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Unsere Welt zu verstehen:  Naturkonstanten Gesetzmäßigkeit



 Beitrag 0-18
 
 

 
Wie konstant ist der Wert sogenannter Naturkonstanten?

 
 
In seinem Buch Sieben Experimente, die die Welt verändern könnten adressiert Rupert Sheldrake auch die Frage, ob die folgenden Größen — die man heute als Naturkonstanten betrachtet — tatsächlich über Raum und Zeit hinweg gleichen Wert haben:
  • Lichtgeschwindigkeit
  • Elementarladung
  • Elektronenmasse
  • Protonenmasse
  • Avogadrosche Zahl
  • Placksche Konstante
  • Universale Gravitationskonstante
  • Boltzmann-Konstante

Stets zu erwartender Messungenauigkeiten wegen kann man ihren genauen Wert nicht kennen, veröffentlicht also hin und wieder etwas revidierte Bestwerte für sie.
So ein Bestwert kommt zustande wie folgt:
  • Erstens vernächlässigen die Experimentatoren gerne Werte, die den Erwartungen allzu sehr entsprechen und erklären sie zu Fehlern.
  • Nachdem so die am stärksten abweichenden Messergebnisse ausgesiebt sind, glättet man im zweiten Schritt dann noch bestehende leichte Schwankungen der zu verschiedenen Zeiten gemessenen Werte, indem man zum Mittwelwert übergeht.

Konsequenz daraus:
 
 
Zwischen falscher Messung und tatsächlicher Schwankung zu unterscheiden ist bei hinreichend kleiner Schwankung absolut unmöglich.

 
 
Zudem gilt: Die oben genannten Grundgrößen zu messen gelingt nur im unmittelbaren Umfeld der Erde (dort also, wo wir unser Messgerät hinbringen können). Gemessen an der Weite des Universums ist das nur ein ganz bestimmter Ort (und auch fast nur ein ganz bestimmter Zeitpunkt).
 
 
Die Annahme also, dass die Natur jenen Größen gar keinen anderen Wert als den uns bekannten erlaubt,
ist letztlich durch rein gar nichts gerechtfertigt.

 
Zunächst ist das nicht weiter schlimm, denn all unsere physikalischen Theorien und Modelle dienen ja nur dem Menschen selbst.
 
Wenn nun aber der Verdacht aufkommt, dass z.B. die Stringtheorie die Natur besser beschreiben kann als alle uns bisher bekannten Modelle, könnte man sich gut vorstellen, dass die dann unendlich vielen Lösungen der Stringtheorie (die dann auch entsprechend viele Werte für jene Konstanten zur Folge haben könnten) durchaus nur beschreiben, was die Natur auch tatsächlich zu realisieren in der Lage ist.
 
Gegenwärtig also erscheint einzig und allein berechtigt die  T h e s e , dass
 
 
die Natur alles realisieren kann, was keiner mathematischen Gesetzmäßigkeit widerspricht
 
( sei die uns nun bekannt oder noch unbekannt ).

 
 
 
Doch zurück zu den sog. Naturkonstanten:
 
Nachdenklich machende Hinweise darauf, dass selbst noch in dem durch Menschen beobachtbaren Teil des Universums wenigstens die Gravitationskonstante G und die Feinstrukturkonstante α tatsächlich Schwankungen unterworfen sein könnten, sind:
     
  • In der Zeit von 1970 bis 1989 variierten die damals festgestellten Bestwerte für G zwischen 6.6699 und 6.6745.
     
  • Noch deutlich außerhalb dieses Intervalls liegen
     
    • der Wert 6.6685, der an der Uni Wuppertal gemessen wurde und
       
    • der Wert 6.7154, den 1978 eine sorgfältige Messung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig ergab: Er liegt 0.65 Prozent über dem offiziellen Bestwert 6.672 (Stand 2001).
     
  • Zudem hat 1988 eine Forschergruppe des Institute of Standards and Technology in Colorado eine Serie von Messwerten veröffentlicht, die an verschiedenen Tagen ermittelt worden waren. Sie zeigt eine ganz erstaunliche Variationsbreite: So lag der Wert für G einmal bei 6.73 und wenige Monate später beobachtete man ihn um 1.3 Prozent niedriger.
     
  • Der Herausgeber der Zeitschrift Nature bezeichnet die Tatsache, dass G bisher nur mit einer Genauigkeit von 1/5000 angegeben werden kann, als einen Schandfleck der Physik. Und wirklich: Wie soll man das erklären unter der Annahme, dass G über Ort und Zeit hinweg konstant sei?
 
  • Weniger drückend, aber doch noch in Diskussion sind Hinweise auf ein Schwanken auch der Feinstrukturkonstante α:

    Sorgfältige Messungen des Lichtes sehr ferner (und daher auch sehr alter) Quasare legen nahe, dass α vor etwa 8 Milliarden Jahren niedrigeren Wert hatte als heute. Der Unterschied liegt nur bei etwa 1/100000, hätte aber dennoch gewaltige theoretische Konsequenzen (Nobelpreisträger Sheldon Glasgow sagt, dass diese Entdeckung — wenn sie bestätigt würde — auf einer Skala von 1 bis 10 den Wichtigkeitswert 10 hätte).
     
  • In 2003 wollen Forscher Hinweise auf eine Änderungsrate von α um den Faktor 10-15 pro Jahr gefunden haben (siehe Bericht).

 
Quelle: Sheldrake: Sieben Experimente, die die Welt verändern könnten (erweiterte Neuausgabe 2005, Fischer Taschenbuch Seite 195-196 und 270-272)
 
Der jeweils zuletzt akzeptierte Bestwert physikalischer Konstanten — und auch die Genauigkeit, die man ihm zuschreibt — findet sich hier und hier. Auch ältere Werte lassen sich über diese Seite finden.

 


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Naturkonstanten


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