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Ebene 3 - Thema ausführlich: »Naturwissenschaften (Teil 1)« |
Texte zusammengestellt
aus: DAVIES,
DITFURTH-3
-4 -5, GELL-MANN,
HAWKING,
LASZLO-1,
LORENZ,
SOFIES-CD,
VOLLMER]
Der
Text wurde von Joachim Pastors auf sachliche Richtigkeit überprüft
(Diplom-Biologe, zweites Fach Atomphysik)
Die Physiker Isaac
NEWTON
und Albert EINSTEIN,
sowie die Biologen Charles DARWIN
Geschichte
Was können wir über die Welt wissen?
... Man stelle sich eine Welt vor, aufgebaut nicht aus in Zeit und Raum existierenden Dingen, sondern aus Muster bildenden Strömungen, die durch die Weiten des Alls fließen. Was da strömt, ist ein geheimnisvolles, unindividualisierbares Etwas, das wir Energie nennen. Es strömt auf bestimmten Bahnen und ist durch ...(den Schwingungs-Rhythmus) der in sich gegliederten Raumzeit strukturiert. Es strömt über weite Bereiche ... glatt und ohne Kräuselungen und Wirbel, an manchen Stellen aber kommt es zu »Verzerrungen«. An diesen Stellen treten, ... durch elektromagnetische Kräfte, Störungen der Ströme auf. Einige Ströme verfestigen sich dadurch zu »Knoten« und wirbeln in relativ stabilen Mustern. Jetzt ist plötzlich etwas da - etwas Dauerhaftes -, während es vorher nur ein ununterbrochenes Fließen gab. ... Dieser erste stabile Stoff - die Ur-Materie - wird als im Raum schwingender,
unvorstellbar winziger »Faden« (engl. String) beschrieben [18].
(Die Schwingungen der Strings finden nach der Theorie in zehn bis elf Dimensionen
statt. Dieser mathematische Dimensionsbegriff darf nicht mit den realen
Dimensionen verwechselt werden! Dazu später mehr.)
Das »Kräftegefüge« hält den Energiewirbel in der Zeit zusammen und die »Gestaltmasse« bestimmte den Raum des Teilchens [19]. In die Worte des ARISTOTELES gekleidet: Jedes Objekt zeichnet sich durch einen »Stoff« (hier das Kräftegefüge) und eine »Form« (hier die Gestaltmasse) aus - zusammen erscheint uns dieses Gebilde dann als »Ding« [20]. An dieser Stelle scheint es mir sehr wichtig, noch einmal darauf hinzuweisen,
dass jegliche wissenschaftlichen Beschreibungen vom Allerkleinsten und
des Allergrößten den Rahmen unseres Vorstellungsvermögens
bei weitem sprengen [21] [22].
Nicht umsonst werden die entsprechenden Theorien praktisch ausschließlich
in mathematischen Formeln verfasst. In beschreibenden Worten erscheinen
daher viele Aussagen dieser Theorien widersprüchlich, verfälscht
oder nahezu unglaublich. Besonders eindrucksvoll zeigt sich dies bei der
sogenannten »Unschärferelation« nach HEISENBERG,
die die Quantenphysik wesentlich geprägt hat.
Stellen Sie sich vor, sie wollen einen sehr schnell fahrenden Zug von
der Seite filmen. Es gibt dazu zwei Möglichkeiten. Zuerst stellen
Sie die Kamera neben der Bahnlinie auf und filmen den Zug, während
er vorbeifährt. Das Ergebnis vermittelt Ihnen einen Eindruck von der
Bewegung des Zuges, die Einzelheiten seiner Gestalt und ein feststehender
Ort sind jedoch nicht erkennbar.
Da es sich bei einem Zug um ein Objekt unserer Erscheinungswelt handelt,
kann sich unser Verstand natürlich sowohl Bewegung als
auch Gestalt gleichzeitig vorstellen, der Film jedoch kann je nach
Versuchsanordnung nur eine der beiden Erscheinungsweisen zeigen... Wie
dies nun für ein nicht wahrnehmbares Objekt - kleiner als ein Atom
- aussieht, wird durch diesen Vergleich vielleicht etwas klarer.
... Elektronen werden immer als Ganzes beobachtet, wie ... Gewehrkugeln: Sie sind an einer bestimmten Stelle entweder ganz da oder nicht da. Seit es die Quantenmechanik gibt, haben sich immer wieder Menschen den Kopf darüber zerbrochen, ob man nicht einen Ausweg aus diesem Dilemma finden könne. Soweit wir wissen, gibt es ihn nicht. Es scheint so, als würden die Elektronen als Teilchen in der Elektronenkanone starten und als Teilchen im Detektor ankommen, doch ist ihre Verteilung dort so, als würden sie sich unterwegs als Wellen fortpflanzen. ... So bleibt uns also nur die Schlußfolgerung, daß Elektronen im Hinblick auf ihre räumliche Verteilung im Detektor wie Wellen miteinander interferieren, andererseits aber dort wie Gewehrkugeln als diskrete Materieteilchen einzeln registriert werden. ... Sie mögen das geheimnisvoll finden - es i s t geheimnisvoll. *) = Die Physik von den kleinsten »Teilchen« und ihren Wechselwirkungen. **) = Etwa 300.000 km pro Sekunde. Nach der Relativitätstheorie ist eine höhere Geschwindigkeit physikalisch unmöglich ***) = Fließende Energie ohne eigene Masse, die sich wellenförmig ausbreitet und die nicht stofflich gebunden sein muss. Z.B. Licht, Schall oder Wasserwellen. ... Lesen Sie weiter bei Kapitel 4.2.1.b
Zitate 5 = [GUILLEN
/ Lit. 1, Seite 15] ... Die Übereinstimmung zwischen mathematischen
Ideen und der realen Wirklichkeit geht so weit und ist so gut belegt, daß
sie einer Erklärung bedarf. Diese Übereinstimmung ist nicht das
Ergebnis der Anstrengungen von Mathematikern, realistisch zu sein - ganz
im Gegenteil, ihre Ideen sind häufig sehr abstrakt und scheinen zunächst
keinerlei Entsprechung in der realen Welt zu haben. Am Ende jedoch werden
mathematische Ideen häufig erfolgreich bei der Beschreibung von realen
Phänomenen angewendet. ...
6 = [LASZLO
/ Lit. 1, Seite 40] ... Obwohl es ihnen eigentlich verboten war, über
die Natur der Realität jenseits des Beobachtbaren nachzudenken, haben
sich einige Physiker dennoch über diese Grenze hinausgewagt. Sie mutmaßten,
dass die Welt, zu der Sprache und die Ausdrucksform der Wissenschaft gehören,
eher geistiger als materieller Natur sei. »Um es ganz einfach auszudrücken«,
sagte Eddington, »der Stoff dieser Welt ist Geist-Stoff.« Sir
James Jeans stimmte ihm zu: »Nimmt man die verschiedenen möglichen
Beweisführungen zusammen, wird es immer wahrscheinlicher, dass man
der Realität eher eine geistige als materielle Qualität zuschreiben
muß... das Universum scheint einem großen Gedanken ähnlicher
zu sein als einer großen Maschine.« ...
7 = [Zitat
Forsa-Institut, aus WOCHE-2.2
/ Seite 25] ... es gibt ... eine wachsende Gruppe undogmatischer Forscher,
die eine Brücke zwischen den Überlieferungen der Religion und
den Erkenntnissen der Forschung schlagen wollen. Der prominente Biologe
E.O. WILSON
gehört dazu ... und der schwer kranke Astrophysiker Stephen HAWKING.
... 40 % der Biologen, Physiker und Mathematiker glauben nach einer 1997
veröffentlichen Studie »an einen Gott«... (Z.B.) Werner
HEISENBERG
oder Carl-Friedrich von Weizsäcker haben ihr Verhältnis zu Gott
öffentlich thematisiert. ...
8 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 30 - 31] ... Wir sagen, ein Ereignis sei »rein zufällig«
passiert, wenn es nicht offensichtlich durch etwas anderes bestimmt wurde.
Vertraute Beispiele dafür sind das Würfeln oder das Werfen einer
Münze. Aber sind diese Beispiele für echte Unbestimmtheit, oder
bleiben uns lediglich die das Ergebnis bestimmenden Faktoren und Kräfte
verborgen, und scheinen sie uns nur deshalb zufällig zu sein? Bis
zu diesem Jahrhundert hätten die meisten Naturwissenschaftler diese
Frage mit Ja beantwortet. Sie nahmen an, die Welt sei im Grunde streng
deterministisch und das Auftreten von Zufall einzig das Ergebnis unserer
Unkenntnis der Einzelheiten des betrachteten Systems. Wenn die Bewegung
eines jeden Atoms bekannt wäre, so überlegten sie, würde
selbst das Werfen einer Münze vorhersagbar. Wenn das Ergebnis in der
Praxis nicht vorhersagbar ist, so deshalb, weil uns nur begrenzte Informationen
über die Welt zur Verfügung stehen. Zufälliges Verhalten
wird auf Systeme zurückgeführt, die höchst instabil sind
und deshalb von winzigen Schwankungen der Kräfte abhängen, die
sie von ihrer Umgebung erfahren. Dieser Gesichtspunkt mußte Ende
der zwanziger Jahre aufgegeben werden, weil die Entwicklung der Quantenmechanik,
die mit Phänomenen atomarer Größenordnung zu tun hat, zeigte,
wie fest die Unbestimmtheit in ihr Fuß gefaßt hat. ...
9 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 128 - 129 / 158] ... Können wir überhaupt sicher
sein, dass alle Aspekte unserer Welt sich als berechenbare Funktionen ausdrücken
lassen? ... / ... Es gibt in der Mathematik genau wie in der Physik Zufälligkeit
und damit Ungewißheit.
10 = [Amerikanische
Astronomische Gesellschaft, aus WOCHE-7
/ Seite 32] ... nun scheint die Wissenschaftlergemeinde dem tatsächlichen
Wert der (Hubble-)Konstante endlich nahe gekommen zu sein, ...
Der Wert ... betrage 70... Demnach wäre das All 14 Milliarden Jahre
alt - vorausgesetzt, dass es sich mit gleich bleibender Geschwin digkeit
ausgedehnt hat. Acht Jahre lang hatte ein internationales Team von 27 Astronomen
... Sterne ... beobachtet, um zu diesem Ergebnis zu kommen. ...
11 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 53] ... Allgemeinverständliche Darstellungen wecken
gelegentlich den Eindruck, beim Urknall sei ein enorm konzentrierter Klumpen
Materie explodiert, der in einer zuvor existierenden Leere seinen Platz
hatte. Dies ist höchst irreführend. Die Urknalltheorie beruht
auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, und eines ihrer Hauptkennzeichen
ist, dass alles, was sich auf Materie bezieht, untrennbar ist von dem,
was mit Raum und Zeit zu tun hat. ...
12 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 65] ... Das Problem
(bleibt) ungelöst, was
den Urknall verursachte. (Es) muß jetzt jedoch in einem
neuen Licht gesehen werden, denn es ist nicht möglich, den Urknall
einem Ergebnis zuzuschreiben, das davor geschah, wie es ja meistens ist,
wenn nach Ursachen gefragt wird. War dann also der Urknall eine Wirkung
ohne Ursache? Wenn die Gesetze der Physik an ... (dieser Stelle)
versagen, kann eine Erklärung sich nicht auf diese Gesetze berufen.
Wenn man deshalb einen Grund für den Urknall sucht, muß er außerhalb
der Physik liegen. ...
13 = [HEY
/ Lit. 1, Seite 175] ... Ein scheinbar »leerer« Quantenkasten
(Anm.:
gemeint ist ein begrenzter Raum), der keine Elektronen positiver Energie
enthält, birgt nach Dirac somit einen randvoll gefüllten »See«
von Elektronen mit negativer Energie in sich. Diese Vorstellung ist nicht
ganz so abwegig, wie es zunächst den Anschein hat; denn bringen wir
jetzt Elektronen positiver Energie in den Kasten hinein, messen wir dessen
Ladungs- und Energiegehalt ja immer nur in Bezug auf den »leeren«
Kasten - die negative Ladung und Energie der leeren Box selber ist also
gar nicht beobachtbar! ... wie jede gute Theorie erlaubt auch DIRACs Modell
vom »Vakuum«, wie man die Box im leeren Zustand oft nennt,
einige aufregende und vor allem nachprüfbare Vorhersagen. ...
14 = [LASZLO
/ Lit. 1, Seite 169 / 171]... Es zeigt sich, dass die Raumzeit keineswegs
leer ist: sie ist ein Plenum, eine Fülle, die es verdient, als physikalisches
reales universelles Bezugssystem anerkannt zu werden. ... / ... In Beardens
Theorie ist das Vakuum identisch mit der Energie-erfüllten Raumzeit:
ein stark geladenes kosmisches Medium. Der virtuelle Zustand dieses Mediums
bestimmt alles, was in die physikalische Realität als vektorielle
Materie-gebundene Energie eintritt. ...
15 = [HEY
/ Lit. 1, Seite 182 - 183] ... ein Teilchen
(muß) nicht
ewig ein und dasselbe Teilchen bleiben ...: Es kann sich vorübergehend
genügend Energie »borgen«, um daraus ein anderes Teilchen
oder Teilchenpaar zu erzeugen, das aber nur für eine dementsprechend
kurze Zeit existieren wird (...). Solche »virtuellen« Teilchen
gehen in der Unschärfe der Quantenmessungen unter und sind daher nicht
beobachtbar. ... Die Wahrscheinlichkeit für solche virtuellen Prozesse
kann man ... berechnen. ...
16 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 195] ... Ein gutes Beispiel ist die neuere Entdeckung,
dass die schwache Kernkraft und die elektromagnetische Kraft eigentlich
zwei Aspekte einer einzigen elektroschwachen Kraft sind, die von einem
einzigen Gleichungssystem beschrieben werden.(...) Aber gibt es notwendigerweise
eine Superkraft oder sogar ein alles vereinheitlichendes Supergesetz? ...
17 = [HEY
/ Lit. 1, Seite 220 / 222] ... Wir »sehen« die Quarks immer
nur zusammen mit anderen Quarks oder Antiquarks als Bestandteile von Hadronen.
Viele Physiker glauben, daß dies kein Zufall ist, sondern das Quarks
und Gluonen derart miteinander wechselwirken, daß es prinzipiell
unmöglich ist, ein einzelnes Quark von seinen Bindungspartner loszulösen.
(Anm.:
sog. Quarkeinschluß)... / ... Wenn ein Kraftfeld zwischen zwei
Monopolen eine ... (Anm.: durch Supraleitung erzwungene) Schlauchform
besitzt, dann wächst die Energie, die man aufwenden muß, um
das Paar auseinanderzuziehen, proportional mit dem Abstand an. Sind die
Feldlinien zwischen einem Quark und einem Antiquark also in ähnlicher
Weise zusammengepreßt, so erfordert es eine un endliche Energie,
Quark und Antiquark voneinander zu isolieren - das heißt, auf unendlichen
Abstand zu bringen. ...
18 = [LASZLO/
Lit. 1, Seite 57] ... Joel Sherk machte den Vorschlag, dass Teilchen gar
nicht teilchenartig sind, sondern als »Strings« (Saiten
oder Schnüre) zu betrachten sind, die im Raum vibrieren und rotieren.
Alle bekannten physikalischen Phänomene sollten das Ergebnis unterschiedlicher
Kombinationen dieser Schwingungen sein, ganz so wie die Musik eines Streichquartetts
das Ergebnis der Schwingungen von vier Instrumenten ist. ...
19 = [HAWKING]...
Wenn wir die Welle-Teilchen-Dualität zugrunde legen, so läßt
sich alles im Universum, auch das Licht und die Schwerkraft, in Form von
Teilchen
(Anm.: oder Wellen) beschreiben. ... Alle bekannten Teilchen
im Universum lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Teilchen ..., aus denen
die Materie im Universum besteht, und Teilchen ..., die ... für die
Kräfte zwischen den Materieteilchen verantwortlich sind. ...
20 = [SOFIES-CD
/ Lit. 1] Seite ... kam ARISTOTELES
zu dem Schluß, daß die Wirklichkeit sich aus verschiedenen
einzelnen Gegenständen zusammensetzt, welche eine Einheit von Form
und Stoff bilden. Der Stoff (...) ist das Material, aus dem die Dinge gemacht
sind, die »Form« sind die besonderen Eigenschaften oder Merkmale.
...
21 = [HEY
/ Lit. 1, Seite 16] ... Dies führt uns zu genau dem Problem, das viele
Menschen haben, wenn sie versuchen, die Quantenmechanik zu verstehen. In
den winzigen Raumbereichen, in die wir beim Studium der Atome und Moleküle
eindringen, verhalten sich die Dinge eben nicht in der uns vertrauten Weise.
Die Klassische Mechanik liefert dort keine angemessene Beschreibung mehr,
und ein völlig neues Erklärungsmodell ist nötig - die Quantenmechanik.
... Ein Atom ist ein typisches Quantenobjekt: Vom Standpunkt der Klassischen
Physik aus kann man es nicht verstehen. Die anschauliche Vorstellung von
den Elektronen, die den Atomkern umkreisen - ähnlich wie in unserem
Sonnensystem die Planeten um die Sonne laufen -,ist zwar ein beliebtes
Bild; doch für negativ geladene Elektronen, die einen positiv geladenen
Atomkern umkreisen, ist dieses einfache System instabil. ... Es ist entscheidend,
sich schon zu Beginn darüber im klaren zu sein, daß es kein
einfaches anschauliches Bild gibt, das das Verhalten der Elektronen in
Atomen präzise beschreiben kann. ...
22 = [DAVIES
/ Lit. 1, Seite 189] ... Man sollte es sich (Anm.: das Elektron)
nicht wirklich als etwas vorstellen, das den Atomkern auf einer bestimmten
Bahn umläuft, sondern vielmehr als etwas, das auf unbestimmte Weise
um den Kern herum verwischt ist. ...
23 = [BOFF
/ Lit. 1, Seite 76] ... Alle atomischen und subatomischen Elemente weisen
ein duales Verhalten auf. Bald reagieren sie wie materielle Teilchen, mit
einer konkretisierten Masse in einem bestimmten Punkt des Raumes. Bald
verhalten sie sich wie Wellen, die sich in Bündeln in alle Richtungen
verbreiten. Der Mensch, der das Ganze beobachtet, ist konstitutiv mit in
den Prozeß hineingenommen. Ja, er trägt dazu bei, die Natur
der Phänomene zu definieren. Beschließt er, Wellen wahrzunehmen,
nimmt er in der Tat Wellen wahr. Will er dagegen Teilchen feststellen,
stellt er unfehlbar auch Teilchen fest. ...
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