Boltzmann und die Ewigkeit

25. August 2006, 16:33
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1906 nahm sich der große Physiker das Leben - das Geheimnis der Zeit, dem er zeitlebens nachspürte, blieb weiter ungelöst

In Duino bei Triest, am 5. September 1906, nahm sich der große Physiker Ludwig Boltzmann das Leben. Das Geheimnis der Zeit, dem er zeitlebens nachspürte, blieb weiter ungelöst.
Von Peter Maria Schuster

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Ludwig Boltzmann machte seit August Ferien an der Adria. Die beiden letzten Sommer hatte er auf Einladung in den USA verbracht mit einem Vortrag in St. Louis und Vorlesungen an der Universität Berkeley in Kalifornien. Vielleicht hatte er dort Anerkennung oder Anregungen für seine Arbeit erwartet, wahrscheinlich aber war es nur eine Flucht gewesen. Jedenfalls hatte er sich verausgabt. Jetzt war er krank und niedergeschlagen. Seit März konnte er zeitweise seine Vorlesungen nicht mehr halten. "Ich hätte nicht geglaubt, dass es mit mir ein solches Ende nimmt", klagte er im April. Jetzt hoffte er, sich in diesem Küstenort zu erholen. Aber die Unruhe blieb.

Der Physiker, seit seinem zweiundzwanzigsten Lebensjahr nacheinander Professor für Mathematik, Experimentalphysik, Theoretische Physik und Naturphilosophie, da er eine innere Beziehung zwischen diesen Disziplinen sah, hatte jahrelang verzweifelt nach einem physikalischen Argument gesucht, welches eine der grundlegenden Annahmen unseres menschlichen Denkens unterstützen würde – die Annahme, dass der Fluss der Zeit unumkehrbar ist.

Ist es möglich, fragte sich der junge Boltzmann, von einem rein mechanischen Standpunkt aus, die Irreversibilität der Naturerscheinungen zu erklären? Pendelbewegung und Wärmefluss, was haben diese miteinander zu tun? Über kurz oder lang musste einer doch versuchen, ein so grundlegendes Gesetz wie den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik auf die Mechanik zurückzuführen!

Transportgleichung

Boltzmann war der Erste, der diesen Versuch unternahm. Und schon 1872, mit 28 Jahren, stellte er seine berühmte Transportgleichung auf und sein H-Theorem, das die Verbindung von Thermodynamik und statistischer Mechanik ausdrückt. Natürlich gab es Einwände. Er konnte ihnen begegnen, aber seine statistischen Argumente wurden von seinen Widersachern nicht akzeptiert. Alle seine Arbeiten waren brillant, aber die Grundannahme betreffend die Zeit konnten auch sie nicht beweisen. Das Rätsel der Zeitrichtung blieb für ihn zeitlebens der schwache Punkt im Zentrum der Naturwissenschaften. Wie sollte er da gerade hier in Duino, wo sechs Jahre später Rilke in seiner ersten Duineser Elegie die Unvollkommenheit und Fragwürdigkeit der menschlichen Existenz enthüllte, seine Unruhe verlieren?

Der äußere Eindruck, den die Gestalt Boltzmanns machte, sein kräftiger Körper und der mächtige Bart, wirkte robust und gesund, was durch sein lebhaftes Temperament noch verstärkt wurde. Aber sein Wesen war eher das Gegenteil – weich und verletzlich. Es war, als trage dieser Mann eine geheime seelische Wunde mit sich herum, die ihm Depressionen verursachte und ihn quälte. Er litt an schwerem Asthma, und ständig plagten ihn starke Kopfschmerzen, während gleichzeitig seine Sehfähigkeit so sehr nachließ, dass er einen Vorleser beschäftigen musste. Zum Notenlesen – Boltzmann war auch ein guter Pianist und hatte bei Bruckner Klavierunterricht erhalten – brauchte er jetzt eine zweite, mitunter sogar eine dritte Brille. Inzwischen 62 Jahre alt, war er überdies völlig überarbeitet und von Krankheit gezeichnet.

Der fortwährende Wechsel seiner Aufenthaltsorte, zuerst Graz, mit einem Besuch in Heidelberg und Berlin, dann Wien, und wieder Graz, wo er seine großen Arbeiten schrieb und eine glückliche Zeit verbrachte, lässt etwas von Boltzmanns Persönlichkeit ahnen.

Schicksalsschlag

1890 kam ein Schicksalsschlag, den er nicht verkraften konnte: Sein ältester Sohn, Ludwig, starb im Alter von elf Jahren an einer zu spät erkannten Blinddarmentzündung. Nun war Graz mit dem tragischen Tod seines Sohnes verbunden. Boltzmann nahm im selben Jahr eine Professur für Theoretische Physik in München an. Dann wieder Wien, da er in München nicht pensionsberechtigt war und seine Frau ihn drängte zurückzukehren.

Noch ein Zwischenspiel in Leipzig, bis er sein Ehrenwort gab, im Falle einer Rückberufung Wien niemals wieder verlassen zu wollen. Dort erholte er sich kurz, übernahm auch von Ernst Mach, der nach einem Schlaganfall rechtsseitig gelähmt blieb, den Lehrauftrag über "Philosophie der Natur und Methodologie der Naturwissenschaften". Das befriedigte ihn und "machte ihn auch in den Kreisen der Gebildeten populär, die sonst zu seiner strengen Spezialwissenschaft kein Verhältnis hatten." Selbst Kaiser Franz Joseph bemerkte, er habe schon gehört, wie überfüllt sein Hörsaal sei.

Depressionen

Aber bald war er wieder Stimmungen unterworfen, die sich zu regelrechten Depressionen verdüsterten. Obwohl einer der größten Physiker seiner Zeit – er galt "als das unbestrittene Haupt der Theoretischen Physik Deutschlands" – fühlte er sich zuweilen isoliert und geistig im Stich gelassen. "Aus mir wird ja nichts", versicherte er. Dabei war er Ehrendoktor vieler Universitäten, unter anderem von Oxford, war Mitglied der größten Akademien, und zu seinem sechzigsten Geburtstag wurde er mit einer Festschrift geehrt, deren Beiträge von den berühmtesten Physikern der Zeit stammten, von einhundertfünfundzwanzig Gelehrten aus aller Welt. Beim Abendessen hatte sich der Jubilar selbst charakterisiert. Er sei, erzählte er, in der Nacht zwischen Fastnacht und Aschermittwoch geboren, und dieser Kontrast spiegele sich in seinem ganzen Leben wider. Wie sollte er da in Duino, an dieser jahrtausendalten Grenzscheide, wo die lautlosen Auseinandersetzungen zwischen Italienern, Slowenen und Österreichern stattfinden, seine Unruhe verlieren?

Diese Stimmungsschwankungen, die ihn schon mehrmals gezwungen hatten, ein Sanatorium aufzusuchen, trieben ihn an den Rand der Verzweiflung. Schon die kleinste Aufregung konnte ihn in Depressionen versetzen – so wie am 5. September 1906, als seine Frau Henriette darauf bestanden hatte, vor der Abreise noch einen seiner Anzüge reinigen zu lassen, so dass die Rückkehr nach Wien um einen Tag verschoben werden musste.

Frau Boltzmann nahm den Anzug mit, als sie mit der jüngsten Tochter Elsa in der Sistianischen Bucht schwimmen ging. In diesen Stunden entschloss sich ihr Mann zum letzten, unumkehrbaren Schritt. Allein in der Ferienwohnung zurückgeblieben erhängte er sich an einem Fensterkreuz. Sein Leichnam wurde bei ihrer Rückkehr von Tochter Elsa entdeckt. Sie sprach zeitlebens nie über dieses schmerzvolle Ereignis.

Existenz der Atome

Boltzmanns Ideen drehten sich um die Existenz der Atome. Viele herausragende Denker ihrer Zeit zweifelten damals an deren Existenz und sprachen Boltzmanns Argumenten jede Beweiskraft ab. Sie sahen nur, dass seine Arbeit zur Gänze auf der zweifelhaften Atomhypothese beruhte, dass er zweifelhafte Mathematik benutzte, um eine irreversible Zeitentwicklung aus den Gesetzen der klassischen Mechanik, die klar reversibel ist, abzuleiten. Sie waren nicht zu überzeugen und gehörten zu seinen Gegnern. Sein größter Kontrahent in Wien, Ernst Mach, führte ihn in die geistige Isolation. Absolut niemand, klagte er, verstünde seine besten Theorien.

1899 stellte er sich in München als Reaktionär vor, als einen Zurückgebliebenen, der für die atomistische Auffassung schwärme. Selbst Robert Musil bemerkt: "groß ist ... der zeitweilig einsame Kampf eines Reaktionärs wie Ludwig Boltzmann ..." Aber schon ein Jahr nach dem Tod Boltzmanns bekennt Lorenz in seiner Gedächtnisrede: "Das Alte, von dem Boltzmann spricht, ist in unseren Tagen, dank ganz besonders auch seinem Wirken, zu neuem, kräftigem Leben aufgeblüht."

Für Boltzmann galt der größte Radikalismus als das Ideale – natürlich nur, solange und soviel er im Bereich des Wahren bleibt –, man müsse die Ideen erbarmungslos verfolgen, sich selbst erlauben, besessen zu werden: "Weite des Wurfs, grundlegende Arbeit, Vorurteilslosigkeit der Fragestellung, Kühnheit, Zähigkeit, Tapferkeit", waren seine intellektuellen Tugenden.

"Wozu nützt", so fragt er, "die bloße Förderung des Lebens durch Gewinnung praktischer Vorteile auf Kosten dessen, was allein Leben dem Leben gibt, was es allein lebenswert macht, der Pflege des Idealen?" Sein Ideal war eines, das man "– aufrichtig – nie klar sieht, wie ein Weg auf einen Berg, man hat nur die nächsten Griffe und den Trieb nach aufwärts, – und keines, das eigentlich Verwesungsprodukt ist, wie Dunst über Wasser."

Bestätigung

Heute sehen wir rückblickend, dass Boltzmanns Ideen, seine Vorurteile in der Physik – verschieden von dem allgemein anerkannten Dogma – mit dem, was wir später als wahr erkannt haben, zusammenpassen. Natürlich, er wusste, dass er Recht hatte. Er beließ es nicht nur bei dem Glauben, sondern ging daran, von der angenommenen atomistischen Struktur der Materie konsequente Folgerungen abzuleiten.

Viele Physiker jedoch sträubten sich, ihm dabei zu folgen. Sie befürchteten wohl, seine Thermodynamik würde die Physik umwälzen wie Darwins Evolutionstheorie die Biologie. Damit hatten sie nicht ganz Unrecht, denn der Zusammenprall zwischen der Idee einer irreversiblen, in die Zukunft gerichteten Zeit und der "zeitlosen" Zeit der klassischen Physik, der Zusammenprall zwischen Dynamik und Entropie riss innerhalb der Wissenschaft tiefe Gräben auf. Er hat Wissenschaft und Philosophie voneinander entfremdet und ist einer der Faktoren gewesen, die für das Auftreten der "zwei Kulturen" verantwortlich sind. Boltzmann wusste, dieses Neue war neu zu formulieren. Deshalb befasste er sich mit Philosophie, und es ist sicher sein Verdienst, dass die Physik heute nicht mehr die Zeit und auch nicht ihre Richtung leugnet und die Spaltung der zwei Kulturen sich mindert. Boltzmann versuchte, die Leistung Darwins in der Physik nachzuvollziehen.

"Darwin der Materie"

So wurde er zum "Darwin der Materie". Seine evolutionäre Betrachtungsweise führte ihn auch zur Kritik klassischer philosophischer Positionen, nicht nur von Schopenhauer, den er in Grund und Boden vernichtet – er nennt ihn einen geistlosen, unwissenden, Unsinn schmierenden, die Köpfe durch hohlen Wortkram von Grund aus und auf immer degenerierenden Philosophaster – sondern auch von Immanuel Kant. "Was wir als unbedingte Voraussetzung für die Erkenntnis der Welt ansehen, ist eigentlich die stammesgeschichtliche Erfahrung, die seit Generationen als erfolgreiche Adaption in unseren Gehirnen gespeichert ist", sagt er, und wir meinen, Konrad Lorenz zu hören.

Boltzmann besaß eine künstlerische Ader und hatte Talent zum Schreiben. Seine besondere Liebe gehörte Schiller. In dem in grotesker Privatorthographie geschriebenen Vorwort zu Populäre Schriften schreibt er: "durch schiller bin ich geworden, one in könnte es einen mann mit gleicher bart- und nasenform wi ich, aber nimals mich geben."

Maxwells Abhandlung vergleicht er mit einem musikalischen Meisterwerk und empfindet beim Anblick der Maxwell-Gleichungen wie Goethe in seinem Faust: "War es ein Gott, der diese Zeichen schrieb...?" In seinen Gedenkreden über Stefan und Loschmidt fühlt man die Verehrung und Liebe, die er diesen Männern, die seine Lehrer waren, entgegenbrachte. "Nie habe er andere Worte von ihnen gehört, als sie der Freund zum Freunde spricht."

Seine kurze, berühmte Formel: S = k log W, die den Zauber der statistischen Mechanik einschließt und auf seinem Ehrengrab in Wien zu lesen ist, steht in ihren Folgen für die moderne Physik der berühmten Energiegleichung von Einstein E = mc² nicht nach. Seine Transportgleichung findet unzählige Anwendungen. Und seine Theorie der Statistik blüht in allen Teilgebieten der Physik, sie berührt die Informationstheorie, die Datenverarbeitung, ja selbst die Biologie. "Es ist durchaus möglich, dass wir in ihr die Lösungen zu den Schlüsselfragen der Arbeitsweise unseres Gehirns und der Evolution finden." Auch Planck arbeitete bei seinem Strahlungsgesetz mit einer Energieverteilung, die der Boltzmann Statistik entsprach, und seiner Entdeckung 1900 ging ein persönlicher Kontakt mit Boltzmann 1899 voraus. "Er sehe keinen Grund", sagte Boltzmann, "warum die Energie nicht auch atomistisch unterteilt betrachtet werden sollte. Und Albert Einstein lieferte 1905 mit seiner Arbeit über die Brownsche Bewegung die theoretischen Grundlagen zum experimentellen Nachweis der von Boltzmann postulierten molekularen Schwankungserscheinungen.

Boltzmann selbst wäre damit aber noch nicht zufrieden gewesen. Stets hatte er die Hoffnung gehabt, mithilfe der Atomtheorie die Gerichtetheit der Zeit erklären zu können, jene Grunderscheinung der Natur, über die er mehr als jeder andere Wissenschafter nachgedacht hatte. Aber es empfiehlt sich, dabei vorsichtig zu sein. David Goodstein schreibt: "Ludwig Boltzmann, der große Pionier der statistischen Mechanik, starb 1906 durch eigene Hand. Paul Ehrenfest führte das Werk fort und starb 1933 auf ähnliche Weise. Jetzt sind wir die Forschenden ... es ist vielleicht angebracht, sich dem Thema vorsichtig zu nähern." (DER STANDARD, Print-Ausgabe, Album, 19./20.8.2006)

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    Er war einer der bedeutendsten Physiker Österreichs: Ludwig Boltzmann, geboren am 20.2.1844 in Wien. Seit seinem zweiundzwanzigsten Lebensjahr war er nacheinander Professor für Mathematik, Experimentalphysik, Theoretische Physik und Naturphilosophie, da er eine innere Beziehung zwischen all diesen Disziplinen sah.

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