O-mega A-dventskalender Tür 14 [german]

Mein philosophischer Ω-mega α-dventskalender

Tür 14 - Er-kennt-nichts

Ein Großteil des uns bekannten Universums lässt sich mittels sogenannter Naturgesetze beschreiben. Sie gelten sozusagen universell und liefern damit für einige den Beweis, dass hinter der Welt, wie wir sie kennen, eine höhere Ordnungsmacht steckt.

Zumindestens aber geben sie einen Hinweis darauf, dass wir uns alle sozusagen im gleichen Bezugssystem bewegen und bilden damit die Grundlage für ein kohärentes Weltbild.

Beispiele für Naturgesetze

• Newtons Gravitationsgesetz
• Licht breitet sich im Vakuum mit einer universellen Geschwindigkeit aus (Lichtgeschwindigkeit).
• Die Hauptsätze der Thermodynamik
• Thermische Zustandsgleichung idealer Gase
• Ohmsches Gesetz ("Ωm")

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Das Licht

Bei dem Versuch, die Natur des Lichts zu erklären, stießen die Forscher allerdings auf recht merkwürdige Effekte.

Im 17. Jahrhundert entwickelte Isaac Newton die Theorie, dass das Licht aus sich ausbreitenden kleinen Teilchen bestehen würde. Damit konnte man zwar einige Eigenschaften des Lichts erklären, andere wiesen aber weiterhin eher darauf hin, dass es sich bei Licht eher um eine Welle handeln würde.

Als Anfang des 19. Jahrhunderts der englischen Physikers Thomas Young durch das sogenannte Doppelspaltexperiment die Beugung des Lichts sichtbar machen konnte, setzte sich die Wellentheorie des Lichts mehr und mehr durch.

Von Koantum, svg version by Trutz Behn - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, Link

Teilchen machen die Welle

Schließlich wurde durch die Arbeiten von Max Planck und Albert Einstein erkannt, dass es sich bei Licht sowohl um eine elektromagnetische Welle, als auch um einen einen Strom von „in Raumpunkten lokalisierten Energiequanten" (sogenannten Photonen) handelt.

So entstand eine radikal neue Sichtweise des Lichts, die durch die Quantenhypothese von Max Planck und Albert Einstein begründet wurde. Kernpunkt dieser Hypothese ist der Welle-Teilchen-Dualismus, der das Licht nun nicht mehr ausschließlich als Welle oder ausschließlich als Teilchen beschreibt, sondern als Quantenobjekt. Als solches vereint es Eigenschaften von Welle und von Teilchen, ohne das eine oder das andere zu sein und entzieht sich somit unserer konkreten Anschauung. Daraus entstand Anfang des 20. Jahrhunderts die Quantenphysik und später die Quantenelektrodynamik, die bis heute unser Verständnis von der Natur des Lichts darstellt.

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Beobachtung beinflusst Wirklichkeit

Der Grund, warum ich euch die Geschichte des Lichtes erzählt habe, besteht darin, dass durch die daraus entstandene Quantenphysik einige sehr ungewöhnliche Effekte zutage gekommen sind, die unser bisheriges Verständnis der Welt auf den Kopf stellen.

Wissenschaftler des Weizmann-Instituts haben ein winziges, kaum ein Mikron grosses Geraet gebaut, das eine Schranke mit zwei Öffnungen enthielt und dann einen Elektronenstrom auf die Schranke gerichtet.

Da sich auch Elektronen im Tausendstel Millimeter-Bereich sowohl wie Wellen oder wie Teilchen verhalten können, könnten sie entweder als Teilchen durch einen der beiden Spalte wandern oder parallel als Welle durch beide Öffnungen wandern und auf der anderen Seite der Schranke wieder zusammentreffen. Dies würde sich anhand eines Interferenzmusters nachweisen lassen.

So eigenartig es klingt - Interferenz kann nur auftreten, wenn keiner zuschaut. Sobald ein Beobachter die Partikel bei ihrem Weg durch die Öffnungen beobachtet, erhalten die Physiker ein voellig anderes Bild: Wenn ein Teilchen beim Durchgang durch eine Öffnung observiert werden kann, ist klar, dass es nicht durch eine andere Öffnung gewandert ist. Mit anderen Worten - unter Beobachtung sind Elektronen "gezwungen" sich wie Teilchen und nicht wie Wellen zu verhalten. So beeinflusst der blosse Akt der Beobachtung die Ergebnisse der Experimente.

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Es stellte sich sogar heraus, dass sich dieser Effekt mit der Intensität der Beobachtung verstärkte.

Können wir also überhaupt objektive Aussagen über die Natur der Dinge treffen, wenn sie sich verändert, sobald wir sie beobachten?

Gott kugelt sich

Stellen wir uns zwei Schachteln vor, in der sich je eine rote und eine grüne Kugel befinden. Wenn wir nun eine der beiden Schachteln öffnen, wissen wir nicht nur, welche Farbe die Kugel darin hat, sondern kennen automatisch auch die Farbe der Kugel in der anderen Schachtel.

In der klassischen Physik gehen wir davon aus, dass die Kugeln bereits vor dem öffnen der Schachteln je eine Farbe haben. Wir kennen sie nur nicht. Im quantenmechanischen Analogon haben die Kugel vor dem Öffnen der Schachteln noch gar keine einzelnen Farben. Sie haben nur die gemeinsame Eigenschaft, dass eine grün und eine rot ist. Welche Kugel welche Farbe hat, ist nicht nur unbekannt, sondern unbestimmt.

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Schroedingers Katze

Von Dhatfield - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, Link

Um herauszufinden, welchen Einfluss die in der Quantenphysik gemachten Beobachtungen auf die Welt der klassischen Physik hat, verband der österreichische Physiker die beiden Welten 1935 in einem Gedankenexperiment.

In dem Gedankenexperiment würde man eine Katze (klassische Physik) zusammen mit einem radioaktiven Material (Quantenphysik) in eine Kiste sperren. Dazu würde ein Geigerzähler einen Mechanismus auslösen, der ein tödliches Gift freisetzen würde, sobald der instabile Atomkern des radioaktiven Materials zerfällt.

Da dies innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintritt, kann der Beobachter der Apparatur nicht wissen, ob die Katze tot oder lebendig ist.

Gemäß der Quantenmechanik lassen sich beispielsweise instabile Atomkerne durch einen Überlagerungszustand aus den Zuständen „noch nicht zerfallen“ und „zerfallen“ beschreiben. Schrödinger schlägt nun vor, dass – wenn die Quantenphysik auch auf makroskopische Systeme anwendbar wäre – sich auch die Katze im Zustand der Überlagerung befinden müsste, solange niemand den abgeschlossenen Raum öffnet und den Zustand der Katze überprüft (= Messung). Sie wäre also lebendig und gleichzeitig tot.

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In unserer bekannten Welt ist ein Zustand, in dem eine Katze sowohl tot als auch lebendig ist, natürlich Paradox.

Und nun?

Die Tatsache, dass sich die Dinge auf der feinstofflichen Quantenebene scheinbar den klassischen Naturgesetzen entziehen und ihren Zustand verändern, sobald wir sie betrachten, wirft natürlich einige Fragen bezüglich unserer Weltsicht auf.

Mithilfe der Metaphysik und der Philosophie werden wir uns morgen damit weiter auseinandersetzen.

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Vielen Dank für's Lesen!

Ich möchte heute alle Steem/SBD- Einnahmen dieses Posts an @shla-rafia spenden. Er promoted seit einiger Zeit Steemit aktiv in Amsterdam (wo ich ihn auch kurz auf dem Steemfest kennengelernt habe).

Leider steht er gerade akut vor der Obdachlosigkeit und vielleicht kann ich einen ganz kleinen Beitrag leisten, um dies zu verhindern.

Dieser Post von @merej99 hat mich zu dem Schritt inspiriert.

Bis morgen,
@shortcut