebnisse.
Es gibt eine Symmetrie, ein Invarianzprinzip.
Dies war das Prinzip, auf das er seine Suche nach den relativistischen Schwerkraftgesetzen gründete, das Äquivalenzprinzip.
„Soweit wir wissen, sind die Gesetze der Physik“, sagt er, „in Bezug auf S1 nicht unterschiedlich von denen in Bezug auf S2,
basierend auf der Tatsache, dass alle Körper im Schwerkraftfeld gleich beschleunigt werden.“
Und dann: „Soweit unsere Erfahrung derzeit reicht“ - beachten Sie, dass er es als guter Physiker qualifiziert –
wer weiß, es gibt vielleicht eine Abweichung bei einem billionstel Prozent -, aber „soweit unsere Erfahrung derzeit reicht,
haben wir keinen Grund anzunehmen, dass diese Systeme sich voneinander in irgendeinem Aspekt unterscheiden.
Und daher müssen wir eine totale physikalische Äquivalenz eines Schwerkraftfeldes
und einer entsprechenden Beschleunigung des Referenzsystems annehmen.“
Wenn das wahr wäre, würde es sein Ziel erfüllen, das Relativitätsprinzip auf beschleunigte beobachtbare Größen auszudehnen.
Und umgekehrt lieferte es einen Weg, den Ursprung der Schwerkraft zu verstehen.
Was man dann in einen Bezugsrahmen transformieren könnte, in dem man die Schwerkraft nicht fühlt.
Und dann, wenn man zurückgeht, kann man darauf schließen, wie die Schwerkraft aussah.
Und das hat er hartnäckig über die nächsten 8 Jahre verfolgt.
Andere versuchten, Theorien der relativistischen Schwerkraft zu konstruieren,
aber ignorierten dieses Prinzip, in das er sich wie eine Bulldogge verbiss.
„Der glücklichste Gedanke meines Lebens“, sagte er.
Er wusste jetzt, welche Richtung er einschlagen musste.
Und es war nicht leicht, es war sehr schwierig.
Das Äquivalenzprinzip wurde im Jahr 1907 formuliert.
Erst im Jahr 1912 erkannte er, dass das Feld, welches die Schwerkraft überträgt oder vermittelt,
- die Dynamik der Raumzeit, die die Äquivalenz der beschleunigten beobachtbaren Größen ermöglichte -,
ein metrischer Tensor war, der den Abstand zwischen Punkten auf einer gekrümmten Mannigfaltigkeit bestimmt.
Er musste mit der Unterstützung von Freunden aus der Mathematik Differenzialgeometrie lernen.
Und dann wurde es schwierig: ein Fehler nach dem anderen, Missverständnisse.
Aber endlich, im Jahr 1915, gab er in dem Artikel, der vor gut 100 Jahren veröffentlicht wurde,
die einsteinschen Gleichungen bekannt.
Die die Krümmung der Raumzeit - wie Raumzeit eine gekrümmte Mannigfaltigkeit ist,
etwa wie die Oberfläche der Erde, eine Kugel ist gekrümmt –
zur Quelle der Schwerkraft in Beziehung setzen, die die Masse ist - Masse ist dasselbe wie Energie eines ruhenden Körpers.
Energie und Impuls – der Energie-Impuls-Tensor,
der durch den Einsteintensor gegeben wird und der die Krümmung der Schwerkraft beschreibt.
Dies wurde am 25. November 1915 in einem von 4 Vorträgen bekannt gegeben,
die er in dem Jahr an der Preußischen Akademie der Wissenschaften hielt.
Interessanterweise, sind die 3 anderen Vorträge alle über Experimente.
Die ganze Zeit, die er zur finalen Form seiner Gleichungen benötigte, wusste er,
dass er die Vorhersagen daraus mit dem Experiment vergleichen musste.
Er hatte das schon zuvor gemacht.
In einer früheren Version seiner Theorie, die nicht richtig war, hatte er die Ablenkung des Lichts durch die Sonne berechnet.
Die Sonne würde am Licht ziehen, seine Bahn ablenken; man könnte das während einer Sonnenfinsternis messen.
Er sagte vorher, was man aus der newtonschen Theorie herleiten würde, 0,87 Grad.
Und das war falsch.
Es gab eine Expedition, die diese Lichtablenkung im Jahr 1914 messen wollte,
die, für Einstein einerseits glücklicherweise, abgebrochen wurde, weil Krieg ausbrach.
Aber auch unglücklicherweise für ihn, weil er ein Pazifist war, der in Berlin lebte, und er bekanntermaßen gegen den Krieg war.
Im Jahr 1915, in seiner richtigen Theorie, erkannte er, dass die Ablenkung das Doppelte des Wertes betragen würde.
Und tatsächlich, nach dem Krieg wurde das durch eine englische Expedition unter der Führung von Eddington bestätigt
und machte Einstein zu einer weltweit berühmten Persönlichkeit.
Die weitere experimentelle Verifizierung seiner Theorie war eine Erklärung eines Phänomens,
das schon im 19. Jahrhundert beobachtet wurde, die Perihelbewegung des Merkurs.
Eine Diskrepanz zur newtonschen Schwerkraft, ein ungelöstes Rätsel, das viele Wissenschaftler zu verstehen versucht hatten.
Und er wusste, seine Modifizierung der newtonschen Theorie würde diese Berechnung ändern.
Und in seiner vorherigen Version hatte er die Bewegung des Periheliums berechnet und das falsche Ergebnis erhalten.
Aber als er seine endgültigen Gleichungen hatte, setzte er sich daran und machte schnell noch einmal die Berechnung.
Und bekam die ganz genaue Abweichung.
Er muss sich im siebten Himmel gewähnt haben.
Er sagte die Rotverschiebung des Lichts in einem Schwerkraftfeld voraus,
was erst später, im Jahr 1959, bestätigt wurde und ein wesentlicher Bestandteil des GPS ist.
Das bringt all diese Dinge zum Funktionieren.
Ich möchte Einsteins Vermächtnis diskutieren, das bis heute andauert.
Es prägt auch heute noch unsere Arbeitsweise in der Grundlagenphysik.
Dynamische Raumzeit: Nach Einsteins Theorie müssen wir der Tatsache ins Auge schauen,
dass die Raumzeit da draußen nicht nur ein fester Bezugsrahmen ist.
Sie ist dynamisch, bewegt sich, fluktuiert.
Die Fähigkeit, zum ersten Mal in der Physik überhaupt, eine quantitative Theorie des Universums, eines Kosmos, zu konstruieren.
Und das Ziel, das er für den Rest seines Lebens versuchte zu erreichen und das uns immer noch leitet:
die Suche nach einer vereinheitlichten Theorie.
Einsteins Schwerkrafttheorie basiert also auf der Tatsache, dass Raumzeit dynamisch ist, die Metrik der Raumzeit.
Und ihre Krümmung erzeugt das, was wir Schwerkraft nennen.
Bei großen Entfernungen reduziert sie sich offensichtlich zur newtonschen Schwerkraft, so wie sie das tun muss,
weil die newtonsche Theorie immer noch sehr gut ist.
Mit ihr planen und senden wir Raketen zum Mond.
Ein Leitprinzip für jeden Fortschritt in der theoretischen Physik ist,
dass sie mit großer Präzision, innerhalb irgendwelcher Grenzen, mit der früheren Theorie übereinstimmt.
Und Einsteins Theorie tut das.
Aber sie hat etwas Neues: Sie hat ein Feld, den metrischen Raumzeittensor.
Und das Feld kann wie jedes andere Feld schwanken, kann schwingen.
Diese Schwingungen sind Gravitationswellen.
Und das macht seine Schwerkrafttheorie konsistent mit der speziellen Relativitätstheorie.
Weil es einige Zeit braucht, bis die Erde reagiert, wenn man die Sonne schüttelt:
Die Gravitationswellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Sonne aus.
Wundersamerweise ist dieses Jahr, 2016, auch das Jahr, in dem wir diese Wellen endlich beobachtet haben - mindestens zweimal –,
durch das unglaubliche Experiment mit dem LIGO, dem Laser Interferometer Gravitation Wave Observatory.
Dies ist eine der Anlagen in - ich denke das ist Hanford, in Washington - wo wir ein Interferometer haben, ein paar Meilen lang.
Und die Gravitationswelle ändert die Länge der Arme, während sie die Erde passiert.
Und man kann die winzige Abstandsänderung messen und mit der Theorie vergleichen,
mit Einsteins Theorie und der Theorie der schwarzen Löcher, die fusionieren und ein größeres schwarzes Loch bilden.
Dies sind die beobachteten Signale der 2 Observatorien, das eine in Louisiana und das andere in Washington.
Sie liegen genau übereinander.
Sie sind viel, viel größer als das Umgebungsrauschen.
Und sie stimmen präzise mit den Vorhersagen der einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie überein, 100 Jahre vorher,
so genau, dass sie genutzt werden können, die Masse der schwarzen Löcher zu messen, die verschmolzen sind,
und die Energiemenge, die abgestrahlt wurde - und die enorm ist.
Und dies wird jetzt der Wissenschaft, der Astrophysik, ein Werkzeug in die Hand geben,
das Universum mit neuen Teleskopen zu erforschen.
Diese Interferometer nämlich, die Gravitationswellen sehen können
und die Eigenschaften von kompakten Objekten, wie schwarzen Löchern, Neutronensternen usw. messen und beobachten können.
Schwarze Löcher wurden theoretisch vor 100 Jahren durch Schwarzschild entdeckt.
Sie schienen ziemlich merkwürdig zu sein.
Einstein hat nie an sie geglaubt, sie hatten merkwürdige Eigenschaften.
Aber sie haben sich inzwischen - wie in diesem Beispiel, aber es gibt viele andere –
als reale astrophysikalische Objekte herausgestellt.
Und zusätzlich sind sie weiterhin das Objekt für "kein Gedanke"-Experimente, die Einstein gerne durchführte.
Besonders nachdem Hawkins erkannte, dass schwarze Löcher in der Quantentheorie nicht schwarz sind.
Ein schwarzes Loch ist ein Bereich im All, wo die Energiedichte so hoch ist, dass Licht nicht entkommen kann.
Sie sind daher unsichtbar.
Aber quantenmechanisch kann man durchtunneln und Licht entkommt.
Schwarze Löcher strahlen und verschwinden.
Und das Rätsel - ich komme noch zum Rätsel.
Diese theoretischen Objekte, an die Einstein, viele Theoretiker und alle Beobachter bis vor Kurzem nicht glaubten,
existieren, so der derzeitige Stand, vermutlich zahlreich im ganzen Universum im Zentrum jeder Galaxie.
Dies ist das schwarze Loch und die Keplerbahnen um es herum, die uns verraten, was seine Masse ist: das Zentrum der Milchstraße.
Sie füttern vermutlich Gammastrahlenausbrüche.
Und sie werfen theoretische Rätsel auf, weil, wenn man Information in sie hinein wirft
- wenn man etwas in sie hinein wirft, das Informationen enthält, wie beispielsweise die Hälfte eines korrelierten Quantenpaars -,
dann wird man anscheinend in einen gemischten Zustand gezwungen, Informationen gehen verloren.
Und dies liefert einen der stärksten Hinweise - oder Problem oder Paradox - für diejenigen von uns,
die versuchen, die Verbindung zwischen dynamischer Raumzeit und der Quantendynamik zu verstehen.
Die Extrapolation der einsteinschen Theorie zu sehr kleinen Entfernungen hin oder sehr hohen Energien
liefert viele andere Paradoxe und Probleme, die oft das Leitprinzip für Wissenschaftler bei der Art von Arbeit sind,
in die ich involviert bin: die Suche nach Naturgesetzen.
Da die Extrapolation der einsteinschen Theorie hin zu kleinen Entfernungen Fluktuationen der Raumzeit erzeugt,
Quantenfluktuationen, die unbeherrschbar sind - ‚Raumzeit-Schaum‘, wie es manchmal auch genannt wird -,
sind wir sicher, dass wir über die einsteinsche Theorie hinaus gehen müssen, wie er es erwartete und es selbst auch versuchte.
Und wir stehen meiner Ansicht nach vor einer unserer Hauptherausforderungen,
nämlich die wahre Natur von Raum und Zeit zu verstehen.
Einstein hat uns gelehrt, dass Raumzeit dynamisch ist.
Und auf sehr kurze Entfernungen fluktuiert sie unkontrollierbar.
Viele Wissenschaftler glauben, dass es vermutlich, in einer Theorie jenseits der Einsteinschen,
am besten als ein aufkommendes Konzept beschrieben wird.
Gut bei großen Entfernungen - groß‘ verglichen mit 10^-33 cm oder so -, aber noch immer kein grundsätzliches Konzept in der Physik.
Wir fragen sozusagen, woraus Raumzeit besteht.
Nun möchte ich kurz die anderen Vermächtnisse beschreiben.
Physikalische Kosmologie ist vielleicht das Wichtigste.
Vor Einstein wurde Kosmologie durch die Religion, durch die Philosophie betrieben.
Es gibt dazu eine Menge schöner Geschichten, aber es war keine Wissenschaft.
Aber sobald Einstein seine Gleichungen aufschrieb, erkannten er und andere sofort,
dass die Struktur und die Geschichte des Universums ein Thema der Physik sind.
Tatsächlich begann Einstein nach 1915 fieberhaft an einem mathematischen Modell des Universums zu arbeiten.
Und er konstruierte ein Modell des Universums, das aus seiner Sicht statisch sein sollte - es ist ein schlechtes Modell.
Aber er schrieb an de Sitter im Jahr 1917:
„Vom Standpunkt der Astronomie ist es natürlich nur ein geräumiges Luftschloss, das ich gebaut habe.
Für mich war es aber eine brennende Frage, ob das Relativitätsprinzip bis zum Ende durchgeführt werden kann,
oder ob es zu Widersprüchen führt.“
Sehen Sie, er hatte seine Gleichungen, die die Raumzeit beherrschen - und das Universum ist Raumzeit.
Er musste sie anwenden.
Und er war in Sorge, dass Unsinn herauskommen könnte.
Niemand hatte je in der Geschichte der Physik versucht, eine mathematische Theorie der Raumzeit des Universums aufzustellen –
er war daher besorgt.
Und obwohl seine Modelle Probleme hatten und schnell verworfen wurden, war er zufrieden,
dass „ich in der Lage bin, die Idee bis zur Vervollständigung durchzudenken, ohne auf Widersprüche zu treffen.
Nun quält mich das Problem nicht länger, das mir keine Ruhe ließ.“
Aber er wusste, dass er in der Schwerkrafttheorie etwas weitergeführt hatte,
das ihn „der Gefahr aussetzte, in eine Irrenanstalt eingewiesen zu werden.“
Was er wirklich nicht mochte, war, einen Parameter in seine Theorie einzuführen, die kosmologische Konstante,
die es tatsächlich gab - seine grundlegenden Prinzipien ermöglichten sie –
und er benutzte sie, um ein statisches Universum zu konstruieren.
Einige haben das seinen „gröbsten Fehler“ genannt.
Für mich ist das nicht so - sein gröbster Fehler war, die Expansion des Universums nicht vorherzusagen.
Er war überzeugt, dass das Universum statisch war, sich nicht änderte.
Gehen Sie nachts nach draußen, da sind die Sterne und sie sehen heute genauso aus wie gestern.
Er war überzeugt, dass das Universum statisch war.
Ist es nicht.
Er hätte die Expansion des Universums vorhersagen können - das war sein gröbster Fehler.
Er entwickelte übrigens auch die Werkzeuge, die es uns erlauben –
er glaubte nie, dass man jemals herausfinden würde, was das Universum war.
Und jetzt haben wir das gemacht, und teilweise mit seiner Hilfe.
Er zeigte, wie man die Lichtablenkung um schwere Objekte herum ausnutzen kann, die Struktur der Materie im Universum zu kartieren.
Und dieser sogenannte Geschosshaufen, wo zwei Galaxienhaufen zusammenstoßen, dieses Zeug hier ist dunkle Materie,
das blaue, das gemessen wird, beobachtet durch Astrophysiker, die die Lichtablenkung von diesen Quasaren
hinter der dunklen Materie durch sie hindurch messen.
Und so kartiert und misst man dunkle Materie im Universum.
Und heute,Einstein hätte es nie geglaubt, nach nur 100 Jahren, haben wir eine vollständige, extrem detaillierte,
quantitativ erfolgreiche Geschichte des Universums, vom Anfang über einer Periode der schnellen, beschleunigten Expansion,
nur die normale Expansionsstrukturbildung der Galaxien, der Planeten.
Und, so glauben wir heute, einer beschleunigten Expansion, die durch seine kosmologische Konstante diktiert wird.
Wir wissen aber noch nicht, wie es anfing, der Urknall.
Einstein hat uns gelehrt, dass das Universum die Geschichte der Raumzeit ist.
Und wenn man dieses Problem löst, wenn man eine Lösung für die Theorie hat, die die Dynamik der Raumzeit erklärt,
muss sie unbedingt eine konsistente Beschreibung des Anfangs liefern.
Oder was an der Grenze passiert, wenn es eine Grenze gibt, und/oder was am Ende passiert.
Und das ist wieder eine Frage, die die Wissenschaft noch nie ansprechen musste –
bis jetzt war es das Gebiet der Religion und Philosophie.
Aber wir können dieser Frage nicht länger aus dem Weg gehen.
Und wenn wir die Struktur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und die Theorie der Ausdehnung diskutieren,
dann müssen wir ansprechen, was am Anfang geschah.
Was ist die Ausgangsbedingung für das Universum?
Was sind die Regeln?
Wir haben diese Frage nie gestellt.
Wir wissen nicht einmal, was die Regeln sind.
Zum Schluss noch ganz kurz die Suche nach der Vereinheitlichungstheorie, von der Einstein über die Jahre besessen war.
Er betrachtete seine spezifische Theorie immer als vorläufig -
sie würde durch eine umfassendere, vereinheitlichte Theorie der Raumzeit und Materie ersetzt werden müssen.
Er hat immer gedacht, wenn er sich seine Gleichungen, seine berühmten Gleichungen ansah,
dass die linke Seite schön sei, die Konsequenz dieser profunden Symmetrie von Raum und Zeit.
Und die rechte Seite hässlich, beliebig und singulär, die Struktur der Materie.
Er mühte sich jahrzehntelang ohne Erfolg, die linke Seite auf die rechte Seite zu bringen und Materie aus der Geometrie heraus zu erklären.
Es ist ihm nicht gelungen.
Heute haben wir eine unglaublich erfolgreiche, umfangreiche Theorie der Kräfte und der Elementarbausteine der Materie,
die die Materiebausteine als Komposition aus Quarks und Leptonen beschreibt.
Und die Kräfte innerhalb des Atoms und des Kerns als Elektromagnetismus.
Mein Favorit: die starke Kernkraft und die schwache Kernkraft.
Zusammen mit dem Higgsvektor, komplettiert das das Standardmodell, das unglaublich erfolgreich ist.
Die präziseste, quantitativ erfolgreichste, grundlegende Theorie, die wir je hatten.
Sie könnte prinzipiell ab der Plancklänge, wo Dinge die Tendenz haben zusammenzubrechen,
bis zum Rand des Universums funktionieren.
In der Extrapolation dieser Theorie haben wir Hinweise,
dass die Kräfte sich auf dieser Energieskala zusammen mit der Schwerkraft vereinigen.
Und wir verfolgen Ideen der Vereinheitlichung, wie beispielsweise die Stringtheorie.
Aber es ist sehr schwierig, von Großen zum Kleinen zu gehen,
vom Standardmodell zur großen vereinheitlichten Theorie, vom Jetzt zum Anfang.
Es ist viel leichter, vom Kleinen zum Großen zu gehen, vom Geeinten zum Zerbrochenen, vom Anfang zum Jetzt.
Aber Einstein ermutigte uns, und warnte uns zugleich.
Er sagte: „Der erfolgreiche Versuch, delikate Naturgesetze entlang eines ausschließlich gedanklichen Wegs abzuleiten,
der Glaube an die formale Einheit der Struktur der Realität, ermutigt die Fortsetzung in diese spekulative Richtung.
Die Gefahren, die jeder klar im Auge behalten muss, der es wagt, dem zu folgen.“
Also machen wir in dieser Richtung weiter.
Wir fragen nach der Raumzeit, ihren Eigenschaften, die in dieser Untersuchung zu verschwinden scheinen,
um durch etwas anderes ersetzt zu werden, dessen Regeln wir wirklich noch nicht kennen.
Also Einsteins Vermächtnis - dynamische Raumzeit, physikalische Kosmologie, vereinheitlichte Theorie –
werden weiterhin unsere Erforschung der Naturgesetze der Physik formen.
Dynamische Raumzeit: wir fragen derzeit, aus was besteht Raumzeit?
In der physikalische Kosmologie sind wir sind mit der Frage konfrontiert,
was ist der anfängliche, und vielleicht der endgültige Zustand?
Und in unseren Versuchen, eine vereinheitlichte Theorie zu konstruieren,
werden wir mit der Untersuchung fortfahren, wie die Kräfte sich vereinen.
Am Ende des 20. Jahrhunderts hatte das Time Magazin die Aufgabe, die Persönlichkeit des Jahrhunderts zu wählen.
Und als theoretischer Physiker bin ich sicher - alle Physiker, alle Wissenschaftler, dass wir sehr stolz sind,
dass die Person, die zur Persönlichkeit des Jahrhunderts gewählt wurde, ein theoretischer Physiker war.
Der nicht nur ein großer Wissenschaftler war, sondern auch ein großer Menschenfreund,
und der seinen Ruhm und seine Prominenz zum Nutzen der Menschheit eingesetzt hat.
Danke sehr.
(Applaus)