Physik - was ist das?
Befindet die Physik sich in der Sackgasse?
Eine provokante Frage. Führt der bisherige Weg der Gewinnung von Erkenntnissen nicht zum Ziel
des immer besseren Verständnisses der Gesetze der Natur? - Allein solch eine Fragestellung erscheint anmaßend und ungerechtfertigt. Nur, Fragen wohl dürfen erlaubt sein. Genau diese Angelegenheit ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit - und die Antworten im Ansatz auch. Um Fragen dabei geht es, die längst indeutige Antworten erfuhren und solche, die bislang niemand stellte.
Nichts Spannenderes gibt es als die Physik. Natürlich räume ich ein, der eine oder andere teilt diese Meinung nicht in vollem Umfang. Sich für Physik interessieren, heißt neugierig sein. Wer schon
ist nicht neugierig. Albert Einstein
sprach von der „göttlichen“ oder „heiligen“ Neugier. Neugierig sein bedeutet Fragen stellen. Auch ganz dumme. Wer aber urteilt darüber, was dumm ist und was weniger? - Darüber befinden sehr kluge Menschen, die alles ganz genau wissen.
Sagen wir, fast alles und fast ganz genau: über die Natur und deren Gesetze, nach denen alle Vorgänge sich angeblich zu richten haben.
Nicht vordergründig um die Darstellung des aktuellen Erkenntnisstandes der Physik geht es hier (den aufzuzeigen, wäre ohnehin eine recht schwierige, eigentlich kaum lösbare, Aufgabe - von mir
schon gar nicht), sondern um das Stellen sehr dummer Fragen. Dinge gibt es, die so selbstverständlich sind, dass es schon einiger Naivität bedarf. diese hinterfragen zu wollen. Dabei wird
festzustellen sein, dass nicht alle geläufigen Antworten nur dadurch richtig sein müssen, weil viele sie kennen und man sich an sie gewöhnt hat. Trotz des genannten Hauptanliegens gehört es
naturgemäß dazu, auf die historische Entwicklung der Physik in groben Umrissen einzugehen. Aus jenem Grund schon, weil bei genauem Hinsehen, die Physik als vollständig sich bestimmt erweist von
allem, was in den letzten drei bis vier Jahrhunderten - so etwa - als richtig (an)erkannt wurde. Das Schulwissen übersteigende physikalische Kenntnisse sind für die Lektüre dieses Textes nicht
erforderlich. Auch wurde auf die Anwendung mathematischer Hilfsmittel praktisch verzichtet, was für die Darstellung physikalischer Zusammenhänge schwer nur realisierbar scheint. Da es aber nicht
um das Vermitteln physikalischen Fachwissens geht (dafür gibt es ohnehin genügend Fach- und Sachliteratur), sondern „lediglich“ das Finden qualitativer Zusammenhänge das Ziel ist, kann man
damit recht gut leben. Das allerdings setzt in der Tat voraus, dass man das Vorhandensein von Zusammenhängen erst einmal akzeptiert.
Das wesentliche Thema ist die kritische Analyse der Basis des sehr umfangreichen und komplexen und kaum noch überschaubaren Theorien-Gebäudes der Physik. Bei solch Vorhaben sind
Unvoreingenommenheit und ein gewisses Maß an Naivität alles andere als hinderlich. Sollte versehentlich hier und dort ein etwas polemischer Ton sich eingeschlichen haben, so darf man dies nicht
überbewerten.
Wichtiger ist die Tatsache des Versuches der Rehabilitation des in Verruf geratenen so genannten gesunden
Menschenverstandes.
Die ausgesprochene Seltsamkeit der modernen Physik, die Erkenntnis nur noch in Gestalt abstrakter mathematischer Modelle akzeptiert (auch dagegen richtet sich diese Polemik), weil anscheinend anders es nicht geht, muss dem unbefangenen Betrachter wahrlich recht eigenwillig vorkommen. Das gerade macht es aus, das Elitäre dieser Wissenschaft. Betrachtet man hingegen die Physik aus einer etwas größerer Distanz, so verschwinden einige Ungereimtheiten fast von selbst. Und das ohne extreme geistige Klimmzüge - und ohne Mathematik!
Erkauft werden muss dieser - ja, man kann es durchaus so nennen - Fortschritt mit dem Verzicht auf althergebrachte Anschauungen von Raum, Zeit, Wechselwirkung
und vielem anderen mehr. Vorstellungen werden entwickelt, welche einerseits so umwerfend neu und so originell vom Ansatz her nicht in jedem Falle sind. „Nur“ die Darstellung der Zusammenhänge und Beziehungen als auch die Konsequenzen sind in der hier gezeigten Form sicherlich ohne Vorbild.
Andererseits gibt es dennoch ein Problem. Ein gewaltiges sogar. Mit Putzarbeiten an der Fassade des Gebäudes der Physik ist es meiner Meinung nach nicht mehr getan. Auch irgendwelche Um- und
Anbauten verfehlen mit Sicherheit ihren Zweck. Um dessen Grundfesten geht es. Und diese stehen stabil und unzerstörbar vor uns. Seit Jahrhunderten schon. Keine neue Idee, und sei sie noch so
exotisch und bizarr, war in der Lage, dieses Fundament auch nur anzukratzen. Eher umgekehrt: Weil
das Fundament der Physik sich dermaßen unerschütterlich zeigte, wurden geradezu abenteuerlich anmutende Hypothesen und Vorstellungen provoziert, die zu einer neuen Form des “Wunderglaubens” führten. Dagegen kommt man - so scheint es - mit rationalen Argumenten nicht an.
In vorliegender Arbeit unter anderem wird der Versuch unternommen, folgende ungeheuerliche Behauptung zu beweisen: So „verrückt“, wie die Welt sich im Licht der modernen Physik uns
anscheinend gegenübertritt, ist sie vielleicht doch nicht. Das könnte ein Trost sein. Und dann noch etwas:
Die Welt ist konkret - und die Physik ebenfalls !
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Georg Friedrich Wilhelm Hegel
1770 - 1831 |
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Was Denken, was abstrakt ist - daß dies jeder Anwesende wisse, wird in guter Gesellschaft vorausgesetzt,
und in solcher befinden wir uns. Die Frage ist allein danach, wer es sei, der abstrakt denke.
(…)
Wer denkt abstrakt? Der ungebildete Mensch, nicht der
gebildete. Die gute Gesellschaft denkt darum nicht abstrakt, weil es zu leicht ist, weil es zu niedrig ist, niedrig nicht dem äußeren Stande nach, nicht aus
einem leeren Vornehmtun, das sich über das wegzusetzen stellt, was es nicht vermag, sondern wegen der inneren Geringheit der Sache.
Das Vorurteil und die Achtung für das abstrakte Denken ist so groß, daß feine Nasen hier eine Satire oder Ironie zum voraus wittern werden; allein,
da sie Leser des Morgenblattes sind, wissen sie, daß auf eine Satire ein Preis gesetzt ist und daß ich also ihn lieber zu verdienen glauben und darum
konkurrieren als hier schon ohne weiteres meine Sachen hergeben würde.
[Hegel: Wer denkt abstrakt?, S. 5. Digitale Bibliothek Band 2: Philosophie, S. 39673 (vgl. Hegel-W Bd. 2, S. 576 f)] |
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Die Physik als Wissenschaft entfernt sich von der Alltagserfahrung um so weiter, je grundlegender ihre Aussagen sind. Das lässt sich vollends nicht vermeiden, erschwert aber
den Zugang zu dieser Materie; und aus dem Nichtverstehen wird Langeweile. Mit etwas gutem Willen jedoch lässt sich sogar bei recht abstrakt scheinenden Themenkomplexen eine
Beziehung zum Alltäglichen ohne weiteres herstellen. Dies muss auch sein, da man sonst den Boden unter den Füßen völlig verliert. Meiner Meinung nach ist dieser Fall längst eingetreten.
Dieses „längst“ meint die „Krise der Physik“ Ausgang des 19. Jahrhunderts. Ein Argument der Physiker, geht es um die Unverständlichkeit der Aussagen der modernen Physik, zielt
darauf ab, diese Tatsache einfach als gegeben hinzunehmen, weil unser Verstand prinzipiell nicht in der Lage ist, jene Dinge erfassen zu können. Die mathematischen Modelle ersetzen
das Verstehen.
Doch vielleicht ist das ein Irrtum. Vielleicht - und dies ist wichtig - entpuppt „lediglich“ der konkrete Weg der konkreten Erkenntnisgewinnung sich als konkrete Sackgasse.
Vielleicht - gehen wir ein Stück des Weges zurück - erweist ein anderer Weg sich, bisher unentdeckt geblieben, als Aus-Weg.
Vielleicht - wen eigentlich dürfte dies verwundern - gab es bereits Wissenschaftler, die mögliche Alternativen sahen und in eine andere Richtung wiesen. Allein, einen Weg sehen
reicht bei weitem nicht. Gehen muss man diesen schon, und sei es bis zum „bitteren Ende“.
Vielleicht - es könnte ja sein - lag Ernst Mach (ein für uns noch große Bedeutung erlangender Physiker) mit bestimmten Aussagen, die bereits genannten Grundfesten der
Physik angehend, gar nicht so falsch.
Dem - unter anderem - gehen wir nach.
Was kann die Physik?
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Schon viele Jahre ist es her. Mein Großvater weihte mich ein in sein Geheimnis. Er
erzählte mir, er hatte vor Machtübernahme Hitlers Vorbereitungen getroffen für die Auswanderung nach Amerika. Zu diesen Vorbereitungen gehörte
seinen Aussagen nach die Beschaffung von Gold im Wert von 10.000 US-Dollar. Ich hörte aufmerksam und skeptisch zu.
Mit der Auswanderung
wurde es nichts. Aus verschiedenen Gründen. Und somit brachte er seinen Goldschatz erfolgreich in Sicherheit, indem er ihn im Keller vergrub.
Zum Problem allerdings wurde: Er war zu erfolgreich und fand nach dem Krieg das Gold selbst nicht mehr.
Ich hörte sehr
aufmerksam und sehr skeptisch zu.
Ob ich nicht „eine Wünschelrute bauen“ könne, fragte eines Tages er mich. Erhaben über
solcherlei Unsinn mit meinen 16 Jahren unternahm ich nicht einmal den Versuch, den alten Herrn - immerhin über 60 war der schon - von seinem
Aberglauben zu heilen. Es wäre zwecklos gewesen. Darum führte ich, in Gedanken zunächst, eine Transformation durch: Aus der
„Wünschelrute“ wurde ein „Metallsuchgerät mit Induktionsschleife“. Ausrutscher ins Okkulte waren inakzeptabel. Für einen halbwegs
naturwissenschaftlich und technisch gebildeten Jugendlichen gleich gar. Die Suche mit dem wenige Tage später fertiggestellten Gerät verlief
ergebnislos. Das Gold wurde nie gefunden. Die Angelegenheit geriet nach dem Tod meines Großvaters in Vergessenheit. Vielleicht deshalb, weil
die Sache niemand so recht ernst nehmen wollte, was möglicherweise ein Fehler war.
(Diese Geschichte stimmt wirklich.)
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Alle Erscheinungen sind, das weiß fast jeder, prinzipiell natürlichen Ursprunges. Übernatürliche Phänomene haben in einer von Wissenschaft und
Technik geprägten Welt nichts verloren. Der Richter, welcher entscheidet, was als natürlich zu gelten habe und was nicht heißt: Physik. Die Physik ist
die grundlegendste Naturwissenschaft, die mit den fundamentalen Gesetzmäßigkeiten der Materie sich befasst. Nicht alles ist physikalisch erklärbar,
aber alles, was diesen elementaren Gesetzmäßigkeiten widerspricht, kann es nicht geben.
Die Physik kann nicht immer zeigen, was möglich ist, jedoch „weiß“ sie ganz genau - so im Verständnis der Physiker
-, was nicht sein kann.
Und so beispielsweise verhält es sich mit der Wünschelrute. Kein physikalischer Effekt ist bekannt, mit dessen Hilfe dieses Phänomen interpretierbar wäre.
Ein anderes Beispiel für den Ausschluss von Vorgängen liefert der Satz von der Erhaltung der Energie, erstmals in voller Tragweite wohl erkannt im
Jahr 1842 vom Arzt und “Amateurphysiker” Julius Robert Mayer (1814-1878) aus Heilbronn. Nur ein unverbesserlicher Ignorant noch würde
versuchen, ein perpetuum mobile zu konstruieren, eine Maschine also, die in der Lage wäre, Arbeit zu verrichten, ohne dass ihr Energie zugeführt
werden müsste. Andererseits erlaubt die Quantenphysik Vorgänge, bei denen eine „vorübergehende“ Verletzung des Energiesatzes zulässig ist. Ohne
näher darauf einzugehen, seien die Begriffe Tunneleffekt und virtuelle Teilchen sowie Heisenbergsche Unschärferelation genannt.
Diese zwei Beispiele sollen die Negativ-Indikation im Zusammenhang mit bestimmten physikalischen Gesetzen demonstrieren, jedoch immer in
Hinblick darauf, diesen Gesetzmäßigkeiten keinen uneingeschränkten Geltungsbereich zubilligen zu dürfen. Und dennoch existieren Unterschiede
zwischen beiden Beispielen. Im zweiten Fall gibt es tatsächlich genau formulierte Gesetze, welche Rahmenbedingungen schaffen für das real mögliche
. Im Falle des Wünschelruten-Effektes hingegen stellt die Angelegenheit sich schon als etwas schwieriger dar. Denn eigentlich kann man nur
formulieren: „Es sind keine physikalischen Vorgänge bekannt, die solcherart Phänomene zulassen“. Ist etwas „nicht bekannt“, heißt dies längst noch
nicht, dieses Etwas „gibt es nicht“. Aber genau so verfährt man in der Physik. Da der Physiker - und nicht nur er - glaubt, sich und die Welt gegen
unwissenschaftliche Hirngespinste verteidigen zu müssen, versucht er, solche Phänomene als Betrug, Scharlatanerie oder bestenfalls als unbewusste
Irrtümer auf unterbewusster Ebene zu entlarven und/oder ignoriert sie. Und hilft dies alles nicht, so springt der Zufall in die Bresche. Genügend
Beispiele mag es geben, auf welche die genannten Fakten mit Sicherheit zutreffen. Ein Rest Unsicherheit jedoch verbleibt. Aber nicht bei dem
Wissenschaftler (sprich Physiker), sondern bei dem hinlänglich verunsicherten fachunkundigen Publikum. Polemiken und Attacken gegen
unwissenschaftlichen Humbug besitzen recht wenig Überzeugungskraft, gerade bei denen, gegen bzw. an die sie gerichtet sind. Dies genau aus
nämlichen Grund, weil sachbezogene Argumente für den Laien nicht mehr nachvollziehbar sind - es nicht sein können.
Und einen anderen - gewichtigeren - Grund noch gibt es:
Die Wissenschaft konnte nicht das halten, was sie vollmundig versprach. Dies führte zu einem erheblichen
Vertrauensverlust.
Als ein Beispiel (und wirklich nur als Beispiel) sei das Energieproblem genannt, das mit Hilfe der Kernenergie endgültig lösbar schien. Lösbar war
es schon, das Problem der Energiegewinnung. Aber die Folgen, aus der technischen Nutzung der Kernspaltung resultierend, warfen mehr Probleme
auf, als geklärt werden konnten. Natürlich ist jede technische Realisierung mit Gefahren verbunden. Man nimmt sie als kalkulierbares Restrisiko in
kauf, obwohl hier, bezogen auf den Einzelfall, eine Spur von Zynismus sich nicht verbergen lässt. „Kalkulierbares Risiko“ auch heißt „abgrenzbares
Risiko“. Und genau dies ist bei der Kernenergie nicht mehr der Fall. Es gibt nicht die lokale Kernkraftwerks-Katastrophe, bei der
„schlimmstenfalls“ das Leben von ein paar Tausend Menschen und/oder deren Gesundheit auf dem Spiel stehen. Jeder Störfall besitzt prinzipiell
globalen Charakter. Wer glaubt dann noch den Beteuerungen derer, die „alles ganz genau wissen“ und Hunderttausend Beweise dafür erbringen,
dass alle Warnung vor Gefahren in Wahrheit nur Panikmache ist, um die „unwissenden Massen“ zu verunsichern.
Es gab wirklich eine Zeit, zu der die Gefahren aus Unkenntnis und Mangel an Erfahrung unterschätzt wurden. Die Technik ist den Wissenschaftlern
entglitten. Und erst 1963 vereinbarten die beiden damaligen Atommächte, keine Atombombenversuche in der Atmosphäre und dem erdnahen Raum
mehr durchzuführen, welche vordem vorrangig (aber nicht ausschließlich) militärischen, sondern auch wissenschaftlichen Zwecken dienten.
Anspruch und Realität - hier soll, um nicht allzusehr vom Thema abzugleiten, nur auf die Physik hingewiesen werden - der Wissenschaft stimmen
leider nicht (mehr?) überein. Die absolut unbestreitbaren Erfolge von Naturwissenschaft und Technik führten gerade deshalb auch zu deren
Überschätzung. Man kann hier durchaus von einem „Zauberlehrlings-Effekt“ sprechen. Nur, welcher „Hexenmeister“ hilft uns aus einer Misere, in
die wir uns in maßloser Arroganz und Selbstüberschätzung durchaus bringen könnten? (Oder schon gebracht haben?!)
Hier soll nicht gegen den wissenschaftlich technischen Fortschritt polemisiert werden. Dies erstens ist sowieso sinnlos und liegt zweitens nicht im
Interesse der gesellschaftlichen - was immer das ganz genau sein mag - Weiterentwicklung, die kein Mensch ernsthaft stoppen will und kann. Und
drittens wäre es mehr als unfair, den technischen Fortschritt für die gesellschaftlichen Probleme verantwortlich zu machen, die es zweifelsohne gab,
gibt und immer geben wird. Dieser Fortschritt ist irreversibel. Letztlich ist es kein wissenschaftlich-technisches, sondern ein gesellschaftliches
Problem. Aber alles, was mit der genannten Angelegenheit im Zusammenhang steht, sind Aspekte dieser gesellschaftlichen Prozesse. Und - darauf
gehen wir mehrmals noch ein - es gibt nicht „die Wissenschaft“ und auch nicht „die Physik“, sondern mit Menschen haben wir es zu tun, die jene Dinge betreiben
. Und diese Leute sind Bestandteile „gesellschaftlicher Strukturen“. Ist auch „die Wissenschaft“ nicht für bestimmte Schwierigkeiten
verantwortlich, so war sie auf der anderen Seite jedoch nicht in der Lage, gesellschaftliche Probleme zu lösen oder bei deren Lösung behilflich zu
sein. Auch dies gehörte einst zu derem Anspruch.
Physik ebenfalls ist das Wissen um Gesetze, die in der Technik die entscheidenden Faktoren sind. Von der ersten Dampfmaschine bis zur heute
eingesetzten Gasturbine; von der mechanischen Rechenmaschine eines Blaise Pascal (1623-1662) bis zum Supercomputer. All dies wäre ohne die -
als richtig erkannten - (Grund-)Gesetze der Physik undenkbar.
An die Informationsübertragung mittels elektromagnetischer Wellen in Rundfunk und Fernsehen sowie Fernsprech- und Datennetze haben wir uns
gleichermaßen gewöhnt, wie auch die Bereitstellung von Elektroenergie in jedem Haushalt, in quasi unbegrenzter Menge, zu den
Selbstverständlichkeiten unseres Lebens gehört, über die nachzudenken im allgemeinen wir uns nicht bemüßigt fühlen.
Die friedliche Nutzung der Kernenergie, deren Beherrschung sich als weitaus schwieriger herausstellte (s.o.), als angenommen, und somit so
friedlich nicht war und ist, als auch der Schrecken nuklearer Vernichtungswaffen sind gleichfalls Seiten allgegenwärtiger technisch scheinbar
perfekt umgesetzter physikalischer Erkenntnisse. Die Aufzählung ließe sich fortsetzen, ohne wirklich neue Einsichten zu vermitteln.
Ein wesentliches Argument für oder wider eine gegebene Art der Energiegewinnung besteht in deren Umweltverträglichkeit. Im weitesten Sinne des
Wortes verstanden. Hinzu kommt die Erschöpflichkeit der fossilen Brennstoffe. Als Ausweg schien die Kernenergie sich anzubieten. Die geradezu
euphorische Zuwendung zur Kernspaltung mit der in Aussicht gestellten künftigen Realisierung der friedlichen Nutzung der Kernfusion musste einer
Ernüchterung weichen. Die erste Spielart barg zu viele Sicherheitsrisiken, war mithin alles andere als umweltfreundlich; und die technische
Realisierung der zweiten Variante verschob sich nach und nach in immer fernere Zukunft. Noch in den Fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts wurde
die Beherrschung der Fusion in „dreißig bis vierzig Jahren“ in Aussicht gestellt. Heute, diese Zeitspanne ist längst verstrichen, hat rein zahlenmäßig an
jener Prognose sich nichts geändert. Dies heißt nicht, in den vergangenen Jahren wäre nichts geleistet worden. Im Gegenteil. Die im zurückliegenden
Zeitraum gewonnenen Erkenntnisse zeigen nur, wie sehr die tatsächlichen Probleme seinerzeit unterschätzt wurden. Irgendwie scheinen wir an eine
Grenze des technisch sinnvoll Machbaren zu gelangen. Möglich ist vieles. Aber je gewaltiger die Dimensionen wurden, die wir schufen, um so
ohnmächtiger waren wir unseren eigenen Schöpfungen in der Endkonsequenz auch ausgeliefert („Zauberlehrlings-Effekt“).
Unser Handeln reichte weiter als unser Wissen, Können und Verstehen.
Nur gut, dass die Überschätzung der eigenen Fähigkeiten endgültig der Vergangenheit angehört. - Tatsächlich?
Worum es geht?
Die Physik genau bietet jene Möglichkeiten an, die wirklich verfolgt werden. Als derzeit praktikable bzw. angestrebte Energiequellen kennen wir nur
die sekundäre Sonnenenergie in Gestalt der fossilen Brennstoffe als chemische Energieträger und jene zwei Formen der Nutzung der Nuklearenergie,
welche ich gerade erwähnte. Sind mit beiden letztgenannten Varianten bereits alle Möglichkeiten ausgeschöpft?
Die praktizierte Physik liefert ein eindeutiges „ja“. Doch ist letzter Satz nicht korrekt, denn die dazu gehörende Frage wird überhaupt nicht gestellt,
und damit erübrigt sich auch deren gerade genannte Beantwortung.
Ein Narr nur kann zweifeln an der prinzipiellen Richtigkeit dessen, was die Physik an Wahrheiten bereitstellt. Zwar: Vieles gibt es noch zu tun, und
manche Dinge bleiben ungeklärt, doch - und das ist das Entscheidende - der Weg der Erkenntnis zu immer tieferem Wissen über die Natur ist der
richtige und wird, wann auch immer, zu einem zur Zeit nicht einmal genau definierbaren Ziel führen.
Jedoch: „Zum Ziel führen“ bedeutet längst nicht, diesem Ziel in endlicher Zeit sich auch nur zu nähern oder gar es zu erreichen.
Diese Haltung aber ist nicht neu und war in der Vergangenheit schon des öfteren die Quelle für Fehleinschätzungen. Immer war alles klar. Fast alles.
Bis auf ein paar Kleinigkeiten. Und gerade jene „Kleinigkeiten“ zwangen, einiges in Frage zu stellen. Diese „Kleinigkeiten“ erwiesen nachträglich
immer als mächtiger sich, als das allseits Bekannte und Anerkannte.
Physik zu allem Überfluss ist die Wissenschaft der unantastbaren Autoritäten und damit der zählebigen Irrtümer.
In keiner anderen Wissenschaft vielleicht herrscht eine vergleichbare Autoritätsgläubigkeit. Diese ergibt sich zwangsläufig aus den mitunter schwer
oder überhaupt nicht verständlichen Aussagen der modernen Physik. Diese sind, wie bemerkt, für den Laien nicht mehr nachvollziehbar und, mit
etwas Ehrlichkeit, für jeden wirklichen und vermeintlichen Fachmann gleichfalls nicht in vollem Umfang.
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Was der gute alte
Goethe mit Physik zu tun hat? - Nun ja, erstens hielt er sich selbst für einen bedeutenderen Naturforscher denn Dichter (worin er möglicherweise irrte). Zweitens hatte er sich
unter anderem auch mit konkreten
