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Science 1. November 2016

Einstein und Co - Physik zum Verstehen
Warum ist die Welt, wie sie ist? Gibt es Zufall oder wissen wir schon alles? Ein Überblick über spannende Entdeckungen von Einstein und Co bekommt ihr hier.

Was bedeutet Determinismus? Das Wort Determinismus kommt vom lateinischen 'determinare', was so viel wie ‚bestimmen‘ bedeutetet. Bestimmen ist dafür ein gutes Wort, denn es bedeutet, dass alle Ereignisse, auch zukünftige, vorherbestimmt und berechenbar sind.

Zufall?!

Also der Determinismus sagt aus, dass eigentlich schon beim Urknall (wenn es den gab) fest stand, dass ihr das in diesem Moment gerade lesen werdet und die Welt genau so sein wird wie sie jetzt ist. Um sich das leichter vorstellen zu können, ein Beispiel dazu. Wenn ihr einen Ball werft, steht schon beim Werfen des Balles fest, wo er landen wird. Denn der Ball muss sich bei gleich bleibenden Einwirkungen immer gleich verhalten.

Was dann so was wie Zufall ausschliesst. Darum redet man dann gerne von Pseudozufall. Denn Zufall sagt aus, dass man es unmöglich vorherbestimmen kann. Höchstens die Wahrscheinlichkeit kann man berechnen. Den Determinismus gibt es bei der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. Manche glauben nicht an die Existenz des Determinismus, wie es viele Physiker sagen würden 'die leben in ihrer Zuckerwelt, in der man freien Willen und hat'.

Zu sagen, man glaube nicht an die spezielle oder allgemeine Relativitätstheorie wäre nach dem Nachweis von den Gravitationswellen absurd. Was in diesem Jahr erst nachgewiesen wurde (2016). Was ist mit dem Determinismus in der Quantenmechanik? Naja, daran glauben eigentlich nur Wenige, meistens M-Theoretiker und Loop-Theoretiker (Die glauben an die Schleifenquantengravitation). Dies sind all jene, die an eine anerkannte ToE (Theory of Everything, Weltformel) glauben.

Stringtheorie ist sowas von 1960

Die M-Theorie und die Schleifenquantengravitation sind beides Theorien, die von der Stringtheorie abstammen. An die Stringtheorie an sich glaubt heute eigentlich keiner mehr. Bis jetzt muss man sich aber in der Quantenphysik mit Wahrscheinlichkeit zufrieden geben. Vielleicht wird es auch so bleiben, weil die Quantenphysik nur probabilistisch sein kann. Sprich, sie könnte wirklich nur auf Wahrscheinlichkeit beruhen. Woran aber Albert Einstein nicht glaubte, was er gerne mit eines seiner bekanntesten Zitaten ausdrückte. 'Gott würfelt nicht'

Dazu kann man noch sagen, wieso manche nicht daran glauben, dass die Quantenmechanik probabilistisch (also auf Wahrscheinlichkeit beruht) ist. Alle anerkannten ToEs setzen mindestens neun räumliche Dimensionen voraus. (alles über drei sind sogenannte Zusatzdimensionen). Es gibt nicht nur Länge, Höhe und Breite, sondern noch mehr. Diese sollen so klein sein, dass wir sie nicht wahrnehmen oder sie sind aufgerollt. Sie glauben meistens an zehn räumliche Dimensionen.

Es gibt ein grosses Problem damit. Die Quantenphysik ist probabilistisch und die klassische Physik (allgemeine und spezielle Relativitätstheorie) nicht, also ist sie deterministisch vorbestimmt. (davon gehe ich hier zumindest aus) Bei der Quantenphysik haben wir nur eine Wahrscheinlichkeit und in der klassischen Physik haben wir alles vorherbestimmt und es ist berechenbar.

Wie kann dann eine Katze tot und lebendig sein? Da kommt doch die Wahrscheinlichkeit in die klassische Physik? (Weil eine Katze kein Quantenobjekt ist) Wir erinnern uns an Schrödingers Katze. Ob das radioaktive Atom bereits zerfallen ist, kann man nur mit einer Wahrscheinlichkeit sagen und dann kann man auch nur mit einer Wahrscheinlichkeit sagen, ob die Katze schon tot ist. Deswegen ist es auch so sehr umstritten.

Spezielle Relativitätstheorie

Man bemerkt nun wahrscheinlich schnell, dass diese Quantenmechanik komplett anders ist, als die spezielle Relativitätstheorie. Auch wenn sie dasselbe Universum beschreiben. Es gibt ja noch die allgemeine Relativitätstheorie. Dies ist die Erweiterung der speziellen Relativitätstheorie, die aber so extrem komplex ist, dass die meisten Physiker sie nicht verstehen.

Sie lässt sich bis jetzt noch nicht mit der Quantenmechanik kombinieren. Viele Physiker, unter anderem auch Stephen Hawking, glaubten, dass man die Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie miteinander kombinieren muss, um die Weltformel zu bekommen. Dies hat Stephen Hawking zumindest in seinem Buch 'Einsteins Traum. Expedition an die Grenze der Raumzeit' oft versucht zu vermitteln, welches 1993 erschien.

Es sind zwei Theorien, die aus verschiedenen Grössenordnungen versuchen, das Universum zu erklären. So unterschiedlich wie sie auch sind, sie beschreiben das gleiche Universum. Heutzutage weiss man, dass es absurd ist, nur die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik zu kombinieren. Es geht eher um Wechselwirkungen. Zum Beispiel, die starke Wechselwirkung, welche die Bindung zwischen den Quarks in den Hadronen erklärt.

Die Atome von heute

Quarks sind die Atome von heute. Atom kommt vom Griechischen und heisst 'unteilbar'. Die alten Griechen dachten, das Atom wäre das kleinste Teilchen. Heute glauben wir, dass dies die Quarks sind. (ausser die Produzenten des kantonalen Stellwerks, welche noch immer dieselbe Auffassung wie die alten Griechen haben). Quarks bilden Hadrone (Neutronen und Phrotonen, also Bausteine eines Atomkerns). Quarks zählen auch zu den Fermionen (Teilchen mit einem halbzahligen Spin). Es gibt sechs bekannte Arten von Quarks. (violett eingefärbt)

Die starke Wechselwirkung (Quantenchromodynamik) ist die Bindung der Quarks in einem Hadron. Im Bild unten ist ein Phroton aufgezeichnet. Der grosse graue Kreis umfasst zwei up-Quarks und ein down-Quark. Eigentlich müssten diese Quarks einfach auseinander fallen, deshalb fing es in den 60ern mit der Stringtheorie an. Man dachte, zwischen den Quarks seien schwingende Seiten, die das Ganze zusammenhalten. Heute gibt es aber bessere Theorien.

Die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik beschreiben das Universum in ihrem jeweiligen Grössenbereich. Um als Weltformel durchzugehen, müsste die Theorie alle Phänomene der Physik erklären können und nicht einfach zwei Sichten auf unser Universum aus zwei verschiedenen Grössenbereichen zusammenfassen.

Es gibt auch bereits drei Theorien, die als Weltformel gezählt werden. Diese dürften aber nicht mal als Theorie betitelt werden, da es keine Beweise dafür gibt. Dies sind alles Theorien, die von der Stringtheorie abstammen. Das wären dann die Schleifenquantengravitation, die M-Theorie und die Stringtheorie an sich. Aber wie schon erwähnt, ist die Stringtheorie total veraltet und enthält viele Fehler. Zum Beispiel lässt sie sich nicht mit Heisenbergs Aussagen vereinigen.

Viele geben Albert Einstein die Schuld für die Atombomben in Japan, da das die allgemeine Relativitätstheorie ermöglichte. Dies stimmt aber meiner nach Meinung nicht. Da Albert Einstein gegen die Atombomben war, was er mit einen sehr berühmten Zitat auch ausdrückte. ‚Keine Maus würde eine Mausefalle bauen, aber Menschen die Atombomben‘ Er hätte nicht wissen können, dass seine Theorie zum Töten verwendet wird. Ausserdem hasst ihr Isaac Newton auch nicht, weil er ja für jedes kaputte Handy Display Schuld ist. Weil die Entdeckung von Gravitation setzt sie ja sofort in Kraft. Physiker erfinden die Theorien hoffentlich nicht. Sie fassen nur Tatsachen in eine Formel. Was damit passiert ist in unserer Verantwortung. Ausserdem wäre der Bau wahrscheinlich auch ohne die ART (allgemeine Relativitätstheorie) möglich gewesen.
Titelbild: David Iliff CC CC 2.5


Anja | Autorin 1074 Wörter


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