Vorstellung moderner Physik

Physik Eine kleine Übersicht, wie man moderne Physik verstehen kann aus rein mathematischer Sichtweise.
Bei diesem Beitrag handelt es sich um ein Blog aus der Freitag-Community

Anlass genug auch hier meine kleine Video Podcast Reihe vorzustellen, die versucht moderne Physik zu beleuchten und zu hinterfragen. Dabei gebe ich auch Beispiele welche physikalischen, mathematischen und philosophischen Folgerungen sich aus der String Theorie ergeben.

String Theorie scheint mir der einzige Weg zu sein aus der momentanen Krise der modernen Physik heraus zu kommen. Ein sehr gutes Beispiel lässt sich in einer neuen Veröffentlichung in Nature zeigen, welches postuliert bei den Daten von LIGO zur Findung der Gravitationswellen ein Echo gefunden zu haben, aber mit einer sehr geringen Relevanz, die man nie veröffentlichen würde unter normalen Umständen. Aber letztlich zeigt es auch, dass es ein pathetischer Versuch ist von Quantenfeldtheoretikern (Insbesondere Teilchenphysiker, die reine Quantenfeldtheoretiker sind) ihre Firewall Theorie am Ereignis Horizont von Schwarzen Löchern zu begründen und letztlich auch die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie verneinen. Hierzu der link zu dem Artikel:
http://www.nature.com/news/ligo-black-hole-echoes-hint-at-general-relativity-breakdown-1.21135

Hierzu kann ich gleich anknüpfen mit meinem ersten kleinen Podcast Video, welches am Ende darauf verweist, was das Problem letztlich ist rein mathematisch. Die Firewall Anhänger benutzen eine Mathematik, die sie einfach aus der ordinären Quantenmechanik (und dem Denken dahinter) übernommen haben. Hier handelt es sich um pauschale Annahmen, die einfach übernommen werden und so zu einer Annahme einer Firewall führt, aber letztlich nicht begründet ist. Im Gegenteil!

Hierzu der link zum Podcastvideo:
https://www.facebook.com/heescher/videos/vb.1082043406/10210049322644580/?type=2&theater

Doch ich will hier sehr anschaulich beginnen mit der Mathematik der modernen Physik, welche entscheidend ist, wie wir wieder ein konservatives und klassisches Verständnis von moderner Physik bekommen sollten meiner Ansicht nach.

Isaac Newton war der Begründer der Integral Rechnung als mathematisches Instrument für seine Gravitationstheorie. Richard Feynman war sozusagen der Newton der Quantentheorie. Er hat mit seiner geometrischen Darstellung aus der Integralrechnung heraus den Anfang gemacht. Aber da war noch die Theorie einer darstellbaren Quantentheorie in den Kinderschuhen (auch wenn sie Heisenberg schon formulierte und Feynman sie mathematisch und seinen Diagrammen elegant veranschaulichte), so wie es auch Newton war für eine Gravitationstheorie. Richard Feynman hat mit der Quantenelektrodynamik den Grundstein gelegt für das Denken in der modernen Physik in einer Darstellung, wie heute jeder Physiker denkt. Aber beiden ist eines gemeinsam: Mit Hilfe der Integral Rechnung eine geometrische Anschauung und Lokalität bestimmen zu können (Eine reine Teilchenbetrachtung).

Die geometrische Anschauung hat sich in der Gravitationstheorie von Newton zu Einstein (Allgemeine Relativitätstheorie) geändert und er hat nun Tensormathematik eingesetzt. Bei der String Theorie ist das genauso. Auch hier wurde aus der reinen Intergraldarstellung der Quantenmechanik eine Tensormathematik, die nun aber gleichzeitig mit Tensurprodukten der Gravitationstheorie Einsteins in Einklang stehen mit Tensorprodukten aus der Stringtheorie.

Das ist sozusagen vereinfacht gesagt der Trick oder man kann auch sagen der Fortschritt, den wir mathematisch haben mit der String Theorie.
Natürlich geht die String Theorie noch weiter und hat mathematisch nun eine Skalartensor Mathematik bekommen.

Und genau da liegt jetzt das Problem. Wie geht man damit um und wo und wie lässt es sich anwenden für welche Fälle? Die Quantenfeldtheoretiker sind da sehr eingleisig gefahren und haben allen möglichen Unsinn mit Skalaren angestellt und sehen nur ihren flachen Raum als Matrizen als den Hintergrund allen Geschehens an. Das nennt man Hintergrundabhängigkeit. Aber letztlich geht es mathematisch ja gerade um die Vorzüge der Tensor Mathematik, die es ermöglichten in der Allgmeinen Relativitätstheorie eine Hintergrundunabhängigkeit zu erreichen. Das ist das Entscheidende worum es bei der String Theorie gehen sollte, aber bei allen Versuchen eine Kompatibilität mit einer Quantenfeldtheorie zu erreichen scheitert. Es bleibt bei einer S Matrix Darstellung stehen. Man muss also nun eher denken wie in der allgemeinen Relativitätstheorie und nicht wie in der Quantenmechanik um auch so etwas wie einen Riemann'schen Raum zu bekommen, der Hintergrundunabhängig ist. Skalare sind dagegen einfach zu handhaben in einer flachen Metrik.
Quantenmechanikern fällt es schwer in Tensoren zu denken.

Ein Beispiel: Wir erhalten in der Tensormathematik durchaus Ergebnisse, die nicht eindeutig zu entscheiden sind. Tensorprodukte lassen zwei Ergebnisse entstehen wie z.B. -5 und gleichzeitig +18. Mit welchem Ergebnis rechnet man weiter? Oder benutzt man beide Ergebnisse und rechnet mit beiden weiter?
Norbert Straumann hat schon mit einem sehr weisen Satz darauf hingewiesen, dass es letztlich an der Erfahrung des theoretischen Physikers liegt mit welchem Ergebnis wir weiter rechnen müssen. Quantenfeldtheoretiker sind da aber dreister (oder naiv) und glauben nun, dass man mit beiden Ergebnissen weiter rechnen muss. Dadurch hat sich dann eine sehr schiefe Sicht über das Universum ergeben. Die unglaublichsten esoterischen Sachen ergeben sich dadurch, die ich nicht weiter erwähnen und kommentieren möchte.

Ich denke wir sollten einfach wieder ganz konservativ und klassisch denken wie Richard Feynman und Albert Einstein. Dann passieren auch nicht so viele wilde Spekulationen mit Geistern in der Mathematik, die sich auch in der Physiker Gemeinde immer schnell verbreiten, weil man nicht konservativ denkt (oder schlicht und einfach nicht genau hinschaut)

Hierzu mein Trailer für die neue "Physics - Wonderful Science" Reihe, der Appetit machen soll.
https://www.facebook.com/heescher/videos/vb.1082043406/10210049211561803/?type=2&theater

Ich hoffe es gab erhellende Einblicke, oder auch ein neue Sichtweise wie man Dinge einordnen kann, auch wenn es sich rein nur um Mathematik gehandelt hat. Aber Mathematik ist nunmal die Grundlage für Physik.

18:02 11.12.2016
Dieser Beitrag gibt die Meinung des Autors wieder, nicht notwendigerweise die der Redaktion des Freitag.
Geschrieben von

Rüdiger Heescher

Rüdiger Heescher ist Gründungsmitglied von attac und hat von 2006-2010 für die Bundestagsfraktion und Parteivorstand der Partei Die Linke gearbeitet.
Rüdiger Heescher

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