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Yonni_Yair

Was erklärt die Physik?

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Vor über hundert Jahren schlug die Geburtsstunde der Quantenmechanik. Einsteins Theorie, Strahlung sei gequantelt, wurde zwar in den ersten Jahren als verrücktes Hirngespinst abgetan – selbst Max Planck, der „Begründer“ der Quantenphysik meinte, Einstein sei bei seiner quantenmechanischen Deutung des Photoeffektes über das Ziel hinausgeschossen. Mit der Zeit jedoch setzte sich die Annahme durch, dass Licht aus Teilchen, den Photonen, besteht. Einstein erhielt den Nobelpreis für Physik im Jahr 1921.
Während die Vorstellung von Licht-Teilchen noch im Bereich der Vorstellungskraft der meisten Menschen liegt, im 20. Jahrhundert wurden immer mehr seltsame Eigenschaften dieser Quantenobjekte, vornehmlich Photonen und Elektronen, entdeckt. Der französische Physiker Louis de Broglie etwa stellte die Theorie auf, Elektronen hätten eine Wellenlänge, verhielten sich also wie Wellen. 1959 konnte Claus Jönson erstmals die Interferenz von Elektronen am Doppelspalt experimentell nachweißen und somit de Broglies Theorie bestätigen. Später veränderte man Jönsons Versuchsaufbau und schickte immer nur noch ein einzelnes Elektron durch den Doppelspalt. Erstaunlicherweise trat auch hier ein Interferenzmuster auf. Doch womit sollten die einzelnen Elektronen interferiert haben? Manche Physiker stellten die Theorie auf, das Elektron würde praktisch mit sich selber interferieren, wozu es durch beide Spalte gleichzeitig geht. Es wird aber noch viel kurioser: Als man hinter den Spalten Detektoren einbaute und somit exakt feststellen konnte, durch welchen Spalt das Elektron ging, verschwand die Interferenz. Als ob das Elektron auf irgendeine Weiße wüsste, dass es beobachtet wird.
Bis heute wurde keine Erklärung für dieses Verhalten gefunden. Viele Schüler fragen sich dann, was das denn überhaupt für eine Wissenschaft sei, diese Quantenmechanik, wenn sie doch eh nichts erklären kann sondern nur neue Ungereimtheiten aufwirft. Sie fragen, warum in der klassischen Physik doch alles eindeutig geklärt ist, dies in der Quantenphysik aber nicht geht?
Ich meine aber, dass auch die klassische Physik gar nirgends eine Antwort auf das „Warum?“ liefert. Schauen wir uns doch einmal ein einfaches Beispiel an: Die berühmte Geschichte von Newton und dem Apfel, der vom Baum fiel. Newton erklärte dies damit, dass der Apfel von einer Kraft zur Erde gezogen wird, der Gravitation. Aus demselben Grund, so Newton weiter, wird der Mond auf seiner Bahn um die Erde gehalten und fliegt nicht davon. Auch zwischen kleinen und kleinesten Körpern herrschen diese Kräfte. Während ich das schreibe wird mein Kopf auch vom Computerbildschirm angezogen. Die kraft ist sehr, sehr klein, aber es gibt sie. Weshalb sich zwei Massen aber anziehen ist nicht bekannt. Die allgemeine Relativitätstheorie nimmt einen anderen Ansatz und beschreibt die Gravitation nicht nur noch als Scheinkraft und erklärt diese mit der sogenannten Raumzeit, die von einer Masse in ihrer Umgebung gekrümmt wird. Warum aber eine Masse, wie etwa ein Planet, diese Krümmung bewerkstelligt ist auch hier nicht klar.
In der Antike waren die Naturwissenschaften ein Zweig der Philosophie, griechische Gelehrte wie Archimedes oder Thales versuchten durch ihre Forschungen auf den Urgrund des Seins zu erkennen. Ihre Forschungen begrenzten sich aber nur auf das Beobachten von Naturphänomenen, zum Beispiel Sonnenfinsternisse. Astronomische Begebenheiten konnten auch im geozentrischen Weltbild sehr exakt vorhergesagt werden.
Im 17. Jahrhundert begann dann die Physik wie wir sie heute kennen. Als empirische Wissenschaft, die aus exakt dokumentierten und somit reproduzierbaren Experimenten versuchte Rückschlüsse auf das Ganze zu ziehen. Galileo Galilei machte mit seinen Beobachtungen zum freien Fall den Anfang, ein halbes Jahrhundert später trat dann – natürlich – Newton auf den Plan. Ihre Zeit war von dem Glauben geprägt, man könne alles, aber auch alles erklären. Sehr eindrücklich wird das an einem Zitat des französischen Mathematikers Simon de Laplace:

„Mit dem Wort "Zufall" gibt der Mensch nur seiner Unwissenheit Ausdruck“

Man ging davon aus, dass man, wenn man nur alle Anfangsbedingungen kenne, jeden Vorgang exakt vorhersehen könne. Ebenfalls Laplace war der Meinung, man müsse nur tief genug ins Detail gehen, die Bewegung aller kleinsten Teilchen kennen, um Vergangenheit und Zukunft des Universums erkennen beziehungsweise vorhersehen zu können.
Eben aber am Beispiel der Schwerkraft stieß diese Vorstellung an ihre Grenzen. Man hatte eine kraft gefunden, die sich nicht mehr auf andere Kräfte zurückführen ließ. Heute wird die Scherkraft als eine fundamentale Kraft bezeichnet. Das Prinzip von Ursache und Wirkung ließ sich also nicht ins Unendliche fortsetzen.
Der italienische Benediktinermönch schrieb im 13. Jahrhundert, dass es nicht für jede Ursache eine Ursache geben kann, die wiederum eine Ursache benötigt. Irgendwann muss es eine Ursache gegeben haben, die selber keine solche benötigt. Diese Ursache nannte er „Gott“. Tatsächlich sahen bald viele Zeitgenossen Newtons seine Entdeckung der Schwerkraft, die sich durch nichts erklären ließ, als Gottesbeweis. Eine abstruse Vorstellung, dass ausgerechnet die Wissenschaft, die noch wenige Jahre alles dafür gab, die Nichtexistenz Gottes zu belegen, jetzt einen Beweis für sein Dasein erbracht hat.
Man könnte jetzt tief in die Theologie eintauchen aber darum soll es ja eigentlich nicht gehen. Die Frage war ursprünglich, was die Physik denn nun eigentlich erklärt. Man sollte erkennen, dass die Physik keine Antwort auf das „Warum?“ geben kann und auch nicht den Anspruch hat. Irgendwann kommt man immer zu einem fundamentalen Grund, der sich nicht erklären lässt. Es gibt manche Dinge, die man wohl nicht weiter erforschen kann. Zum Beispiel sollte man hinnehmen, dass es bei Quantenobjekten eine Superposition gibt, die sich dem menschlichen Vorstellungsvermögen entzieht.
Ich will jetzt nicht dazu aufrufen, bei der kleinsten Ungereimtheit aufzugeben, keines Falls! Aber man sollte sich irgendwann damit abfinden, dass etwas halt so ist, weil es so ist.

Aktualisiert: 29.01.2014 um 19:48 von Yonni_Yair

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  1. Avatar von nif7
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