Schöne Mathematik - aber muss das Universum auch schön sein?

Im letzten Jahr habe ich das Buch “Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt”* von Sabine Hossenfelder vorgestellt. Die theoretische Physikerin erzählt darin von den Problemen die es momentan ihrer Meinung nach in der Wissenschaft gibt. Vor allem in dem Bereich in dem die Grundlagen der Physik erforscht werden, also der Teilchenphysik und der Kosmologie. Sie bezieht sich vor allem auf die weit verbreitete Ansicht, dass eine physikalische Theorie “schön” sein soll. Und beschreibt die Sackgasse, in der die Physik dadurch geraten ist. Denn, so Hossenfelder, die Suche nach und das Beharren auf “Schönheit” ist ein ästhetisches Kriterium und kein wissenschaftliches. Wenn man an Hypothesen wie der “Supersymmetrie” trotz nicht vorhandener experimenteller Belege festhält nur weil sie “schön” ist, dann ist das einer vernünftigen Entwicklung der physikalischen Forschung nicht förderlich.

Die Suche nach der “Quantengravitation”, also einer Theorie die Quantenmechanik und Relativitätstheorie zusammenfasst, geht weiter. Und bleibt weiter erfolglos. Und zwar deswegen, so Hossenfelder, weil sich die derzeitige Physik von falschen Vorstellungen über “Schönheit” leiten lässt. In einem Vortrag an der Universität Stuttgart hat Hossenfelder kürzlich das Problem ausführlich beschrieben. Der sehenswerte Vortrag beginnt mit einer Darstellung des Status Quo dessen was wir wissen und dem was wir in Zukunft zu wissen hoffen. Und widmet sich dann ausführlich den Problemen mit denen sich die Wissenschaft laut Hossenfelder derzeit beschäftigen sollte. Das aber nicht in dem Ausmaß tut, wie es nötig ist.

„Wenn sie sich auf ihr eigenes Empfinden von Schönheit verlassen, dann können sie die Naturgesetze erraten“, sagt Hossenfelder über den Weg, den die Physikerinnen und Physiker in den letzten Jahrzehnten eingeschlagen haben und erklärt, wieso genau diese Überzeugung die Physik in die Krise geführt hat:

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Kommentare (25)

  1. #1 Krypto
    28. Mai 2019

    Ich habe ihr Buch gelesen und lese auch regelmäßig Hossis Blog. Ihrer Argumentation kann ich folgen, auch wenn sie ihre Ansicht für mein Dafürhalten ein wenig zu verbissen kundtut. Grundsätzlich teile ich aber ihre Meinung über die Natürlichkeint/Schönheit. Weniger folgen mag ich ihrer Kritik am (starken) anthropischen Prinzip.
    Danke für das Teilen vom Video, hätte ich sonst glatt übersehen, Florian!

  2. #2 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    28. Mai 2019

    Hat etwa Murray Gell-Mann das Video gesehen und sich hernach aus dem Staub gemacht?

  3. #3 Karl-Heinz
    28. Mai 2019

    @Karl Mistelberger

    Hat etwa Murray Gell-Mann das Video gesehen und sich hernach aus dem Staub gemacht?

    Durchaus möglich. Das Video war schon vor seinem Tod († 24. Mai 2019) im Netz.

  4. #4 Rene Eichler
    Stollberg
    28. Mai 2019

    Ich teile die Auffassung von Frau Hossenfelder überhaupt nicht.
    Das Universum ist schön und perfekt symmetrisch.
    Es gibt nur einen Fehler den die Wissenschaft heute macht. Sie beziehen in ihre Weltmodelle die Antimaterie und die Coulombkraft nicht mit ein. Wenn man das macht ist das Universum wunderschön und symmetrisch.

    Wer wissen möchte wie das Universum wirklich funktioniert und aussieht, kann ja mal auf meinen Kanal bei Youtube vorbei schauen. Kanal: “Antimateriestern”
    Am liebsten wäre es mir wenn Frau Hossenfelder sich meine Videos mal ansieht.
    Gruß René

  5. #5 UMa
    28. Mai 2019

    Ein wichtiger angesprochener Unsinn, der leider noch weit verbreitet ist, ist die sogenannte Natürlichkeit. Dass dimensionslose Konstanten klein, in der Größenordnung von Eins sein sollen. Ich habe nie verstanden, warum sie das sein sollen. Die Größe von Zahlen hängt von der menschlichen Verarbeitungskapazität ab.
    Deswegen empfinden wir 2, 4.565695 oder pi als klein, nicht viel größer als Eins, 1.65643e42 aber nicht. Das ist aber rein subjektiv.

    Deswegen gibt es m.E. auch kein Problem mit der Größenordnung der Stärke der Gravitation, die viel schwächer als die elektromagnetische Kraft ist.
    Oder mit der Größe der kosmologischen Konstanten. Diese Energiedichte des Vakuums soll sich von der angeblich natürlichen um einen Faktor 1e120 unterscheiden. Nur, das eine ist die Planckdichte, die maximal mögliche Dichte, das andere die Dichte des Vakuums die minimal mögliche Dichte. Kein Wunder, der Unterschied ist Faktor 1e120. Na und? Dann lieber das Natürlichkeitskriterium wegwerfen.

    Als nächstes würde sich noch jemand wundern, dass das Universum um so viel größer als die Plancklänge ist.

  6. #6 Florian S.
    28. Mai 2019

    Ich habe das Video durch Zufall gestern auf YouTube entdeckt und angeschaut, und just schreibt Florian heute darüber. Zufälle gibt’s. 🙂

    Ich kenne das Problem der “Schönheit” im ästhetischen Sinne auch aus der IT und bin ihm selbst teilweise schon erlegen wenn es darum geht, Code zu schreiben, der zwar das tut was er tun soll aber dabei auch “schön” anzusehen ist. Natürlich war es im Hinblick auf die Wartbarkeit schon immer von Vorteil, klar und deutlich zu programmieren und jegliche Verkomplizierungen, die sprachlich zwar möglich und korrekt sind zu vermeiden. Trotzdem ertappt man sich dabei, der Schönheit willen manchmal mehr zu tun als nötig ist, und sei es nur die Art und Weise wie ein Stückchen Code formatiert ist. Der Unterschied ist: die meisten Programmierer sind sich bewusst, dass Code nicht schön sein muss wenn es darum geht zu funktionieren. Vielleicht, weil man hier unmittelbar mit seinem Scheitern konfrontiert wird wenn man es zwar schön aber falsch macht. Die Physik hat dagegen ja den eleganten Weg gefunden, einfach ihre Theorien entsprechend anzupassen und quasi ihre Ober- und Untergrenzen in einen Bereich zu verschieben der sich nach dem Stand der Technik oder zeitlich einer empirischen Prüfung unterzieht. Siehe zum Beispiel die Mindesthalbwertszeit des Protons wenn man postuliert, dass es nicht stabil ist, oder aber auch die String-Theorie.

    Beispiel Vereinheitlichung der Grundkräfte: Bei der elektrischen und magnetischen Kraft und danach der schwachen Wechselwirkung hatten wir den Erfolg der uns glauben macht (und ich gehe auch davon aus), dass man irgendwann die starke Wechselwirkung auch noch mit ins Boot holen wird. Ich bin jetzt kein Physik-Experte, aber gibt es eigentlich stichhaltige Annahmen, dass die Gravitation wirklich auf die selbe Art und Weise zu diesen Grundkräften gehört und kann man mit Sicherheit ausschließen, dass sie aufgrund ihrer Eigenwilligkeit nicht etwas anderes ist? Vielleicht versuchen wir ja mit dem Standardmodell und der allgemeinen Relativitätstheorie etwas zu verbinden was sich durch unsere Herangehensweise nicht verbinden lässt? Und sind wir uns sicher, dass sich die absolut fundamentalen Prinzipen der Natur, die wir nicht kennen, überhaupt in mathematischen Gleichungen ausdrücken lassen? Vielleicht haben wir Menschen einfach nicht die geistigen und strukturellen Voraussetzungen all diese Dinge zu erfassen – vielleicht nur ein Ego das uns weismacht, es wäre so und es müsse schön sein.

  7. #7 Florian S.
    28. Mai 2019

    Ich habe das Video durch Zufall gestern auf YouTube entdeckt und angeschaut, und just schreibt Florian heute darüber. Zufälle gibt’s. 🙂

    Ich kenne das Problem der “Schönheit” im ästhetischen Sinne auch aus der IT und bin ihm selbst teilweise schon erlegen wenn es darum geht, Code zu schreiben, der zwar das tut was er tun soll aber dabei auch “schön” anzusehen ist. Natürlich war es im Hinblick auf die Wartbarkeit schon immer von Vorteil, klar und deutlich zu programmieren und jegliche Verkomplizierungen, die sprachlich zwar möglich und korrekt sind zu vermeiden. Trotzdem ertappt man sich dabei, der Schönheit willen manchmal mehr zu tun als nötig ist, und sei es nur die Art und Weise wie ein Stückchen Code formatiert ist. Der Unterschied ist: die meisten Programmierer sind sich bewusst, dass Code nicht schön sein muss wenn es darum geht zu funktionieren. Vielleicht, weil man hier unmittelbar mit seinem Scheitern konfrontiert wird wenn man es zwar schön aber falsch macht. Die Physik hat dagegen ja den eleganten Weg gefunden, einfach ihre Theorien entsprechend anzupassen und quasi ihre Ober- und Untergrenzen in einen Bereich zu verschieben der sich nach dem Stand der Technik oder zeitlich einer empirischen Prüfung unterzieht. Siehe zum Beispiel die Mindesthalbwertszeit des Protons wenn man postuliert, dass es nicht stabil ist, oder aber auch die String-Theorie.

    Beispiel Vereinheitlichung der Grundkräfte: Bei der elektrischen und magnetischen Kraft und danach der schwachen Wechselwirkung hatten wir den Erfolg der uns glauben macht (und ich gehe auch davon aus), dass man irgendwann die starke Wechselwirkung auch noch mit ins Boot holen wird. Ich bin jetzt kein Physik-Experte, aber gibt es eigentlich stichhaltige Annahmen, dass die Gravitation wirklich auf die selbe Art und Weise zu diesen Grundkräften gehört und kann man mit Sicherheit ausschließen, dass sie aufgrund ihrer Eigenwilligkeit nicht etwas anderes ist? Vielleicht versuchen wir ja mit dem Standardmodell und der allgemeinen Relativitätstheorie etwas zu verbinden was sich durch unsere Herangehensweise nicht verbinden lässt? Und sind wir uns sicher, dass sich die absolut fundamentalen Prinzipen der Natur, die wir nicht kennen, überhaupt in mathematischen Gleichungen ausdrücken lassen? Vielleicht haben wir Menschen einfach nicht die geistigen und strukturellen Voraussetzungen all diese Dinge zu erfassen – vielleicht nur ein Ego das uns weismacht, es wäre so und es müsse obendrein auch noch schön sein.

  8. #8 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    28. Mai 2019

    > Ein wichtiger angesprochener Unsinn, der leider noch weit verbreitet ist, ist die sogenannte Natürlichkeit.

    Na ja. Bevor man alle Physiker zu Deppen erklärt sollte man sich darüber Gedanken machen ob man vielleicht nicht selber einer ist:

    “Das Prinzip der Natürlichkeit erscheint abstrakt, ist aus Sicht der Forscher jedoch ein wesentliches Kriterium für die mathematische Ästhetik einer Theorie. Ein Formelwerk gilt als natürlich, wenn Naturgesetze auf einer Größenordnung nicht die Regeln auf einer ganz anderen beeinflussen. »Man muss nicht wissen, wie Quarks in Atomkernen zusammenspielen, wenn man die Bahn des Mondes beschreiben will«, sagt der Aachener Physiker Michael Krämer. »Dieser Gedanke zieht sich durch die gesamte bekannte Physik.«”

    https://www.spektrum.de/news/am-ende-der-natuerlichkeit/1556794

  9. #9 Florian Freistetter
    28. Mai 2019

    @Rene: “Das Universum ist schön und perfekt symmetrisch.”

    Woher weißt du das? Ein Beispiel: Was ist schöner? 1) Planeten die sich auf kreisförmigen Bahnen um einen Stern im Zentrum der konzentrischen Kreise bewegen? 2) Planeten die sich auf Ellipsen um einen Stern ein einem der Brennpunkte bewegen? 3) Planeten deren Bahnen sich beständig ändern, keine fixe geometrische Form haben und deren Bahnänderungen sich nicht exakt vorherberechnen lassen?

    “Es gibt nur einen Fehler den die Wissenschaft heute macht. Sie beziehen in ihre Weltmodelle die Antimaterie und die Coulombkraft nicht mit ein.”

    Ach so. Privattheorie… ja, dann sind die Sachen immer einfach.

  10. #10 Florian Freistetter
    28. Mai 2019

    @Karl: “»Man muss nicht wissen, wie Quarks in Atomkernen zusammenspielen, wenn man die Bahn des Mondes beschreiben will«”

    Das klingt natürlich plausibel. Klingt…
    Aber am Ende ist es doch nur ein ästhetisches Kriterium. In der Praxis muss ich natürlich nix über Quarks wissen, wenn ich ausrechnen will wohin sich der Mond bewegt. Aber wenn ich das der Mondbewegung zugrundeliegende fundamentale Naturgesetz verstehen will, vielleicht doch. Denn wir wissen, dass es nicht die Newtonsche Gravitation ist. Auch nicht die ART von Einstein. Sondern was anderes; die ominöse Quantengravitation. Und wenn ich die verstehen will, muss ich vermutlich wirklich auch gleichzeitig die Quarks verstehen. Man kann sich – mangels anderer Hinweise aus Messungen und Beobachtungen – natürlich an Ästhetik und Philosophie orientieren. Aber – und genau das ist der Punkt von Sabine Hossenfelder – dann soll man sich 1) genau anschauen, ob das was bringt und wenn nicht damit aufhören. Und 2) klar und deutlich sagen, dass es eben nur ein ästhetisches Argument ist, das nicht auf irgendwelchen Beobachtungsdaten basiert.

  11. #11 rolak
    28. Mai 2019

    1.65643e42

    Sachma, UMa, woher zum Henker kennst Du meine Schuhgröße?

    Nett, der Vortrag an sich, jedoch abgesehen vom Inhaltlichen insbesondere der beobachtbare Wettstreit der verschiedenen Sprachen in ihrem Denken.
    Ganz anders klingend als die in den diversen Sprecher*blasen hochkünstlich eingesetzten (Schein)Angli- und sonstigen -zismen.

  12. #12 ulrich hans
    28. Mai 2019

    Ich habe von Physik nicht viel Ahnung. Ich meine nur das es keinen Grund zu Annahme gibt, das wir Menschen überhaupt in der Lage wären eine vollkommene oder perfekte naturwissenschaftliche Theorie oder Beschreibung der Effekte innerhalb der Natur überhaupt noch zu verstehen. Auf diese Idee bin ich mal aufgrund der sogenannten “Schach-Endspieldatenbanken” gekommen. Computer welche sich dieser Datenbanken bedienen können “so gut spielen wie Gott”. Beispielsweise ein vorhergesagtes erzwungenes Matt innerhalb von 500 Zügen spielen. Auch die besten menschlichen Schachspieler sind nicht annähernd in der Lage diese Zugfolgen in diesen Endspielen verstandesmäßig nachzuvollziehen. Trotzdem ist dieses Schachmatt letztendlich “vorhergesagt erzwungen worden”. Dazu mein Gedanke : Vielleicht werden einestages mal KIs naturwissenschaftliche Theorien/Beschreibungen zur Perfektion/Vollkommenheit führen. Nur wir Menschen würden garnicht mehr in der Lage sein diese zu verstehen. Ob man diese Theorien/Beschreibungen noch als schön empfinden kann ? Naja. Ich vermute, da werden die allermeisten von uns die eigene
    Ehefrau als viel viel schöner emfinden:)

  13. #13 UMa
    28. Mai 2019

    @Karl Mistelberger: “Na ja. Bevor man alle Physiker zu Deppen erklärt sollte man sich darüber Gedanken machen ob man vielleicht nicht selber einer ist:”

    Danke für den Deppen.
    Du hast mich schon mal derart unvermutet angegriffen. Warum?

    Hast Du eigentlich meine sonstigen Beiträge hier gelesen?

    Ich überlege mir stets, ob dass, was ich sage auch der Wahrheit entspricht und versuche stets, in dieser Hinsicht ein bestmögliches Ergebnis zu erreichen. Ob das Deppen auch machen?

    Bei einer Fehlerquote von 1% wäre ich schon sehr unzufrieden mit mir. Wie sieht es bei Dir aus?

    In dem von Dir verlinkten Artikel wird Sabine Hossenfelder zitiert mit:
    »Das Natürlichkeitsargument war von vornherein unsinnig«
    Dem habe ich mich nur angeschlossen.

  14. #14 pederm
    28. Mai 2019

    Der nächste (und alle folgenden) Nobelpreis(e) für Physik müssen an Rene Eichler, Stollberg gehen, bitteschön!

  15. #15 Lutz
    28. Mai 2019

    Schönheit in der Physik ist einfach.
    Eine Formel mit weniger Parametern ist schöner als eine Formel mit mehr Parametern.

  16. #16 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    29. Mai 2019

    > #9 Florian Freistetter, 28. Mai 2019
    >>: “»Man muss nicht wissen, wie Quarks in Atomkernen zusammenspielen, wenn man die Bahn des Mondes beschreiben will«”
    > Das klingt natürlich plausibel. Klingt…
    Aber am Ende ist es doch nur ein ästhetisches Kriterium. In der Praxis muss ich natürlich nix über Quarks wissen, wenn ich ausrechnen will wohin sich der Mond bewegt. Aber wenn ich das der Mondbewegung zugrundeliegende fundamentale Naturgesetz verstehen will, vielleicht doch.

    Ich lese gerade “Darwins Welt” von Angela & Karlheinz Steinmüller. Dort ist die von dir geübte Praxis in vielen Details beschrieben. Im speziellen Fall handelt es um eine Weglassung.

    Michael Krämer verkündet hier kein Dogma, unter dem die Entwicklung neuer Theorien leidet. Er spricht ausdrücklich von der “gesamte[n] bekannte[n] Physik”.

    Zum Video selbst:

    Bine sagt bei 10:min: “Ich bin kein Historiker.” Das merkt man in der darauf folgenden halben Stunde. Die Interviewten waren höflich zu ihr.

    Bei 49:50 min gibt es eine Extremsporteinlage: “Historische Durchbrüche hingegen kamen vom Lösen mathematischer Konsistenzprobleme.” Na ja.

  17. #17 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    29. Mai 2019

    > #12 UMa, 28. Mai 2019
    >> “Na ja. Bevor man alle Physiker zu Deppen erklärt sollte man sich darüber Gedanken machen ob man vielleicht nicht selber einer ist:”
    > Danke für den Deppen. Du hast mich schon mal derart unvermutet angegriffen.

    Das ist kein Angriff, sondern ein gut gemeinter Rat.

    > Warum? Hast Du eigentlich meine sonstigen Beiträge hier gelesen?

    Kann schon sein, doch behalten habe ich sie nicht. Vielleicht hilfst du mir auf die Sprünge.

    > Ich überlege mir stets, ob dass, was ich sage auch der Wahrheit entspricht und versuche stets, in dieser Hinsicht ein bestmögliches Ergebnis zu erreichen. Ob das Deppen auch machen?

    Wenn ich ein bisschen nachdenke tue ich mir wie schon erwähnt ziemlich hart. Doch meine ich, dass bei mir ein Eindruck von “Cargo Cult Science” entstanden ist.

    > Bei einer Fehlerquote von 1% wäre ich schon sehr unzufrieden mit mir. Wie sieht es bei Dir aus?

    Ich verstehe nicht, was du mit diesem Satz sagen willst.

    > In dem von Dir verlinkten Artikel wird Sabine Hossenfelder zitiert mit: »Das Natürlichkeitsargument war von vornherein unsinnig«. Dem habe ich mich nur angeschlossen.

    Im Anfangsstadium ist Physik Heuristik. A priori eine bestimmte Vorgehensweise für unsinnig zu erklären ist Unfug. Sich dem anzuschließen ist es ebenfalls.

  18. #18 hto
    29. Mai 2019

    Die Schönheit des Universums, wird Mensch erst erfassen, wenn Mensch seine inneren Beschränkungen und Spaltungen von geistiger Kraft mit ebenso reiner Vernunft überwindet / fusioniert – das Internet und Reisen ohne Hardware …

  19. #19 Andreas Vincent Eversmeyer
    Muenchen
    30. Mai 2019

    Das Kreuz mit der Schönheit: Jedes Jahr wird eine Schöne durch’s Dorf getrieben, aber die Geschmäcker sind verschieden. Und die Ideale ändern sich, von Rubens zu Twiggy und sonst wohin. Fazit: Nicht Dinge zusammenfügen, die nichts miteinander zu tun haben. Ein Auto mit ja auch nicht schön sein, Hauptsache es funktioniert. Und vieles, eigentlich alles in der Physik funktioniert doch irgendwie und sowieso, bis hin zur Heisenbergschen Unschärferelation – auch wenn wir dies & das heute und vielleicht morgen noch nicht verstehen (frei nach Prof. H. Lesch). Also Augen auf und durch, damit nicht zusammengeklebt, was nicht zusammen gehört.
    PS: Frau H. ist, wenn ich das richtig verstehe, wirklich Physikerin, nicht theoretisch, also so etwas wie Expertin für Theoretische Physik.
    Grus grus, AVE

  20. #20 FrankhattekeineZeit
    Schwerte
    30. Mai 2019

    Naja, vielleicht führt das “Konsistenzproblem” der Wissenschaft (Stagnation vs. Fortschritt, “Schönheit” vs. Funktionabilität), welches Frau Hossenfelder aufzeigt ebefalls zu neuen Erkenntnissen und neuem Herangehen.

  21. #21 Mirko
    HH
    30. Mai 2019

    Ich find es witzig, wie schnell manche Kommentatoren hier dazu tendieren, „Religion“ statt Wissenschaft zu verkünden.- In dem Sinne, etwas, was man glaubt, als unumstössliche Wahrheit kundzutun. Die Dame ist wahrscheinlich schlauer als wir alle, man sollte ihre Argumentation also ernst nehmen.

  22. #22 T
    31. Mai 2019

    Sehr interessanter Vortrag. Vielen Dank für den Hinweis.
    “Symmetrie ist die Ästhetik der dummen Kerls.” (Benn)

  23. #23 Sbaroquack d.Ä.
    2. Juni 2019

    UMa,
    Die Zahlenmystik existiert noch. Beim Goldenen Schnitt gibt es den Zusammenhang zwischen Ästhetik und mathematischer Formel. Symmetrie wird im Allgemeinen als ästhetischer empfunden, als Ungleichheit. Vielleicht denken viele Zuhörer beim Wort Symmetrie an diesen Gesichtspunkt.
    Ich bedauere z.B. wenn Formeln in der gekürzten Form präsentiert werden, damit sie schöner aussehen. Die Zusammenhänge gehen dabei aber verloren.
    Was läuft falsch in der Mathematik? Kann da überhaupt etwas falsch laufen ?

  24. #24 Captain E.
    5. Juni 2019

    @Sbaroquack d.Ä:

    Falsch? In der Mathematik? Nur ganz selten, und am Ende wird es immer korrigiert.

  25. #25 Ulrich Becker
    10. Juni 2019

    Bin auch durch Zufall auf das Video gestoßen. Es ist ein Frontalangriff auf die ausgeübte Praxis der Vergabe von Forschungsgeldern in der Grundlagenforschung. Ihre Kritik finde ich absolut berechtigt.