Thread by @pavel23

Die zwei besten "Weltformeln", die wir haben, sind diese hier. beide sind rund 100 Jahre alt. Die eine beschreibt die Einsteinschen Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, die andere ist eine Form der Schrödingergleichung, die der Quantenmechanik zugrunde liegt.

Vor hundert Jahren gab es nur eine handvoll Leute auf der Welt, die sie verstanden haben. Heutzutage gehört das zu den Grundlagen jedes Physikstudiums und vieler anderer Wissenschaften, etwa der Astronomie, und die Quantenmechanik in der Chemie, Biologie und allem elektronischen.

Bis zum Abitur kommt man unter Umständen mit Quantenmechanik in Kontakt, die allgemeine Realitivitätstheorie bleibt meist ganz außen vor, nur die spezielle wird gelehrt. Für ein tieferes Verständnis der Einsteingleichungen fehlt es in der Schule an der Mathematik, aber bei der...

...Quantenmechanik kommt man mit Schulmathematik ziemlich weit, aber in der Schulphysik geht man da nicht tief rein, sondern behandelt die Phänomene wie Polarisation und Interferenz am Doppelspalt eher qualitativ und ohne Quantenlogik oder bra-ket-Notation.

In manchen Schulen gehört auch die Schrödinger-Gleichung mit zum Physik-Stoff, aber ich glaube, das ist eher die Ausnahme. Hatte jemand von euch im Physik-Leistungskurs die Schrödinger-Gleichung? Oder den Hamilton-Operator?

Mein Eindruck ist, dass Schulphysik auch heute noch meist ein sehr rudimentäres Bild liefert, das mit dem modernen Bild von Physik nicht viel zu tun hat, sondern eher dem Stand der Physik des 19. Jahrhunderts entspricht.

Ist das ein Problem? Braucht man das überhaupt, wenn man kein Physiker ist? Zumal sich unsere beiden Weltformeln nicht miteinander vertragen und in bestimmten Situationen unterschiedliche Vorhersagen liefern, also unvollständig oder in Teilen falsch sind?

Außerdem ist es schwierig, die Quantenmechanik und Quantenlogik physikalisch zu interpretieren, oder besser gesagt, sich eine intuitive oder bildliche Vorstellung von den Vorgängen auf Quantenebene zu machen; es kann sogar dem Verständnis abträglich sein, wenn man das versucht.

Größeren Erfolg verspricht derzeit, Quantensysteme informationstheoretisch zu analysieren und zu beschreiben - wie Computerprogramme oder Computernetzwerke. Koryphäen der theoretischen Physik wie Leonard Susskind lassen sich sogar dazu herab, ...

...Paper zusammen mit Informatikern zu schreiben - vor Jahren kaum denkbar. Vielleicht gelingen uns dadurch Durchbrüche in den Grundlagen der Physik, die es seit hundert Jahren eigentlich nicht mehr gegeben hat.

Was ich mit diesem Thread möchte, ist ein bisschen Werbung dafür zu machen, tiefer in die Mathematik und Physik einzusteigen, so tief, dass man versteht, was sich hinter den oben stehenden Formeln verbirgt. Quantenmechanik halte ich dabei für "nützlicher" als Relativität, aber...

...am Ende will man doch beides halbwegs verstehen, und man braucht dafür auch kein Physikstudium, aber es braucht Zeit und ist anstrengend und hat auch seine Längen, aber es sollte für jeden machbar sein, der keine Berührungsängste mit abstrakter Mathematik hat.

Was das bringt? Nun, die meisten von uns stellen sich irgendwann "Existenzfragen" wie "wo kommen wir her" und "warum sind wir hier" und "wie groß ist das Universum" und "was hält es im Innern zusammen".

Nicht, dass die Physik jetzt Antworten auf alle Fragen hätte, aber sie hilft zunächst einmal dabei, zu erkennen, auf welche Fragen es keine Antwort geben kann, also über deren Wahrheitsgehalt man nicht sinnvoll streiten kann, und sie lehrt den Umgang ...

... mit Gewissheiten und Wahrscheinlichkeiten, und wann und wie Wahrscheinlichkeit zu Gewissheit wird und welche Ansprüche an "Gewissheit" zu stellen sind, um Zufall auszuschließen.

Wäre es nicht toll, wenn wir alle besser darin wären, Meinung und Wahrheit in einer Aussage zu unterscheiden? Nicht nur beim Zuhören, sondern beim eigenen Denken und Sprechen? Und mehr explizit mit Wahrscheinlichkeiten kalkulieren und kommunizieren?

Die Physik, die es in die Lehrbücher geschafft hat, bildet das solideste Fundament für Gewissheiten über Existierendes, das wir haben. Mehr Gewissheit ist nicht im Angebot. Der Physik ist mehr zu trauen als den eigenen Sinneseindrücken oder Beobachtungen der Umwelt. Viel mehr.

Und nein, ich will Physik nicht vergöttern, aber abgesehen davon, dass sie Grundlage aller Technologie und unseres Wohlstandes ist, kann sie uns viel über unseren Platz im Universum verraten und uns ein gemeinsames Bild von der Welt vermitteln.

In einer Welt, wo Meinungsblasen und "alternative Fakten" immer mehr polarisieren, findet man in den Grundlagen der Physik eine solide Basis, die ausdiskutiert ist und die man bedenkenlos glauben kann, ohne Gefahr zu laufen, seinen Verstand durch Propaganda oder Unsinn ...

...zu beschädigen. Physik ist keine Meinung, es ist eine Anleitung zum Vermessen der Welt und Sammlung festgestellter Zusammenhängen von Messungen. Ja, an den Rändern gibt es auch haufenweise wilde Spekulationen, aber die Physik trennt da schärfer als jede andere Wissenschaft.

Besonders faszinierend an Quantenmechanik finde ich, dass sie eine Welt beschreibt, die ganz anderen Gesetzen folgt als die Welt, in der wir leben, und gleichzeitig die Welt ist, in der wir leben.

Schlimmer noch, es gilt eine andere Logik. Mengenlehre funktioniert anders. Das Ganze besteht nicht aus der Summe der Einzelteile; es ist meist weniger und niemals mehr. Und Dinge "passieren" mit äußerst präzisem Zufall.

"Passieren" heißt in dem Fall, dass sich Quantensysteme begegnen und Informationen austauschen, sich "verschränken". Sie teilen sich dabei ein Stück Information, und sondern dazu "überflüssige" Information ab, etwa als Photon, das sich wiederum selbst mit anderen ...

...Quantensystemen verschränken kann. Unsere Realität basiert also auf der Verschränkung von Quantensystemen, und auch Messungen von Quantenzuständen sind nichts anderes als Verschränkung mit der Messapparatur, z.B. mit Molekülen in unserem Auge und letztlich unserem Körper.

Und sagte ich schon, dass man Quanteninformation weder zerstören noch kopieren kann? Dafür aber teleportieren? Das alles ist wird aber umso weniger mystisch, je tiefer man in die Materie eintaucht, aber ohne Mathematik kommt man nur begrenzt tief und ...

...verpasst viel Faszinierendes. Eine Sache etwa, die ich quasi als Enthüllung empfand war, wie der Hamilton-Operator das Prinzip der Energieerhaltung verkörpert, etwas Unveränderliches in einem Universum, wo sich alles ständig ändert und von lauter anderen Dingen abhängt.

Klassische Logik, die im Wesentlichem auf Aristoteles basiert, mit klaren Kategorien, wo das eine nicht das andere sein, ist eine mangelhafte Beschreibung der Welt, die in der Physik viele Probleme gemacht hat, etwa, als es darum ging, ...

...ob Licht eine Welle oder ein Haufen Teilchen ist, und heute wissen wir, dass es beides ist oder sein kann. An einem definierten Ort oder überall zugleich sein kann. Einen definierten Weg oder alle Wege zugleich nehmen kann.

Ich will daraus jetzt keine "Quantenphilosopie" ableiten, und klassische Physik beschreibt unsere Welt in nützlicherer Weise und ergibt sich aus der Quantenphysik, wenn sie auf viele Teilchen zugleich angewendet wird, aber ich halte Quantenlogik für einen...

... unverzichtbaren Teil jeder Philosophie oder Weltanschauung, die den Anspruch erhebt, die reale Welt grundlegend zu beschreiben.

Unser oft rigides Kategoriendenken stößt dabei häufiger auf Grenzen, wenn die Natur uns mit Fällen konfrontiert, die in mehrere Kategorien zugleich passen, etwa, wenn jemand männliche und weibliche Geschlechtsmerkmale hat.

Schuldig oder nicht schuldig und Bestrafung ist auch so ein Prinzip, das auf ziemlich wackeligen Füßen steht und eigentlich aus der Welt geschafft gehört, denn nach den Regeln der Physik, also in der Realität, kann niemand an irgendetwas Schuld sein.

Jemand kann wichtiges Glied in einer Kausalkette sein, die zu gesellschaftlich nicht tolerierbaren Folgen geführt hat, Verletzungen der Gesundheit oder der Rechte anderer, aber dass jemand sich hätte anders verhalten können, als er sich verhalten hat,...

...ist eine juristische Fiktion, die mit der Realität nichts zu tun hat und definitiv falsch ist. Es gibt null Anhaltspunkte, dass sich eine Person in einer Situation hätte anders verhalten können, als sie sich verhalten hat - und alles spricht fürs Gegenteil.

Das bedeutet nicht, dass eine Gesellschaft keine Justiz braucht oder jeder machen kann, was er will, aber Schuld und Strafe sind primitive Krücken. Worum es doch eigentlich geht ist, dass man in einer Gesellschaft bestimmtes Verhalten unterbinden möchte,...

...aber die Bestrafung eines "Täters" ist der archaische Versuch, jemanden durch ein Übel dazu zu bringen, bessere Entscheidungen zu treffen, als er bisher getroffen hat. Wir wissen, dass das bei Straftaten praktisch nicht funktioniert.

Eine vernünftigeres System wäre, und viele Länder bewegen sich auch in die Richtung, einen "Straftäter" als nichtfunktionale Person zu betrachten und eine eventuell notwendige Absonderung von der Gesellschaft zur Reparatur der Schäden oder Defizite des Täters zu nutzen.

In den Fällen, wo das nicht möglich ist, etwa in Fällen, wo heutzutage Sicherheitsverwahrung angeordnet wird, stellt sich noch mehr die Sinnhaftigkeit von Strafhaft.

Ein viel größeres Gewicht müsste darauf liegen, herauszufinden, wodurch diese Defizite oder Schäden bei einer straffälligen Person entstanden sind und diese Ursachen oder Zustände zu beseitigen, egal, ob gesellschaftlich oder individuell.

Leider ist unsere Gesellschaft ist weiten Teilen noch zu primitiv und unsere Kultur von archaischen Konzepten wie Schuld und Strafe vergiftet, aber ein gewisser Fortschritt ist da, wenn auch nur langsam, und Prävention ist völlig unterentwickelt und unterfinanziert.

Des weiteren steht für mich das gesamte Konzept von Freiheit und Demokratie auf tönernen Füßen, und die Enttäuschung oder Abkehr vieler Menschen von diesen Prinzipien kann auch daran liegen, dass sie nicht so funktionieren wie angepriesen, weil im Fundament viel Unsinn ist.

Faktisch befinden wir uns längst in einem postdemokratischen Zustand, wo demokratische Mitwirkung durch Parteien und Lobbyorganisation immer mehr ausgehebelt und vom Volk immer weniger nachgefragt wird.

Das könnte auch daran liegen, dass der Freiheitsbegriff nicht nur verklärt ist, sondern wir eine völlig falsche Vorstellung davon haben, was Freiheit ist, wie sie in ihren verschiedenen Formen funktioniert und über welche Formen von Freiheit wir überhaupt verfügen.

Dasselbe gilt für Demokratie. Sie hat fundamentale Schwächen und Fehler, von denen die wir viele erfolgreich kompensieren, aber der theoretische Unterbau besteht aus frei erfundenen Postulaten oder Annahmen, die zum Teil falsch bzw. unwissenschaftlich sind.

Werft einfach mal einen Blick in die Grundsatzprogramme der politischen Parteien, wo die Grundwerte der Partei beschrieben und teilweise von philosophischen Prinzipien abgeleitet werden. Wenig davon macht bei tieferer Betrachtung Sinn.

Mein Punkt ist nicht, dass ich Politik durch Naturwissenschaft ersetzen will; das wäre Unsinn. Politik ist die Domäne des subjektiven Bewertens, des Priorisierens und des Ausgleichs divergierender Interessen, Wissenschaft ist die Suche nach objektivem Wissen.

Beides sollte möglichst sauber getrennt sein, die Wissenschaft ist bereits stark genug politisiert, es schadet nur ihrer Glaubwürdigkeit. Was man eher haben will sind Politiker, die mit Modellen der Realität hantieren, die zumindest nicht mit wissenschaftlichen Erkenntnissen..

...unvereinbar sind. Das wird aber nicht passieren, so lange fast alle mit Modellen der Realität unterwegs sind, die schlicht falsch sind und zu deshalb zu schlechten Ergebnissen führen. Diese Modelle haben oft die Qualität von Vorurteilen, weil Vorurteile normales...

...Ergebnis menschlichen Lernens sind, das evolutionär bedingt aus einem Einzelfall oder wenigen Fällen Entscheidungsheuristiken für die Zukunft ableiten muss, ohne dabei über tausende Leben zu verfügen, mit denen man probieren kann, was wie tödlich ist oder nicht, aber...

...Politik auf der Basis von Vorurteilen reicht nicht aus in der modernen Welt. Interessenausgleich kann nur fair sein, wenn die wahrscheinlichen Folgen einer Entscheidung möglichst realitätsnah ermittelt und den Akteuren annähernd bewusst sind. Davon sind wir weit entfernt.