Unsere Welt zu verstehen:  Elementarteilchen Theorien

Rüdiger Vaas (2003):

 
Obgleich ein operationaler Teilchenbegriff in der Experimentalphysik unverzichtbar bleibt — die Partikel werden dort als mikroskopische Ursache lokaler Wirkungen gesehen (als Klicks im Zählrohr-Detektor, als Lichtblitze oder als Spur in einer Nebelkammer) — bedeutet das noch lange nicht, dass Teilchen mikroskopische Bestandteile makroskopischer Dinge sind:
 
Sehr wahrscheinlich geben selbst die besten gegenwärtigen Theorien der Elementarteilchenphysik trotz aller Erfolge keine fundamentale, sondern nur eine effektive Beschreibung.
 
Es ist nicht einmal klar, von welchen Entitäten die Quantenfeldtheorien denn eigentlich handeln bzw. welche Teile der Formalismen überhaupt etwas physikalisch Reales repräsentieren:

 

• Beschreiben sie wirklich Felder, wie es den Anschein hat und meistens angenommen wird?
   
• Und was sind Felder genau?
   
• Kann man sich Feldquanten oder Wellenpakete auch ohne sie vorstellen?
   
• Oder sind ganz andere Kategorien des Seins anzunehmen, Eigenschaftsbündel etwa?
   
• Oder handelt es sich um abstrakte Beziehungen oder Strukturen?

All diese Alternativen werfen schwierige Probleme auf. Im sog. Strukturenrealismus beispielsweise wird neuerdings der relationale Charakter der Entitäten betont. Demnach wäre das, was Materie » ist «, gar nicht so wichtig, wäre vielleicht sogar unerkennbar, im Vergleich zur Deutlichkeit, mit der sich die abstrakten Beziehungen zeigen.
 
Ein solcher Strukturen-Realismus spiegelt sich auch in der Klassifikation der verschiedenen Quanten oder Quantenfelder wider, wie sie durch abstrakte Symmetrien — durch Gruppen im Sinne der Gruppentheorie — erfasst werden.
 
Solche Relationen gelten

 

• in den Varianten des ontischen Struktur-Realismus als real und eventuell sogar fundamental,
   
• in den epidemistischen Varianten aber nur als Beschreibungswerkzeuge, so dass sich dann die Frage stellt, was diese Strukturen gewissermaßen aufspannt.

Will man keinen antinaturalistischen Platonismus vertreten — d.h. behaupten, dass nur » reine Ideen « real sind « sondern stattdessen einen wissenschaftlichen Realismus, so müsste geklärt werden, zwischen was die strukturellen Beziehungen denn eigentlich bestehen.
 
Die alten Fragen der vorsokratischen Philosophen sind also nach wie vor ungelöst, aber aktueller und diffiziler denn je.
 
Auf jeden Fall gilt:
 
Den modernen Quantenfeldtheorien zufolge gibt es
 
weder klassische Teilchen noch räumlich lokalisierbare Trajektorien (Bahnen).
 
Die von Heisenberg nachgewiesene Unschärfe von Ort, Impuls, Energie und Zeitpunkt

 

• setzt nicht nur Grenzen für Messung,
   
• sondern unterminiert darüber hinaus auch das Konzept klassischer Eigenschaften.

Innere Freiheitsgrade und Eigenschaften von "Teilchen" sind extrem unanschaulich (Spin) und z.T. sogar ständig wechselnd (etwa bei Neutrino-Oszillation).
 
Ferner sind Teilchen gleichen Typs ununterscheidbar — man kann sie also nicht mal in Gedanken nummerieren oder unterschiedlich einfärben.
 
Seltsam ist auch ihre quantenmechanische Nicht-Lokalität (wie Verschränkung sie zeigt).
 
Trotzdem sind "Teilchen" experimentell lokalisierbar.
 
Noch kurioser: Die Zahl solcher "Teilchen" kann je nach Bezugssystem unterschiedlich sein (Unruh-Effekt), ist also beobachterabhängig.
 
Zudem kommt es laufend zu Erzeugung, Vernichtung und Transformation von "Teilchen" bis hin zu beliebig virtuellen, die sich nicht wirklich aus dem Vakuum isolieren lassen, aber dennoch messbare Effekte haben (Lamb-Shift, Casimir-Effekt).
 
Und selbst der Raum scheint den spekulativen Ansätzen der Quantengravitationstheorie zufolge emergent zu sein, d.h. aus fundamentaleren Entitäten aufgebaut. Es deutet sich an, dass er möglicherweise noch nicht mal irreduzibel 3-dimensional ist.
 
 
Nach diesen atemberaubenden Entwicklungen der Teilchenphysik, die aber noch keineswegs abgeschlossen sind, muss man sich fragen, was letztlich vom klassischem Atomismus noch übrig bleibt: und das, obgleich er doch bis Ende des 19. Jahrhunderts nur Spekulation, dann aber so glänzend bestätigt schien.