Unsere Welt zu verstehen:  Ebenen Modelle

 

 
Die beiden Ebenen physikalischer Modelle

— hmsgnr0136z

 
 
Nach Josef Honerkamp — er war 30 Jahre lang Professor für Theoretische Physik — gibt es in jedem physikalischen Modell zwei Ebenen, die keineswegs gleich verbindlich sind:

• die Ebene der Begriffe
   
• und die Ebene der Relationen zwischen diesen Begriffen.

Während man die Relationen — soweit sie sich in Prüfungen bewährt haben — als festen, verlässlichen Bestandteil des Wissens der Menschheit anzusehen hat, unterliegen die Begriffe im Laufe der Zeit häufig einem Wandel: Sie sind Provisorien, von denen keines so richtig passen will, und so werden sie hin und wieder durch neue ersetzt oder gar auch als überflüssig erkannt (so wie Einstein z.B. den Begriff des Äthers als überflüssig erkannt hat).
 
Die Ebene der Begriffe ergibt sich aus unseren Denkgewohnheiten: Noch Unverstandenes versuchen wir zu begreifen, indem wir es mit Dingen vergleichen, die wir schon gut verstanden zu haben glauben.
 
Im Nachhinein, so schreibt Honerkamp, erscheinen uns überwundene Vorstellungen von einem Begriff wie Vorurteile, und so könne die Wissenschaft insgesamt als ein nie endendes Menschheitsprojekt zur Überwindung von Vorurteilen gesehen werden.
 
 

Besonders klar wird das, wenn man sich vor Augen führt, wie der Begriff » Materie « sich im Laufe der Zeit gewandelt hat:
 
Noch Ende des 19. Jahrhunderts sahen die Physiker Materie als Menge von Atomen, deren jedes man sich zunächst als kleines Körnchen vorgestellt hat.
 
1911 hat Rutherford den Begriff des Körnchens ersetzt durch sein Planetenmodell, und schon 2 Jahre später sprach Bohr von einem Schalenmodell.
 
Der damaligen Denkgewohnheit entsprechend hat man sich mechanische Modelle gewünscht (wie es diese 3 Vorstellungen ja auch waren). Der britische Physiker Lord Kelvin etwa soll offen bekannt haben, dass er die Maxwellschen Gleichungen nicht verstehen könne, da ihm ein mechanisches Modell dazu fehle.
 
Erst langsam akzeptierten die Physiker, dass die Welt nicht nur aus Teilchen, sondern auch aus Feldern bestehend gedacht werden kann.
 
Heute — etwa 100 Jahre später — beginnt man, den Teilchenbegriff im atomaren und subatomaren Bereich ganz fallen zu lassen und voll auf den Feldbegriff zu setzen: Jede Art von Elementarteilchen wird als wellenförmige Anregung eines dieser Art zugeordneten Feldes gesehen.
 
Ein Wasserstoffatom etwa würden wir heute gar nicht mehr als "real" existierend ansehen, wenn mit "real" gemeint sin soll, dass es all seinen Eigenschaften nach stets wohlbestimmt und vor allem auch irgendwo lokalisierbar ist. Wir sehen ein, dass es Realität solcher Art ganz offensichtlich erst beginnend mit der Skala mittler Dimensionen gibt (der mesoskopischen).

Honerkamp drückt es so aus:

 
Heute müssen wir konstatieren, dass die Quantenmechanik eine in allen Experimenten erfolgreich geprüfte Theorie ist, die uns zeigt, dass die Natur auf der atomaren Ebene durch ganz andere Gesetze [durch nicht-mechanische] beschrieben werden muss und dass die Objekte auf dieser Größenskala von ganz neuer Art sind — neu im Hinblick auf alles, was wir in unserer Welt der mittleren Diemensionen kennen.
 
Zwar kommen wir manchmal mit der Vorstellung, dass diese Objekte Teilchen wären, noch ganz gut zurecht. Aber das hat Grenzen.
 
Wir nennen diese Objekte jetzt Quanten und sehen, dass sie mit nichts vergleichbar sind, was wir sonst im Laufe der Evolution erfahren und kennen gelernt haben.
 

 
 
Quelle: Josef Honerkamp: Wissenschaft und Weltbilder, Springer 2015, S. 144-171

— hmsgnr035z