Die Vorstellung von der Wirklichkeit in der physikalischen Welt ist im Laufe der letzten 100 Jahre etwas problematisch geworden. Der Gegensatz zwischen der einfachen und offenkundigen Realität der zahllosen Instru= mente, Arbeitsmaschinen, Kraftmaschinen und Apparate aller Art, welche die Industrie herstellt und welche im Grunde angewandte Physik sind, und der dunklen und abstrakten Bedeutung der physikalischen Grund= begriffe, wie Kräfte und Felder, Teilchen und Quanten, ist zweifellos verwirrend. Es hat sich bereits zwischen reiner und angewandter Natur= wissenschaft und zwischen deren Vertretern eine Kluft gebildet, welche zu einer gefährlichen Entfremdung führen kann. Die Physik braucht eine zusammenfassende Philosophie, die sich in der Umgangssprache aus= drücken läßt, um diese Spaltung der „Wirklichkeit“, wie man sie sich in der Theorie und der Praxis denkt, zu überbrücken. Ich bin kein Philosoph, sondern ein theoretischer Physiker. Ich vermag keine wohlausgewogene Naturphilosophie zu bieten, welche die Ideen der verschiedenen Richtungen in angemessener Weise berücksichtigen würde; ich möchte nur einige Ge= danken darlegen, die mir bei meiner eigenen Auseinandersetzung mit diesen Problemen geholfen haben.
Die Vorstellung von der Wirklichkeit in der physikalischen Welt ist im Laufe der letzten 100 Jahre etwas problematisch geworden. Der Gegensatz zwischen der einfachen und offenkundigen Realität der zahllosen Instru= mente, Arbeitsmaschinen, Kraftmaschinen und Apparate aller Art, welche die Industrie herstellt und welche im Grunde angewandte Physik sind, und der dunklen und abstrakten Bedeutung der physikalischen Grund= begriffe, wie Kräfte und Felder, Teilchen und Quanten, ist zweifellos verwirrend. Es hat sich bereits zwischen reiner und angewandter Natur= wissenschaft und zwischen deren Vertretern eine Kluft gebildet, welche zu einer gefährlichen Entfremdung führen kann. Die Physik braucht eine zusammenfassende Philosophie, die sich in der Umgangssprache aus= drücken läßt, um diese Spaltung der „Wirklichkeit“, wie man sie sich in der Theorie und der Praxis denkt, zu überbrücken. Ich bin kein Philosoph, sondern ein theoretischer Physiker. Ich vermag keine wohlausgewogene Naturphilosophie zu bieten, welche die Ideen der verschiedenen Richtungen in angemessener Weise berücksichtigen würde; ich möchte nur einige Ge= danken darlegen, die mir bei meiner eigenen Auseinandersetzung mit diesen Problemen geholfen haben.
Im folgenden will ich einige Hinweise geben, welche Probleme in Verbindung mit den Stichworten Phänomen und Realität in der heutigen Physik eine wichtige Rolle spielen, ohne Anspruch, dieses unerschöpfliche Thema auch nur annähernd bemeistern zu können. Dabei will ich aber auch kontroverse Fragen berühren, denn diese sind es ja, denen sich das allgemeine Interesse am meisten zuwendet. Zur Orientierung der Philosophen möchte ich gleich bemerken, daß ich selbst keiner bestimmten philosophischen Richtung angehöre, die einen mit den Silben „-ismus“ endenden Namen trägt. Darüber hinaus bin ich auch dagegen, spezielle physikalische Theorien wie zum Beispiel die Relativitätstheorie oder die Quanten- oder Wellenmechanik speziellen -ismen zuzuordnen, obwohl dies zuweilen von physikalischer Seite her geschieht. Meine allgemeine Tendenz ist vielmehr, zwischen extremen Richtungen eine gewisse Mitte einzuhalten. In diesem Sinne ist es wohl am besten, sich zunächst darüber zu besinnen, wie Phänomen und Realität im beruflichen Alltagsleben des Physikers vorkommen.
Im folgenden will ich einige Hinweise geben, welche Probleme in Verbindung mit den Stichworten Phänomen und Realität in der heutigen Physik eine wichtige Rolle spielen, ohne Anspruch, dieses unerschöpfliche Thema auch nur annähernd bemeistern zu können. Dabei will ich aber auch kontroverse Fragen berühren, denn diese sind es ja, denen sich das allgemeine Interesse am meisten zuwendet. Zur Orientierung der Philosophen möchte ich gleich bemerken, daß ich selbst keiner bestimmten philosophischen Richtung angehöre, die einen mit den Silben „-ismus“ endenden Namen trägt. Darüber hinaus bin ich auch dagegen, spezielle physikalische Theorien wie zum Beispiel die Relativitätstheorie oder die Quanten- oder Wellenmechanik speziellen -ismen zuzuordnen, obwohl dies zuweilen von physikalischer Seite her geschieht. Meine allgemeine Tendenz ist vielmehr, zwischen extremen Richtungen eine gewisse Mitte einzuhalten. In diesem Sinne ist es wohl am besten, sich zunächst darüber zu besinnen, wie Phänomen und Realität im beruflichen Alltagsleben des Physikers vorkommen.
Die Veröffentlichung dieses Vortrages erfolgt in der Hoffnung, mit diesem kleinen Beitrag diejenigen größeren Bestrebungen zu fördern, welche im allgemeinen das Ziel verfolgen, die verschiedenen Teildisziplinen, in welche unsere Geistigkeit auseinandergefallen ist, einander wieder näherzubringen. Die Abspaltung der Naturwissenschaften und der Mathematik als selbständige Teildisziplinen aus einer ursprünglich einheitlichen, aber vorwissenschaftlichen Naturphilosophie, welche im 17. Jahrhundert einsetzte, war zwar eine notwendige Bedingung für die weitere geistige Entwicklung des Abendlandes. Aber heute scheinen mir die Voraussetzungen für ein erneutes Einverständnis der Physiker und der Philosophen über die erkenntnistheoretischen Grundlagen der wissenschaftlichen Naturbeschreibung erfüllt zu sein. Die Entwicklung der Atomistik und Quantentheorie seit 1910 hat nämlich dazu geführt, daß die Physik allmählich gezwungen war, ihren stolzen Anspruch, im Prinzip die ganze Welt verstehen zu können, aufzugeben. Alle Physiker, welche die Entwicklung bejahen, die in der systematischen Konstruktion des mathematischen Formalismus der Wellenmechanik im Jahre 1927 einen vorläufigen Abschluß fand, müssen zugeben, daß wir heute zwar Naturwissenschaften, aber kein naturwissenschaftliches Weltbild mehr besitzen. Eben dieser Umstand könnte aber als Korrektur der früheren Einseitigkeit den Keim eines Fortschrittes in Richtung auf ein einheitliches Gesamtweltbild in sich tragen, in welchem die Naturwissenschaften nur ein Teil sind. Hierin möchte ich die allgemeinere Bedeutung der Idee der Komplementarität erblicken, welche dank dem dänischen Physiker Niels Bohr aus dem Boden der Physik gewachsen ist.
Physik ist eine wunderbare Wissenschaft. Wenn ich einen guten Physiklehrer auf dem Gymnasium gehabt hätte, ware ich vielleicht Physiker geworden. Ich bereue es aber nicht, Informatiker geworden zu sein. Wenn man tief genug in die Grundlagen der eigenen Wissenschaftsdisziplin einsteigt, dann berührt man auch andere Gebiete der Grundlagenforschung, erwirbt einen Zugang zu den gemeinsamen Fundamenten aller Wissenschaften und sieht vieles klarer und spannender, als wenn man es nur aus der engen Sicht einer Wissenschaftsdisziplin betrachtet. Die Physik bietet gleichzeitig einen breiteren und tieferen Blick auf die Welt und keine andere Wissenschaft hat unser Weltbild insbesondere im neunzehnten und in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts so stark geprägt wie gerade die Physik. Spannende Entdeckungen, unerwartete Wendungen und spektakuläre Ergebnisse waren gang und gäbe in der physikalischen Forschung. Die Quantenmechanik selbst gehort für mich zu den größten Errungenschaften der Wissenschaft. Sie zu verstehen und zu akzeptieren, war für die Menschen nicht leichter als im Mittelalter den Glauben an die zentrale Position der Erde im Universum aufzugeben. Warum hatte die Quantenmechanik mit ihrer Anerkennung ähnliche Probleme wie Galileo Galilei? Die Gesetze der Quantenmechanik sind Regeln für das Verhalten der Elementarteilchen und diese Regeln stehen im Widerspruch zu unseren Erfahrungen aus der Makrowelt. Im Folgenden nennen wir die wichtigsten Prinzipien der Quantenmechanik, die die Weltanschauung der klassischen Physik sprengen.
ZusammenfassungWenn man es mit Korpuskeln hoher Relativgeschwindigkeit zu tun hat — d.h. in dem Fall, wo die klassische Physik an Stelle der Newtonschen Gleichungen die relativistischen Gleichungen verwenden würde — kann die Quantenmechanik nicht mehr so ohne weiteres herangezogen werden. Ihre Formulierung muß erweitert werden. Jedoch bleiben ihre Basisaxiome gültig, und die grundsätzlichen Probleme bei ihrer Deutung sind dieselben wie in der nicht-relativistischen Physik. Der einzige wesentliche Punkt, den man hier erwähnen muß, ist der, daß allein die relativistischen Phänomene der Materie die Möglichkeit geben, sich in Energie umzuwandeln und umgekehrt. Es ist folglich nicht mehr gestattet, die Elementarteilchen als stabile Bestandteile des Universums aufzufassen, die in Ewigkeit existieren und agieren. Es ist daher nicht mehr möglich, zwischen der Existenz eines Teilchens und seinen übrigen Eigenschaften eine deutliche, ebenso qualitative wie fundamentale Unterscheidung zu treffen. Von nun ab hat die Theorie selbst in der Existenz eines Teilchens (oder eines Teilchenpaares) genauso wie in seiner Lage, seiner Geschwindigkeit usw. nahezu eine Art physikalische Eigenschaft zu sehen (nicht des Teilchens, sondern irgendeines Grundelementes). Die Teilchen sind selbst „physikalische Eigenschaften“. Diese Tatsache — daß unter die Eigenschaften eines physikalischen Systems auf gewisse Art auch dessen Existenz zu zählen ist — ist in der Folge beizubehalten. Dies ist genau genommen von allen aus der relativistischen Quantenmechanik herrührenden Tatsachen die einzige, die man zu berücksichtigen hat.
In den vorausgehenden Kapiteln 2 – 5 habe ich demonstriert, auf welch vielfältige Art und Weise die RT verstanden (und allzu häufig auch mißverstanden) wurde. Dabei kam es mir darauf an zu zeigen, daß die jeweiligen Deutungen von gruppenübergreifenden Zeitströmungen (Kap. 2 und 3) bzw. von philosophischen Denkvoraussetzungen (Kap. 4 und 5) bestimmt waren. Danach hat sich vielleicht beim Leser der Eindruck eingestellt, daß eben jede Gruppierung eine zu ihrem Philosophem passende Deutung der RT vorgelegt hat, die stimmig ist, solange man sie in dem Denkrahmen ihrer eigenen philosophischen Prämissen betrachtet (Kap. 4), aber angreifbar, ja haltlos wird, sobald man diesen verläßt und sich auf den Standpunkt eines anderen Philosophems stellt (Kap. 5, insb. 5.3.). Man könnte verleitet sein, aus diesem Befund eine Art ‘Interpretations-Relativismus’ abzuleiten, demzufolge jede philosophische Interpretation einer physikalischen Theorie nur ihren eigenen Standards verpflichtet ist und eine Bewertung dieser Deutung nur anhand dieser eigenen jeweils ausdrücklich zugelassenen Maßstäbe zulässig ist. Doch diese Position wäre völlig verfehlt angesichts des im Laufe von Kapitel 4 häufigen Befundes, daß einige Interpretationen völlig am Gehalt der physikalischen Theorie vorbeiliefen und offenbar grundlegenden Mißverständnissen ausgesetzt waren. Hingegen muß auch der Fehler vermieden werden, bei der Bewertung einer Deutung der Theorie nur die Maßstäbe einer anderen Philosophengruppe unterzulegen, da dies keine der beteiligten Parteien zufriedenstellen würde.