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27.06.09 · 19:12 Uhr
Die Zukunft der Physik: Macht Stringtheorie die Physik kaputt?
Kategorie: Geistes- & Sozialwissenschaften·Kultur·Naturwissenschaften·Themenwoche · Kommentare: 48
Ich habe in letzter Zeit einige Bücher über String-Theorie gelesen (z.B. von Lisa Randall und Brian Greene). String-Theorie ist eine faszinierende Sache: es gibt darin keine Elementarteilchen, sondern nur einen einzelnen, elementaren "String"; ein eindimensionales Objekt. Je nachdem, wie dieser Stringt schwingt, erscheint er uns als die verschiedenen Teilchen, die das Standardmodell der Teilchenphysik kennt (Photon, Elektron, Neutrino, etc). Damit diese Theorie funktioniert, müsste unser Universum allerdings mehr als nur die drei bekannten Raumdimensionen haben: wir bräuchten insgesamt 11!
Die Stringtheorie ist verführerisch: sie könnte die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantentheorie vereinen und so die Probleme lösen, an denen schon Albert Einstein selbst (erfolglos) gearbeitet hat. Sie könnte uns erklären, wie unser Universum wirklich entstanden ist und das Paradox der Urknallsingularität auflösen. Und noch viel mehr - sie könnte die erste wirkliche "Theorie von allem" sein.
Allerdings ist in der Stringtheorie nicht alles eitel Sonnenschein. Die ganze Disziplin steht vor gravierenden Problemen. Und es ist zweifelhaft, ob sie in absehbarer Zeit gelöst werden können. Mehr noch, die Konzentrierung der Physiker auf die Stringtheorie könnte die Versuche, die großen Probleme der Physik zu lösen, regelrecht sabotieren.
Das meint zumindest der Physiker Lee Smolin in seinem Buch "The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next"
Die fünf großen Probleme der PhysikSmolin hat Ahnung vom Thema. Er hat jahrelang in der Stringtheorie gearbeitet und wichtige Arbeiten verfasst. Er hat sich aber auch immer schon mit der Physik abseits der Stringtheorie beschäftigt.
Gleich im ersten Kapitel des Buches definiert er die "fünf großen Probleme der theoretischen Physik":
- Die Quantengravitation: Wie kann man allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie in einer einzigen Theorie vereinen?
- Das grundlegende Problem der Quantentheorie: Wie lässt sich die grundlegenden Probleme der Quantentheorie (die Rolle des Beobachters, Unschärferelatione, ...) lösen: durch eine Neuinterpretation oder eine völlig neue Theorie?
- Das Problem der Vereinheitlichung: Können die Kräfte und Teilchen des Standardmodells in einer einzigen Theorie vereinheitlicht werden?
- Das Problem der Konstanten: Wie können die vielen freien Variablen des Standardmodells erklärt werden? Wie wählt die Natur Werte für diese Variablen?
- Das Problem der dunklen Materie und der dunklen Energie: Wie erklärt man dunkle Energie/Materie? Oder, wenn beide nicht existieren, wie erklärt man die Beobachtungsbefunde auf eine andere Art und Weise?
Diese 5 Probleme gilt es zu lösen. Aber ist die Stringtheorie wirklich der Weg dazu?
Smolin beginnt nun, das Prinzip der Vereinheitlichung zu erklären: die Keplerschen Gesetze, Maxwells Theorie des Elektromagnetismus, Relativitätstheorie, etc. Der nächste große Teil des Buches ist der Erklärung der Stringtheorie gewidmet. Die grundlegenden Eigenschaften der Theorie und der Strings werden vorgestellt und Smolin erklärt auch schön, wie sich die Theorie von einer Außenseiteridee zu dem dominanten Forschungsgebiet der theoretischen Physiker entwickelt hat.
Die Probleme der Stringtheorie
Im Gegensatz zu anderen Büchern zu diesem Thema widmet Smolin allerdings auch den Problemen der Theorie viel Zeit. Das erste Problem der Stringtheorie ist, dass sie genaugenommen keine "Theorie" im eigentlichen Sinne ist. Aus mathematischer Sicht ist die Behandlung der Eigenschaften der Strings extrem kompliziert. Bis auf wenige Ausnahmen (die erwiesenermaßen unser Universum nicht beschreiben können) ist es nicht möglich, die entsprechenden Gleichungen explizit aufzuschreiben. Man verwendet daher oft ein Approximationsverfahren (Störungsrechnung), bei dem man statt einer einzelnen Gleichung eine unendliche Reihe von Termen erhält. Je mehr Terme man inkludiert, desto besser ist die Annäherung an die Wirklichkeit. In der Himmelsmechanik ist Störungsrechnung beispielsweise ein Standardverfahren und funktioniert hervorragend. Um damit aber sicher arbeiten zu können, müsste man eigentlich erstmal nachweisen, dass dieses Verfahren endlich ist. D.h. man muss zeigen können, dass die Terme in der Reihe nicht unendlich groß werden können und dass auch die unendliche Summe aller Terme immer noch einen endlichen Wert hat.
Bei der Stringtheorie konnte das nicht nachgewiesen werden. Es gab zwar Ansätze für einen Beweis - der aber nicht völlständig war. Smolin war überrascht, als er diese Tatsache herausfand; er war immer davon überzeugt, dass die Endlichkeit der Stringtheorie schon längst bewiesen war. Auch viele Stringtheoretiker selbst wissen nicht, dass der Beweis nicht existiert bzw. ignorieren diese Tatsache bzw. meinen, dass der Beweis schon irgendwann noch geführt werden wird.
Viel schwerwiegender ist aber das Problem der Uneindeutigkeit. Es gibt nicht nur eine Stringtheorie - es gibt nahezu unendlich viele verschiedene Versionen (das liegt daran, dass man für die Form der zusätzlichen Dimensionen im Prinzip eine beliebige Wahl treffen kann). Der "oberste Stringtheoretiker", Edward Witten, konnte zwar zeigen, dass sich die hauptsächlichen Stringtheorien in einer einzigen, übergeordneten Theorie vereinen lassen. Über diese "M-Theorie" ist allerdings heute noch weniger bekannt, als über die Stringtheorie.
Und es bleibt immer noch das Problem der "String Theory Landscapes". Ursprünglich dachte man, die Stringtheorie wäre die fundamentale Theorie des Universums. Heute weiß man, dass das falsch ist. Es gibt eine enorme Anzahl an Zuständen in der Stringtheorie, die alle zuverschiedenen Ergebnissen führen. Die Zahl, die hier oft genannt wird, ist 10500 ! Natürlich wird man darunter auch Theorien finden, die unser Universum beschreiben - aber wie erklärt man, warum genau diese Version in der Natur realisiert ist und alle anderen nicht?
Und schließlich bleibt das Problem, dass die Stringtheorie zwar nun schon seit bald 30 Jahren intensiv betrieben wird - aber immer noch keine konkreten Ergebnisse vorzuweisen hat. Es gibt immer noch keine Vorhersagen, die durch Beobachtungen überprüft werden können. Es gibt keine Experimente, die durchgeführt werden können, um die Theorie zu verifizieren oder zu falsifizieren. Die Stringtheorie ist der Lösung der fünf großen Probleme kaum näher gekommen. Sie würde zwar das Problem der Vereinheitlichung lösen - aber bei den restlichen Punkten gab es wenig Fortschritte.
Bild: xkcd
Abseits der Stringtheorie
Smolin stellt ausdrücklich klar, dass er dieses Buch nicht geschrieben hat, um die Stringtheorie anzugreifen:
"I can only insist that I am writing this book not to attack string theory..."Aber er kritisiert die Art und Weise, wie theoretische Physik betrieben wird. Wer kein Stringtheoretiker ist, hat Schwierigkeiten, überhaupt irgendwo eine Anstellung zu bekommen; bis auf wenige Ausnahmen werden alle entsprechenden Arbeitsgruppen von Stringtheoretikern geleitet. Trotz der gravierenden Probleme, die mit der Stringtheorie existieren, beschäftigt sich die Community mit unverminderter Intensität und Enthusiamus mit den Strings und alternative Theorien und Ansätze bleiben auf der Strecke.
Viele dieser Theorien stellt Smolin in seinem Buch vor (Schleifenquantengravitation, Twistor-Theorie, nicht kommutative Geometrie, deformierte spezielle Relativitätstheorie, modifizierte Newonsche Dynamik, ...). Es gäbe also genügend alternative Ansätze zur Stringtheorie, die durchaus ebenso vielversprechend sein können. Und im Gegensatz zur Stringtheorie entziehen sich die anderen Ansätze nicht im gleichen Ausmaß der experimentellen Überprüfung. Trotzdem werden sie nur von wenigen "Einzelgängern" betrieben und erhalten vom Rest der Community viel weniger Aufmerksamkeit als die Stringtheorie.
Im letzten Teil des Buches widmet Smolin sich daher wissenschaftsphilosophischen und -theoretischen Überlegungen und probiert zu analysieren, wie es zu dieser Situation kommen konnte und wie sie sich vielleicht lösen lässt.
Smolins Beschreibung der stringtheoretischen Community ist wenig schmeichelhaft. Man hetzt zu sehr unterschiedlichen Moden nach: je nach der aktuellen Mode wird an bestimmten Themen geforscht und das von der Mehrheit der Stringtheoretiker. Ist die Mode vorbei, wird der Forschungsgegenstand aufgegeben - egal ob das Problem gelöst werden konnte oder nicht - und man widmet sich dem nächsten "Modeproblem". Authoritäten - wie z.B. Edward Witten - werden zu hoch gehalten; kaum ein Stringtheoretiker würde es sich erlauben, eine andere Meinung zu haben als Witten. Smolin listet folgende sieben Eigenschaften auf, die die stringtheoretische Community vom Rest der wissenschaftlichen Welt unterscheidet:
Smolin stellt nochmal klar, dass er nicht individuelle Stringtheoretiker kritisiert, sondern ihr Verhalten als Gruppe. Hier bringt er den Begriff des "Groupthink" ins Spiel. Dieser Begriff aus der Psychologie wird bei Wikipedia beispielsweise folgendermaßen definiert (diese Definition deckt sich auch mit der in Smolins Buch):
- extremes Selbstbewußtsein bis hin zu Elitismus
- eine "monolithische" Gemeinschaft in der ein hohes Maß an Einigkeit herrscht, auch wenn die wissenschaftliche Situation das eigentlich nicht rechtfertigen würde
- in einigen Fällen eine Identifikation mit der Gemeinschaft, die an politische bzw. religiöse Gruppen erinnert
- ein starkes Gefühl für die Trennung zwischen der Community und "den anderen"
- eine Geringschätzung und Desinteresse der Arbeit von Wissenschaftlern, die nicht der Gruppe angehören
- eine Tendenz, Indizien zu optimistisch zu beurteilen und die Möglichkeit zu ignorieren, dass die Theorie falsch sein könnte
- ein mangelndes Verständnis für die Risiken, die ein Forschungsvorhaben beinhalten sollte
"Gruppendenken bezeichnet einen Prozess, bei dem eine Gruppe von eigentlich kompetenten Personen schlechte oder realitätsferne Entscheidungen trifft, weil jede Person ihre eigene Meinung an die vermutete Gruppenmeinung anpasst. Daraus können Situationen entstehen, bei der die Gruppe Handlungen oder Kompromissen zustimmt, die jedes einzelne Gruppenmitglied unter normalen Umständen ablehnen würde."In diesem Verhalten sind Smolin eine ernste Gefahr für die Weiterentwicklung der theoretischen Physik. Solange weiterhin nur an einer einzigen Theorie geforscht wird und alternative Ansätze ignoriert werden, besteht die Gefahr, das wichtige Erkenntnisse gar nicht oder viel später als nötig gefunden werden. Ganz besonders gilt das für die Stringtheorie, die ja durchaus nicht unumstritten ist und außerdem nicht experimentell überprüfbar ist.
Bild: xkcd
Seher und Handwerker
Smolin führt diese Entwicklung auf die zwei unterschiedlichen Wissenschaftlertypen zurück, die er definiert: "Seher" und "Handwerker". "Seher" sind z.B. Forscher wie Albert Einstein, die fähig waren, große, neue Fragen zu stellen und mutig genug, sie auf unkonventionelle Art und Weise zu beantworten (Smolin stellt übrigens klar, dass er hier nur über Leute spricht, die Teil des "normalen" Wissenschaftsbetriebs sind und nicht von "Cranks" o.ä.). "Handwerker" sind Wissenschaftler, die die Grundlagen ihres Fachgebiet gut beherrschen und durch Anwendung der bekannten Gesetze neue Erkenntnisse gewinnen. Damit Wissenschaft erfolgreich ist, braucht es beides: in "revolutionären" Perioden, wie z.B. Anfang des letzten Jahrhunderts, braucht es "Seher" um die anstehenden Probleme zu lösen. Sind die neuen Theorien erstmal etabliert, braucht man "Handwerker", die die neuen Theorien weiterentwickeln und anwenden.
Smolin meint nun, dass man es verpasst hat, den Wissenschaftsbetrieb rechtzeitig von "Handwerkern" auf "Seher" umzustellen. Spätestens in den Achtzigern Jahren wäre eigentlich eine neue Revolution nötig gewesen, um die Lösung der ungelösten Probleme voranzutreiben. Trotzdem hat man mit der "handwerklichen" Methode weitergemacht. Die ist aber, wie man bei der Stringtheorie sieht, nicht geeignet, um wirkliche Fortschritte zu machen. Man bräuchte also wieder mehr "Seher". Mittlerweile ist der Forschungsbetrieb, mit Peer-Review, Förderanträgen, befristeten Verträgen, etc aber völlig auf die "Handwerker" ausgerichtet; ein "Seher" hätte es enorm schwierig, hier Fuß zu fassen. Will man die großen Probleme der Physik lösen, dann müssen die Rahmenbedingungen entsprechend geändert werden.
Fazit
"The Trouble with Physics" ist ein äußerst interessantes Buch! Und durchaus empfehlenswert. Smolin erklärt zwar nicht ganz so gut wie z.B. Brian Greene - aber er schreibt trotzdem sehr klar und verständlich. Sein etwas anderer Blick auf die Stringtheorie ist lesenswert und seine Beschreibung der Wissenschaft abseits der Stringtheorie ist spannend. Genauso wie seine wissenschaftsphilosophischen Abhandlungen und persönlichen Ankedoten (z.B. über sein Zusammentreffen mit dem Philosophen Paul Feyerabend). Das Buch ist zwar schon 2 Jahre alt - aber in seinen hauptsächlichen Punkten immer noch aktuelle. Und erst vor ein paar Monaten ist die deutsche Version erschienen. Eine klare Leseempfehlung!
P.S. Backreaction hat das Buch schon vor ein paar Jahren besprochen und auch Lee Smolin dazu interviewt.
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Autor: Florian Freistetter· 48 Kommentare· Permalink· Trackback-URL
Buch· Die Zukunft der Physik· Edward Witten· Elementarteilchen· Groupthink· Lee Smolin· M-Theorie· Physik· Quantengravitation· Quantenphysik· Relativitätstheorie· Sciencebooks· String· Stringtheorie· The Trouble with Physics· theoretische Physik· Vereinheitlichung· Wissenschaft· Wissenschaftsphilosophie· Wissenschaftstheorie· xkcd
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Kommentare (48)
Und woraus ergibt sich sich die Popularität der Theorie unter den Physikern. Es muss doch was dran sein, was sie von den Konkurrenzmodellen abhebt und die Truppe so fasziniert? Oder wie lange kann so eine Theorie leben, ohne dass sie handfeste Ergebnisse liefert?
@antiangst: genau darum gehts ja: wie kann die Theorie so lange überleben, ohne Ergebnisse zu liefern? Ich kann es nicht sagen (vielleicht lesen ja Stringtheoretiker mit?). Vielleicht liegt es daran, dass die ST am Anfang enorm vielversprechend und sehr elegant war. Jetzt hat man schon so viel darin investiert, dass es schwer ist, sie wieder los zu lassen...
Das sind ja fast zustände wie in der Soziologie ;-) Wobei man da langsam dazu kommt Theorien wirklich zu testen, auch wenn sich manche trotz empirischer Widerlegung hartnäckig halten.
Ich kenne mich zugegebener Maßen in der Physik zu wenig aus, ich bin da eher der interessierte Laie, aber vielleicht könnte ja die schwierige Überprüfung der Stringtheorie zu ihrer Popularität geführt haben. Man muss nicht wirklich etwas beweisen und kriegt trotzdem Forschungsgelder und "mysterische" Theorien bieten für die Journalisten auch schon mal gutes Futter. Nunja eine Vermutung.
Bisher dachte ich ja das die Physik darauf basiert, dass die Theorien immer wieder überprüft werden. Egal ob durch Beobachtung oder Experiment. So langsam bröckelt mein Weltbild bezüglich dieser Wissenschaft. ;-)
Danke für die gute Zusammenfassung des Buches, da muss ich es ja (fast) nicht mehr selbst lesen. Wobei Smolin und Randall wollte ich schon lesen, aber Peter Woit auf keinen Fall. Scheinen einige plausible Argumente dabei zu sein, einige finde ich aber auch weniger überzeugend (wie das mit den Sehern). Insgesamt würde ich wohl den Schluss ziehen: Spannende Sache, aber nicht versprechend genug um nicht anderen Methoden mehr Aufmerksamkeit zukommen zu lassen.
@JörgR: "Spannende Sache, aber nicht versprechend genug um nicht anderen Methoden mehr Aufmerksamkeit zukommen zu lassen."
Ja, das ist auch in etwa Smolins Meinung. Er hat nichts gegen die Stringtheorie an sich; nur gegen die Tatsache, dass sie die gesamte Forschung dominiert.
"Es gibt immer noch keine Vorhersagen, die durch Beobachtungen überprüft werden können."
Doch eine - sie ist nur leider falsch und muss wegerklärt werden: Der Raum müsste 10 (oder 11 oder 26) Dimensionen haben...
Ich bin ja eigentlich ein Fan der String-Theorie - leider ist die Mathematik dahinter für mich viel zu komplex, um mehr als das zu kapieren, was in den populärwissenschaftlichen Büchern steht. Aber ich finde die Theorie ästhetisch sehr ansprechend und bin auch von der potentiellen Mächtigkeit beeindruckt. Aber die Sache mit der mangelnden experimentellen Überprüfung ist halt leider wirklich kritisch - das ist nicht der Weg, wie Wissenschaft gemacht werden sollte. Da müssten die Stringtheoretiker mal intensiver drüber nachdenken - irgendwie muss man da doch ein Experiment designen können?
Kann man die Dimensionen überhaupt messen?
Ich hab übrigens statt Twistor-Theorie zuerst "Twitter-Theorie" gelesen...mannomann...
Also im SGU Podcast hat Michio Kaku schonmal mehrere Möglichkeiten genannt, wie man das messen können sollte...wobei Michio Kaku auch ein ziemlicher Optimist ist einerseits, andererseits aber auch ein starker Vertreter der Ansicht, dass Mathematik alleine reicht. Muss mal ein Buch von dem lesen.
@Soziobloge: Naja, die zusätzlichen Dimensionen sollen ja extrem klein sein. Aber wenn es sie gäbe, dann müsste sich z.-B. die Gravitationskraft auf sehr kleinen Skalen anders verhalten als gewohnt. Das könnte man messen - wenn man denn genau genug messen könnte. Ich weiß nicht, wie weit die Experimentatoren da grade sind - aber es liegt wohl noch außer Reichweite. Außerdem hätte man mit so einem Experiment nur die Existenz von mehr als 3 Dimensionen gezeigt (was natürlich auch cool wäre ;) ) aber nicht die Gültigkeit der Stringtheorie. Gleiches gilt z.B. für die supersymmetrischen Teilchen, die von der Stringtheorie vorhergesagt werden. Die könnte man am LHC vielleicht finden - aber Supersymmetrie kann auch ohne Stringtheorie erklärt werden...
Lee Smolin hat ein übrigens neues Paper draußen:
http://backreaction.blogspot.com/2009/06/constraining-modified-dispersion.html
Prospects for constraining quantum gravity dispersion with near term observations
Passt doch irgendwie zum Thema Vorhersahen von Theorien ;-)
@Florian - interessanter Artikel, vor allem dieses "Groupthink"-Phänomen finde ich interessant - würde mich wirklich interessieren, wie zu sowas kommt, vllt. gibt es weiterführende Literatur...
@JörgR "Scheinen einige plausible Argumente dabei zu sein, einige finde ich aber auch weniger überzeugend (wie das mit den Sehern)." - Das mit den "Sehern" und "Handwerkern" stammt - soweit ich weiß - von Thomas S. Kuhns berühmten Werk "Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen" - ein faszinierendes Werk, nicht schwer zu lesen und ein Klassiker der Wissenschaftsgeschichte bzw. historischen Wissenschaftstheorie.
Gewisse Ideen sind halt populär, einige davon (virulente Meme? oder wie nennt man das) bekanntermaßen hartnäckig und schwer loszuwerden. Ohne daß dies imho mit dem Nichtloslassenkönnen des schon Investierten zusammenhängen muß. Und ohne daß damit von vorne herein klar wäre, ob diese Idee sinnvoll ist (kann next-generation-'Seher' hervorbringen) oder nicht (kann/wird cranks hervorbringen).
Obwohl feststehen dürfte, daß die Deppen-Variante deutlich robuster gegen neue funktionale Ideen ist.
@Florian - interessanter Artikel, vor allem dieses "Groupthink"-Phänomen finde ich interessant - würde mich wirklich interessieren, wie zu sowas kommt, vllt. gibt es weiterführende Literatur...
@JörgR "Scheinen einige plausible Argumente dabei zu sein, einige finde ich aber auch weniger überzeugend (wie das mit den Sehern)." - Das mit den "Sehern" und "Handwerkern" stammt - soweit ich weiß - von Thomas S. Kuhns berühmten Werk "Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen" - ein faszinierendes Werk, sehr gut zu lesen und ein Klassiker der Wissenschaftsgeschichte bzw. historischen Wissenschaftstheorie. Kann ich nur empfehlen:
http://www.amazon.de/Die-Struktur-wissenschaftlicher-Revolutionen-Taschenbuch-Wissenschaft/dp/3518067338
Ich bin jetzt etwas erstaunt, ich kenne micht in Stringtheorie nicht aus, war aber bisher immer davon ausgegangen, dass sie zumindest in einigen Spezielfällen Vohersagen liefert. Wenn dem nicht so ist wäre das in der Tat kritisch. Wenn dem so ist drängt sich gerade die ketzerische Frage auf "Worin unterscheidet sich dann die Stringtheorie von der Homöopathie?". Die von Smolin genannten 7 Punkte treffen auf beide zu. Ein Unterschied besteht natürlich in der komplizierten Mathematik, die eine öffentliche Diskussion erheblich erschwert.
Auf jeden Fall Danke für den Buchtipp.
@aebby
Nein, es gibt einen massiven Unterschied zur Homöopathie:
Diese setzt voraus, dass ein guter Teil unseres gesicherten Wissens falsch ist, sie widerspricht weiten Teilen der Physik, Chemie und Biologie.
Die STringtheorie tut das - soweit wir wissen - nicht, sie *erweitert* vorhandene Theorien, aber diese sind als Grenzfälle noch in ihr enthalten.
Das ist ja das knifflige an der Wissenschaft, das die Pseudowissenschaftler so gern übersehen: Eine neue Theorie muss nicht nur irgendetwas neues erklären, sondern darf auch keiner Sache widersprechen, die wir schon wissen. Deswegen ist es ja auch so schwierig, sich neue Theorien auszudenken.
Meinem Verständnis nach bekam die Stringtheorie einen guten Teil ihrer Popularität, weil sie "die Gravitation enthält/vorhersagt". Was sie tatsächlich tut, ist, ein masseloses Spin-2-Teilchen vorherzusagen. Ein solches Teilchen bekommt man auch, wenn man die Gravitationswechselwirkung quantisiert, also sieht man das als Vorhersage der Gravitation an. Soweit ich weiß, sagt die Theorie aber nicht wirklich, dass dieWechslewirkung dieses Teilchens mit der Masse gekoppelt ist, insofern ist die "Vorhersage" in meinen Augen etwas dünn.
@Florian: vielen Dank für die tolle Zusammenfassung!
@JörgR: ich habe vor einiger Zeit "Not Even Wrong" von Peter Woit gelesen und war davon ziemlich enttäuscht. Man findet darin viele der Themen Smolins wieder, aber der Ton ist insgesamt deutlich "härter", das Buch liest sich stellenweise wie eine Abrechnung.
Woit versucht, ohne Formeln oder Diagramme sehr in die Tiefe zu gehen, mit dem Ergebnis, dass ich seinen Ausführungen zur String-Theorie sehr schnell nicht mehr folgen konnte - obwohl ich selbst Physiker bin und daher eigentlich gute Voraussetzungen mitbringen müsste. Für die meisten Leser dürfte die Informationsdichte in seinem Text viel, viel zu hoch sein.
Zu Sehern/Handwerkern: aus der Luft gegriffen scheint mir das Thema nicht (aber musste der Übersetzer aus "valley crossers/hill climbers" unbedingt "Seher/Handwerker" machen?), z.B. http://physicsworld.com/cws/article/print/38468
Der heutige Forschungsbetrieb würde es einem Kauz wie Einstein sehr schwer machen; meines Wissens konnte Einstein seinen Forschungsinteressen ungehindert nachgehen, weitestgehend ohne lästige Organisation, Verwaltung, Vorlesungen oder Doktoranden.
@aebby: Also in gewissen Rahmen gibt es schon "Vorhersagen" - wie eben die Sache mit der Gravitation. Aber das ist natürlich nichts, auf dem man eine ganze Theorie basieren kann. Dann gibts noch weitere Ergebnisse (zu Schwarzen Löchern z.B.) wo die String-Theorie gute Erklärungen liefert. Aber ein Beweis wie z.B. bei der Relativitätstheorie (Atomuhren im Flugzeug, Sternbeobachtung bei Sonnenfinsternis, ...) gibt es noch nicht.
Und wie MartinB. schon gesagt hat, gibt es natürlich schon Unterschiede zu Pseudowissenschaften...
@Phillip: "Zu Sehern/Handwerkern: aus der Luft gegriffen scheint mir das Thema nicht (aber musste der Übersetzer aus "valley crossers/hill climbers" unbedingt "Seher/Handwerker" machen?),"
Also ich hab das Buch in Englisch gelesen; Smolin selbst verwendet die Wörter "Seers" and "Craftsmen". Aber "valley crossers/hill climbers" finde ich fast noch besser.
"Der heutige Forschungsbetrieb würde es einem Kauz wie Einstein sehr schwer machen; meines Wissens konnte Einstein seinen Forschungsinteressen ungehindert nachgehen, weitestgehend ohne lästige Organisation, Verwaltung, Vorlesungen oder Doktoranden."
Naja - aber selbst damals fand Einstein erst eine Anstellung an einer Uni als er seine großen Arbeiten 1905 veröffentlicht hatte. Dafür durfte er auch nur ans Patentamt...
Wollte gerade auf den Buchanan-Artikel verweisen und mich erkundigen, ob jemand Peter Woits Buch einschätzen kann. Dank Philippe Leick alles hinfällig...
@JörgR
Gut, dann war ich nicht allein ;) Du hast was von dem Wortregen verstanden? Mich hats völlig weggewischt. Nix kapiert. Nüssa. Nada. Hatte fast den Eindruck, als ob Steven Novella diesmal auch eher baff war ;)
Hmm, nicht dass ich mich jetzt erinnere was er gesagt hat genau, aber ich habs glaube ich verstanden einigermaßen. Jedenfalls erinnere ich mich, dass ich damals was drüber schreiben wollte (also über die Experimente, die er vorgeschlagen hat). Sollte ich auf den Hausaufgaben-Zettel schreiben...
Hmmm... hat nicht Brian Greene selbstironisch irgendwo geschrieben, dass die String-Theorie eine geistige Droge ist, die das Gehirn von hoffnungsvollen Nachwuchstalenten verklebt?
Wenn man einen Hammer in der Hand hat, sieht die Welt eben wie eine Ansammlung von Nägeln aus. Hat man dann mit dem Hammer ein paar Nägeln eingeschlagen, gewöhnt man sich so daran, dass man gar nicht sehen will, dass die Welt auch noch aus anderen Dingen besteht - und ignoriert Menschen, die das machen.
Wie man sich von solchen geistigen Drogen löst, muß natürlich jeder für sich selbst heraus finden. Für mich ist die Medizin Kunst, Meditation und die Nutzung der rechten Hirnhälfte (auch wenn dies natürlich wissenschaftlich inkorrekt ist). Ein zuviel der Medizin ist natürlich ungesund, aber in maßen genossen hilft sie dem logischen Denken aus Endlosschleifen raus zu kommen, die es selbst niemals entdecken kann.
Ich glaube, "Seher" hatten es immer schwer, Fuß zu fassen. Und sie schaffen es trotzdem. Es scheint momentan einfach kein Seher dazusein, oder sie geben sich noch nicht zu erkennen, weil sie noch nicht die ganz zündende Idee haben.
Ich glaube, wenn so eine Idee erstmal da ist, dann entfaltet sie auch Attraktivität. Natürlich ist man erst mal vorsichtig, man will sich ja nicht lächerlich machen. Spricht im kleinen Kreis drüber, diskutiert mögliche Gegenargumente...
Ich sehe so ein Buch eher als Vorboten der Revolution als als Zeichen für eine "kaputte Physik". Wenn schon Theorie-Alternativen da sind, wenn man ihre namen schon auszusprechen wagt, dann dauert es nicht mehr lange.
Hmm ja, das mit "Seher" und Handwerker scheint tatsächlich auf Kuhn zu beruhen.
Andererseits war z.B. Karl Popper immer anderer Meinung als Kuhn, insofern als dass wissenschaftliche Arbeit nicht zwischen revolutionären und evolutionären Phasen unterscheidet, sondern dass eine (natur)wissenschaftliche Theorie immer auch die Chance auf Falsifizierbarkeit haben muss, d.h. sie muss (theoretisch oder praktisch) widerlegbar sein. Revolutionär sind dann Theorien, die einerseits nachweislich bis jetzt gültige Theorien als Näherungen beinhalten und andererseits diese bis jetzt bestehenden Theorien (respektive deren Modellen) unter gewissen Randbedingungen als falsch darstellen können. Typische Beispiele sind, natürlich, die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie, welche die Newtonsche Theorie an ihre Grenzen brachte, resp. diese aufzeigten.
Ich kenne mich mit der Stringtheorie gar nicht aus, aber wenn es tatsächlich so ist, dass sie nicht falsifizierbar ist, würde sie gemäss Popper schon gar nicht unter die Kategorie der naturwissenschaftlichen Theorien fallen.
@JörgR
Cool. Vielleicht hast ja mal Zeit das in einigermaßen verständlichen Worten zusammenzufassen :)
Vorausgesetzt, das ist bei der Stringtheorie überhaupt möglich ^^
Kleiner Bug: Die "deutsche Version" ist nach xkcd verlinkt.
@KoW: "Popper war immer anderer Meinung als Kuhn" - Auch wenn das im Interesse der Dramatik gern so dargestellt wird, entspricht das eigentlich nicht ganz den Tatsachen. Beide haben sich schlicht mit unterschiedlichen Dingen beschäftigt: Popper mit der Frage, wie die Wissenschaft sein soll, Kuhn mit der Frage, wie sie wirklich ist.
Mal ein Beitrag zur Diskussion von Lubos Motl
http://motls.blogspot.com/2009/02/answering-critic-from-cartoon.html
Gruß
Alexander
@Florian, @Martin ... sorry für die verspätete Antwort, da hat was mit dem Kommentarabo nicht geklappt. Ich hätte wohl besser einen Smilie hinzugefügt, schon klar dass es einen gewichtigen Unterschied gibt. Der Homöopathie fehlt die innere Konsistenz und Nachvollziehbarkeit. Aber nach einigen jahren Physik Abstinenz bin ich doch erstaunt, dass eine Theorie, die noch solche Kritikpunkte bietet derart bestimmend ist. Jetzt muss ich aber erst mal das Buch lesen.
Florian Freistetter· 28.06.09 · 11:26 Uhr:
ja, Atomuhren gehen langsamer, und zwar mit der Geschwindigkeit gemessen relativ zum CMB (früher Aether genannt), nicht relativ zu irgendwas. Seit 2006 (Nobelpreis Smoot & Mather) ist bekannt, dass der Cosmic Microwave Background "The New Aether Drift" in Phys.Rev. Lett. gilt, nicht die SRT.
Also nur eine "kleine" Korrektur, aber von fundamentaler Bedeutung
mit freundlichen Gruessen aus Linz von
Hartwig Thim
@Thim: Ihr mangelndes physikalisches Verständnis und ihre Legende, dass Smoot den Aether wiederentdeckt und die SRT widerlegt hätte, haben sie in Artikeln bei Thilo ja schon ausgiebig kundgetan. Das muss hier nicht auch noch wiederholt werden.
@Florian Freistetter,
ich hätte ja nicht geschrieben, wenn ich nicht einen Fehler in Ihrem Beitrag bemerkt hätte. Da musste ich zuschlagen (so wie ich gerade auf der Terasse sitzend beim Essen und Trinken ein Insekt erschlug, das mich gerade stechen wollte). Ich kann
Fehler im Raum nicht unbeeinsprucht stehen lassen. Sie stechen mir sofort ins Auge.
Freundliche Gruesse aus Linz,
Hartwig Thim
@Thim: "Ich kann Fehler im Raum nicht unbeeinsprucht stehen lassen."
Ja, ich hab schon gemerkt, dass immer die Aufmerksamkeit suchen. Aber ich werde hier mit ihnen nicht über ihren Mangel an physikalischen Verständnis und ihre Geltungssucht diskutieren. In diesem Artikel geht es um Stringtheorie. Wenn sie dazu was relevantes zu sagen haben, nur zu. Wenn sie allerdings nur wieder erklären wollen, wie dumm Einstein ist, dann suchen sie sich bitte einen anderen Spielplatz.
@Florian Freistetter,
ich habe Enstein nie als dumm bezeichnet, da müsste ich ja alle Menschen als dumm bzeichnen, weil jeder Mensch Fehler gemacht hat.
Ich habe andere Spielplätze, an jedem Dienstag sogar einen Fussballplatz, und werde Ihrer Bitte, in Ihrem Forum nicht zu spielen, gerne entsprechen.
Freundliche Gruesse aus Linz, wo's beginnt.
Hartwig Thim
Zitat:D.h. man muss zeigen können, dass die Terme in der Reihe nicht unendlich groß werden können und dass auch die unendliche Summe aller Terme immer noch einen endlichen Wert hat.
Das ist schlicht falsch!
Die Reihenentwicklungen sowohl der Himmelsmechanik als auch der Quantenelektrodynamik sind nicht konvergent, sondern nur sog. asymptotische Entwicklungen.Als Physiker sollten Sie das eigentlich wissen.
Stichwort Borelsummation.
@Wolfgang Graßmann: Florian Freistetter zitiert hier ziemlich wörtlich den besprochenen Autor. Um zu erklären, warum Sie das, was er da schreibt, für schlichtweg falsch halten, sollten Sie den Unterschied zwischen asymptotischer Entwicklung und Konvergenz einmal genauer darstellen.
@Florian Freistetter: Ich habe die deutsche Übersetzung des Buches inzwischen gelesen. Ohne das englische Original zu kennen fürchte ich, dass die Übersetzung ziemlich schlecht ist. Manches klingt jedenfalls sehr merkwürdig. z.B. zu Beginn des Kapitels 15:
steht das wirklich so im englischen Original?@Wolfgang Graßmann: Wie Jörg Friedrich schon sagte: so stehts im Buch.
@Jörg Friedrich: Dort steht:
Da hat der Übersetzer wohl geschlampt...
Danke, ich dachte es mir. Leider ist die deutsche Übersetzung leider wohl voll von solchen "Übersetzungsfehlern". Insofern kann man die deutsche Übersetzung nur begrenzt empfehlen. Sie reicht wohl, um eine Übersicht über die Zusammenhänge und Tendenzen zu bekommen, ist aber auf keinen Fall "zitierfähig". Und wenn einem manches im Kontext merkwürdig erscheint, sollte man nicht unbedingt an sich, sondern vielleicht auch am Übersetzer zweifeln.
Ich hab mich viel mit der String Theorie beschäftigt und noch immer scheine ich mich irgendwo in der Anfangsphase (oder besser Ursuppe) zu bewegen.
Tausend Leute forschen seit Dekaden an zahlreichen Theorien der ST und im Prinzip ist man keinen Schritt weiter als "Green" und "Schwarz".
Im Grunde ist man so darauf eingeschossen ein "Super Teilchen" zu entdecken welches alle Parammeter der Quantenfeldtheorie und Relativitätstheorie vereint. Mir erschließt sich die Verlockung der ganzen Thematik, ein Erklärung zu finden alle fundamentalen Theorien unserer Physik zu beschreiben und das mit am liebsten nur einer Formel.
Aber Fakt ist, wenn kaum Ressourcen auf geboten werden um Theorien zu verifizieren kommt auch die Physik keinen Schritt weiter.
Eine Interessante Sache in diesem Zusammenhang ist Dunkle Materie:
Auf Grund von dem Dritten Kepler'schen Gesetz wird vorausgesetzt, dass die Rotationsgeschwindigkeit der äußeren Bereiche der Galaxien abnimmt. Beobachten tut man aber das Gegenteil. Nun hat man festgestellt, dass die Masse im All deutlich höher sein muss als bis her angenommen und da muss eine Erklärung her, also "Erfindet" man eine Dunkle Materie die eine nicht messbare Masse aufweist, die nun die nich auffindbare Masse erklären soll.
Ich meine das ist doch Paradox, etwas anzunehmen um eine eventuell überholte oder lückenhafte Theorie zu erhärten.
Bei der ST hingegen ist es einfach nur eine Idee die sich eventuell nie beweisen lässt, die immer komplexer gestaltet wird (Stichwort Multidimensionalität) und immer andere Teilchenformen annimmt um immer mehr Fragestellungen beantworten zu können.
So könnte man ähnlich Annehmen:
Ein Teilchen X welches erwitert durch eine Dimension "5" alle Eigenschaften aller bekannter und unbekannter Teilchen annehmen kann und anstatt Endlose Formeln dazu festzulegen, fasst man alle "Frequenzen" dieses Teilchens, ähnlich eines Periodensystems, zusammen. Im Prinzip errechnet man das Periodensystem revers um die gemeinsame Plattform zu bilden ?!?
Ich meine einen Beweis hierfür dürfte genau so schwer oder besser garnicht zu erbringen sein.
Fazit ist wohl, dass die theoretische Physik definitiv in einer Midlife Crisis steck und keiner hat den Mut eine andere Richtung vorzugeben. Vielleicht ein Fall fürs Nobel Komitee.
Aber super Buchzusammenfassung werde bald das Lesen anfangen.
PS.: Es wird auch wieder "Seher" geben. Alle Paar Jahrzehnte wird ein super heller Kopf geboren und irgendwann auch Jemand, der in der theoretischen Physik landet.
Als Seher ist man bereit, sich die Freiheit zu nehmen, die etablierte Ordnung außer Acht zu lassen - und das lernt man wohl nicht. Kennen wir Seher? Interessante Ansätze eines ganz anderen Denkens - es geht ja im Thema um die Vereinheitlichung - sehe ich bei Burkhard Heim und Nassim Haramein, wobei letzterer weitaus verständlicher entwickelt, und das ist ja schon ziemlich sympathisch. Er fragt sich, wieso ein Punkt keine Dimension hat, und kommt infolge dieser Infragestellung und vielen geometrischen Überlegungen zu einer kosmologischen Skalierung, benötigt nur die Gravitations- und EM-Kraft und verändert mit seiner Sicht ebenfalls wie Heim den Blick auf das Ganze - liefert also eine ganz neue Vision - und das ist ziemlich ungewohnt. Ich vermute, daß wegen der Kraft seiner Vision auch die Stargate-Autoren auf ihn zurückgegriffen haben. Die beschriebene Dichotomie in Seher und Handwerker findet sich als Stagnationsphänomen auch im politischen Raum - es scheint mehr Schiedsrichter (Normierer; Verwalter) als Spieler (Risikoträger; Visionäre) zu geben. Die meisten wählen Sicherheit.
@Kammreiter: " Er fragt sich, wieso ein Punkt keine Dimension hat"
Weil es sonst - per Defintion - kein Punkt wäre. Heim hat Pseudowissenschaft betrieben; Haramein kenn ich nicht. "Seher" sind das aber sicher keine...
Na ja, wie ist es - so fragt Nassim in http://www.videogold.de/nassim-haramein-einheitsfeld-theorie-teil-1/ - dann möglich, daß aus lauter Nichtsen (Punkten) eine Dimension gebaut wird, darauf die zweite und darauf (wie bekannt) die dritte Dimension aufbaut. Zumindest wird auch in der ST von (vielen) Dimensionen im Bereich des Wirkungsquantums gesprochen. Nassim geht da einen Schritt weiter und spricht halt von allen Dimensionen. Mir gefällt seine Kosmologie; sogar wenn sie falsch wäre hat sie meiner Meinung nach eine ganz lange Strecke etwas Plausibles. Später wird es jedoch sehr esoterisch, aber das wollte ich hier mit Sicherheit nicht "verkaufen".
@Kammreiter: Wer sagt denn, dass ein Punkt ein "Nichts" ist. Und in der Natur gibt es keine eindimensionalen Punkte. Da scheint jemand die mathematische Beschreibung der Realität mit der Realität selbst zu verwechseln...
Eindimensionale Punkte - hab ich nicht erwähnt; ausführlicher meinte ich: "daß aus lauter Nichtsen (Punkten) DURCH ANEINANDERREIHUNG eine Dimension NÄMLICH DIE DER LINIE gebaut wird," erst die Linie ist doch (geometrisch gesehen) eindimensional, während jeder der sie konstituierenden Punkte isoliert von anderen Dimensionen (am Anfang der geometrischen Betrachtung stehend) nulldimensional ist. Es geht dabei um die Frage was ein Punkt eigentlich sei; daß er Im Raume selber Träger jedweder Dimension(serfahrung - im physikalischen Sinne natürlich) ist, ist völlig unstrittig. Diese Infinitesimalbetrachtung ist für jede Näherungsbetrachtung von essentieller Bedeutung, weshalb ich diesen Aspekt (Dimensionsverständnis beim Objekt "Punkt") durchaus diskussionswürdig halte.
@Kammreiter: Nochmal: Punkte, Linien, etc sind mathematische Objekte. Wenn man die mathematische Beschreibung der Realität mit der Realität gleichsetzt kann leicht Unsinn dabei herauskommen...
Also geht es ums Dimensionsverständnis. Das Auftrennen von Dimensionen ist aus analytischer Sicht durchaus sinnvoll, doch kommen wir mit unseren bisherigen Modellvorstellungen von der substantiellen Wirklichkeit ziemlich schnell an Grenzen, die uns anhand kosmologischer Realitäten mehr Fragen bereiten als lösen. Ich halte solche Fragen jedenfalls für spannend; als ich Physik studiert habe war ich davon regelrecht schokiert, daß niemand weiß, was Zeit, Raum, Kraft und Energie an sich sind. Das ist aber, so mein Trost, in den anderen Wissenschaften auch nicht anders. So kann kein Jurist definieren, was Recht ist. Und die Frage, was Information ist, bzw. das pauschale Verständnis für Information wird nicht zuletzt durch theoretische Überlegungen in der Quantenphysik ganz gehörig durcheinander gebracht. Deswegen die erkenntnistheoretische Frage, was ist eigentlich "Dimension"?
@Kammreiter: "Deswegen die erkenntnistheoretische Frage, was ist eigentlich "Dimension"? "
Was daran jetzt "erkenntnistheoretisch" sein soll, weis ich zwar nicht. Aber wenn du wissen willst, was Wissenschaftler meinen, wenn sie "Dimension" sagen, habe ich das hier erklärt: http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/09/was-sind-dimensionen.php