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Kolumne von Emanuel Derman : Tun, was man tun will

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Seine eleganten Essays in der „New York Review of Books“ zum Übergangsbereich zwischen Persönlichem und Wissenschaftlichem sind ein Genuss, auf den man sich immer wieder freuen kann. All das und noch viel mehr wie auch sein zuweilen unkonventionelles Privatleben beschreibt Schewe in bewundernswerter Weise. Dyson ist ein Universalgelehrter und ein Wissenschaftler mit phantastischer mathematischer Begabung, der zudem, wie Jeremy Bernstein einmal sagte, „mehr über alles weiß als ich über irgendetwas“.

Zweimal gegen die Wand gestoßen

Lassen Sie mich erklären, woher Dysons Autorität stammt. Unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg kehrten die Physiker der Kriegszeit zur Grundlagenforschung zurück. Die fundamentalste Theorie war damals die Quantenelektrodynamik, deren seit Ende der zwanziger Jahre bekannte Gleichungen erfolgreich die Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Licht beschrieben und die Grundlage all dessen bilden, was wir über die alltägliche Physik und Chemie wissen. Die im Rahmen der Quantenelektrodynamik angestellten Berechnungen stimmten vollkommen mit allem überein, was man messen konnte. In den späten vierziger Jahren entdeckten Experimentalphysiker an der Columbia University dann jedoch in der von Wasserstoffatomen emittierten Strahlung winzige, aber sehr genaue Abweichungen zwischen Experiment und Theorie.

Eine sorgfältige Untersuchung des rätselhaften Quantencharakters der Elektronen und des Lichts ergab, dass die Theorie aus den zwanziger Jahren feinste Quantenkorrekturen „höherer Ordnung“ verlangte, die im Prinzip die kleinen Abweichungen zu erklären vermochten. Als Mathematiker sich daranmachten, deren Größe zu berechnen, stießen sie gleich zweimal gegen eine Wand. Erstens erforderten die innerhalb der Quantenelektrodynamik vorzunehmenden Berechnungen höherer Ordnung beträchtliche mathematische Fähigkeiten sowie größte Sorgfalt und Geduld. Zweitens - und schlimmer noch - erwiesen sich diese angeblich „kleinen“ Effekte bei ihrer Berechnung als in einem mathematischen Sinne unendlich groß. Irgendetwas war da schrecklich falsch, auch wenn vieles offenbar stimmte.

Drei Leute fanden die Lösung. Schwinger in Amerika und Tomonaga in Japan lösten das Problem, indem sie die Größe der winzigen Korrekturen mit eindrucksvollen mathematischen Techniken berechneten, wie sie zuvor noch niemals eingesetzt worden waren. Feynman, gleichfalls in Amerika, berechnete die Korrekturen mit einem gänzlich neuen, von ihm selbst erfundenen und erstaunlich phantasievollen Verfahren, das mit anschaulichen Diagrammen der Wechselwirkung zwischen Elektron und Licht arbeitete und mit geringerem mathematischem Aufwand zu denselben präzisen Ergebnissen führte.

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