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Drei Figurinen eines Objektes


Moderne Physik zu verstehen

Partikelresonanz
... scheint ein  maßloser Wunsch zu sein.

Die Seiten hier befassen sich mit Physik. Mit Einsteins Relativitätstheorien (SRT, ART) und der Quantenmechanik.
Um im alltäglichen und geläufigen Sinne zu Verstehen muss man auf Alltagserfahrung aufbauen. Das Problem ist: Niemand, nicht einmal die Physiker konnten je in der Kosmologie oder der Quantenmechanik direkt Erfahrungen machen.
Viele Physiker bezweifeln, dass man mit einem auf Alltagserfahrung aufbauenden Weltmodell die Quantenmechanik oder die Relativitätstheorien veranschaulichen kann. Wir werden hier trotzdem diese Physik im Gedankenexperiment nachvollziehbar werden lassen. Urteilt selbst.

Diese mehr als 100 Jahre alte Physik irritiert. Nach wie vor.
Nehmen Sie nur die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit: Sie können sich bemühen diese zu verstehen, aber es wird Ihnen nicht gelingen. Und das betrifft nicht nur Sie. Die Relativitätstheorien und die Quantenmechanik sind für die allermeisten von uns seit über 100 Jahren unbegreiflich. Aber beide liefern auf ihren Gebieten die richtigen Vorhersagen. Rätselhaft ist das. Doch es sind gerade die Rätsel und das Mystische, was uns anzieht. Rätsel lösen macht nämlich Spaß.

Ein sehr  altes solches Rätsel ist z.B. die Unvereinbarkeit der Theorie der Gravitation (ART) mit der Standardtheorie. Die Standartheorie vereinigt drei Wechselwirkungen (WW) in sich: die starke WW, die schwache WW und die elektromagnetische WW.  Die damit nicht zusammen zu bringende 4. Wechselwirkung ist die Gravitation. Sowohl die Standardtheorie der Elementarteilchen wie auch die Allgemeine Relativitätstheorie haben sich vielfach bewährt. Ohne die Quantenmechanik oder der ART zu berücksichtigen würde kein Navigationsgerät funktionieren und kein Mobiltelefon u.V.mehr.
Weshalb aber sind zwei ganz verschiedene Weltmodelle nötig, wenn wir doch nur eine Welt zu beschreiben haben? Rätselhaft.

Die Theorien liefern sehr gute Prognosen, doch es gab und gibt im Kosmos Beobachtungen die erheblich anders sind als es diese Prognosen vorhersagen. Zum Beispiel sind entweder unsere Annahmen zur Verteilung von Materie im Kosmos grundfalsch oder die ART ist nicht mehr gültig oder bestenfalls nur regional  gültig.
Vor ein paar Jahren entschied sich die Wissenschaft mehrheitlich (?) für das Erste. Der Widerspruch zwischen Beobachtung und Theorie wurde eliminiert, indem zu der uns bis dahin bekannten Materie noch die Dunkle Materie und die Dunkle Energie in die Welt eingeführt wurden.

Noch vor 30 Jahren wäre jeder Physikstudent für eine derartige ´Lösung´ des Problems ausgelacht worden. Aber heute stehen diese Beiden Dunklen  für mehr als 95% der Energie des gesamten Universums! Obwohl wir von Beiden nichts Anderes ´sehen´ als ihre Wirkung.
Der Urknall steht zwar heute immer noch als das scheinbar ´alternativlose´ Weltmodell ´ in den Büchern, doch der Widerstand wächst. Leider werden die daruf orientierenden Theorien immer komplexer.

Nicht nur die ART kann Manches nicht beantworten. Auch die Standardtheorie der Elementarteilchen provoziert Fragen. Die ursprünglich als sehr überschaubar vorausgesetzte Zahl der Elementarteilchen wächst und wächst. Unangenehm sind auch manche mathematischen Kunstgriffe, die man machen musste um Unendlichkeiten ´eliminieren´ zu können. So stimmen die Rechnungen der Theorie des Elektromagnetismus nur dann mit der Beobachtung überein, wenn darin die ansonsten unverzichtbare Masse der Elementarteichen renormiert, also =0 gesetzt wird. Rätselhaft.

Die Physik der letzten Jahrzehnte hat uns sehr viele und genaue Antworten gegeben, aber heute gibt es mehr Fragen und Rätsel als je zuvor.

Alle Wissenschaft - nicht nur die Physik - arbeitet mit Modellen der Wirklichkeit. Sofern die daraus entwickelten Theorien gute Prognosen ermöglichen, bezeichnen wir die Theorien als richtig. Treten Differenzen zwischen der Prognose und der tatsächlichen Beobachtung auf, wird die Theorie in Frage gestellt oder verworfen.
Theorien werden oftt nur ergänzt und nur selten von anderen Theorien ersetzt. Doch auch diesen Neuen liegt ein abstrahiertes Modell der Wirklichkeit zu Grunde. Das wird so bleiben. Ein vollständiges Abbild der Wirklichkeit, eine Theorie ´von Allem´, die werden wir nie haben.



Noch eine kurze Bemerkung zu den verschiedenen Stilen, die Ihr auf den Seiten hier findet: In meinem Buch ´Überall ist die Mitte´ aus 2003 habe ich mich an junge Neugierige gewendet. Einerseits wollte ich in einfacher Sprache formulieren, aber ich fürchte das gelang nicht immer. Seid also bitte nachsichtig.



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