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Obituary by Ralf Breuer

Jürgen Ehlers und die Relativitätstheorie


Der große Gravitationsforscher ist überraschend verstorben.

Ende April standen wir noch zusammen: Jürgen Ehlers, Anton Zeilinger und ich. Anlass war der Festakt zum 150. Geburtstag von Max Planck, veranstaltet in Berlin von der Max-Planck-Gesellschaft und weiteren Institutionen. Im prunkvollen Festsaal des Konzerthauses am Gendarmenmarkt hatte Zeilinger, der geniale Quantenphysiker aus Wien, gerade seinen Festvortrag gehalten, Volker Schlöndorff hatte Max Planck verblüffend echt dargestellt.
Jungenhaft, beinah wie immer, die Augen vielleicht nicht mehr ganz so blitzend, berichtete Jürgen Ehlers, einer der führenden Relativitätstheoretiker Deutschlands, vor dem Festsaal – passend zum Festanlass – über seine Lektüre von Astrid von Pufendorfs Buch „Die Plancks“ und sein Interesse für die Entstehung von Begriffen und Konzepten in der frühen Quantenphysik.

Ehlers und ich hatten nicht nur wissenschaftlich zusammengearbeitet, sondern wir waren auch befreundet, seit ich in München sechs Jahre in seiner Gruppe „Gravitationstheorie“ am Max-Planck-Institut für Astrophysik arbeiten konnte. Mit guten Freunden spannenden Forschungsfragen nachgehen – das habe ich immer geliebt. Aber mit einem so brillanten Denker zu diskutieren und den vertrackten Fragen der Gravitation nachzugehen – das beflügelt.
Ich studierte noch in Würzburg, als Ehlers erstmals leibhaftig in meinem Leben auftauchte. Auf Einladung des dortigen Theorieprofessors hielt er eine semesterlange Vorlesung – und zog uns auf den harten Weg durch die Differentialgeometrie und einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie (ART), natürlich alles total invariant im schicken Formalismus des Differentialkalküls. Ich legte die Ohren an, denn mathematisch zeigte uns der Dozent aus dem fernen Austin/Texas die Latte, unter der heute über Kosmos, Schwarze Löcher und Gravitationswellen nicht diskutiert werden sollte. Ich war beeindruckt und versuchte genau, dieser Spur zu folgen.

Die berühmten Hamburg-Papers

Inzwischen wusste ich auch über seine akademische Herkunft Bescheid. In Hamburg hatte Pascual Jordan, einer der Pioniere der Quantenphysik in den 1920 und 1930er Jahren, in den 1950er Jahren eine Forschungsgruppe für Gravitationsphysik aufgebaut. Unter diesen Nachwuchsforschern stach Jürgen Ehlers früh hervor. Schon in seiner Doktorarbeit erkannte er, dass das Gravitationsfeld im Innern der Fläche, die später als die Oberfläche eines Schwarzen Lochs identifiziert wurde, notwendig dynamisch ist, sich also zeitlich verändern muss, während es außerhalb zeitlich konstant ist.

Am Lehrstuhl Jordan war er, zusammen mit dem Theoretiker Engelbert Schücking (New York), sicher die treibende Kraft, die relativistischen Grundprobleme mit Verve und mathematischer Schärfe zu attackieren. Aus diesen Arbeiten entstanden sie: die „Hamburg-Papers“. So habe ich die Artikel immer genannt. Der bedeutende britische Mathematiker Felix Pirani, der Grundlegendes zum Konzept der Gravitationsstrahlung beigetragen hatte, nannte diese Publikationen „The Bible“.
Erschienen sind sie alle in der Mainzer „Akademie der Wissenschaften und der Literatur“, der Jordan angehörte. Leider auf Deutsch, muss man rückblickend sagen. Denn Deutsch war nach dem Zweiten Weltkrieg in Folge der Professorenvertreibung in den 1930ern als Wissenschaftssprache weit gehend obsolet geworden. Viele der neuen Ideen und Ergebnisse in den Hamburg-Papers wurden so von den Forschern in England oder den USA gar nicht bemerkt. Nicht wenige davon wurden erst Jahre später dort neu „erfunden“.
Jedenfalls bestellte ich die Arbeiten einmal, da war ich bereits in Ehlers Arbeitsgruppe in München, mit einer Postkarte bei der Mainzer Akademie. Zu meiner Verblüffung wurden mir alle Sonderdrucke prompt, formlos, kostenlos und vollständig zugeschickt. Das ist eben eine Akademie! Jetzt habe ich sie noch einmal aus dem Regal geholt. Der erste Beitrag stammt aus dem Jahr 1960 und behandelt „Strenge Lösungen der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie“ von Pascual Jordan, Jürgen Ehlers und Wolfgang Kundt (später in Bonn).
Das war zweifellos eine der ersten systematischen Analysen dieses Themas, wegweisend für zahlreiche Folgestudien. Die weiteren Beiträge widmen sich „der reinen Gravitationsstrahlung“ (mit Rainer Sachs), „Gravitations-Strahlungsfeldern“ (mit Manfred Trümper) oder auch, von Jürgen Ehlers allein gezeichnet, der „relativistischen Mechanik kontinuierlicher Medien“.

Zwei Grundtypen der Erkenntnisgewinnung

Das sind ganz offensichtlich die Themen, die ihn ein Forscherleben lang fesselten. Und wie ich ihn stets erlebte, bekannte er sich für die Erkenntnisgewinnung zu den zwei Grundtypen: einmal der kühne, sich nach vorne tastende, auf unsicherem Gelände agierende Forscher, der manchmal spekulativ mit neuen, unerprobten Konzepten und Ideen ringt. Daneben der zweite Typus: der sich existierende Theorien vornimmt, auf ihre Schwachstellen abklopft, die Konzepte, Grundannahmen oder Axiome präzisiert und mathematisch „streng“ als konsistentes Gebäude mit Satz und Beweis aufbaut.

Jedes Forschungsgebiet braucht, das lernt schon Doktoranden, beide Charaktere. Der erste, voranstürmende konfrontiert sich etwa mit neuen, womöglich widersprüchlichen Beobachtungen oder Messungen, setzt die Fantasie in Gang und findet manchmal das Juwel, das auch die Kollegen beeindruckt und überzeugt. Der zweite agiert eher im Hintergrund und stellt sich in den Dienst der formalen Klärung womöglich formal dubioser Theorieansätze. Jeder Student profitiert davon, wenn nach dieser Konsolidierung eine Theorie physikalisch effektiv, mathematisch fundiert und hoffentlich auch noch elegant formuliert in den Lehrbüchern steht.

In seinen Münchener Jahren ab 1971 holte er sich, Jordan nicht unähnlich, wieder gute Leute zusammen – etwa den Engländer John Stewart aus Cambridge, den Kanadier Martin Walker und Bernd Schmidt aus Hamburg. Auch der Astrophysiker Gerhard Börner, der schon am MPI war, schloss sich dem Kreis an. Dazu stießen immer wieder junge Theoriestars zeitweise zu der Gruppe, so der Inder Abhay Ashtekar (Pittsburgh), Robert Beig (Wien), Thibaut Damour (Paris), Gary Gibbons (Cambridge), Brandon Carter (Meudon) oder Demetrios Christodoulou (ETH Zürich). Dass es in diesem Umfeld anregend und fordernd zugleich zuging, erklärt sich von selbst.

Wegen der zwei Seelen in seiner Brust suchte Jürgen Ehlers zwar einerseits nach einer exakten Lösung der ART, die etwa einen Stern mit seiner eigenen Gravitationsausstrahlung verkoppelt. Eine realistische solche Lösung ist bis heute nicht entdeckt. Zugleich aber motivierte er seine Mitarbeiter (wie auch mich) dazu, dieses Problem ganz pragmatisch mit Näherungsverfahren aufzurollen – schließlich ging es auch um Physik. Gravitationswellen wurden 1976 erstmals indirekt nachgewiesen und werden in nicht zu ferner Zukunft wohl auch direkt mit Laserinterferometern entdeckt werden. Da hat man wohl besser eine Ahnung, wie solche Beobachtungen zu deuten sind! Mehrfach hat mich Jürgen Ehlers damit verblüfft, wie er haarige mathematische Probleme mit Hartnäckigkeit und Eleganz zugleich auflöste. Da konnte ich nur staunen. Später hat er sich ebenso intensiv (zusammen mit Peter Schneider, Bonn) mit Gravitationslinsen beschäftigt – ein Phänomen, das seitdem vor allem für die Entdeckung Dunkler Materie im All bedeutsam wurde.

Auch die Popularisierung lag ihm durchaus am Herzen, meine frühen journalistischen Arbeiten unterstützte er, publizierte aber auch selbst zusammen mit Gerhard Börner in unserem Verlag den Reader „Gravitation“, ein bis heute hoch spannendes Kompendium der laufenden Forschung (G. Börner und J. Ehlers (Hg.), „Gravitation“, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996).

Der Grenzfall Newton

Immer wieder hat er sich in München auch einem Thema gewidmet, das in Fachkreisen als „newtonschen Limit“ bekannt ist. Schon Einstein war klar, dass seine ART nur funktionieren würde, wenn sie im Sonnensystem – also für sehr schwache Schwerefelder und kleine Geschwindigkeiten – mit der üblichen Theorie Newtons übereinstimmte. Und so hatte Einstein auch kaum Mühe, aus seinen 1915 gefundenen Feldgleichungen das newtonsche Gravitationsgesetz abzuleiten. Diese Rechnung war vielleicht nicht besonders elegant oder präzise, stellte aber jeden zufrieden, verankerte sie die neue Theorie doch im klassischen Weltbild. Dieser Limit ließ sich aber auch mathematisch exakt darstellen: der nichtrelativistische Raum mit Newtons absoluten Zeit als Grenzwert einer relativistischen, vierdimensionalen Raum-Zeit? Ehlers hat diese trickreiche Grenzwertbildung, von fundamentaler Bedeutung für die Interpretation der ART, mathematisch vollständig aufgeklärt.

Auf zwei Aspekte von Jürgen Ehlers Wirken will ich eingehen: den Vortragenden und den Strukturbildner. Wer ihn je im Vortrag erlebte, weiß, was ich meine: Klar, konzis, fast druckreif und bis in die letzte Nebenbemerkung abgewogen und auf den Punkt, lieferte er stets eine auch rhetorisch brillante Darstellung eines bestimmten Themas. Ich gestehe gerne, dass ich, als er einmal über eine gemeinsame Arbeit im Seminar vortrug, erst dabei und danach die Sache „wirklich“ kapierte, an der ich doch schon Monate geackert hatte. Auch zu Einsteins 100. Geburtstag war Ehlers ein gefragter Redner und konnte die Hintergründe und Schwierigkeiten, mit der viele große Denker zwischen 1900 und 1916 rangen, luzide erläutern.

Für die zukünftige Rolle der Gravitationsforschung in Deutschland ist aber kaum zu überschätzen, was Ehlers fast unmittelbar nach der „Wende“ von 1989 gelang. Da witterte Ehlers die einmalige Chance! In einer für ihn eigentlich untypischen Rolle überlegte der Theoretiker sich, wie man diesem Thema ein eigenes Max-Planck-Institut widmen könnte. Methodisch wie immer, lernte er praktisch aus dem Stand das wissenschaftspolitische Powerplay, das man für so einen Akt beherrschen musste. Er fand die Unterstützung der MPG-Spitze, ging zu Wissenschaftsministern in Potsdam – und alsbald stand, es war fast ein Wunder, der Beschluss und rasch auch der Neubau: das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) im Dörfchen Golm bei Potsdam, inzwischen ergänzt durch ein Zweiginstitut in Hannover, wo das Gravitationsteleskop GEO600 steht. Jürgen Ehlers war dann erster Direktor des Instituts bis zu seiner Emeritierung 1998.

Er liebte aber auch zu diskutieren, suchte dabei stets den grundsätzlichen Aspekt. Sogar mit „Spinnern“ hatte er Geduld und lud sie manchmal zum Gespräch. Spinner sind übrigens solche Zeitgenossen, die Forschungsinstitute und Redaktionen seit Jahr und Tag mit großteils wirren „Theorien“ bombardieren, sich dann aber als jeder Kritik unzugänglich erweisen. (Einmal saß ich bei einer solchen „Debatte“, als Ehlers den Besucher direkt fragte: „Sollten Sie nicht selbst zuallererst Ihre eigene Theorie in Frage stellen und so kritisch wie möglich überprüfen?“ „Ganz falsch!“, rief dieser. „Wenn ich schon selbst an meiner Theorie zweifle – wie sollte ich dann jemals auch einen anderen davon überzeugen?“)

Dass Jürgen Ehlers im akademischen Disput die Klingen trefflich kreuzen konnte, habe ich zu meinem großen Vergnügen mehrfach erleben können. Einmal fuhr ich noch als Student von Würzburg nach Erlangen, um ihn dort im Streitgespräch mit Paul Lorenzen („Erlanger Konstruktivismus“) zu sehen. Es gab weder Sieger noch Besiegte, doch erinnere ich mich, dass Lorenzen immer, wenn es argumentativ eng für ihn wurde, Zuflucht zur Ironie suchte, um so einer Gedankenfalle zumindest rhetorisch zu entgehen.
Im Jahr 2001 lud ich Ehlers zu einem Streitgespräch mit dem Soziologen und Niklas-Luhmann-Schüler Rudolf Stichweh (Luzern). Es ging um „Die Wahrheit in der Wissenschaft“ (siehe Spektrum der Wissenschaft, Juli 2001, S. 70). Wir trafen uns in Berlin in den Räumen der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften, deren Gründungsmitglied er auch war. Was wissen wir sicher? Gewinnen wir durch objektive Erkenntnisse ein immer vollständigeres Bild der Wissenschaft? Oder ist der Wahrheitsanspruch der Naturwissenschaft nur eine historisch wandelbare Übereinkunft?

In diesem Gespräch sprach Ehlers auch Überzeugungen aus, die er als Physiker hatte:
„Naturwissenschaftliche Sätze haben nicht den Charakter absoluter Wahrheiten. Physiker arbeiten approximative Richtigkeiten heraus; allerdings ist diese Approximation manchmal so zuverlässig, dass man meint, damit habe man etwas Wichtiges erkannt – ob man dies nun wahr nennen will oder brauchbar, ist mehr eine Frage der Terminologie. Doch gegenüber einer kritischen Öffentlichkeit ist es wichtig, zu betonen, dass dieser Grad an Zuverlässigkeit jedenfalls sehr viel personenunabhängiger ist als in irgendeinem anderen Bereich menschlicher Tätigkeit.“
Am 20. Mai ist Jürgen Ehlers nun völlig überraschend gestorben, „auf dem Weg zu seinem geliebten Institut“, wie mir seine Frau Anita schrieb. Als ich Anton Zeilinger die Nachricht übermittelte, schrieb er zurück: „Er war einer der Hand voll Physiker, die ein genuines Interesse an tiefen fundamentalen Fragen haben. Dies ist eine Spezies, die leider auch in Europa immer weniger wird.“

Die Welt verlor eine wegweisende Forscherpersönlichkeit auf dem Gebiet der Relativitätstheorie, und ich persönlich einen langjährigen Mentor und guten Freund.

Dr. habil. Reinhard Breuer


Chefredakteur
 Spektrum der Wissenschaft

 
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