Brian Cox: Warum wir die Forscher brauchen

Natürlich leben wir in schwierigen und herausfordernden wirtschaftlichen Zeiten. Und eines der ersten Opfer schwieriger Wirtschaftszeiten sind wohl öffentliche Ausgaben jeder Art, aber in der Schusslinie stehen zur Zeit sicherlich die öffentlichen Ausgaben für Wissenschaft, und besonders für Wissenschaft die von Neugier und Forschergeist getrieben wird. Ich will also versuchen, Sie in etwa 15 Minuten davon zu überzeugen, dass das ein lächerlicher und haarsträubender Vorgang ist.

Ich denke, um beste Voraussetzungen zu schaffen, zeige ich Ihnen -- die nächste Folie ist kein Versuch von mir, die schlechteste TED Folie in der Geschichte von TED zu zeigen, aber sie ist etwas chaotisch. (Gelächter) Tatsächlich ist es aber nicht meine Schuld; sie ist aus der Zeitung "Guardian". Und wirklich ein schöner Beleg dafür, wie viel Wissenschaft kostet. Denn wenn ich dafür werben werde, weiterhin durch Neugier getriebene Wissenschaft und Forschung zu finanzieren, sollte ich Ihnen sagen, wieviel sie kostet. Diese Spiel heißt also "Finde die Wissenschaftsbudgets". Das sind die Ausgaben der Regierung Großbritanniens. Sie sehen, es sind rund 620 Milliarden im Jahr.

Das Wissenschaftsbudget ist tatsächlich -- wenn Sie nach links schauen, da gibt es eine lila Gruppe Tupfen, und dann eine gelbe Gruppe Tupfen. Und es ist eins der gelben Tupfengruppe um den großen gelben Tupfen. Es sind ungefähr 3,3 Milliarden Pfund pro Jahr von 620 Milliarden. Das finanziert alles in Großbritannien, von medizinischer Forschung, Erkundung des Welltalls, worin ich arbeite, beim CERN in Genf, Teilchenphysik, Ingenieurwesen, selbst Kunst und Geisteswissenschaften, finanziert aus dem Wissenschaftsbudget, das 3.3 Milliarden beträgt, dieser kleine, winzige gelbe Fleck um den Orangenen Fleck oben links am Bildschirm. Das ist also worum wir streiten. Dieser Anteil ist, nebenbei bemerkt, etwa gleich groß in den Vereinigten Staaten, Deutschland und Frankreich. Gesamtwirtschaftlich ist öffentlich finanzierte Forschung und Entwicklung ungefähr 0,6 Prozent des Bruttoinlandsprodukts. Das ist also, worum wir streiten.

Als erstes möchte ich sagen, und das kommt geradewegs aus "Wunder des Sonnensystems", dass unsere Erforschung des Sonnensystems und des Universums gezeigt hat, dass es unglaublich schön ist. Hier ein Bild das tatsächlich von der Cassini Raumsondierung um den Saturn zurückgesendet wurde, nachdem wir die Dreharbeiten zu "Wunder des Sonnensystems" beendet hatten. Es ist also nicht Teil der Reihe. Es ist von dem Mond Enceladus. Diese beeindruckende weiße Kugel in der Ecke ist also Saturn, der tatsächlich im Hintergrund des Bildes ist. Und dieser Halbmond dort ist der Mond Enceladus, der etwa so groß ist, wie die Britischen Inseln. Er hat etwa 500 km Durchmesser. Ein kleiner Mond also. Was faszinierend und schön ist ... dies in ein unbearbeitetes Bild, nebenbei bemerkt. Es ist schwarzweiß, direkt aus der Umlaufbahn des Saturn.

Was schön ist, Sie können wahrscheinlich diese Extremität dort sehen, eine Art undeutlicher Rauchfahne beinah, die aus der Extremität aufsteigt. So stellen wir das in "Wunder des Sonnensystems" bildlich dar. Eine wundervolle Abbildung. Wir fanden heraus, dass diese undeutlichen Streifen tatsächlich Eisfontänen sind, die von der Oberfläche des Mondes aufsteigen. Das allein ist faszinierend und schön, aber wir denken, dass der Mechanismus, der diese Fontänen antreibt, erfordert, dass es unterhalb der Mondoberfläche Seen aus flüssigem Wasser gibt. Und dabei ist wichtig, dass wir auf unserem Planeten, auf der Erde, überall dort, wo wir Wasser antreffen, Leben vorfinden. Also, starke Hinweise auf Flüssigkeit zu finden, Ansammlungen von Flüssigkeit unter der Mondoberfläche, 1,2 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, ist wirklich ziemlich erstaunlich. Im wesentlichen sagen wir also, dass das vielleicht eine Heimat für Leben im Sonnensystem ist. Nun, das war eine Grafik, ich möchte Ihnen dieses Bild zeigen. Das ist ein weiteres Bild von Enceladus. Hier als Cassini unterhalb von Enceladus flog. Sie flog sehr niedrig vorbei, nur einige hundert Kilometer über der Oberfläche. Und dies also, nochmal, ist ein Realbild der Eisfontänen, die ins All aufragen, vollkommen schön.

Das ist jedoch nicht der Spitzenkandidat für Leben im Sonnensystem. Das ist wahrscheinlich dieser Ort, welcher ein Mond des Jupiter ist: Europa. Und nochmal, wir mussten bis zum Jupiter-System fliegen, um wenigstens ein Gespür dafür zu bekommen, dass dieser Mond, wie die meisten Monde alles andere als eine tote Felsenkugel war. In Wirklichkeit ist es ein Eismond. Sie schauen also auf die Oberfläche des Mondes Europa, die eine dicke Eisdecke ist, wahrscheinlich hundert Kilometer dick. Aber durch die Messung der Interaktion Europas mit dem Magnetfeld des Jupiter, und durch Studium der Bewegungen dieser Brüche im Eis, die Sie in dieser Grafik dort sehen können, schließen wir mit großer Gewissheit, dass dort ein Meer an Flüssigkeit ist, dass die gesamte Oberfläche von Europa umfasst. Unter dem Eis also gibt es ein Meer an Flüssigkeit um den ganzen Mond herum. Es könnte hunderte Kilometer tief sein, denken wir. Wir nehmen an, dass es Salzwasser ist, und das würde bedeuten, dass es mehr Wasser auf diesem Jupitermond gibt, als in allen Ozeanen der Erde zusammen. Dieser kleine Ort also, ein kleiner Mond um den Jupiter, ist wahrscheinlich der Spitzenkandidat, um Leben auf einem Mond zu finden, oder einen Körper außerhalb der bekannten Erde. Kolossale und schöne Entdeckung.

Unsere Erforschung des Sonnensystems hat uns gelehrt, dass das Sonnensystem schön ist. Sie mag uns auch den Weg gewiesen haben, eine Antwort auf eine der profundesten Fragen zu finden, die man überhaupt stellen kann, nämlich: "Sind wir allein im Universum?" Gibt es einen anderen Nutzen für Forschung und Wissenschaft, als einfach ein Gefühl der Verwunderung? Nun, ja. Dies ist ein sehr berühmtes Bild, dass tatsächlich an meinem ersten Heilig Abend entstand, 24. Dezember 1968, als ich etwa acht Monate alt war. Es wurde von Apollo Acht aufgenommen, als sie die Rückseite des Mondes umflog. Erdaufgang von Apollo 8. Ein berühmtes Bild; viele Menschen haben gesagt, dass sei das Bild, das 1968 rettete, das ein turbulentes Jahr war -- die Ausschreitungen von Studenten in Paris, der Gipfel des Vietnamkriegs. Der Grund, dass viele Menschen so über dieses Bild denken, und Al Gore hat das viele Male gesagt, tatsächlich auf der Bühne bei TED, ist das dieses Bild wohl der Anfang der Umweltbewegung war. Denn zum ersten Mal sahen wir unsere Welt nicht als eine Art unzerstörbaren Ort, fest und unbeweglich, sondern als sehr kleine und zerbrechlich wirkende Welt, die vor der Schwärze des Alls hing.

Was auch nicht oft gesagt wird über die Weltraumforschung, über das Apollo Programm, ist der ökonomische Beitrag, den es geleistet hat. Ich meine, obschon man vorbringen kann, dass es wunderbar war, und eine enorme Errungenschaft, und uns Bilder wie dieses brachte, kostete es eine Menge, oder nicht? Nun, tatsächlich hat man Studien gefertigt zur ökonomischen Wirksamkeit, den ökonomischen Auswirkungen von Apollo. Die größte war 1975 von Chase Econometrics. Und es zeigte sich, dass für jeden auf Apollo verwendeten Dollar, 14 zurück in die amerikanische Wirtschaft flossen. Das Apollo Programm finanzierte sich also selbst, durch Inspiration, Ingenieurleistungen, Errungenschaften, und, wie ich glaube, durch Inspiration junger Wissenschaftler und Ingenieure 14-fach. Forschung kann sich folglich selbst finanzieren.

Wie steht's um wissenschaftliche Entdeckungen? Wie um den Vortrieb von Innovation? So, das hier sich praktisch nach nichts aus. Es ist jedoch ein Bild des Spektrums von Wasserstoff. Sehen Sie, damals in den 1880ern, 1890ern, betrachteten viele Wissenschaftler, viele Beobachter, das Licht, dass von Atomen ausging. Und sie sahen seltsame Bilder wie dieses. Was Sie sehen, wenn Sie es durch ein Prisma führen, ist dass man Wasserstoff aufheizt, und es nicht einfach wie weißes Licht leuchtet, sondern Licht bestimmter Farben aussendet, ein rotes, ein blaues, und einige dunkelblaue. Das führte nun zu einem Verständnis der atomaren Struktur, denn es wird so erkärt, dass Atome einen einzigen Kern haben, mit Elektonen, die ihn umkreisen. Und die Elektronen können nur an bestimmten Orten sein. Und wenn sie zum nächsten möglichen Ort hinaufspringen und wieder zurückfallen, machen sie dabei Licht bestimmter Farben.

Und diese Tatsache, dass Atome, wenn man sie aufheizt, nur Licht genau bestimmter Farben aussenden, war einer der entscheidenden Motoren, der zur Entwicklung der Quantentheorie führte, die Theorie des Aufbaus der Atome. Ich wollte Ihnen dieses Bild nur zeigen, da es bemerkenswert ist. Dies ist tatsächlich ein Bild des Spektrums der Sonne. Und hier ein Bild von Atomen in der Sonnenatmosphäre, die Licht absorbieren. Auch hier wird nur Licht bestimmter Farben aufgenommen, wenn Elektronen auf- und absteigen, auf- und absteigen. Aber sehen Sie sich die Zahl der schwarzen Linien in diesem Spektrum an. Und das Element Helium wurde nur dadurch entdeckt, dass man das Sonnenlicht anstarrte, denn man fand einige dieser schwarzen Linien, die mit keinem bekannten Element korrespondierten. Und deshalb wird Helium so genannt. Man nennt es "helios" -- nach dem griechischen Wort für Sonne.

Das klingt wohl esoterisch, und es war wirklich ein esoterisches Bestreben, aber die Quantentheorie führte schnell zu einem Verständnis des Verhaltens von Elektronen in Stoffen, wie zum Beispiel Silikon. So wie sich Silikon verhält, der Umstand, dass man Transistoren bauen kann, ist ein reines Quantenphänomen. Folglich hätten wir ohne das von Neugier getriebene Verständnis des Aufbaus von Atomen, das zu dieser eher esoterischen Theorie, Quantenmechanik, geführt hat, keine Transistoren, keine Silikonchips, wir hätten eigentlich keine Grundlage für unsere moderne Wirtschaft.

Diese Geschichte hat, denke ich, noch eine wunderbare Wendung. In "Wonders of the Solar System" haben wir wiederholt betont, dass die Gesetze der Physik universal sind. Das ist eine der unglaublichsten Eigenschaften der Physik, und des Bildes der Natur, das man auf der Erde erlangt, dass man sie übertragen kann, nicht nur zu den Planeten, sondern zu den entferntesten Sternen und Galaxien. Und eine der erstaunlichen Vorhersagen der Quantenmechanik, nur durch die Betrachtung des Aufbaus von Atomen -- die gleiche Theorie die Transistoren beschreibt -- ist dass es keine Sterne im Universum geben kann, die das Ende ihres Lebens erreicht haben, die größer als ziemlich genau 1,4 Sonnenmassen sind. Das ist eine Grenze die der Masse von Sternen aufgezwungen ist. Man kann das auf einem Stück Papier im Labor ausrechnen, man nimmt ein Teleskop, richtet es zum Himmel, und sieht, dass es keine toten Sterne gibt, die größer als 1,4 Sonnenmassen sind. Das ist eine ziemlich unglaubliche Vorhersage.

Was passiert, wenn ein Stern gerade die kritische Masse hat? Nun, hier ein Bild davon. Dieses Bild zeigt eine Galaxie, eine Allerweltsgalaxie, mit, na, 100 Milliarden Sternen wie unserer Sonne. Nur eine der Milliarden Galaxien in unserem Universum. Es gibt Milliarden Sterne im Kern der Galaxie, weshalb sie so gleißend strahlt. Dies ist etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt, also eine unserer Nachbargalaxien. Der helle Stern dort jedoch, ist tatsächlich einer der Sterne in der Galaxie. Dieser Stern ist also auch 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Er ist Teil dieser Galaxie, und sie scheint so hell wie das Zentrum der Galaxie, mit einer Milliarde Sonnen. Das ist eine Typ 1a Supernovaexplosion. Das ist vielleicht ein unglaubliches Phänomen, denn dort befindet sich ein Stern. Man nennt das einen weißen Zwerg mit Kohlenstoff-Atmosphäre. Der ist also dort, etwa 1,3 mal die Masse der Sonne. Und er hat einen dualen Begleiter, der ihn umkreist, also ein großer Stern, ein großer Ball aus Gas. Und was er macht, ist von seinem Begleitstern Gas abzusaugen, bis er die Grenze erreicht, die man Chandrasekhar-Grenze nennt, und dann explodiert er. Und er explodiert, und er scheint hell wie eine Milliarde Sonnen für ungefähr zwei Wochen, und setzt nicht nur Energie ins Universum frei, sondern eine Große Menge chemischer Elemente. Tatsächlich, dieser ist ein weißer Zwerg mit Kohlenstoff-Atmosphäre.

Nun, es gab keinen Kohlenstoff oder Sauerstoff im Universum zur Zeit des Urknalls. Und es gab keinen Kohlenstoff oder Sauerstoff im Universum, während der ersten Generation der Sterne. Sie entstanden in Sternen wie diesem, eingeschlossen und dann ans Universum zurückgegeben, in Explosionen wie dieser, um sich erneut zu verdichten und Planeten zu bilden, Sterne, neue Sonnensysteme, und wahrhaftig, Menschen wie uns. Ich denke, dass ist ein bemerkenswertes Zeugnis der Macht und Schönheit und Universalität der physikalischen Gesetze, denn wir verstehen diesen Prozess, weil wir den Aufbau der Atome hier auf der Erde verstehen.

Hier ein schönes Zitat, dass ich gefunden habe -- es geht darin um glückliche Zufälle -- von Alexander Fleming: "Als ich kurz nach dem Morgengrauen des 28. September 1928 erwachte, hatte ich sicher nicht vor, die ganze Medizin umzukrempeln, indem ich der Welt erstes Antibiotikum entdeckte." Nun, die Erforscher der Welt des Atoms hatten nicht vor, den Transistor zu erfinde. Und sie hatten sicher nicht vor, die Mechanik von Supernova-Explosionen zu beschreiben, die uns letztlich zeigte, wo die Bausteine des Lebens im Universum zusammengesetzt werden. Ich denke also, Wissenschaft kann -- glückliche Zufälle sind wichtig -- sie kann schön sein. Sie kann wirklich erstaunliche Dinge enthüllen. Ich denke, sie kann letztlich auch die tiefstgreifenden Ideen für uns freilegen, über unseren Platz im Universum und wirklich den Wert unseres Heimatplaneten.

Das hier ist ein spektakuläres Bild unseres Heimatplaneten. Tja, es sieht nicht aus wie unser Heimatplanet, es sieht aus wie Saturn, denn natürlich ist er's auch. Es wurde von der Cassini Raumsonde aufgenommen. Aber es ist ein berühmtes Bild, nicht wegen der Schönheit und Erhabenheit der Ringe Saturns, sondern tatsächlich wegen einem kleinen, kaum sichtbaren Punkt, gerade unterhalb eines der Ringe. Und wenn man es dort vergrößert, sieht man es. Es sieht aus wie ein Mond, aber in Wirklichkeit ist es ein Bild der Erde. Es war ein Bild der Erde, eingefangen diesem Bild des Saturn. Das ist unser Planet aus 1,2 Milliarden Kilometern Entfernung. Meiner Meinung nach hat die Erde die merkwürdige Eigenschaft, aus zunehmender Entfernung immer schöner auszusehen.

Das ist jedoch nicht das am weitesten entfernte oder berühmteste Bild unseres Planeten. Es wurde von diesem Gerät aufgenommen, das Raumschiff Voyager genannt wird. Und hier ein Bild mit mir davor, wegen der Größenordnung. Die Voyager ist eine winzige Maschine. Sie ist derzeit 16 Milliarden Kilometer von der Erde weg, und funkt mit dieser Schüssel, mit einer Leistung von 20 Watt, und wir haben noch immer Kontakt mit ihr. Sie besuchte jedoch Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Und nachdem sie diese Planeten alle vier besucht hatte, kam Carl Sagan, der einer meiner großen Helden ist, die wunderbare Idee, Voyager herumzudrehen, und ein Bild jedes Planeten zu machen, den sie besucht hatte. Und sie machte dieses Bild der Erde. Es ist sehr schwierig, die Erde hier zu sehen, man nennt es das "Blasser blauer Punkt" Bild, aber die Erde ist suspendiert in diesem roten Lichtband. Das ist die Erde aus sechseinhalb Milliarden Kilometern Entfernung.

Und ich möchte Ihnen zum Abschluss gern vorlesen, was Sagan dazu geschrieben hat, denn ich kann keine so schönen Worte finden, um zu beschreiben, was er in diesem Bild das er aufnahm gesehen hat. Er sagte, "Betrachten Sie diesen Punkt nochmal. Das ist hier. Das ist zu Hause. Das sind wir. Darauf, alle die Sie lieben, alle die Sie kennen, alle von denen Sie je gehört haben, jedes menschliche Wesen, das je existierte, ihr Leben lebten. Die Zustände der Freude und des Leids, tausende zuversichtliche Religionen, Ideologien und ökonomische Doctrinen, jeder Jäger und Plünderer, jeder Held und Feigling, jeder Schöpfer und Zerstörer von Zivilisation, jeder König und Bauer, jedes junge, verliebte Paar, jede Mutter und jeder Vater, jedes hoffnungsvolle Kind, Erfinder und Entdecker, jeder Moralprediger, jeder korrupte Politiker, jeder Superstar, jeder absolute Herrscher, jeder Heilige und Sünder in der Geschichte unserer Art, lebte hier, auf einem Körnchen Staub, eingebettet in einem Sonnenstrahl. Man sagt, Astronomie sei eine Erfahrung, die Demut und Persönlichkeit lehrt. Es gibt wohl keinen besseren Beleg für die Torheit menschlicher Einbildungen, als dieses Fernbild unserer winzigen Welt. Für mich unterstreicht es unsere Verantwortung, freundlicher miteinander umzugehen, und unseren blassen blauen Punkt zu bewahren und lieben, die einzige Heimat, die wir jemals kannten."

Schöne Worte über die Macht der Wissenschaft und Forschung. Es wurde immer vorgebracht, und wird immer gesagt werden, dass wir genug über das Universum wissen. In den 1920ern hätten wir so kein Penicillin gefunden, in den 1890ern nicht den Transistor. Auch heute wird es gesagt, in diesen schwierigen Wirtschaftszeiten. Sicherlich, wir wissen genug. Wir müssen nicht noch mehr über unser Universum herausfinden.

Lassen Sie mich die letzten Worten jemandem überlassen, der schnell zu einem meiner Helden wird, Humphrey Davy, der seiner Wissenschaft zu Beginn des 19. Jahrhunderts nachging. Er stand stets erkennbar unter Beschuss. Wir wissen genug zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Schöpfen wir es einfach aus, bauen wir einfach Dinge. Er sagte folgendes: "Nichts ist tödlicher für den Fortschritt des menschlichen Geistes, als anzunehmen, dass unsere Ansichten über Wissenschaft endgültig sind, dass unsere Triumphe vollständig sind, dass es in der Natur keine Geheimnisse gibt, und dass es keine neuen Welten zu erobern gibt."

Danke Ihnen.

(Beifall)