Sonntag, 12. Oktober 2014

Lee Smolin, Im Universum der Zeit. Auf dem Weg zu einem neuen Verständnis des Kosmos, München 2014 (2013)

1. Kosmologische natürliche Selektion
2. Des Kaisers neue Kleider
3. Sich zeigen und sich verbergen
4. Effektive Theorien
5. Mathematik als Platonismus
6. Das Universum als Totalität
7. Informationstheorie statt Physik
8. Ethik

Smolin beschreibt die Mathematik als einen Platonismus (vgl. Smolin 2014, S.12 und S.16), der von der modernen Physik seit Galileo und Newton übernommen wurde (vgl.u.a. Smolin 2014, S.53ff., 67, 75, 328). Dieser Platonismus konnte nur deshalb auf physikalische, in der Zeit ablaufende Prozesse angewandt werden, weil sie vom universellen Kontext isoliert wurden: „Man beachte, dass wir ein physikalisches System zuerst isolieren und es in unserem Denken von der Komplexität der Bewegungen des wirklichen Universums trennen müssen, um die Mathematik darauf anzuwenden.“ (Smolin 2014, S.79)

Experimente finden unter Laborbedingungen statt, unter denen die meisten ‚Störfaktoren‘ ausgeschaltet werden können. Die ‚Universalität‘ dieser isolierten Experimente wird an ihrer Replizierbarkeit festgemacht. Wenn sie unter vergleichbaren (Labor-)Bedingungen überall auf der (irdischen) Welt wiederholt werden können, gelten sie als universell gültig. Dabei bildet schon die Annahme der Isolierbarkeit experimentell kontrollierter physikalischer Prozesse einen Platonismus. Tatsächlich werden alle Experimente gerade im Quantenbereich von einem unvermeidbaren ‚Rauschen‘ begleitet: „Experimentatoren verwenden große Mühe darauf, sich selbst und ihresgleichen davon zu überzeugen, dass sie ein wirkliches Signal sehen, das sich gegenüber dem Hintergrund absetzt, und wir tun alles in unserer Macht Stehende, um die Wirkung des Rauschens einzuschränken.“ (Smolin 2014, S.164)

Dieser Versuch ist aber letztlich zum Scheitern verurteilt. Es gibt keinen Ort im Universum und kein Material, an dem bzw. mit dem die Auswirkungen der Gravitation ausgeschaltet werden könnten: „Im Prinzip kann nichts die Gravitationskraft abschirmen oder die Ausbreitung von Gravitationswellen aufhalten. Daher kann nichts vollkommen isoliert werden.“ (Smolin 2014, S.165) – Smolin spricht deshalb vom „Prinzip der Nichtexistenz isolierter Systeme“. (Vgl. ebenda)

Wenn also suggeriert wird, man könne physikalische Prozesse mit mathematischen Objekten gleichsetzen, so scheitert das schon an der Nicht-Isolierbarkeit dieser physikalischen Prozesse vom Rest des Universums, wie Smolin am Beispiel einer Billardkugel zeigt:
„Eine wirkliche Billardkugel ist natürlich ein enorm kompliziertes System, weshalb ihre Darstellung als ein einzelner Gegenstand mit einer einzelnen Position eine drastische Annäherung ist. Wenn Sie eine präzisere und detailliertere Beschreibung des Poolbillardspiels haben wollen, sollten Sie nicht nur die Positionen der Kugeln aufzeichnen, sondern die Position jedes Atoms in jeder Kugel. Das würde mindestens 10 hoch 24 Zahlen erfordern und somit auch einen Konfigurationsraum mit einer ebenso hohen Dimensionalität. Aber warum sollte man hier stehen bleiben? Wenn Sie eine Beschreibung auf der Ebene der Atome haben wollen, sollten Sie die Positionen aller Atome des Tisches, aller Atome in der Luft, die auf die Kugeln aufschlagen, alle Photonen, die das Zimmer erhellen, einschließen – und warum nicht alle Atome der Erde, der Sonne und des Mondes, die eine Gravitationsanziehung auf die Kugeln ausüben? Alles, was weniger als eine kosmologische Beschreibung ist, wird also eine Annäherung sein.“ (Smolin 2014, S.81)
Um aus der Beobachtung physikalischer Prozesse mathematische Objekte mit pseudo-platonischen Eigenschaften machen zu können, bedarf es einer besonderen Zurichtung dieser Prozesse. Neben ihrer Isolierung ist die wichtigste Maßnahme ihre Verwandlung in Daten (Zahlen) und Graphiken. Die Verwandlung in Zahlen geschieht durch Messungen: „Um Wissenschaft zu betreiben, genügt es nicht, einfach nur Definitionen aufzustellen und sich über Begriffe auseinanderzusetzen. Man muss die Bewegungen messen. Das bedeutet, dass man Werkzeuge wie Uhren und Lineale verwendet, um Positionen und Zeiten mit Zahlen zu verknüpfen.“ (Vgl. Smolin 2014, S.70)

Durch die Verwandlung physikalischer Prozesse in Zahlen und ihre Übertragung auf Papier fallen sie aus der Zeit und werden in einen Ewigkeitsraum übertragen, in dem nichts mehr passieren kann. Die mathematischen Berechnungen beziehen sich nur auf diesen zeitlosen Moment, in dem der physikalische Prozeß gewissermaßen ‚eingefroren‘ ist. Smolin spricht von der „Methode des Einfrierens von Zeit“. (Vgl. Smolin 2014, S.72) Die physikalischen Prozesse finden also immer in der Zeit statt, aber die Messungen sind zeitlos und ermöglichen so erst ihre Verwandlung in mathematische Objekte:
„Durch dieses Mittel haben wir die Bewegung – das heißt eine Veränderung in der Welt – zu einem Gegenstand der Untersuchung durch die Mathematik gemacht, in der Gegenstände erforscht werden, die sich nicht verändern. Die Methode des Einfrierens von Zeit hat so gut funktioniert, dass die meisten Physiker sich nicht einmal dessen bewusst sind, dass bei ihrem Verständnis der Natur ein Trick angewendet wurde. Tatsächlich war dieser Trick ein großer Schritt beim Austreiben der Zeit aus der Beschreibung der Natur, weil er uns auffordert, uns Fragen zur Korrelation zwischen dem Wirklichen und dem Mathematischen, dem Zeitgebundenen und dem Zeitlosen zu stellen.“ (Smolin 2014, S.72)
Als Beispiel für die komplexe Eingebundenheit eines physikalischen Ereignisses bringt Smolin die Ballwurfszene aus einem Film: „Am 4. Oktober 2010 gegen 13:15 Uhr warf auf der Ostseite des High Park in Toronto ein Romanschriftsteller namens Danny einen Tennisball, den er am selben Morgen in seiner Sockenschublade gefunden hatte, einer Dichterin namens Janet zu, die er gerade getroffen hatte.“ (Smolin 2014, S.72) – Smolin beschreibt nun detailgenau, wie diese Ballwurfszene, mit Danny und Janet, der Dichterin, der Sockenschublade, dem High Park in Toronto etc. in Zahlentripel verwandelt wird, die aus zu verschiedenen Zeitpunkten des Fluges erhobenen Daten über Zeit, Distanz und Höhe des Balles bestehen. Aus diesen Daten ergibt sich dann eine Parabel, die in ihrer schlichten Schönheit ein universelles Wurfgesetz zum Ausdruck bringt.

Ein Wurfgesetz, das aber nichts mehr mit Danny und Janet und dem High-Park zu tun hat, und auch nicht mit der ebenso schlichten Geschichte eines Flirts mit ihren Folgen:
„Wir begannen mit der Beobachtung eines Tennisballs, auf dessen Seite eine Telefonnummer in purpurfarbener Tinte stand und der am Nachmittag des 4. Oktober 2010 im High Park zwischen zwei Schriftstellern namens Danny und Jenny hin- und hergeworfen wurde. Unser tiefstes Verständnis seiner Bewegung läuft auf die Betrachtung eines zeitlosen Bildes hinaus, das eine farblose Kurve in einem abstrakten Raum beinhaltet.“ (Smolin 2014, S.87)
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