Das rätselhafte Universum

Zoomposium mit Prof. Dr. Thomas Naumann und Dr. Ilja Bohnet „Das rätselhafte Universum: Die fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“

Zoomposium mit Prof. Dr. Thomas Naumann und Dr. Ilja Bohnet „Das rätselhafte Universum: Die fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“

In dieser weiteren Folge unserer „Zoomposium-Interview-Reihe“ hatte mein Kollege Axel Stöcker vom „Blog der großen Fragen“ und ich die große Ehre und Freude zwei ausgewiesene Kenner aus dem Bereich der physikalischen Forschung und Experten in der Vermittlung von wissenschaftlichen Forschungsergebnissen interviewen zu dürfen.

Herr Professor Dr. Thomas Naumann und Herr Dr. Ilja Bohnet stammen aus dem Bereich der Teilchenphysik-Forschung und kennen sich aus Ihrer gemeinsamen Arbeit am DESY („Deutsches Elektronen-Synchrotron„) Zeuthen-Berlin. Nicht nur durch Ihre Arbeit in der physikalischen Forschung, sondern auch durch Ihr Interesse an der spannenden Vermittlung von wissenschaftlichen Ergebnissen ist bei beiden der Wunsch geweckt worden, diese „fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“ einmal einem breiteren Publikum in Form von Publikationen zugänglich zu machen.

Hieraus sind dann zwei sehr lesenswerte Sachbücher erschienen, auf die ich an dieser Stelle gerne hinweisen möchte: „Die 42 größten Rätsel der Physik: Vom Quantenschaum bis zum Rand des Universums“ (Bohnet, 2020) und „Das rätselhafte Universum: Die fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“ (Bohnet/Naumann 2022)

Das rätselhafte Universum

„Die fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“ – die „Metaphysik der Physik“

Das hier auf meinem Wissenschaftsblog und in unserem gemeinsamen Youtube-Channel veröffentlichte „Zoomposium„-Interview verfolgt das gleiche Ziel, da es bei unseren Fragen an Herrn Prof. Dr. Thomas Naumann und Herrn Dr. Ilja Bohnet hauptsächlich um die „Metaphysik der Physik„, also um die „fundamentalen Fragen der modernen Wissenschaft“ geht, auf welche die modernen Naturwissenschaften noch keine schlüssigen Antworten gefunden haben und welche daher noch eines besagten „Paradigmenwechsels“ harren. Als kleiner „Appetizer“ soll hier schon einmal unser Fragenkatalog zu dem Interview dienen. Die Antworten gibt es dann natürlich erst im Interview.

Interview-Partner:

Prof. Dr. Thomas Naumann

Prof. Dr. Thomas Naumann

– Mitglied des ATLAS-Experiments am CERN in Genf in dem u.a. das „Higgs-Boson nachgewiesen wurde
– bis 2020 Leiter der Gruppe Teilchenphysik am DESY in Zeuthen sowie
Honorarprofessor an der Universität Leipzig
– Vorsitzender der Friedrich-Wolf-Gesellschaft

 

 

Dr. Ilja Bohnet

 

 

Dr. Ilja Bohnet

Mitarbeiter am DESY in Zeuthen
– seit 2012 Forschungsbeauftragter der Helmholtz-Gesellschaft
Autor des Buches „Die 42 Rätsel der Physik“ sowie mehrerer Kriminalromane

 

 

Interview-Fragen:

1. Wie kamen Sie auf die Idee, ein Buch über Naturwissenschaft zu schreiben, das von den offenen Fragen ausgeht?

  • Sehen Sie sich damit in einer bestimmten Tradition?

2. Sie schreiben in Ihrem Buch: „Es gibt in der Wissenschaft zuweilen die Tendenz, Probleme, die im Moment nicht lösbar scheinen, zu verdrängen.“

  • Welche Probleme würde ein guter Psychologe zum Vorschein bringen, wenn sich die aktuelle Wissenschaft bei ihm auf die Couch legte?

3. Kosmos und Kosmetik haben denselben Wortstamm, das griechische Wort für Ordnung bzw. Schönheit.

  • Ist der Kosmos schön?
  • Ist Schönheit ein Kriterium für Wahrheit?

4. Ein großes Rätsel der Kosmologie ist die Feinabstimmung der Naturkonstanten. Ein Ansatz für ihre Erklärung ist ein Multiversum aus 10500 Universen, die allerdings nicht Poppers Kriterium der Falsifizierbarkeit genügen.

  • Kann man eine solche Theorie noch als Kosmologie bezeichnen oder handelt es sich dabei eher um mathematisch inspirierte Metaphysik?

5. Auch das Bewusstsein ist ein ungelöstes Rätsel. In Ihrem Buch schreiben Sie: „Nach Meinung der Autoren gehört zum Bewusstsein unbedingt auch Humor.“

  • Welchen Raum nimmt Humor im Forschungsalltag ein und inwieweit ist seine Existenz wissenschaftlich erklärbar?

 

Das vollständige Interview ist auf unserem Youtube-Kanal „Zoomposium“ unter dem Link:

https://youtu.be/k22eSYJgPD0

zu finden.

© Axel Stöcker (die-grossen-fragen.com), Dirk Boucsein (philosophies.de)

Ich bin immer mit meiner „Diogenes-Lampe“ unterwegs, um Menschen zu finden, die sich auch nach ein wenig „Licht der Erkenntnis“ sehnen. Also wenn Ihr eigene Beiträge oder Posts für meinen Wissenschaft-/Philosophie-Blog habt, immer her damit. Sie werden mit Eurem Namen als Autor auf meiner Seite veröffentlicht, so lange sie den oben genannten Kriterien entsprechen. Denn nur geteiltes Wissen ist vermehrtes Wissen.
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Wolfgang Stegemann
1 Jahr zuvor

Ein sehr schönes Interview und ein schöner Beitrag zum Relativismus der Welt. Ich sehe diesen in doppelter Weise:

Ein physikalischer Reiz wird vom Gehirn in eine biologische Struktur transformiert bzw. durch den Reiz wird eine biologische Struktur verändert. Man kann auch sagen, ein Reiz erhöht die Entropie einer biologischen Struktur und diese versucht, Entropie wieder zu verringern, indem sie sich verändert und damit eine Handlung (kognitiv oder external) generiert.
Die biologische Struktur ist amodal zum physikalischen Reiz.
Damit ist eine binäre Beschreibung des Gehirns ausgeschlossen.
Das bedeutet, dass die Realität relativistisch ist und unsere Perspektive eine ist, nämlich die unsere, zu der wir keine Alternative haben. Es gibt nur diese Version der Realität für uns, wir können sie nicht mit anderen vergleichen.
Die Welt für uns ist ebenso relativistisch, Beispiel Determinismus:
Determinismus ist relativ und abhängig von der Perspektive des Beobachters. Nehmen wir das Raum-Zeit Fenster des Universums, das deterministische Ereignis ist dort der Urknall. Dieses Ereignis zeitigt eine einzige Trajektorie und wir können – nach unserer heutigen Erkenntnis – sagen, dass dieses Ereignis eines Tages zum entropischen Wärmetod des Universums führt (ob dies so ist oder nicht, spielt hier keine Rolle). Nehmen wir ein kleineres Raum-Zeit-Fenster, z.B. das einer Stunde an einem bestimmten Ort, dann wirken dort sehr viele deterministische Ereignisse, es existieren also viele Trajektorien. Aus einer makroskopischen Sicht wirken alle dortigen Ereignisse und Trajektorien probabilistisch. Engt man das Raum-Zeit Fenster auf die Ebene von Quanten ein, ist der Indeterminismus – aus makroskopischer Sicht – unendlich groß. Ereignisse und Trajektorien überlagern sich zu Feldern, die nicht mehr als Punkte oder Linien unterscheidbar sind.

Aus der Sicht eines Photons stellt sich derselbe Sachverhalt völlig anders dar, dort ist jedes Ereignis ein deterministisches, das raumzeitlich exakt bestimmt werden kann – aber nur aus der Sicht eines Photons.
Aus dieser Relativität ergibt sich auch die Vorhersagekraft. Je mehr Ereignisse und Trajektorien sich in einem Phasenraum befinden, desto indeterministischer ist das Szenario und die Vorhersagekraft gering. Unser Universum ist beispielsweise dann indeterministisch, wenn man es aus der Perspektive der Existenz unendlich vieler Universen betrachtet, die sich durch einzelne Parameter unterscheiden. Die Vorhersagekraft für die Zukunft jedes einzelnen dieser Universen ist dann sehr gering.
Die Vorhersagekraft ist maximal, wenn wir uns auf das Raum-Zeit Fenster eines einzigen Ereignisses begeben, etwa das des Urknalls mit seiner kausalen Folge der Entwicklung des Universums.

Man könnte also sagen, dass es unendlich viele Ereignisse und damit Trajektorien gibt, deren Zahl mit der Vergrößerung des Raum-Zeit Fensters proportional abnimmt. Hat man die maximale Skala eines Phasenraums erreicht, gibt es nur noch ein einziges deterministisches Ereignis, dessen Vorhersagekraft maximal ist. Dabei ist nicht berücksichtigt, dass Ereignisse gleicher Größe das Erstereignis verändern können.
So gesehen ist der Indeterminismus auf Quantenebene nichts weiter als ein Beobachtungseffekt aus der Makroperspektive.

Vor diesem Hintergrund ist die Vorstellung einer absoluten Wahrheit, einer Welt an sich, ausgeschlossen. Die Vorstellung, wir könnten eines Tages alle Gemeimnisse entschlüsseln, eine Illusion.

Die Welt ist für uns übrigens nicht nur vertikal, sondern ebenso horizontal relativistisch.

Kinseher Richard
Kinseher Richard
1 Jahr zuvor

Unsere Vorfahren haben gelernt, dass sich bestimmte beobachtbare Vorgänge in der Natur immer wieder ereignen – und haben zum Zwecke der Einordnung Kalender entwickelt. Diese Kalender wurden weiterentwickelt, so dass man sie als Uhren sogar am Handgelenk tragen kann. Als ´Uhrzeit´ kann man von Uhren deshalb nur KALENDERDATEN ablesen.
Aber keine Zeit! Wenn man wissen will, was ´Zeit´ ist oder was passiert, wenn ´Zeit´ vergeht, muss man sich damit beschäftigen – WIE/WARUM die Zeiger von Uhren bewegt werden.
Diese Zeiger hängen an einem getakteten Uhrwerk – welches eine Maschine ist, die nach den Gesetzen der Thermodynamik funktioniert: D.h. Wenn man potentielle Energie zufügt (Batterie einlegen / Uhrwer aufziehen) dann bewegt sich das Uhrwerk, weil darin ein einseitig gerichteter Fluss von Energie erfolgt, welcher für den Antrieb sorgt.
Man kann daher sagen: ´Zeit´ vergeht in der Uhr nur dann, wenn es dort einen einseitig gerichteten Fluss von Energie gibt – oder kürzer ´Das Wesen von Zeit ist Energie´.

Ich schreibe dies, um damit auf ein Problem aufmerksam zu machen: Die Physik hat bisher keine Definition für ´Zeit´ vorgelegt. Wenn man wie ich im vorstehenden Text davon ausgeht, dass ´Zeit´ eine Energie ist und dass man von Uhren nur Kalenderdaten ablesen kann – dann macht die Idee der ´4D-Raumzeit´ keinen Sinn mehr.

Oder anders gesagt: Eine der fundmentalsten Fragen welche die Wissenschaft beantworten muss – ist die Frage nach dem Wesen von ´Zeit´.

Kinseher Richard
Kinseher Richard
1 Jahr zuvor

In meinem vorherigen Text wurde die Uhr als Maschine beschrieben, von der man als ´Uhrzeit´ nur Kalenderdaten ablesen kann – aber keine ´Zeit´. Und das Vergehen von Zeit wurde als das Fließen von Energie im Uhrwerk betrachtet – d.h. Zeit ist Energie.
Dazu noch zwei Anmerkungen:
A) Geht man davon aus, dass unser Universum beim Urknall seine größte Energiedichte hatte – dann nimmt seitdem der Energiegehalt_pro_Volumeneinheit mit der Ausbreitung des Universums ab.
D.h. Unser Universum funktioniert im Prinzip auch wie eine Maschine: Weil Maschinen durch einen einseitig gerichteten Fluss von Energie angetrieben werden (Thermodynamik). Diese Veränderung vom Energiegehalt_pro_Volumeneinheit kann man auch als das Vergehen von ´Zeit´ betrachten.
B) Da es nach den Gesetzen der Thermodynamik kein Perpetuum-Mobile geben kann – muss auch jedes Atom sich hin zu einem energieärmeren Zustand verändern. Auch dies ist die Funktionsweise einer Maschine.
Nimmt man zusätzlich theoretisch an, dass bei dieser Veränderung zu einem energieärmeren Zustand als Nebeneffekt eine extrem winzige abstoßende Wirkung entsteht – dann würde diese abstoßende Wirkung in der Summe physikalisch eine gleichmäßig beschleunigten Bewegung ergeben. Und diese könnte der Grund sein, warum sich unser Universum mit zunehmender Beschleunigung ausbreitet.
(Diese zunehmende Ausbreitungsgeschwindigkeit setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: Der durch den Urknall vorgegebenen Ausbreitungsdynamik und der gleichmäßig beschleunigten Abstoßwirkung die durch Atome erzeugt wird.)

Diese beiden Beispiele sollen anregen, sich endlich mit dem Thema ´Zeit´ zu beschäftigen und eine Definition für ´Zeit´ zu entwickeln.
Bisher haben wir in der Physik das Problem, dass sich die Theorien Einsteins und die Quantenphysik nicht zu einem einheitlichen Modell vereinen lassen. Wenn man aber das Wesen von ´Zeit´ als Energie/-menge definiert – dann fällt die Zeit-Komponente weg und neue Denkansätze zum Verständnis unseres Universums sind möglich.