Erkenntnis auf Grundlage der Quantengravitation E-Book

Claus Birkholz

• Herausgeber: BookRix
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2016

Beschreibung

     Philosophie wäre keinen Pfifferling wert, widerspräche sie den Naturwissenschaften; das gleiche gilt für die Wissenschaften, stünden sie im Konflikt mit der Natur. Der Anspruch der Naturwissenschaften besteht darin, die Natur abzubilden. Zur Konsistenz umreißt der Autor hier also die letzten Grenzen, über die die Grundlagenphysik derzeit verfügt.

     Die vorliegende Schnittstelle von der Physik zur Philosophie gründet sich auf Erkenntnissen aus der Quantengravitation, der konsistenten Vereinigung von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie mit Plancks Quanten und Gell-Manns Quarkmodell. Die Quantisierung von Einsteins krummliniger Raumzeit liefert eine vollständig neuartige Ebene "verborgener" Strukturen weit unterhalb der von Quarks und Leptonen. In Übereinstimmung mit Bells No-Go-Theoremen führt dies zur Aussage, dass unsere Welt in ihrem Innersten "absolut" deterministisch sein sollte: Das Postulat eines freien Willens widerspricht strikt den Regeln der Natur - falls solche überhaupt existieren.

     All die großen Rätsel jüngster Forschung - von der dunklen Materie, der dunklen Energie, der kosmischen Inflation, der Zusammensetzung der kosmologischen Konstante usw. bis hinunter zum Quark-Confinement und dem Wert der Feinstrukturkonstante - sind gelöst; das Innere eines Schwarzen Loches wurde berechnet. Die Natur gibt ihre letzten Geheimnisse preis.

     Der Laie, der in die Tiefen gegenwärtiger Erkenntnis vorstoßen möchte, ist gut beraten, sich bei der Aufnahme all jener spannenden Fakten, die uns die Natur anbietet, einige Muße zu gönnen.

Leseprobe

Claus Birkholz

Erkenntnis auf Grundlage der Quantengravitation

Schnittstelle der Physik zur Philosophie

BookRix GmbH & Co. KG81371 München

Determinismus

Philosophie beginnt, wo die Naturwissenschaften enden. Und Naturwissenschaften lassen sich schlussendlich auf die Physik zurückführen. Hier möchte ich die letzten Grenzen der Grundlagenphysik umreißen, wie sie sich der Philosophie gegenüber darstellt. Die technischen Details aktueller Forschung finden sich in meinem e-book „ToE; Neue Physik; Unsere Welt, erklärt durch die Quanten-Gravitation. Weltweit 1. Lehrbuch zur QG” (2016) (siehe www.q-grav.com).

Experimentelle Physik gründet sich auf Beobachtung. Durch das Aufschreiben solcher Beobachtungen werden Daten erzeugt und gesammelt. Auf diesen Daten basiert die theoretische Physik; sie versucht, sie durch „Modelle” zu verknüpfen. Das Ordnen von Daten ist ein erster Schritt dazu; er ist ebenfalls modellabhängig. Die Sprache dieser Beziehungslogik ist heutzutage die Mathematik. Kurz gesagt:

Mathematik ist jedoch nicht Physik! Sie umfasst weit mehr als die bloßen Erfordernisse des gerade ausgewählten Modells: Die Output-Daten eines Experimentes bilden einen endlichen Satz einzelner Zahlen – gewöhnlich Dezimalzahlen (oder Ähnliches) mit einer endlichen Anzahl von Stellen.

Seit der Erfindung der Infinitesimalrechnung vor 300 Jahren (Leibniz, Bernouilli, etc.) konstruieren Physiker ihre Modelle überwiegend aus kontinuierlichen Zahlen. Eine kontinuierliche Zahl ist aber „nicht abzählbar”; ihre Dezimalentwicklung benötigt eine unendliche Anzahl sich nicht wiederholender Stellen.

Niemand jedoch ist imstande, bis Unendlich zu zählen! Kontinuierliche Zahlen sind deshalb „unphysikalisch”: sie lassen sich nicht durch Messungen verifizieren, sie sind grundsätzlich mit einer gewissen experimentellen Ungenauigkeit behaftet. Über diesen Abzählbarkeits-Aspekt haben zwei Messwerte entweder gleich oder wohl voneinander getrennt zu sein: Mathematische Grenzwerte, die Zahlen infinitesimal einschachteln, sind somit gleichermaßen unphysikalisch.

Die Anwendung funktionentheoretischer Methoden der klassischen Physik – Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie eingeschlossen – ignoriert diesen Umstand. Planck entdeckte 1900 das Abzählbarkeitsprizip wieder. Seine Bezeichnung dafür lautete „Quantisierung”:

Quantisierung bedeutet die Existenz einer großen aber endlichen Anzahl von „Quanten”, aus der sich die Natur zusammensetzt. Da sich die Natur offensichtlich jedoch als kontinuierlich erweist, führt uns dieser „Quantisierungseffekt” unmittelbar zu einem der Basispostulate der Quantengravitation:

Nun verbieten jedoch Bell’s Ungleichungen von 1964 solche „verborgenen Variablen”. Seither schaut die Welt der Grundlagenphysik wie gelähmt auf diese „No-go“-Theoreme. Bell’s Alternativvorschlag eines „Super-Determinismus” (1985) erreichte dann nicht mehr wirklich die Öffentlichkeit. Sein „Super-Determinismus” schließt nämlich kategorisch die Existenz eines „freien Willens” aus, der für seinen Beweisgang erforderlich ist. – Doch das passt:

Für Juristen entkriminalisiert dieser absolute Determinismus keineswegs Gesetzesbrecher. Denn auch die Sanktionslogik einer Strafjustiz ist nur eine Folge dieses Determinismus.

Absoluter Determinismus entspricht der älteren Formulierung dieses Grundgesetzes der Physik:

Existierte nämlich ein „freier Wille”, so fielen seine Entscheidungen frei vom Himmel! Beide gelben Blöcke oben bezeugen also dieselbe Tatsache. Traditionelle Quantentheorien durchbrechen diese Regel permanent – speziell Quantenfeldtheorien. Und nicht nur über ihre Kopenhagener Deutung des Messprozesses!

Die Kopenhagener Deutung

Die Kopenhagener Deutung des Messprozesses definiert diesen nicht physikalisch sondern rein durch abstrakte Mathematik; seine Abhängigkeit vom Messgerät wird schlicht ignoriert.

Als typisches Beispiel diene ein Elektronenstrahl, der über Magnete in zwei Teilstrahlen gemäß den entsprechenden Spin-Richtungen „up” and „down” ihrer Elektronen aufgespalten wird. Ein einlaufendes Elektron mit abweichender Polarisationsrichtung wird durch das Messgerät entweder in die „up”- oder in die „down”-Position gedreht; denn diese sind seine einzigen per Konstruktion zulässigen Output-Kanäle.

Mathematiker betrachten nun lediglich die Spin-Richtungen, nicht die Strahl-Richtungen. In deren Beschreibungsweise wird das einlaufende Elektron auf einen der beiden Output-Kanäle „up” oder „down” „projiziert”. Eine „Projektion” ist aber eine singuläre Prozedur, die uns ein „Teilelektron” liefert; denn eine Projektion „bewahrt nicht die Wahrscheinlichkeit”. „Teilelektronen” existieren jedoch in der Natur nicht!

Damit wird deren Beschreibungsweise unphysikalisch. Zur Korrektur wird dann stillschweigend eine weitere unphysikalische Prozedur angehängt: eine „Renormierung”, die das „Teilelektron“ wieder komplettieren soll. Insgesamt bietet man also die Abfolge zweier unphysikalischer Prozesse an.

Andererseits manifestiert sich aber der Eingriff durch das Messgerät auch in Form zweier divergierender Output-Strahlen, die niemand zu verleugnen vermag. Die Kopenhagener Deutung des Messprozesses verdunkelt also den Einfluss des Gerätes, das physikalisch einfach nur die Spin-Richtung „dreht“.

Somit lässt sich die Aussage der Kopenhagener Deutung in folgende Form gießen:

Ein Gerät übt eine Wechselwirkung aus; ignorieren wir sie!

Diese Wechselwirkung verändert die Wellengleichung.

Danach schaut die Wellengleichung natürlich anders aus.

Kopenhagen gibt nun vor, nicht zu verstehen, wieso.

Kopenhagen erfindet eine Ersatzstrategieunter Umgehung der Physik.

Als Ergebnis wird der Output einer unvollständigen, defektiven, falschen Berechnungsmethode neu bewertet: sie folge angeblich nicht einer „deterministischen” Logik! Ihre Befürworter sind jedoch nicht in Lage uns zu erläutern, wie ihre „Wechselwirkung ohne Wechselwirkung” denn physikalisch funktionieren solle. Im Gegenteil: Indem sie von Annahmen ausgehen, die von der Natur nicht erfüllt werden, diskreditieren sie die Reputation der Physik mit gegenstandslosen Behauptungen.

Ihre „kollabierenden Wellenfunktionen” wurden dann zur Initialzündung für den monströsen Missbrauch der Mathematik, wie er für die moderne Grundlagenphysik heute derart typisch ist.

Unsere Neue Physik korrigierte diesen Fehler, indem sie diesem Fall ein simple „Drehung” zuordnete, ausgelöst durch das Gerät. Das Messgerät überführt ein Elektron in einen labilen Zustand, sodass die leichteste Abweichung der realen Welt von ihrer idealisierten Form sensibel den Ausschlag zu einem Effekt liefert, den die „Wahrscheinlichkeit” steuert. Man vergleiche das mit einem auf der Spitze stehenden Bleistift: In welche Richtung wird der wohl fallen?

Das Ergebnis ist selbstverständlich deterministisch, nicht zufallsgesteuert. Gleichwohl mag es sich, oberflächlich betrachtet, anders darstellen. In obigem Fall fällt die Wahl nur zwischen „up” und „down” aus.

Damit erübrigt sich jeder Einspruch gegen eine total deterministische Welt auf der Ebene ihrer Quanten.

Wieso läuft die Zeit?

Wie schnell läuft die Zeit? Wieso steht sie nicht einfach still? Wozu nützt uns eine Welt, in der nichts „passiert”?

Diese Fragen zeigen, dass uns in dem bis hierher entwickelten Konzept der Natur noch ein wesentlicher Punkt fehlt. Dieser ist die Statistik, die gemittelte Wahrscheinlichkeit über eine Vielzahl von Zuständen.

Nehmen wir einmal an, irgendein spezieller Verbund unserer „Quanten” sei im Parameter-Raum in einer Weise angeordnet, dass diese gleichmäßig verteilte Punkte auf der Oberfläche einer Kugel darstellen. Zur besseren Veranschaulichung wollen wir diesen Fall nur 2-dimensional diskutieren; die „Kugel” ist dann ein Kreis.

Zerknautschen wir nun diesen Kreis zu einer Ellipse, so werden die über den Originalkreis noch gleichmäßig verteilten Punkte in eine stellenweise höhere, an anderen Stellen niedrigere Dichteverteilung übergehen: Als Resultat erhalten wir also irgendeinen Dichtegradienten.

Nehmen wir jetzt an, diese ebene Ellipse werde derart um einen vertikalen Zylinder herum gebogen, dass sich die beiden Scheitel auf der längeren Achse der Ellipse auf der Vorderseite des Zylinders fast berühren. Konzentrieren wir uns auf die engere Umgebung jener beiden, nun benachbarten Scheitelpunkte; den Rest der Ellipse wollen wir ignorieren.

Der so gewählte Ausschnitt erinnert dann an die beiden Äste einer Hyperbel, einer links, der andere rechts. Die Dichteverteilung obiger Punkte wird um die beiden Scheitel herum maximal sein (und minimal auf der gestreckten Rückseite des Zylinders).

Damit wird der Dichtegradient von überall her auf die beiden Scheitelpunkte hin verweisen. Vergleichen wir dies mit unserem ursprünglichen Kreis: Dort hatte es keinen Dichtegradienten gegeben. Dieser Gradient stellt also eine zusätzliche Eigenschaft dar, die sich nur in der „verknautschten“ Version unseres Kreises zeigt! Die Physik arbeitet also auf 2 Darstellungsebenen, die wir wohl zu unterscheiden haben. Ihre standardisierten Formen sind

ein „Reaktionskanal” ohne Verzerrung und

ein „dynamischer Kanal” mit hyperbolischer Verzerrung.

Vorausgesetzt, wir ignorieren im dynamischen Fall die Rückseite unseres Zylinders, so handelt es sich, im Sinne einer Thermodynamik,

beim „Reaktionskanal” um ein „geschlossenes” System,

beim „dynamischen Kanal um ein „offenes” System.

„Dichtegradient” ist eine Bezeichnung aus der Statistik. Diese führt „emergente” Parameters ein, die für einen einzelnen Punkt keine Bedeutung mehr besitzen – „Dichte” z.B. (Zur Erinnerung: In der Thermodynamik sind die geläufigsten emergenten Parameter „Temperatur” und „Entropie”: Ein einzelnen Punkt besitzt weder Temperatur noch Entropie!)

Ein „emergenter” Parameter benötigt das Gesetz der großen Zahl, um zum Gegenstand einer Statistik zu werden, um also überhaupt messbar zu werden:

Die Zeit ist solch ein Generator des dynamischen Kanals, nicht des Reaktionskanals. Ihre Messung hängt vom Gesetz der großen Zahl ab! Folglich sollte auch so etwas wie ein „Dichtegradient der Zeit” existieren, der, als Folge von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen, die Zeit dazu verleitet zu „vergehen“ statt still zu stehen:

Betrachten wir nämlich den Dichtegradienten innerhalb des blauen Kreises, dann wandert der geometrische Mittelpunkt all seiner Punkte etwas nach rechts (gemäß dem gelben Pfeil). D.h. die Einbeziehung der Wahrscheinlichkeit wird ihn zu seinem „gewichteten” Mittelpunkt hin verschieben. Wiederholung dieser Betrachtung mit dem gepunkteten Kreis um jenes neue Zentrum herum führt dazu, dass wir scheinbar eine Bewegung des Kreises beobachten, die dem Dichtegradienten folgt.

Diese Richtung der laufenden Zeit bezeichnen wir als seinen

Für eine konstante „Dichte”, wenn dieser Zeitpfeil also zum Nullvektor wird, ist dann eine Art Gleichgewicht erreicht und die Zeit hört auf zu „vergehen“.