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Neuerscheinung: “Die letzten Ursachen”

Die letzten Ursachen - Buchcover ISBN 978-3-7392-1823-6
Die letzten Ursachen – Buchcover ISBN 978-3-7392-1823-6

Die Säulen naturwissenschaftlicher Welterkenntnis, Quantenphysik oder Relativitätstheorie basieren auf für Uneingeweihte viel zu abstrakten Formeln. Deshalb bedarf es der Naturphilosophie. Sie versucht die Strukturen der Natur mit Worten zu beschreiben, anschaulich zu erklären und zu deuten. Neue Erkenntnisse über Bewusstsein, Information und einen physikalischen Bereich jenseits von Raum und Zeit werden in „Die letzten Ursachen“ gemeinverständlich dargestellt. Neuerscheinung: “Die letzten Ursachen” weiterlesen

Generalangriff der Philosophie auf die naturwissenschaftliche Weltsicht

Der amerikanische Philosoph Thomas Nagel bläst in seinem neuen Buch mit dem Titel „Geist und Kosmos“ (ISBN 978-3518586013 ) zum Generalangriff auf die etablierte naturwissenschaftliche Weltsicht. Ihr Problem, so seine These, ist grundsätzlicher Natur: Das, was den menschlichen Geist auszeichnet – Bewusstsein, Denken und Werte –, lässt sich nicht reduzieren, schon gar nicht auf überzeitliche physikalische Gesetze.

Hat Thomas Nagel recht oder passt seine eigene Weltsicht nicht zur Realität?

Zur Beantwortung der Frage möchte ich hier mein eigenes Weltbild als Naturwissenschaftler kurz skizzieren. Mein Weg zur Erklärung von Information, Bewusstsein, Sinn, Bedeutung, aber auch Dingen wie Krankheit oder die Phänomene der Quantenphysik, basiert auf einer strikten Trennung der abstrakten geistigen von der physikalischen Welt, da jede Vermischung beider Welten zu Ergebnissen führt, die weder real sind noch zur Naturwissenschaft gehören, sondern allein in der abstrakten geistigen Welt angesiedelt sind.

Beispielsweise gehören mathematische Formeln, exakte geometrische Formen, Gottheiten oder “unmögliche Dinge” wie eckige Kreise und eierlegende Wollmilchsäue zur abstrakten geistigen Welt. Ein Großteil der Objekte der Philosophie gehört dorthin. In der geistigen Welt existiert alles, was man nur denken kann.

Zum Bereich der realen physikalischen Welt gehört alles, was sich prinzipiell messen oder beobachten lässt, d. h. Wechselwirkungen mit anderen Objekten eingeht. Das Kriterium “Wechselwirkungen” hilft uns zu unterscheiden, was in die eine, was in die andere Welt gehört. Beispielsweise können eierlegende Wollmilchsäue in der freien Natur nicht fotografiert werden, d.h. sie können keine Photonen aussenden, die zu Wechselwirkungen mit dem Foto-Chip führen. Würde jemand mit einem Fotoapparat losziehen, um Bilder von der Wollmilchsau-Spezies zu schießen, würde man ihn zu Recht für dumm oder verrückt erklären, weil er die Realität nicht von der geistigen Welt zu unterscheiden vermag. Wenn es allerdings um die Anbetung von Gottheiten geht, dann ist die Gemeinschaft der Gläubigen geneigt, die Entitäten ihres eigenen Glaubens für real zu halten, die der Andersgläubigen aber für irreal.

Wie Schrödingers Katze die abstrakte mit der realen Welt vermischt

Die Vermischung von realer und geistiger Welt findet man nicht nur im geisteswissenschaftlichen oder theologischen Bereich, sondern genauso bei jenen Quantenphysikern, die Schrödingers Wellenfunktion als eine Beschreibung der Wirklichkeit ansehen. Zur Erinnerung: Schrödingers Wellenfunktion ist eine mathematische Formel zur Beschreibung des Zustands von Quanten vor ihrer Messung. Wäre die Wellenfunktion eine Beschreibung der Wirklichkeit, dann wäre Schrödingers Katze, die in einem Gedankenexperiment zusammen mit einem Mordinstrument in eine Kiste eingesperrt ist, vor dem Öffnen der Kiste gleichzeitig tot und lebendig.

Schrödingers Katze ist ein gutes Beispiel für die Vermischung der abstrakten Welt mit der realen physikalischen (siehe auch: „Der Widerhall des Urknalls“ ISBN 978-3848212255, S. 113). Die Wellenfunktion gehört als mathematische Formel zur abstrakten geistigen Welt, die Katze in der Kiste zur realen physikalischen. Die Vermischung der beiden Welten in einer physikalischen Theorie führt zu etwas, was in der realen Welt völliger Unsinn, in der abstrakten geistigen Welt ein erlaubtes gedankliches Konstrukt ist. Man muss sich nur im Klaren darüber sein, dass die Ergebnisse der Theorien, die beide Welten miteinander vermischen, nicht zur realen Welt gehören. Um es noch mal ganz deutlich zu sagen: Die gleichzeitig tote und lebendige Katze von Schrödingers Gedankenexperiment gehört nicht der realen Welt an.

Wie abstrakte und reale Welt miteinander verbunden sind

Zwischen der abstrakten und der physikalischen Welt gibt es nur eine Verbindung: Das sind die Prozesse. Dabei definiere ich einen Prozess in Übereinstimmung mit der DIN IEC 60050-351 als die Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System, durch die Materie, Energie oder Information umgeformt, transportiert oder gespeichert wird.“ Beispielsweise sind Computerprogramme Prozesse. Der Programmcode gehört zur abstrakten geistigen Welt. Die Ausführung des Programmcodes gehört zur physikalischen Welt, weil jede Durchführung eines Programmschritts eine Wechselwirkung darstellt.

Thomas Nagel ist wohl nicht bewusst, dass Prozesse die Verbindung zwischen der abstrakten geistigen und der realen Welt darstellen. Es mag völlig richtig sein, dass “Werte” nicht zur naturwissenschaftlichen Welt gehören, doch wenn Werte (= Ziele) in Prozesse (= Programme) eingebaut werden, dann verbinden sie die abstrakte Welt mit der physikalischen. Das Gleiche gilt für “Denken”. Denken formt Information um oder speichert sie. Denken kann deshalb als ein Prozess angesehen werden und der Denkprozess verbindet die abstrakte mit der realen Welt, indem etwas ausgeführt wird. Abstrakte Information wird umgeformt und physikalisch gespeichert.

Was ist aber mit dem Bewusstsein? Allgemein wird Bewusstsein als eine Entität angesehen, die je nachdem, aus welcher Fakultät der Wissenschaftler stammt, entweder einer nicht fassbaren, d. h. abstrakten, oder einer realen materialistischen, d. h. physikalischen Welt zugeordnet wird. Theologen und Geisteswissenschaftler neigen eher dazu, Bewusstsein als eine Entität der geistigen Ebene anzusehen. Dagegen ist nach meiner Überzeugung Bewusstsein ein Prozess (wie ich unter anderem in meinem Büchlein mit dem Titel “Synthetisches Bewusstsein ISBN 978-3842368033”) beschrieben habe. Damit verbindet es beide Welten, die abstrakte geistige und die physikalische.

Nagel hat insoweit recht, dass alle drei Entitäten, die den menschlichen Geist auszeichnen, sich nicht auf physikalische Gesetze reduzieren lassen. Aber sie lassen sich auf Prozesse reduzieren, die eine Verbindung zwischen der physikalischen und der abstrakten Welt darstellen.

Kann Krankheit auf überzeitliche physikalische Gesetze reduziert werden?

Wir können das bisher Gesagte anwenden und testen, indem wir einmal untersuchen, wo Krankheit einzuordnen ist. Ist Krankheit etwas abstrakt Geistiges oder ist es eine Entität der naturwissenschaftlichen Weltsicht? Nagel würde jetzt sagen: „Krankheit lässt sich nicht reduzieren auf überzeitliche physikalische Gesetze.“

Ich sehe Krankheit als ein Abweichen von der Regelhaftigkeit der Lebensvorgänge. Das Ausmaß dieses Abweichens bestimmt, ob es sich um Krankheit handelt oder nicht. Das Ausmaß ist ein abstrakter geistiger Wert. Lebensvorgänge sind Prozesse, denn in einem biologischen System, auf das sich der jeweilige Lebensvorgang bezieht, wird Materie, Energie oder Information umgeformt, transportiert oder gespeichert. Wenn es bei einem der Systemelemente zu Abweichungen kommt, dann kann das als Krankheit gelten. Weil Lebensvorgänge Prozesse sind, sehe ich Krankheit ebenfalls als einen Prozess. Da in Prozessen regelmäßig Information umgeformt, transportiert oder gespeichert wird, liegt in der Beobachtung und Einordnung der sich verändernden Information einer der Schlüssel zum tieferen Verständnis für das Wesen der Krankheit. Wie Information sich auf den Krankheitsprozess auswirkt, werde ich in einem meiner nächsten Beiträge untersuchen. – Klaus-Dieter Sedlacek

Buchtipps:

 

Superloch im All: Paralleluniversum entdeckt?

»WMAP Cold Spot« auf der Temperaturkarte der kosmischen Hintergrundstrahlung, die der WMAP-Satellit erstellt hat

Der Kosmologe Lawrence Rudnick von der University of Minnesota traute seinen Augen nicht, als er die vom WMAP-Satelliten aufgenommene Hintergrundstrahlung genauer untersuchte. Er entdeckte etwas, was es eigentlich gar nicht geben darf: ein Superloch in der südlichen Himmelssphäre. Es könnte durch den Einfluss eines Paralleluniversums gebildet worden sein mutmaßt Rudnicks Kollegin, die Professorin Laura Mersini-Houghton von der University of North Carolina.

Die elektromagnetische Strahlung aus dem All, die von keinen bestimmten Himmelsobjekten stammt und die in allen Richtungen auftritt, bezeichnet man als kosmische Hintergrundstrahlung. Die Eigenschaften des Mikrowellenhintergrunds gelten als empirischen Beweis für die Entstehung unseres Universums in einem Urknall, weil die Vorhersagen der Urknalltheorie sehr gut mit den gefundenen Messwerten übereinstimmen. Die Hintergrundstrahlung hat eine Temperatur von ca. drei Grad über dem absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius) und ist außerordentlich gleichförmig, in welche Richtung man auch schaut. Die Temperaturschwankungen in kleinen Bereichen betragen nur etwa 0,001 % und sind das Abbild der Dichteschwankungen der Materie aus der Frühzeit des Universums. Aus solchen Dichteschwankungen hat dann die Schwerkraft im Laufe von Milliarden Jahren die Sterne und Galaxien geformt.

Was Rudnick stutzig machte, ist ein kalter Fleck (»WMAP Cold Spot«) auf der Temperaturkarte der kosmischen Hintergrundstrahlung, die der WMAP-Satellit erstellt hat. Der kalte Fleck befindet sich mitten im Sternbild Eridanus und umfasst einen Winkel von 10 Grad am Himmel. Das entspricht der unvorstellbaren Größe von 900 Millionen Lichtjahren Durchmesser in 8 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Die Temperatur des Flecks ist um Größenklassen geringer, als nach der durchschnittlichen Temperaturschwankung sein dürfte. Die Wahrscheinlichkeit für eine Schwankung solchen Ausmaßes beträgt höchstens eins zu einer Milliarde und ist damit rund hundert Mal geringer, als sechs Richtige im Lotto zu erzielen.

Es gibt verschiedene exotische Erklärungen für das Phänomen, das es eigentlich nicht geben darf. Der kalte Fleck könnte beispielsweise eine Art Knoten in der Raumzeit sein. Die einfachste Erklärung jedoch, die in der Wissenschaft im Regelfall vorzuziehen ist, geht von einem gigantischen Leerraum aus, dessen Volumen das 1000-fache eines typischen Leerraums zwischen den Galaxien beträgt. Die der seriösen Wissenschaft angehörende Kosmologin Mersini-Houghton vermutet, das Superloch sei durch den Einfluss eines parallelen Universums entstanden. Sie hat die Existenz eines solchen Lochs bereits vor seiner Entdeckung, nämlich im Jahr 2006 vorausgesagt.

Mersini-Houghton geht wie der Großteil ihrer Kosmologen-Kollegen davon aus, dass der Urknall kein einzigartiges Ereignis war, sondern nur der Anfang eines Universums unter vielen, das sich ähnlich einer Blase im Schaumbad bildet. Und es gibt nahezu unendlich viele Blasen. Jede Einzelne enthält ein Universum mit eigenen Eigenschaften, eigenen Naturgesetzen und eigenen Naturkonstanten.

Es waren aber nicht die Kosmologen, sondern die Quantenphysiker, die als Erste beim Versuch die quantenphysikalischen Formeln zu interpretieren auf die Idee vieler Welten kamen. Nach der Viele-Welten-Interpretation der Quantenphysik, die ursprünglich von Hugh Everetts stammt, verzweigen sich die bereits existierenden Universen jedes Mal, wenn Messungen durchgeführt werden oder Entscheidungen fallen. Dadurch werden alle Alternativen, die laut Wellenfunktion der Quantenmechanik eine positive Wahrscheinlichkeit besitzen, in irgendwelchen parallelen Universen realisiert.

Von dem europäischen PLANCK-Satelliten, der in wenigen Monaten startet und dem Teilchenbeschleuniger LHC in Genf erhofft man sich weitere Erkenntnisse, welche die Existenz eines Paralleluniversums beim »WMAP Cold Spot« widerlegt oder bekräftigt. Die tatsächliche Entdeckung eines Paralleluniversums wäre die Bestätigung für zahlreiche bisher kontrovers diskutierte Hypothesen. Der Mathematiker Klaus-Dieter Sedlacek sieht beispielsweise in seinem kürzlich erschienenen Buch mit dem Titel »Unsterbliches Bewusstsein« einen Zusammenhang zwischen der Viele-Welten-Interpretation der Quantenphysik und dem freien Willen des Menschen. Freier Wille setzt nach seiner Meinung voraus, dass es parallele Welten gibt. Denn wenn man davon ausgeht, dass die vierdimensionale Raumzeit der Einsteinschen Relativitätstheorie etwas Statisches, aber das Leben des Menschen nicht uhrwerkartig determiniert ist, müssen parallele Raumzeit-Universen existieren, damit es für den freien Willen eine freie Wahl unter Alternativen gibt, in die aufgrund von Entscheidungen verzweigt werden kann. Rudnicks Entdeckung des Superlochs im All kann auch für diese Hypothese eine Bestätigung sein.

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.