Unsere Welt zu verstehen:  Sachbüchern Physik

Falsch ist, dass ...

 
... es eine kleinste Portion von Energie gäbe (und jede andere ganzzahliges Vielfaches davon sei):
 
Im Buch A Big bang in a little Room (Zeya Morali, 2017) liest man auf Seite 32:

... the smallest denomination that the energy of tiny particles can take is known as a quantum of energy: A photon can have 1 quantum of energy, or 2 quanta, or 72 quanta, or any other whole-number-multiple ... but not 3/4 of a quantuim, or 42+1/3 quanta of energy, say.

 
Das ist falsch, denn:

Tatsächlich wahr ist, dass die Energie eines Photons stets gegeben ist als Produkt von Plancks Wirkungsquantum und der Frequenz des Photons. Letztere kann beliebig klein werden, wie z.B. die Tatsache beweist, dass kosmischer Raum — schon seit dem Urknall — expandiert und daher die Wellenlänge der Photonen (z.B. die der kosmischen Hintergrungstrahlung) sich ständig vergrößert.

 
Wie man sieht, verwechselt die Autorin des Buches Energie mit Wirkung: Ein ganz gravierender Fehler, der einer promovierten theoretischen Physikerin, die heute als Wissenschaftjournalist arbeitet, besser nicht unterlaufen sollte.
 
In ihrem Buch besonders aussagekräftig und wohl auch richtig dargestellt sind vor allem Inhalt und Geschichte der Inflationstheorie einschließlich der ewiger Inflation: Dieser Teil des Buches — Kapitel 3, 4 und 5 — ist auf jeden Fall lesenswert. Er berichtet, was die Urheber jener Theorien — Guth, Linde und Vilenkin — der Buchautorin in Interviews selbst mitgeteilt haben.
 
Mehr zum Buch insgesamt sagt Sabine Hossenfelders Rieview.
 
Mein Ratschlag: Wer an Kosmologie als Wissenschaft interessiert ist — statt an wilder, absolut unbegründeter Spekulation ergänzt um geradezu naiv anmutende Hinweise der Autorin auf Gott — lese die Kapitel 3 bis 5 des Buches, aber nichts weiter sonst.
 
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Auf Seite 38 des Buches zeigt sich, dass Morali das wichtigste Experiment der Quantenphysik — das Doppelspaltexperiment — noch nicht richtig verstanden hat, und auch nicht Hugh Everett's Viele-Welten-Theorie. Sie schreibt:

"According to Everett's speculation, when Suarez set up his double-slit experiment [...], the moment he made a quantum measurement of the path of the photon — to check if it took the left or the right slit — reality fractured, creating two almost identical clone universes. The only difference between the two would be that in one [...] Suarez detected that the photon traveled through the left slit, while at the same instant his parallel self in an alternative version of Zaragoza was recording the outcome that the photon had traveled through the right slit."

Tatsächlich richtig ist: Niemand kann beobachten, dass das Photon durch nur einen Spalt kommt: Es kommt IMMER durch beide.
 
Genauer: Beim Versuch, Pfadinformation zu erhalten, muss man hinter die Spalten Polarisationsfilter setzen, welche ankommendendes Licht spaltenspezifisch senkrecht zu einander polarisieren: Wie man feststellt, verschwindet dann die Interferenz (einfach deswegen, da senkrecht zu einander polarisiertes Licht nicht interferieren kann). Leider scheint das bisher auch einigen anderen Physikern noch gar nicht so richtig klar zu sein. Sie stellen dann das Verschwinden der Interferenz beim Versuch, Pfadinformation zu erhalten, als großes Geheimnis hin: als etwas Unerklärbares, das mit beitrage zur angeblichen "Unverständlichkeit" des Quantenverhaltens.
 
Schlimmer noch: Der Physiker David Deutsch argumentiert in seinem Buch The Fabric of Reality (1997) allen Ernstes, dass das Doppelspaltexperiment die Existenz der "vielen Welten" im Sinne von Hugh Everett III beweise. Er denkt wirklich — wie Morali ja auch —, sie alle würden in gleich konkreter Weise existieren. Tatsächlich aber existieren sie nur als logische Gebilde im Konfigurationsraum aller Möglichkeiten, über deren Eintreten oder Nicht-Eintreten die Zukunft entscheiden wird.
 

Falsch ist, dass ...:

 
... es unter unendlich viele Paralleluniversionen mindestens zwei mit genau gleichem Inhalt geben muss,
 
oder ein Affe, wenn er nur hinreichend lange tippen könnte, mit Sicherheit irgendwann Shakespears gesammelte Werke reproduziert haben würde.
 
Beides wird von zahlreichen Sachbuchautoren — gelegentlich auch von Professoren der Physik, u.A. von Alexander Vilenkin — so behauptet. Genauer:
 
Einige Kosmologen — und z.B. auch zahlreiche populärwissenschaftliche Darstellungen der Multiversentheorie — stellen es als selbstverständlich hin, dass alles, was möglich ist, in irgend einem (sog. Parallel-) Universum auch tatsächlich vorkomme. Die Wahrscheinlichkeitstheorie, so schreiben sie, würde es beweisen, wenn man davon ausgehe, dass es unendlich viele Universen gäbe.
 
Aber tut sie das wirklich? Ganz offensichtlich nicht, denn:

Wer sich eine Menge von N gleich wahrscheinlichen Teilchenkonfigurationen vorstellt, wird zu Recht behaupten können, die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine ganz bestimmte davon wirklich auftritt, sei 1/N (also positiv). Wenn nun aber N gegen unendlich strebt, strebt 1/N gegen Null. Betrachtet man also eine unendlich große Menge möglicher Zustände eines Universums, kann nicht mehr be­hauptet werden, die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein ganz bestimmter davon wirklich eintreten werde, sei positiv. Ebenso wenig kann behauptet werden sie sei Null. Sie ist also undefiniert, und somit kann man weder sicher sein, dass sich der fragliche Zustand ergibt, noch kann man sicher sein, dass er sich nicht ergibt.
 
 
Man erkennt: Nicht jede Argumentation, die im Falle nur endlich vieler Alternativen schlüssig wäre, kann auch noch angewandt werden, wo es sich um mehr als nur endlich viele Alternativen handelt.