Die grenzen der Erkenntnis

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    • Die grenzen der Erkenntnis

      ... oder wie sich die Idee,was Naturwissenschaft ist mit der Zeit geändert hat:

      Ich hoffe ich gleite hier nicht zu sehr ins "esoterische" ab und Sie
      werden mir meine folgenden Fragen doch versuchen zu beantworten,obwohl
      diese eher (wissenschafts)philosophischer Natur sind:


      Die Auffassung von dem,was Wissenschaft" ist hat sich im Laufe der Geschichte deutlich verändert.
      Ein Beispiel:

      Aristoteles meinte ,Dinge fielen eben immer nach unten,weil es ihre Natur sei dies zu tuen.(Tautologie ?)
      A.war der Ansicht,man könne durch reines Nachdenken die Gesetzmässigkeiten des Kosmos ergründen.

      Gallileo
      versuchte bei seinen Fallexperimenten,ganz praktisch am Experiment zu
      ergründen ,wie Körper fallen.Er maß Größen.Er prüfte an praktischen
      Experimenten.

      Newton machte in seiner " Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica"
      eben gerade die Mathematik zur Grundlage seiner Theorien über die
      Schwerkraft.Bestätigt wurdendiese Theorien durch astronomische
      Beobachtungen und Experimente.

      Sie am CERN gründen Ihre
      Experimente auf mathematische Modelle der theoretischen Physik,die es
      eben im Experiment zu bestätigen oder zu widerlegen gilt.

      Meine Frage:
      Kommt
      gerade bei der aktuellen Teilchenphysik nicht die Physik,die
      Naturwisenschaft hier an einen Punkt,an dem irgendwann die Theorie sich
      mit den Mitteln der Technik,die dem Menschen zur Verfügung stehen nicht
      mehr bestätigen lässt.
      Die Mathematik,auf deren Modellen die gesamte
      Teilchenphysik heute zu beruhen scheint,ist ja bei genauerer Betrachtung
      eigentlich auch nichts anderes,als ein menschengemachtes
      Denkmodell,quasi eine Form der Philosophie.

      Ist es nicht
      zumindest so,das in Kosmologie und Teilchenphysik inzwischen eine große
      Anzahl verschiedenster Modelle/Theorien existieren,deren experimentelle
      Bestätigung noch aussteht,die sich zumindest mit heutigen technischen
      Mitteln auch schwer werden experimentell belegen lassen,für deren
      experimentelle Überprüfung man noch keine durchführbaren Experimente
      erdacht hat.Gibt es also dort nicht quasi eine Art "Überhang" an
      mathematischen Theorien,einen Mangel an bestätigenden Experimenten ?

      Könnte
      man also argumentieren,daß wir möglicherweise an einem Punkt sind,wo
      die aktuelle Vorgehensweise der Physik
      (beobachten,messen,modellieren,überprüfen) sich möglicherweise hin zu
      einer Auffassung von Wissenschaft hin verändert,die quasi versucht, die
      Welt durch reines "Nachdenken" zu erklären?Dies schon aus dem oben
      bereits genannten Grund heraus,daß möglicherweise irgendwann Experimente
      zur Bestätigung unserer erdachten Modelle technisch nicht mehr machbar
      sind.Das wäre dann quasi eine Rückehr zur Denkschule des Aristoteles.

      Entscheidend
      finde ich hierbei die Überlegung,was Mathematik,die Grundlage all der
      Modelle der modernen Teilchenphysik,eigentlich ist.Schon Einstein hatte
      sich ja sehr gewundert,wie es eigentlich möglich sei,dass ein von
      Menschen ersonnenes "willkürliches" Denksystem so vortrefflich dazu
      geeignet schien,die Realität so überzeugend zu "erklären".
    • Irena, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Physikdidaktik war so freundlich uns eine Antwort auf Deine Fragen zu schreiben. Hier kommen ihre Antworten:

      Lieber Volker,

      Sie stellen hier nichts weniger als die Frage nach dem aktuellen physikphilosophischen ‚Weltbild‘. Im Folgenden werde ich versuchen, auf einige Stichworte einzugehen bzw. Literaturtipps zu geben.

      volker123 wrote:

      Kommt gerade bei der aktuellen Teilchenphysik nicht die Physik,die Naturwisenschaft hier an einen Punkt,an dem irgendwann die Theorie sich mit den Mitteln der Technik,die dem Menschen zur Verfügung stehen nicht mehr bestätigen lässt.
      Die Mathematik,auf deren Modellen die gesamte Teilchenphysik heute zu beruhen scheint,ist ja bei genauerer Betrachtung eigentlich auch nichts anderes,als ein menschengemachtes Denkmodell,quasi eine Form der Philosophie.


      Die Frage nach der Natur der Mathematik (menschgemacht oder der Welt zugrundeliegend) wird seit Ewigkeiten diskutiert: prominentestes Beispiel ist Platon, dessen Auffassung auch heute, von sogenannten Platonikern :) , vertreten wird.
      [Mensch entwickelt Mathematik zur Weltbeschreibung => ist diese ein willkürliches Konstrukt oder weltimmanente Begebenheit? => der Mensch ist ja selbst Teil der Natur – sagen die Platoniker - und nimmt diese also gemäß demselben zugrundeliegenden Bauplan wahr => also muss die Mathematik weltimmanent sein => aber was ist mit den nicht-euklidischen Geometrien, bzw. den Räumen mit mehr als drei Dimension, welche der Sinneswahrnehmung in hohem Maße widersprechen, ganz zu schweigen von der unheimlich anschaulichen Gruppenalgebra – erwidern die Nicht-Platoniker? -->…]

      Für eine sehr schöne Diskussion dieser in ihren Konsequenzen schier unerschöpflichen, leider nicht streng beantwortbaren Frage empfehle ich Mario Livios Buch „Ist Gott ein Mathematiker?“, C.H.Beck 2010 . Der Autor ist ein theoretischer Physiker – bitte vom reißerischen Titel des deutschen Ausgabe nicht erschrecken lassen.

      Außerdem gäbe es noch das wunderschöne Werk von Hans Wußing „6000 Jahre Mathematik – eine kulturgeschichtliche Zeitreise“, Springer 2009, in dem die enge Verbundenheit zwischen der Mathematik- und der Physikentwicklung verdeutlicht wird – der Autor berücksichtigt nicht nur historische, sondern auch naturphilosophische Aspekte.

      Diese Perspektive nähert sich Ihrer Frage am ehesten: es ist nämlich sowohl möglich, dass zunächst nur mathematisch formulierte Hypothesen experimentell überprüft werden (z.B. das CERN), als auch dass die Notwendigkeit, experimentelle Daten zu verstehen, zur Entwicklung neuer mathematischer Instrumente führt, wodurch die Physik die Entwicklung der reinen Mathematik vorantreibt. Nicht nur die Grenze zwischen Physik und Philosophie, sondern auch zwischen Physik und Mathematik ist fließend, bzw. es ist nicht zweckmäßig, eine solche Grenze zu ziehen.

      volker123 wrote:

      Könnte man also argumentieren,daß wir möglicherweise an einem Punkt sind,wo die aktuelle Vorgehensweise der Physik (beobachten,messen,modellieren,überprüfen) sich möglicherweise hin zu einer Auffassung von Wissenschaft hin verändert,die quasi versucht, die Welt durch reines "Nachdenken" zu erklären? Dies schon aus dem oben bereits genannten Grund heraus,daß möglicherweise irgendwann Experimentezur Bestätigung unserer erdachten Modelle technisch nicht mehr machbar sind.Das wäre dann quasi eine Rückehr zur Denkschule des Aristoteles.


      Die Rückkehr zu einer ‚alten‘ philosophischen Auffassung wäre an sich weder ungewöhnlich, noch weiter schlimm, weil philosophische Ideen sich wie der berühmte rote Faden durch die Entwicklung der Physik hindurchziehen und über manchen Theoriewechsel erhaben sind. Beispiele hierfür sind die Atomismus-Hypothese ( = die Welt besteht aus elementaren Bauteilen und die Physik wird diese sowohl theoretisch beschreiben, als auch im Experiment finden), die Annahme, dass die Natur nach Gesetzmäßigkeiten funktioniert (es gibt Naturgesetze und die Physik wird den mathematischen Ausdruck dafür finden), bzw. die Idee, dass, wenn es so etwas wie die eine ideale ( = adäquate, bestmögliche) Wissenschaft gibt, die heutige Physik dieser am Nähesten kommt – was sich auch in der Geschichte der Physik zeigt.

      Damit ist folgendes gemeint: die physikalischen Theorien sind weder vollständig, noch in Stein gemeißelt, aber sie sind die besten, die wir haben. Demnach gilt die Physik als universell = alle Systeme in der Natur sind physikalische Systeme und fundamental = um ein System physikalisch zu beschreiben, muss man niemals den Kontext der Physik verlassen, was für Chemie und Biologie eben nicht gilt.

      Die von Ihnen angesprochene ‚Aristotelische‘ Auffassung „A. war der Ansicht, man könne durch reines Nachdenken die Gesetzmäßigkeiten des Kosmos ergründen“ gilt aus gutem Grund als überholt, weil sie die Rolle des Experiments völlig ausklammert und wie Sie richtig anfügen, bereits durch Galileis bzw. den Oxfordern Empiristen verworfen wurde (was damals einem befreienden Bruch mit der methodisch und sprachlich unzulänglich gewordenen Scholastik entsprach). Zu Aristoteles möchte ich allerdings anmerken, dass er selbst Tiere seziert haben soll, wie Descartes auch – da ich die Originaltexte nicht gelesen habe, und deshalb nicht aus erster Hand weiß, was Aristoteles wirklich dachte, gehe ich davon aus, dass man an dieser Stelle eher von einer historisch gewachsenen ‚Aristotelischen‘ Auffassung sprechen sollte.

      Den leidenschaftlichen (Al)Chemisten und Experimentalisten Newton würde man kaum als Platoniker bezeichnen. Auch bei Descartes bzw. Leibniz ‚steht‘ die Notwendigkeit der experimentellen Bestätigung, auch wenn sie die Konzepte der Mathesis Universalis bzw. der Scientia Generalis einführten (Leibniz ging es um nichts weniger als darum, ‚Gottes Plan‘ zur Erschaffung der Welt analytisch zu ergründen wollte, durch die Erschaffung einer universell einsetzbaren Meta-Zeichensprache, generisch für alle Wissenschaft…was die Macht des reinen Denkens zu unterstreichen scheint). Heutzutage spräche man eher von der Seinsgebundenheit des Wissens. Diese grundlegende Bedingung rollt dem Experiment geradezu den berühmten ‚roten Teppich‘ aus, und kann außerdem moderne Konzepte verkraften: der einstige allmächtige Experimentator (= Master & Controller des zu untersuchenden ‚Teils der Natur‘) wird spätestens im Kontext der Quantenmechanik, der synthetischen Biologie oder der Künstlichen Intelligenz zum Bestandteil bzw. zum Erzeuger und Partner des jeweiligen Systems.

      In diesem Zusammenhang wird auch plausibel, weshalb man streng genommen keine belastbare Aussage über die technologischen Grenzen machen kann… auch wenn es verblüffend erscheinen mag: es ist faktisch nicht möglich, eine allgemein gültige „Generelle Gebrauchsanweisung für die Physikalische Wissenschaft – mitsamt Risiken und möglicher Nebenwirkungen“ anzugeben, sondern die Entwicklung ist völlig offen, sowohl bzgl. Theorie, als auch bzgl. der experimentellen Möglichkeiten!

      volker123 wrote:

      Schon Einstein hatte sich ja sehr gewundert,wie es eigentlich möglich sei,dass ein von Menschen ersonnenes "willkürliches" Denksystem so vortrefflich dazu geeignet schien,die Realität so überzeugend zu "erklären".


      Dieser Punkt findet seine philosophische Entsprechung in Putnams sogenannten „No-miracle argument“, vgl. de.wikipedia.org/wiki/Strukturenrealismus, wo eine schöne Zusammenfassung aktueller wissenschaftsfreundlicher (= realistischer) Positionen gegeben wird.

      Zur Übersicht der aktuellen philosophischen Diskussion empfehle ich folgende Bücher:

      1. "Wissenschaftstheorie", von Stöckler und Bartels [Hrsg.], mentis, Paderborn, 2009
      2. "Philosophie der Physik", M. Esfeld [Hrsg.], Suhrkamp, 2012
      3. "Philosophie der Quantenphysik", C. Friebe [Hrsg.], Springer 2015
      4. „Einführung in die Naturphilosophie“ von Michael Esfeld, WBG 2002

      Doch genug geschrieben:

      Wenn ich Ihre Frage in einem Satz beantworten müsste, würde ich mich für folgende Fassung entscheiden: die Möglichkeiten der technologischen Entwicklung zu einem bestimmten Zeitpunkt liegen jenseits unseres Ereignishorizonts; wenn es sich – entgegen aller Wahrscheinlichkeit - wirklich zeigen sollte, dass ein physikalisches Modell nicht experimentell überprüft werden kann, dann wird man im Laufe der Zeit dieses Modell zugunsten eines empirisch adäquaten (= experimentell zugänglichen) Modells verwerfen.
    • PS1: Die Physik verkraftet so Einiges; in physics we trust :)
      theguardian.com/commentisfree/2008/jul/01/physics.schools

      PS2:
      Eine ferne Chance zur experimentellen Beantwortung der Frage nach der
      Natur der Mathematik liegt meines Erachtens in der Künstlichen
      Intelligenz (oftmals umstritten). Falls es gelingen sollte, intelligente
      Systeme menschlicher Mächtigkeit zu erzeugen (das Wort ‚bauen‘ wäre an
      dieser Stelle nicht gut gewählt, weil man höchstwahrscheinlich nicht
      ohne Selbstorganisation auskommen wird), wird sich herausstellen, ob
      diese Systeme so etwas wie Mathematik bzw. Physik generieren, und wenn
      ja, was für eine Physik das wäre... wie schwierig dieses Unterfangen
      momentan ist, zeigen folgende Bespiel-Links:

      neurorobotik.de/index_de.php
      zeit.de/video/2015-01/40042565…nimmt-opernrolle#autoplay

      Viele Grüße
      Irena