Wahrheit und Wirklichkeit

Science · Gast

Meine Frage:
Kann man überhaupt über die "wahre" Wirklichkeit etwas aussagen?
Wissen wir überhaupt, wie Atome und Elementarteilchen wirklich "aussehen"?
Sind alle naturwissenschaftlichen Theorien im Endeffekt nur falsche Abbildungen der Wirklichkeit?

Meine Ideen:
Einige Theorien (darunter die Relativitätstheorie und Quantenmechanik) können doch gar nicht falsch sein, sonst hätten wir doch heute keine Errungenschaften und Technologien, die als Grundlage diese Theorien haben.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

Viele Physiker sind heute der Meinung, dass die Physik bzw. eine physikalische Theorie nur mathematische Modelle der Wirklichkeit umfasst, die bestimmte (experimentell prüfbare) Aspekte beschreiben. Damit sagt die Physik nichts über die Wirklichkeit aus (weder was sie ist, noch wie sie ist), sondern sie beschreibt nur mathematische Methoden, wie man Phänomene beschreiben kann. Das wäre ein rein positivistischer Standpunkt, der es ablehnt, überhaupt über Wirklichkedit zu reden, da diese sozusagen nicht wissenschaftlich greifbar ist.

Allerdings gewinnt man, wenn man sich länger mit theoretischer Physik beschäftigt, den Eindruck, dass diese Modelle doch etwas mehr sind als nur Rezepte zur Berechnung von Phänomenen,sondern dass sie einen Teil einer unterlagerten, jedoch nicht direkt zugänglichen Wirklichkeit repräsentieren. Warum sollte ein mathematischesa Modell, das heute und hier perfekt funktioniert, auch morgen in der Andromedagalaxie funktionieren, wenn es nicht mehr ist als nur ein menschengemachtes Rechenrezept? Dies wäre ein ebenfalls weit verbreiteteter, eher platonistischer Standpunkt.

Fakt ist, dass man diese Fragen nicht im Rahmen der Physik, sondern der Metaphysik, also der Philosophie diskutiert. Als Startpunkt schlage ich dabei immer Platons Höhlengleichnis vor.

Science · Gast

Das ist ein wirklich interessantes Thema.
Viele Menschen denken, dass die Wissenschaft wirklich alles erklären kann (auch die Wirklichkeit). Mich überrascht es, dass sie das nicht tut.
Stephen Hawking sagt in seinem Buch "Der große Entwurf", dass die Philosophie tot sei. Aber das ist dann ja wohl nicht so.

Eine interessante Frage ist: Sehen Atome und Elementarteilchen wirklich so aus, wie sie immer dargestellt werden? Was bedeutet überhaupt in diesem Zusammenhang "sehen". Meint man damit nur, dass Teilchen gemessen werden?
Ein Quark hat ja noch niemand wirklich gesehen. Man hat es nur mit Hilfe von Streuexperimenten nachgewiesen. Wie also muss man sich z.B. Quarks vorstellen. Wohl nicht als Kügelchen, oder?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

## · Gast

Science · Gast

Frage an TomS: Welches Bild (Vorstellung) haben Sie denn von Atomen, Elementarteilchen und Quarks?

Wichtig ist doch, dass man eben weiß, dass ein Proton z.B. 1 Elementarladung trägt, das Neutron aber neutral ist. Und das Quarks eben die fundamentalen Bestandteile der Nukleonen sind. Es ist wichtig, die physikalischen Größen der Atome, Nukleonen etc. zu kennen.

Aber irgendwie muss man sich doch ein Atom vorstellen. Immerhin gibt doch z.B. der Rutherfordsche Streuversuch darüber auskunft. Oder wie sollte man diesen Versuch interpretieren?

Und was ist mit den tief-inelastischen Streuversuchen (Stickwort Quarks)?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

Letzteres ist ein gutes Stichwort.

Das naive Bild dreier Quarks im Nukleon ist eigentlich völlig falsch. Es ist tatsächlich so, dass das Nukleon algebraische Eigenschaften hat, wie man sie aus drei Quarks ableiten kann (Ladung, Spin, Isospin), dass aber seine dynamische Eigenschaften (Masse, Formfaktoren, Strukturfunktionen) ein wesentlich komplexeres Modell benötigen. Erst im Rahmen dieses Modells kann man versuchen zu verstehen, warum das Bild der der drei Quarks für ganz bestimmte, eingeschränkte Fragestellungen funktioniert (und dieses Vstehen ist bis heute nicht vollständig gelungen).

Ich vermeide es eigentlich, mir zu viel vorzustellen, da dies immer mit einer Limitierung verbunden ist. Ich weiß, wie ich das Proton im Kontext von DIS mittels Strukturfunktionen beschreiben kann, aber eine bildhafte Vorstellung davon ist schwierig oder gar irreführend. Auch die Interpretation der Graphen der Strukturfunktionen erfordert ein Verständnis des mathematischen Formalismus.

Am besten versucht man evtl., auf Basis von Pfadintegralen und Gittereichtheorie ein "Bild" von Nukleonen zu gewinnen. Die Gittereichtheorie trägt am wenigsten zusätzlichen Ballast mit sich herum und kommt ohne zu viele Näherungen (irreführende Interpretationen auf Basis von teilw. nicht anwendbaren Feynmandiagrammen) aus. Man kann so zwar nicht den gesamten tiefinelastischen Streuprozess, jedoch inzwischen sehr präzise die o.g. Eigenschaften eines isolierten Nukleons (und weiterer Hadronen) berechnen.

Wäre das in Ansatzpunkt?

PS. das funktioniert nicht nur für die QCD sondern auch für die QED; allerdings muss man sich von Bohrschen Bahnen, Orbitalen, Feynmandiagrammen usw. verabschieden.

Science · Gast

Sie haben recht.
Ich werde mir auch diese naive Vorstellung von Atomen etc. abgewöhnen müssen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

Und wie sieht's bei dir mit Kenntnissen in der Quantenmechanik aus? Die Gittereichtheorie ist da konzeptionell gar nicht so schwer zu verstehen. Die detaillierten Rechnungen sind natürlich extrem aufwändig und nur auf dem Computer durchführbar, aber die benötigt man nicht, um eine Idee bzgl. eines "Bildes" der QFT zu entwickeln.

Science · Gast

Physik interessiert mich schon lange. Aber ich bin jetzt kein Experte auf dem Gebiet.
Ich denke, Physik verstehe ich eher populärwissenschaftlich.
Aber ich wäre dankbar, wenn Sie mich etwas über Quantenmechanik aufklären würden, damit ich mir eine besseres Bild machen kann.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

Schwierig, bzw. sehr langwierig im Forum. Wie steht's mit einem gutem Taschenbuch und Diskussion / Fragen?

Science · Gast

Gibt es vielleicht ein Gedankenexperiment oder ein "wirkliches" Experiment oder ein physikalisches Gesetz, das einem die Grundlagen der Quantenmechanik (Atommodell, Atomvorstellung) erläutert?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

Schau dir mal das Doppelspaltexperiment an

http://www.weltderphysik.de/gebiete/theorie/quanteneffekte/grundlagen/

Ich denke, wenn man die Merkwürdigkeiten dieses Experiments verstanden hat, dann kennt man auch die meisten Merkwürdigkeiten der Quantenmechanik.

Yildirim · Gast