Urknall, Dunkle Energie, Äther und Doppelspalt
Bernhard Reddemann
Mathematik ist die einzige perfekte Methode, sich
selber an der Nase herumzuführen.
(Einstein : Zitiert in
Seelig: Helle Zeit-Dunkle Zeit, S.72) in Piper 5089/1997.
Michelson-Versuch, Äther und Hubble
Ein Urteilchen, das den Teilchenzoo erklärt
Wie Galaxien auch hätten entstehen können
Beugung von Elektronen am Doppelspalt
Bastelstunde Elementarteilchen (Nachtrag)
Die neuzeitliche Literatur über Physik und Kosmologie ergibt kein
befriedigendes Bild. Begriffe der Quantenphysik: etwa Kollaps, Nichtlokalität,
Superposition, Dekohärenz etc. verursachen Unbehagen.
Im Rückblick liegen die Gründe wohl in der Interpretation der Ergebnisse
zu Beginn des 20.ten Jahrhunderts.
Die Überraschung Rutherfords, das
Atom überwiegend als Vakuum vorzufinden, die Schlussfolgerung Bohrs, das
Atom wie ein Planetensystem zu behandeln und dabei Teilerfolge (Balmer, Lyman,
Paschen, Rydberg) zu erzielen, schufen Bilder, die
die weitere Entwicklung prägten. Hätte man das Atom als Struktur von
Masseteilchen (Kern und Elektronen) angesehen, so hätte vielleicht eine
Analogie zur schwingenden Platte nähergelegen, die zu den leicht verständlichen
Chladni-Figuren führt. Da bei solchen Schwingungen keine gleichen
Moden auftreten, wäre so etwas wie ein zunächst postuliertes Pauliprinzip nicht notwendig. Allerdings wäre, wenn die
Elektronen sich in Bereichen maximaler Amplitude aufhalten, das angenommene
inneratomare Vakuum zu Schwingungen fähig, also mit irgendwelchen Teilchen
besetzt, eine Vorstellung, die dem modernen Begriff vom Vakuum so fremd nicht
mehr ist.
Hätte man dann unter Missachtung des damals erörterten Problems der
sogenannten Tauchbahnen des Elektrons das Wasserstoffatom, bestehend aus Proton
und Elektron, als Dipol betrachtet und es wie eine minimierte, angeregte
Antenne behandelt, so hätte man die komplexe Funktion, die Spannung und
Stromstärke verbindet, als Phasenverschiebung zwischen diesen Größen auch im
Atom angesehen. Koppelt man die Antenne zur Leistungsentnahme an einen Schwingkreis,
so wird die reelle Wirkleistung errechnet, indem das Ergebnis mit der
konjugiert komplexen Funktion multipliziert wird. Das führt weiter zur
bekannten Thomson-Gleichung. Eine Analogie zu dem in der Quantenphysik üblichen
"Kollaps der Wellengleichung" ist nicht zu übersehen. So gesehen ist
der Kollaps notwendig, um dem System zwecks Messungen Leistung zu
entziehen, ob man nun hinschaut, hinhört oder nicht.
Allerdings hätte man wegen der Heisenberg-Beziehung
keine Anfangsbedingungen definitiv nennen können, wie es etwa beim
Federpendel üblich ist. Doch genau genommen sind auch dort Anfangsbedingungen
gesetzte Werte, die, mikroskopisch gesehen, ebenso wenig exakt sind. Zeigte ein
solches Pendel, etwa als Doppelpendel, chaotisches Verhalten, so wären geringste
Abweichungen der Ausgangsdaten verantwortlich für mangelnde
Reproduzierbarkeit des Schwingungsverlaufs. Gekoppelte Pendel (Modell für H2)
zeigen periodischen Energieaustausch, der in der Teilchenphysik durch
Austauschteilchen modelliert wird (1).
In Vorbereitung auf die SRT hatte Einstein sicherlich Überlegungen über
den Äther angestellt, den er jedoch, wie er dann zeigte, nicht nötig hatte,
aber in abgewandelter Form als notwendig ansah. Sein Postulat der
konstanten Lichtgeschwindigkeit in relativ zueinander bewegten Systemen war
hinreichend. Somit musste er aber, um den fotoelektrischen Effekt in der
bekannten Weise zu erklären, die Planck'schen
Lichtquanten in Teilchen oder Lichtpakete umdeuten, die sich im Vakuum bewegen.
Das wiederum ermunterte de Broglie umgekehrt Materiewellen einzuführen.
Diese Gleichheit von Welle und Teilchen musste aber dann zu Widersprüchen
führen, wenn es um die Interpretation des Doppelspaltversuches ging. Und hier
begannen Deutungen mit Born'schen
Wahrscheinlichkeiten, Schrödingers Superpositionen, Feynmans Multipfaden und letztlich Bohrs
Korrespondenzprinzip. Alle diese Entwicklungen warfen stets neue Fragen auf,
die bis heute nicht einvernehmlich beantwortet, eher mit Nichtlokalität,
Viele-Welten-Theorien komplizierter wurden. Wie sagte Hawking so trefflich, es
ist an der Zeit, Schrödingers Katze als Symbol der
Superposition endlich zu erschießen.
Als die Doppelspaltergebnisse bei Verwendung von Elektronenstrahlen
bekannt wurden, war die Verwirrung total. Superposition der quantenmechanischen
Möglichkeiten, welche Weg-Methoden, Multipfadrechnungen entstanden,
und Theoretiker gestanden, dass wohl niemand dieses Experiment je
verstehen würde. Und diese Bemerkungen blieben nicht ohne Einfluss auf die
Philosophie der Physik, speziell die Erkenntnistheorie und den
Determinismus.
Nun ist nicht sicher, dass menschliche Vernunft jemals das Universum
ohne verbleibenden Rest erkennen wird, aber Bemühungen, die Ergebnisse bildhaft
zu deuten, sollten nicht aufgegeben werden. Quantenfluktuationen,
zehn Raumdimensionen, Teilchen als Strings oder Gitarrensaiten, Branen als
getrennte Universen sind ähnlich wie das "Higgs-Teilchen
als Premierministerin auf einem Empfang" wenig ansprechend. Und das
Argument, die Evolution habe uns den Verstand nicht gegeben, um die Welt zu
erkennen, sondern nur, um zu überleben, ist zwar richtig, wird jedoch heute zu
schnell gebraucht. Die Welt
ist halt so, hört man oft; man verwirft zwar Lösungen, die zu Unendlichkeiten
führen, aber das Prinzip der Superposition, das Nichtlokalität erzeugt, wird
nicht angezweifelt.
Zwischen den Modellen der klassischen Physik und der Quantenphysik
Brücken zu schlagen, oder - bescheidener gesagt - einige Planken über den Fluss
zu legen, ist die Absicht der folgenden Artikel.
H.D.Zeh bemerkte über die
M-Theorie: "Natürlich bin ich nicht so vermessen, die hohe Mathematik
dieser Theorien verstehen zu wollen, aber ich stimme normalerweise mit Feynmans Bemerkung überein, dass man einen Beweis ohnehin
erst glauben soll, wenn man ihn anschaulich nachvollziehen kann, oder
gar mit Wheelers Rat, wonach man als Physiker erst dann mit dem
"Rechnen" beginnen solle, wenn man das Ergebnis geraten (also
verstanden) hat".
So sind die geschilderten Modelle zu verstehen, die - weil sie
akzeptabel erscheinen - nicht zuletzt unter Hinweis auf die 10 Gebote von
Bertrand Russel hier beschrieben werden. Auch die Ausführungen von Carlo Rovelli (Spektrum der Wissenschaft, März 2006)
unterstreichen die Bedeutung vom Mainstream abweichender Überlegungen.
(1) www.walter-fendt.de/ph14d/gekopendel.htm
Letzte Korrektur:8-10-2011
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