Einsteins revolutionäres Äquivalenzprinzip und das bahnbrechende Cradle to Cradle Konzept

Was haben Albert Einsteins Äquivalenzprinzip und das nachhaltige Konzept Cradle to Cradle gemeinsam? Unser Gastautor George Hohbach, der auch Ideenstifter unseres Projekts „der positive Fußabdruck“ ist, nähert sich der Fragestellung an. Dabei kommt er zu interessanten physikalischen Erkenntnissen – von Gravitation, über Symmetrie und Quantenmechanik bis zu Cradle to Cradle.

Albert Einstein war stets davon überzeugt, dass das Universum als die einfachste mögliche mathematische Idee verstanden werden kann. Für Einstein war dies die Symmetrie, die besagt, dass zwei für unsere Sinne unterschiedlich erscheinende Phänomene in Wirklichkeit mathematisch identisch, also symmetrisch sind. Symmetrie ist ein binär-ganzheitliches Konzept, da es mathematisch Einheit beschreibt.

1907 hatte Einstein, basierend auf der Symmetrie der zwei Massen eines Körpers – der Trägheitsmasse und der Gravitationsmasse – seinen nach eigener Einschätzung glücklichsten Gedanken, den er das Äquivalenzprinzip nannte. In einem seiner legendären Gedankenexperimente konnte Einstein mithilfe der Symmetrie der zwei Massen erkennen, dass Beschleunigung – also mehr und mehr Geschwindigkeit – und die Effekte der Gravitation – die Raumzeitkrümmung, die alles konzentriert – örtlich lokalisiert identisch, also äquivalent sind. Diese Symmetrie verdeutlicht, dass sowohl Beschleunigung als auch Gravitation die Raumzeit krümmen, beziehungsweise konzentrieren. Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Weil Beschleunigung als Energie verstanden werden kann, und Energie als Beschleunigung wie die Gravitation die Raumzeit krümmt, war Albert Einstein in der Lage, die Gravitation selbst ebenfalls als symmetrisch zu begreifen. Er konnte mit einer mathematischen Formel zeigen, dass das Ausmaß der Raumzeitkrümmung von der Gesamtenergiedichte eines Systems – wie der Erde – abhängt.

Das Addieren als Schlüssel

Die Gravitation bestimmt die große Ebene des Universums. Einstein konnte darlegen, dass diese große Ebene des Kosmos von der Symmetrie zweier, für unsere Sinne scheinbar unterschiedlicher Phänomene abhängt: dem – wie es der Physiker Richard Feynman nennt – „Addieren“ (dem konzentrierenden Effekt der Gravitation, der Raumzeitkrümmung) und dem  „Zusätzlichen“, dem „Mehrhaltigen“ (der Energie). Sowohl Gravitation als auch Energie sorgen für die Raumzeitkrümmung, für eine Konzentration, also für „Addieren“. Damit hatte Einstein das Wunder vollbracht: Er hatte mithilfe der mathematischen Physik gezeigt, dass das Universum auf einer einzigen, einfachen, rein mathematischen Einheits-Idee aufbaut: dem Addieren. Addieren, das sowohl für „Konzentrieren“ als auch für das „Zusätzliche“ (also Energie) steht, ist holistisch und allumfassend, wie die mathematische Operation Plus, die dem Addieren entspricht. Ebenso ist Addieren gleichzusetzen mit der Kerndefinition von Information, dem Bit. Das Bit ist ebenso ein zweigliedriges System, also eine binäre Einheit.

Äquivalenzprinzip findet sich auch in der Quantenmechanik

Letztlich basiert auch die Quantenmechanik, die die kleinste Ebene des Kosmos beschreibt, auf einem binärem Einheits-System: dem Quantum und dessen wellenförmiger Frequenz. Zusammen ergeben Quantum und Frequenz die Gesamtenergie, die als mathematisches System mit Plancks Formel E=hf beschrieben werden kann. Von Einstein wissen wir, dass sich die Energie wie das „Addieren“ verhält, also immer eine Einheit darstellt. Genau dies zeigt sich auch in der mathematischen Beschreibung von Quantenzuständen. Basierend auf komplexen (binären) Zahlen erfasst, z.B. die (zeitabhängige) Schrödingergleichung, wie sich ein aus vielen Alternativen bestehender Quantenzustand als Einheit (Überlagerung) in Wellenform ausbreitet. Damit wird deutlich, dass die Quantenebene auf vielfältigste Weise mit seiner dualen Partikel-Wellennatur ebenso „Addieren“ umsetzen kann, so dass sowohl die Quantenmechanik (die kleine Ebene) als auch die Gravitation (die große Ebene) genau auf der Symmetrie aufbauen, die Einstein als grundlegend erkannt hatte.

Die Verbindung zu Cradle to Cradle

Wie bei Einsteins Äquivalenzprinzip findet sich auch bei Cradle to Cradle – dem bahnbrechenden Design-Konzept des deutschen Chemie-Professors Michael Braungart und des amerikanischen Architekten William McDonough Symmetrie im Zentrum des Denkens. Cradle to Cradle ermöglicht, dass für Mensch und Umwelt nur sichere Materialien in Produktionskreisläufen eingesetzt werden. Dies basiert, wie bei Einsteins Erkenntnissen über die Natur, auf einer einfachen, zweigliedrigen und symmetrischen Grundidee: Die Realität wird anhand von zwei Kreisläufen erfasst. Die Technosphäre ist der Kreislauf, in dem für die Umwelt giftige, aber technisch notwendige Materialen in hoher Qualität immer wieder recycelt und als technische Nährstoffe genutzt werden. Die Biosphäre ist der Kreislauf, in dem alle umweltförderlichen Materialen eingesetzt werden, um so dem Boden stets als positive Nährstoffe neu aufzuladen. Da die zwei Kreisläufe identisch behandelt werden – beide dienen einem positivem Wachstum –  hilft Cradle to Cradle mit seiner symmetrischen Konzeption dem Menschen, ein lernfreudiger Nützling für die Umwelt zu sein.