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Die produktivsten Erfinder, Schriftsteller und Gelehrten aller Zeiten

Zeichnung von Leonardo da Vinci:  Helicopter und Flügel
Zeichnung von Leonardo da Vinci: Helicopter und Flügel


Leonardo da Vinci, der nach neuer Wertung »nebenher Maler und Bildhauer« war, im Hauptberuf aber Ingenieur, Physiker und Erfinder, ist auch den fruchtbarsten Schriftstellern aller Zeiten zuzurechnen.

Die Gesamtzahl seiner Buchwerke beträgt 120; viele davon sind untergegangen und teilen das Vergänglichkeitslos seiner Bildhauerarbeiten. Aber die Zahl der von Leonardo herrührenden Blätter mit Abhandlungen, Entwürfen und Berechnungen, soweit sie noch heute erhalten sind, geht immer noch in die Tausende!

Raimundus Lullus, (geboren 1235), Urheber der »Ars magna Lulli«, der man ehedem in der philosophischen Welt eine gewisse Bedeutung beimaß, betätigte sich als einer der kräftigsten Vielschreiber. Die Mindestzahl der von ihm herrührenden Schriften theologischen, philosophischen und alchimistischen Inhalts beträgt 500. Nach andern Quellen hat des Lullus Produktivität das Riesenmaß von 4000 Schriften erreicht.

Die Produktion des spanischen Dichters Lope de Vega ist in ihrer Üppigkeit weit über die Grenzen seiner Heimat sprichwörtlich geworden. Seiner eigenen Rechnung zufolge hat er bis zum Jahre 1631 weit über 1500 Komödien und 400 kleinere Bühnenspiele verfasst Ungefähr 500 davon sind erhalten, während die Mehrzahl verloren ging. Dazu kommt bei dem nämlichen Autor eine enorme Menge von Schriften erzählenden, lyrischen und didaktischen Inhalts, die in einer Madrider Ausgabe 21 weitere Bände füllten.

Auch Vegas genialer Landsmann Calderon hat mit seinen Gaben nicht gekargt. Er erreichte und überschritt mit seinen dramatischen Werken die Zahl 200.

Honoré de Balzac brachte es in seinem arbeitsreichen Leben bis auf 90 Romane und Novellen, die zusammen eine Bibliothek von 120 Bänden ausmachen.

Die Produktivität des älteren Alexandre Dumas wird von Eduard Engel in seiner Geschichte der französischen Literatur drastisch gekennzeichnet: Man hat berechnet, dass Dumas mehr als dreimal so viel zusammengeschrieben hat als Voltaire, dessen sämtliche Werke etwa hundert Bände umfassen. Scherzhaft wurde gesagt, aber man könnte es ebenso wohl im Ernst aussprechen: Niemand habe Dumas’ sämtliche Werke gelesen, nicht einmal – Dumas selber. Es gibt eine gut beglaubigte Anekdote, dass Dumas von einem der Romane, die seinen Namen trugen, unbefangen sagte: »Je l’ai signé, mais je ne l’ai pas lu.« Der Katalog seines Verlegers Lévy weist genau 300 Bände von Dumas dem Älteren aus, und dieser Katalog ist unvollständig!

Von den Gelehrten behauptet der große Mathematiker Leonhard Euler den Gipfel der Unbegreiflichkeit. Ihn feiert M. Cantors Monumentalwerk der Geschichte der Mathematik: „Man wird kaum ein Gebiet der reinen und angewandten Mathematik nennen können, in welchem Euler nicht tätig war, und Tätigkeit hieß bei ihm bahnbrechender Erfolg. Eine Gesamtausgabe alles dessen, was Euler geschrieben hat, würde mindestens 2000 Druckbogen stark werden.” Also nach der Größe gemessen mehr als 30 Bände größten Lexikonformats, worin Zeile auf Zeile die schwierigsten Probleme mit dem Maximum des Scharfsinns behandelt werden!

Auch unser Alexander von Humboldt kann sich in der Reihe der Hochproduzenten sehen lassen. Es genüge der Hinweis auf eine Notiz des Professors Leunis, der vom Jahre 1856 lakonisch meldet: »Humboldts sämtliche Werke kosten an 3000 Taler!« Das ist nach heutigem Wert mehr als 1 Million Euro.

Buchtipp:
Der Widerhall des Urknalls: Spuren einer allumfassenden transzendenten Realität jenseits von Raum und Zeit

Frühreife Wunderkinder

Carl Friedrich Gauß verfasste einen Teil der Untersuchungen aus seinem späteren berühmten Werk »Disquisitiones arithmeticae« als er noch Schüler war
Carl Friedrich Gauß verfasste einen Teil der Untersuchungen aus seinem späteren berühmten Werk »Disquisitiones arithmeticae« als er noch Schüler war

Frühreife ist weniger selten, als man im allgemeinen anzunehmen geneigt ist. Erst die Besonderheit des Falls entscheidet über die Zugehörigkeit zum Wunder.

Ein höchst erstaunliches Phänomen früh erwachter Fähigkeiten war das Lübecker Wunderkind Christian Heinrich Heineken, das am 6. Februar 1721 geboren wurde. Schon als es zehn Monate zählte, kannte das Kind alle Gegenstände seiner Umgebung und wusste sie zu benennen. Es begann unter Anleitung seines Lehrers im fünfzehnten Monat das Studium der Weltgeschichte. Noch vor dem vollendeten dritten Lebensjahr kannte das Kind die dänische Geschichte, lernte bald darauf auch lateinisch und französisch sprechen, starb aber schon im fünften Lebensjahr. Frühreife Wunderkinder weiterlesen

Gibt es eine letzte Ursache?

Video: Magnetische Dipole im Wasser sortieren sich selbst.

Wissenschaft und Religion möchten uns glauben machen, dass Dinge aus guten Gründen so sind, wie sie sind. Doch die letzte Ursache kann nicht mehr begründet werden. In der Religion wird sie zur Glaubenssache. Gilt das auch für die Naturwissenschaft?

Dinge, die nicht gehalten werden, fallen herunter. Ein Wasserglas fällt dann nicht zu Boden, wenn ein Tisch das Glas hält. Der Tisch wird vom Fußboden gehalten. Das Haus hält den Fußboden und die Erde hält schließlich das Haus. Allerdings akzeptieren weder Wissenschaft noch Religion die Erde als letzte Ursache dafür, dass das Wasserglas auf dem Tisch gehalten wird. Was ist aber dann die letzte Ursache? Gibt es eine letzte Ursache? weiterlesen

Wissenschaftliche Prophetie

Prophetie
Wie berechnet man das Unberechenbare?
Neue Ansätze versuchen, Extremereignisse wie Sturmfluten, Erdbeben, Wirbelstürme und Börsenkräche zumindest im Rahmen des Möglichen zu erfassen.

Wenn man eine drohende Katastrophe schon nicht vorausberechnen kann, dann kann man wenigstens Statistik betreiben. Die einzelne Wasserwelle, die an die Küste schwappt, ist weder vorhersagbar noch besonders interessant – es sei denn, sie wäre höher als der Deich, und das kommt glücklicherweise selten vor. Es müssten sich schon die Effekte, die die kleinen Wellen verursachen, alle mit dem gleichen Vorzeichen zur gleichen Zeit zusammentun, damit eine solche Katastrophe eintritt.

Einige dieser Effekte sind bekannt und ohne weiteres berechenbar: Das sind Ebbe und Flut. Von den anderen nehmen wir an, dass sie vom Zufall verursacht sind, und zwar alle von derselben Sorte Zufall. Über diesen Zufall stellt man Vermutungen an, gleicht diese mit der bisher beobachteten Realität ab und kommt so zu einer brauchbaren Prognose. Nicht wann die nächste Sturmflut kommt und wie hoch sie ausfällt, aber immerhin Aussagen der Art, dass eine Sturmflut von mehr als acht Metern Höhe im Durchschnitt nur alle hundert Jahre zu erwarten ist.

Das ist alles wohletablierte Mathematik. Carl Friedrich Gauß (1777–1855) hat, neben anderen mathematischen Großtaten, dafür die theoretische Grundlage gelegt, und wir durften immerhin fast zehn Jahre lang das wesentliche Ergebnis, nämlich die gaußsche Glockenkurve samt Formel, mit uns herumtragen – in Gestalt des letzten Zehnmarkscheins. Der Ärger ist nur: Die Realität hält sich nicht an die Theorie. Ein Ereignis, sagen wir ein Hochwasser, ist umso seltener, je höher es ist. Aber die Gauß-Kurve sagt darüber hinaus, die ganz großen Hochwässer müssten geradezu absurd selten sein. Was nicht der Fall ist, denn sie kommen ja vor.

Darauf stellen sich die nahe liegenden Fragen: Was ist falsch an der Theorie? Und wie kann man es besser machen? Die erste Frage ist schnell beantwortet: Unter den Annahmen, die der Gauß-Verteilung zu Grunde liegen, ist auch die Linearität. Zwei verschiedene Effekte addieren sich einfach auf. Das ist zwar für Wasserwellen der Fall – in der Experimentierwanne des Physikers. Im Ozean mit seinem zuweilen gebirgigen Meeresboden und der großen Ausdehnung stimmt das offensichtlich nicht mehr. Seit man auf Satellitenbildern sogar die Höhe einzelner Wellenkämme bestimmen und auszählen kann, ist erwiesen, dass die Monsterwellen, die ganze Schiffe zerbrechen können, kein Seemannsgarn sind. Bei Erdbeben scheint es sogar einleuchtend, dass die doppelte Gesteinsverschiebung zwar die doppelte Spannung im Gestein aufbaut, aber die Entladung dieser Spannung, das heißt das Erdbeben, vielleicht viel schlimmer als nur doppelt so stark ausfällt.

Die zweite Frage ist viel schwieriger. Wenn das Phänomen nichtlinear ist, kommen viel mehr theoretische Modelle in Frage, als man durch Abgleich mit den Daten aussortieren kann. Vielleicht bleibt eine große Wasseranhäufung lange genug bestehen, um eine über sie hinweglaufende Welle wie eine Sammellinse zu bündeln, mit dramatischen Wirkungen im Brennpunkt der Linse. Bei den Erdbeben kommt man immerhin zu Aussagen der Art, dass ein Erdstoß das Gestein in dieser Region so weit entlastet hat, dass der nächste eine Weile auf sich wird warten lassen. Aber eine Theorie mit überprüfbaren Vorhersagen ist das in beiden Fällen noch nicht.

Wie Frank Grotelüschen in der neuesten Ausgabe von “Spektrum der Wissenschaft” berichtet, verfallen die Wissenschaftler in dieser Situation auf mehrere Auswege. Erstens Statistiken, die kein theoretisches Modell voraussetzen, sondern nur Datenreihen aus der Vergangenheit intensiv analysieren. Man passt Kurven mit freien Parametern diesen vergangenen Daten an und hofft, dass die unbekannten Mechanismen hinter dem Phänomen sich nicht wesentlich geändert haben. Das lässt die Warnung vor einer Katastrophe angesagt erscheinen, wenn die aktuellen Daten genauso aussehen wie die Daten vor der letzten Katastrophe. In Zeiten des Klimawandels kann man sich allerdings nicht einmal auf die Konstanz der zu Grunde liegenden Mechanismen verlassen.

Zweitens “Spielzeugmodelle”. Da studiert man tatsächlich statt echter Erdbeben Lawinen an Sandhaufen, die von oben mit frischem Sand berieselt werden. Das ist auf den zweiten Blick gar nicht so albern: In beiden Fällen bauen sich Energien auf, die sich plötzlich wieder entladen. Die Größe der Sandlawinen verteilt sich nach einem Muster, für das man sogar, weil Sandhaufen vergleichsweise einfache physikalische Systeme sind, eine Theorie findet. Das ergibt wieder eine Schar von Kurven mit freien Parametern; und vielleicht gelingt es ja, auf diesem Wege sogar eine brauchbare Erdbebenprognose zu erstellen. Allerdings muss man dafür warten, bis ausreichend extreme Ereignisse eingetreten sind. Die sind zwar nicht so selten, wie die klassische Theorie vorhersagt, aber immerhin so selten, dass es sehr schwierig ist, daran die richtigen von den falschen Theorien zu unterscheiden. Seien wir froh darüber. (Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Januar 2010 – Abb. Temari09 (flickr) cc-by-sa )

Mit dem Teufel im Bunde

Von Waldgeistern, Kobolden und Dämonen
Als die Volksmagie noch zum Christentum gehörte

“Knochen zu Knochen, Blut zu Blut, Glied zu Glied, als seien sie zusammengefügt!” So lautet der Zweite Merseburger Zauberspruch aus dem 10. Jahrhundert. Seine Überlieferungsgeschichte verrät, wie das christliche Weltbild im frühen Mittelalter das heidnische ablöste, berichtet das Geschichtsmagazin epoc (5/09).
Das aktuelle Titelthema “Magie im Mittelalter” gibt einen Einblick in die Volksmagie mit ihren Amulette, Alraunen und Zaubersprüchen, die die Menschen als magischen Bestandteil des Christentums verstanden. Theologen verurteilten die Zauberpraktiken jedoch. Papst Silvester II. (945-1003) kannte sich in den Naturwissenschaften und der Mathematik aus. Seine Zeitgenossen verdächtigten ihn deshalb, mit dem Teufel verbündet zu sein.

Der Merseburger Zauberspruch beschwört die Heilkraft des Gottes Wotan. Die Verse wurden im 19. Jahrhundert in einer Schrift voller christlicher Texte und Gebete entdeckt – ohne erkennbaren Bezug zu ihnen. Bis heute wissen Historiker nicht, wie die heidnische Formel in das Kirchenbuch geriet. Sie haben aber herausgefunden, wie das Christentum das Heidentum verdrängte: Mit der Taufe bekehrten sich die Menschen zu Christus und sagten sich von den alten Göttern los. Ihre magischen Rituale gaben sie deshalb aber nicht auf, wie zahlreiche überlieferte Zaubersprüche belegen. Sie gleichen der Merseburger Handschrift inhaltlich und formal – mit einem Unterschied: Die Namen der germanischen Götter wurden durch Gottvater, Jesus Christus und den Heiligen Geist ersetzt.

Wer im Mittelalter auf eine gute Ernte, Beistand vor Gericht oder Schutz auf einer Reise hoffte, versuchte seinem Glück mit Magie auf die Sprünge zu helfen. Häufig zauberten die Menschen mit Hilfe eines Priesters oder Mönchs oder sie versuchten sich selbst in Zaubersprüchen, trugen Amulette bei sich und stellten Essen für freundliche Kobolde bereit. Bis ins 18. Jahrhundert hinein durchdrang die Volksmagie das Leben der Menschen.

Unter gelehrten Theologen kam magisches Denken vor allem ab dem 14. und 15. Jahrhundert in Verruf: Einige bewerteten die Zauberpraktiken als Unfug oder Teufelswerk. Andere sahen darin ein Überbleibsel des Heidentums. Doch solche Dispute fanden fast ausschließlich in den Universitäten statt. Für die meisten Menschen gehörte die Volksmagie zum magischen Christentum – und blieben ihr treu.

Die negative Sicht der Magie in Theologen- und Gelehrtenkreisen beeinflusste auch den Nachruf auf einen klugen Mann: Papst Silvester II. Der Geistliche beschäftigte sich schon vor seiner Berufung in das heilige Amt im Jahr 999 mit Astronomie, Mathematik und Musik. Da seine Zeitgenossen seine Gedanken nicht nachvollziehen konnten, geriet der gelehrte Franzose schon zu Lebzeiten unter den Verdacht, mit dem Teufel im Bund zu stehen. Seine Karriere als Geistlicher nahm dadurch zwar keinen Schaden – sein Andenken in späteren Jahren aber schon. Quelle: epoc, 5/2009

Verblüffende Mathematikfähigkeiten von Bienen

(idw). Ein Mensch bekommt ganz kurz eine Schachtel mit Bohnen gezeigt. Er soll sagen, wie viele es sind. Liegen bis zu vier Bohnen drin, stimmt die Antwort immer, bei fünf und mehr Bohnen ist sie meist falsch. Ein ähnliches Experiment haben Forscher nun mit Bienen gemacht – das Ergebnis ist verblüffend.

Dass Menschen eine Menge aus vier oder weniger Objekten stets fehlerfrei schätzen, ist seit 1871 bekannt. Es war der englische Ökonom W.S. Jevons, der das Bohnen-Experiment durchführte und die Ergebnisse im Wissenschaftsjournal Nature publizierte. Ab fünf und mehr Bohnen konnten seine Versuchspersonen die genaue Menge nur dann nennen, wenn sie länger in die Schachtel sehen und die Bohnen zählen durften.

Mengen aus weniger als fünf Gegenständen auf einen Blick erfassen und voneinander unterscheiden: Mit dieser Fähigkeit steht der Mensch nicht alleine da. Auch Affen, Tauben und andere Wirbeltiere können das, wie spätere Untersuchungen gezeigt haben.

Sogar Honigbienen sind dazu in der Lage. Das berichten Forscher vom Biozentrum der Universität Würzburg mit Kollegen aus Canberra (Australien) im Online-Journal PLoS ONE. “Damit haben wir erstmals nachgewiesen, dass auch wirbellose Tiere zahlenkompetent sind”, sagt Professor Jürgen Tautz von der Würzburger Beegroup.

Ablauf der Experimente

Wie die Wissenschaftler das herausfanden? Sie ließen ihre Bienen zu zwei nebeneinander stehenden Tafeln fliegen, die optisch unterschiedlich gestaltet waren. Auf der einen Tafel waren zwei Objekte abgebildet, auf der anderen nur eines.

Jede Tafel hatte außerdem ein Loch, durch das die Bienen fliegen konnten. Hinter der Tafel mit den zwei Objekten drauf fanden sie stets eine Belohnung, nämlich ein Schälchen mit zuckersüßem Wasser. Schnell hatten sie gelernt, wo das Futter versteckt war, und flogen nur noch zur Tafel mit den zwei Objekten.

Nun stellten die Forscher die Bienen auf die Probe. Sie veränderten die Anordnung der Tafeln sowie Anzahl, Farbe und Form der darauf abgebildeten Objekte.

Ergebnis: Die Bienen flogen immer zu der Tafel, auf der zwei Objekte zu sehen waren. Ob die Tafel rechts oder links stand, ob es sich bei den Gegenständen um rote Äpfel oder gelbe Punkte handelte, war ihnen egal – nur zwei mussten es sein. Zwei Objekte bedeuten Futter, das hatten die Bienen zuvor gelernt. Die richtige Tafel konnten sie auf Anhieb identifizieren.

Diesen Versuch spielten die Forscher wieder und wieder durch. Sie trainierten die Bienen mal auf Tafelpaare mit zwei und drei Objekten, dann auf welche mit drei und vier Objekten. Immer fanden die Bienen schnell heraus, zu welcher Tafel sie fliegen mussten. Erst bei Tafelpaarungen mit vier und fünf oder höheren Objektmengen scheiterten sie.

Vorteil für die Bienen

Kleine Mengen korrekt zu schätzen – worin könnte die biologische Bedeutung dieser Leistung für den Bienen-Alltag liegen? Vielleicht machen die Insekten davon Gebrauch, um schnell die Zahl der Blüten an einem Zweig oder die Zahl anderer Bienen auf einer Blüte abschätzen zu können. Und um sich dann ebenso schnell zwischen den Optionen “Landen” oder “Durchstarten” zu entscheiden.

Wozu die Bienen diese neu entdeckte Fähigkeit wirklich nutzen, das erforscht der Würzburger Doktorand Mario Pahl. Er hält sich zurzeit in Canberra auf – dort ist jetzt Sommer, und so kann er im Freiland mit Bienen experimentieren.

Antike Hochkulturen: Bruch zwischen vier und fünf

Auf eine kulturelle Besonderheit weist Professor Hans Joachim Gross, Mitglied der Beegroup und emeritierter Inhaber des Würzburger Lehrstuhls für Biochemie, angesichts des neuen Forschungsergebnisses hin: In vielen antiken Hochkulturen gibt es einen auffallenden Bruch beim Übergang von der Zahl 4 zur Zahl 5.

In der frühesten römischen Antike beispielsweise wurden die Ziffern 1 bis 8 so geschrieben: I, II, III, IIII, V, VI, VII, VIII. Im antiken Südarabien schrieben die Menschen I, II, III, IIII, U, UI, UII, UIII. Und bei den Maya in Mittelamerika sahen die Zahlen von 1 bis 8 so aus:*, **, ***, ****, I, *I, **I, ***I.

“In diesen Hochkulturen mit einem entwickelten Kalender- und Rechnungswesen hat man bewusst oder unbewusst gefühlt oder verstanden, dass Objektzahlen bis vier ohne zu zählen richtig und fehlerfrei erkannt werden und dass bereits bei fünf Punkten oder Strichen gezählt werden muss. So hat man für die Zahl fünf eigene, neue Zeichen erfunden”, so die Wissenschaftler.

Schneller rechnen: Eigene Zeichen für fünf und zehn

Der Mensch von heute? Wenn er mit Strichlisten zählt, dann macht er bis zur Zahl vier jeweils einen Strich (I, II, III, IIII). Aber statt IIIII für fünf zu schreiben, streicht er einfach die IIII mit einem Querstrich durch – und hat damit ein neues Zeichen geschaffen, das ihm das Abzählen von fünf Strichen erspart.

“Die Erfindung eines eigenen, neuen Zeichens für die Fünf beziehungsweise die Zehn macht es dem Menschen möglich, auch Zahlen wie VII und VIII auf einen Blick als sieben oder acht zu erkennen – ohne zählen zu müssen”, sagen die Forscher. Auf diese Weise könne man erheblich schneller rechnen. Dasselbe gelte für XII, XIII oder XXII etc.

“Number-based visual generalisation in the honeybee”, Hans J. Gross, Mario Pahl, Aung Si, Hong Zhu, Jürgen Tautz & Shaowu Zhang, PLoS ONE 4(1): e4263. doi:10.1371/journal.pone.0004263. Online publiziert am 28. Januar 2009

Weitere Informationen: Prof. Dr. Jürgen Tautz, T (0931) 31-84319, tautz@biozentrum.uni-wuerzburg.de, und Prof. Dr. Hans Joachim Gross, T (0931) 31-84027, https://www.beegroup.de

Die Welt im Innern: Wie sich Quantenmechanik und Relativitätstheorie vereinigen lassen.

Video: Quantensprung (1). Die Rätsel der Quantenmechanik mit Professor Zeilinger
(idw). Wie man sich die Welt im Innern der Atome vorzustellen hat, wurde unter Quantenphysikern von Anfang an kontrovers diskutiert. Die vollständige Erklärung der rätselhaften Quantenphänomene scheitert bisher an Einsteins Relativitätstheorie. Nun hat der Mathematiker Dr. Roderich Tumulka einen Weg gefunden, eines der Modelle der Quantenmechanik mit relativistischen Prinzipien zu vereinbaren. In seinem Modell besteht alle Materie aus “Materieblitzen”.

Haben Sie schon mal von Nichtlokalität gehört? Nein? Eine Hilfe: es handelt sich nicht um eine geschlossene Kneipe oder eine untergegangene Insel. Vielmehr wurde der Begriff 1964 von dem Quantenphysiker John Bell geprägt. Die Nichtlokalität besagt, dass das, was an einer Stelle geschieht, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit Einfluss auf die Geschehnisse an einem anderen Ort haben kann. Aus Einsteins Relativitätstheorie würde man im Gegensatz dazu erwarten, dass sich Einflüsse höchstens mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. “Tatsächlich gilt die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung zwar für Reisende und für die Übertragung von Botschaften, nicht aber für die gegenseitige Beeinflussung von Zufallsgrößen”, sagt Dr. Roderich Tumulka vom Mathematischen Institut der Universität Tübingen. “Wenn ich an meinem Schreibtisch eine Zahl aufschreibe, die ich mir gerade ausgedacht habe, könnte ich diese selbst mit Lichtgeschwindigkeit erst in einer Sekunde zum Mond vermitteln, bis zu dem Stern Sirius würde es sogar zehn Jahre dauern. Die Zufallsgrößen der Quantenmechanik sind dagegen nichtlokal, und das war Bells große Entdeckung.” Danach können Vorgänge in Tübingen schneller als mit einer Lichtreise die Vorgänge auf Sirius beeinflussen. “Die Nichtlokalität in der Quantenmechanik ist einer der Hauptgründe, warum sie sich bisher nicht mit der Relativitätstheorie zusammenbringen ließ”, sagt Tumulka. Der 34-jährige Mathematiker hat es sich zur Aufgabe gemacht, die beiden miteinander zu versöhnen. Er forscht im Grenzbereich von Mathematik und theoretischer Physik.

Motiviert zu diesem abstrakten Arbeitsgebiet hat Roderich Tumulka der Wunsch, die Quantenmechanik richtig zu verstehen. Das hat ihn schon als Studenten gereizt. “In der Mathematik und Physik gibt es viele schwierige Dinge. Aber etliche davon kann man verstehen, wenn man einen mathematisch-physikalischen Hintergrund hat und sich einen Monat lang richtig in das Problem hineinkniet.” Die Quantenmechanik sei da ein anderes Kaliber. “Sie zu verstehen ist ein Forschungsgebiet”, meint Tumulka.
Die Quantenmechanik handelt vom Verhalten der Elektronen, der Photonen oder Lichtteilchen und der übrigen Elementarteilchen, aus denen Atome bestehen. “Allerdings lässt sie einige Fragen bis heute unbeantwortet: Sie stellt zwar Formeln bereit, mit denen sich für jedes Experiment der Quantenphysik die möglichen Resultate und ihre Wahrscheinlichkeiten berechnen lassen und die heute zum Pensum jedes Physikstudenten zählen. Doch offen bleibt dabei, wie es zu diesen Resultaten kommt, und rätselhaft, was sich bei Quantenphänomenen in Wirklichkeit abspielt”, erläutert Tumulka. Dies zu klären sei der Zweck der mathematischen Modelle, die er und seine Fachkollegen entwickeln und die “Quantentheorien ohne Beobachter” genannt werden. “Die Väter der Quantenmechanik glaubten, eine Erklärung der Wahrscheinlichkeiten durch objektive Naturvorgänge sei unmöglich. Doch das war ein Irrtum. Seit einigen Jahren setzt sich langsam die Erkenntnis durch, dass zum Beispiel die Bohmsche Mechanik gerade so eine Erklärung liefert.” Diese Theorie sei bereits 1952 von dem amerikanischen Physiker David Bohm (1917 – 1993) vorgeschlagen worden. “Ihr zufolge bewegen sich die Teilchen entlang von Bahnen, die durch ein Bewegungsgesetz anhand der Wellenfunktion festgelegt sind”, sagt Tumulka. “Bohm hat die Quantenmechanik entmystifiziert. Die Bohmsche Mechanik löst ihre Paradoxien und Rätsel auf. Sie hat nur ein Problem: Wir wissen nicht, wie sie mit der Relativitätstheorie vereinbart werden kann. Wenn Bohm Recht hat mit seiner Theorie, muss man vermutlich die Relativitätstheorie etwas abändern.”

Ein zweites Modell ist die GRW-Theorie, benannt nach den Forschern Ghirardi, Rimini und Weber, die sie 1986 erfanden. “Diese Theorie führt Gleichungen für den spontanen Kollaps der Wellenfunktion ein”, sagt Tumulka. Bei diesem Modell gelang dem Forscher die ersehnte relativistische Erweiterung. Als entscheidenden Bestandteil hat er die so genannte Blitz-Ontologie, von John Bell 1987 erfunden, in seinem Modell aufgegriffen. Ihr zufolge bewegen sich die Materieteilchen nicht in Bahnen, sondern sie existieren immer nur für einen Augenblick, blitzen sozusagen kurz auf, und verschwinden dann wieder. “Wenn man in einem Diagramm Raum und Zeit darstellt, entspricht die Teilchenbewegung in der Bohmschen Mechanik wie in der klassischen Mechanik einer Kurve. In der Blitz-Ontologie dagegen gibt es im Raum-Zeit-Diagramm nur Einzelpunkte, und ein gewöhnlicher Gegenstand würde aus Billionen dieser Punkte seine Gestalt erhalten”, erklärt Tumulka. Außerhalb des Blitzgewitters der Materiepunkte herrsche ein Vakuum. Die Blitzmuster sind zufällig. “Ich habe Gleichungen für die Wahrscheinlichkeiten beschrieben, wo die nächsten Blitze stattfinden, wenn die vorherigen bekannt sind”, sagt Tumulka. Er konnte so eine relativistische Variante des GRW-Modells formulieren, die zugleich nichtlokal ist, weil die Blitze an verschiedenen Orten miteinander auf nichtlokale Weise korreliert sind. “Das ist die erste voll relativistische Quantentheorie ohne Beobachter”, so Tumulka.

Alle Probleme, die zwischen Quantenmechanik und Relativitätstheorie stehen, sind damit noch nicht gelöst. Roderich Tumulka sieht zwei Möglichkeiten, wie der Knoten bei weiteren Forschungen aufgehen könnte: “Die GRW-Theorie sagt Abweichungen von der Quantenmechanik voraus, die allerdings so gering sind, dass sie bisher nicht in Experimenten überprüft werden konnten. Falls sie eines Tages bestätigt wird, ist die Quantenmechanik nicht ganz korrekt. Falls sie hingegen im Experiment widerlegt wird, bestätigt das die Bohmsche Mechanik, und dann müssen wir unser Verständnis der Relativitätstheorie korrigieren.”

Eine völlig neue Sichtweise, die sowohl Quantenmechanik wie Relativitätstheorie vereinigt, indem es beide Theorien auf eine gemeinsame dritte Ursache zurückführt, findet sich in dem neu erschienenen Sachbuch des Mathematikers Klaus-Dieter Sedlacek. Der Titel lautet: Unsterbliches Bewusstsein” , ISBN 978-3-8370-4351-8.

Wie kann “Schrödingers Katze” gleichzeitig tot und lebendig sein?

Wissen Sie Bescheid über Schrödingers Katze? Hier jetzt die Erklärung!
Gedankenexperiment

Menschen spalten sich auch ohne Klonen immer wieder auf und verdoppeln sich. Danach leben beide Exemplare der Gattung Homo sapiens in verschiedenen Welten. Zumindest glaubte das zu seinen Lebzeiten Hugh Everetts, ein bedeutender Quantenphysiker und mit ihm zahlreiche seiner Kollegen, denen man keineswegs nachsagen kann, sie seien Spinner. Sie nennen das dann die “Viele Welten Interpretation”. Aber es kommt noch besser.

Die “Viele Welten Interpretation” der Quantenmechanik, hängt mit dem wohl berühmtesten Gedankenexperiment der Physik zusammen, bekannt unter dem Namen “Schrödingers Katze”.

In diesem Experiment stellt man sich vor, dass eine Katze zusammen mit einer teuflischen Apparatur in eine Stahlkammer gesperrt wird. In der Apparatur befindet sich eine winzige Menge radioaktive Substanz, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% innerhalb einer Stunde zerfällt. Sollte die radioaktive Substanz zerfallen, dann tötet die Apparatur die Katze. Andernfalls bleibt diese am Leben.

Die Katze ist nach einer Stunde entweder lebendig oder tot. So sagt uns der gesunde Menschenverstand.

Dass der gesunde Menschenverstand sich irrt, sagen dagegen Everetts Anhänger. Gemäß der Mathematik der Quantenmechanik befindet sich die Katze nach einer Stunde in einem Zustand, den die Quantentheorie “Überlagerung” nennt. Sie ist mausetot und gleichzeitig lebendig. Das steht im krassen Widerspruch zu dem was wir tatsächlich sehen würden.

Weil die Rechnungen der Quantenmechanik sich aber sonst als richtig erwiesen haben (ohne Quantenmechanik keine Computer!), versucht Everetts den Widerspruch aufzulösen.

Everetts behauptet in seiner “Viele Welten Interpretation” des Gedankenexperiments, dass es nach einer Stunde zwei Katzen gibt, eine tote und eine zweite, die lebendig ist. Nach seiner Meinung hat sich die Welt aufgespalten in zwei verschiedene Welten. Die tote Katze befindet sich in der einen Welt und die lebendige Katze in der anderen.

Wenn wir als Beobachter versuchen festzustellen, ob die Katze tot oder lebendig ist, spalten wir uns ebenfalls auf. In der einen Welt sehen wir die Katze tot, in der anderen lebendig.

Mit dem oben dargestellten ist die sogenannte Schrödinger Katze und die Viele Welten Interpretation von Hugh Everetts der Ausgangspunkt für das Romanprojekt “Professor Allman“.

Die Aufspaltung des Universums nach der Viele-Welten-Theorie und ein vom Gehirn unabhängig existierendes Bewusstsein garantieren den freien Willen des Menschen. Mehr dazu im Sachbuch mit dem Titel “Unsterbliches Bewusstsein” ISBN 978-3-837-04351-8 (Neuerscheinung Juli 2008).

Das Bild basiert auf dem Bild Schrödinger cat.png aus
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