Entwickler der Sprache Wolfram lädt ein, Physikrätsel in der Crowd zu lösen

Mit einer Crowdsource-Initiative will Teilchenphysiker und Entwickler Stephen Wolfram die Suche nach einer fundamentalen "Theory of Everything" unterstützen.

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Alle Welt schaut gebannt auf die Wissenschaft und ihren Fortschritt im Bereich Impfmittelforschung. Auch die Digitalisierung praktischer Lebensbereiche findet Resonanz. Was wäre, wenn unterdessen, unbemerkt von der Weltöffentlichkeit, jemand das größte Rätsel der Physik gelöst hätte? Wäre es nicht sogar unlauter, darüber jetzt – inmitten einer Pandemie – zu berichten? Zurzeit werden Berufsklassen nach ihrer mutmaßlichen Systemrelevanz gestaffelt, und die Frage, inwiefern es moralisch vertretbar ist, Grundlagenforschung an die große Glocke zu hängen, lässt sich nicht leicht beantworten.

Stephen Wolfram, Teilchenphysiker und Entwickler der Programmiersprache Wolfram, stellt diese Frage und deutet zugleich historische Fortschritte in Richtung einer "Fundamentaltheorie für Alles" an – die gerade jetzt möglich seien, weil die Menschen Zeit hätten, über intellektuelle Probleme nachzudenken. Für Bescheidenheit war er bislang nicht bekannt, frühere Projekte trugen als Signatur stets seinen Namen, und von ihm existiert ein 2002 verfasstes, umstrittenes Manifest mit dem Titel "A New Kind of Science" (NKS) über rechnergestützte Ansätze zur Erforschung der Natur des Universums. Das Wolfram Physics Project soll Crowdsourcing auf den Plan rufen, die intellektuelle Variante des Crowdfunding.

Bei dem Physikprojekt geht es um eine Einheitstheorie, die Relativität, Gravitation und Quantenmechanik miteinander verbindet. Daran arbeitet der Physiker und Entwickler nach eigener Aussage schon länger, und er lädt das Publikum ein, mitzuforschen. Die Zeit des Lockdown sei ideal für das Nachdenken über intellektuelle Dinge (sofern die eigene Existenz nicht unmittelbar bedroht ist). Im Kern geht es darum, graphenartige Modelle vieler möglicher Universen zu erstellen. Die zunehmende Komplexität der Modelle soll Phänomene sichtbar machen, die für sich genommen schon eine Untersuchung wert seien. Mit den Modellen gelte es, Regeln zu untersuchen und darin Gesetze zu erkennen, die helfen könnten, "echte" Physik zu entdecken.

Visueller Überblick über das Wolfram-Physikprojekt

(Bild: Wolfram Physics Project)

Wolfram selbst hat laut eigenen Angaben bereits rund 800 Seiten Dokumentation verfasst, und Mitarbeiter des Projekts verfassten drei Forschungsaufsätze. Als "digitale Sammlerratte" habe er gemeinsam mit seinen Mitarbeitern auch insgesamt 430 Stunden an Videomaterial zusammengestellt, um sich in die Materie einzudenken.

Nach Wolframs Auffassung ist der Raum nicht kontinuierlich, sondern wird von diskreten Punkten gebildet. Jedes Modell beginnt mit einer einfachen Darstellung und ein paar dieser Punkte – dann wird eine Regel angewandt, die weitere Punkte erzeugt. Bei der Wahl der Regel herrscht Freiheit, solange sie definiert, wie sich der Graph in der nächsten Iteration entwickelt. Einer der Aha-Momente in Wolframs früherer Arbeit war, dass die Ausführung einfacher Regeln zu ausgesprochen komplexem Verhalten führen kann.

"Wenn wir Regeln wie diese lange genug ausführen würden, würden sie am Ende zu etwas führen, das unser physikalisches Universum reproduziert? Oder anders ausgedrückt, können wir unser physikalisches Universum in diesem rechnerischen Modell aus simplen Regeln wiederfinden?", fasst er die Kernfrage des Forschungsprojekts zusammen.

Wolframs Projekt dürfte bei Physikern weiterhin auf große Skepsis stoßen: Die Ansätze wurden 2002 zum Teil als unwissenschaftlich bezeichnet. Zugleich finden sie aber auch engagierte Mitstreiter. Einer davon ist ein 22jähriger Physikdoktorand aus Cambridge, der die Phänomene, die sich aus Regeln mit einfachen Beschränkungen ergeben, für forschungsrelevant hält. Eine goldene einzige Regel, die allem zugrunde liegt, sei jedoch bislang noch nicht zu Tage getreten.

Das rechnergestützte Paradigma ist zwischenzeitlich eingetreten, wurde allerdings nicht allein von Wolfram vorhergesagt. Das Standardverfahren in dem Projekt besteht zunächst darin, zu überprüfen, ob man einfache Fälle bekannter Physik rechnergestützt wiederherstellen kann – zum Beispiel den harmonischen Oszillator, das Doppelspaltexperiment oder das Abstandsgesetz der Gravitation. Erst dann könne man seriös beginnen, über neue Erkenntnisse zur Natur des Universums auf rechnergestützter Basis zu diskutieren, meint der Physiker Sean Carroll vom California Institute of Technology (Caltech).

Wie bei jedem Studium von Modellen gilt für die Beschäftigung mit Modelluniversen, dass die darin entdeckten Theorien in der realen Welt reproduzierbar sein müssten. Spielerei hin und Matrix her, vielleicht verhält es sich damit auch einfach wie in Stefan Zweigs Schachnovelle: Komplexe geistige Übungen können dazu beitragen, die geistige Gesundheit unter schwierigen Umständen zu erhalten.

Wer sich in der Zeit des Lockdown angesprochen fühlt von einem solchen Unterfangen, findet mehr Informationen zum Wolfram-Physikprojekt auf der Projektseite. Die vorangegangenen Projekte und Forschungsberichte lassen sich auf Stephen Wolframs Website nachlesen. Das Manifest "A New Kind of Science" lässt sich dort online einsehen. Wer etwas beitragen möchte, findet hierzu Gelegenheit im Community-Bereich. Ein umfangreicher Beitrag zum Thema ist auch im Online-Magazin Wired nachlesbar. (sih)