Büchersommer: R. Feynman “The Character of Physical Law”, Entropie und Quantenmechanik

Kommentare (49)

1. #1 Dr. Webbaer

   7. August 2011

   ‘It is necessary for the very existence of science that the same conditions always produce the same results’

   Man fragt sich natürlich schon von wem diese Aussage, die als Zitat gekennzeichnet ist, stammt…

2. #2 rolak

   7. August 2011

   Sperrklinkenrad ist wohl eher eine (Leosche?) Wortgenese im Zuge automagischer Übersetzung (z.B. von einem Ratschenschlüssel oder einer Gripzange). Hmm, erstaunlich aber egal – falls einer Anderes weiß: Bitte gerne.
   Noch ulkiger finde ichs bei Leo im Englischen: Da können sowohl ratchet als auch pawl eine Sperrklinke sein, ersteres alternativ auch ein Sperrrad, beide hintereinander sind wieder die Sperrklinke, mit einem ‘and’ dazwischen angeblich dieses gruselige Wort. Wäre interessant herauszufinden, wo die Ursache für diese Begriffsvermischung ist… Falls das ‘and’ andeuten soll, daß ‘beides’ da ist, also Sperr(klinke+rad) dann wird wohl Gesperre gemeint sein (und zwar nicht die jagdliche Variante ;-).

   Aber das nur am Rande, diese post-Reihe ist eine schöne Werbung für Feynmans Vortragssammlung.

3. #3 Ireneusz Cwirko

   7. August 2011

   Die Physiker haben sich das Problem mit der Zeit selbst erschafft in dem sie sich eine Wirklichkeit einbildeten in dem die Naturgesetze gibt, die mathematisch beschreibbar sind.

   Schon aber eine einfache Überlegung zeigt uns aber, dass so etwas nicht möglich ist.

   Das Universum scheint harmonisch aufgebaut zu sein. Es scheint, dass alle Größen perfekt aufeinander abgestimmt sind.

   Es ist also berechtigt anzunehmen, dass irgendwie ein gemeinsame Ursprung dieser Harmonie geben muss. Ein Einzelelement aus dem Alles besteht.

   Die Physik hat axiomatisch angenommen , dass diese Element die Eigenschaften besitzt, die man mit Messmethoden untersuchen und mathematisch beschreiben kann.

   Das ist eine Möglichkeit, die ist aber nicht mal so selbstverständlich.

   Wenn aber der Urelement der Wirklichkeit sich ständig selbst verändert, dann müssen sich auch alle anderen Dinge die aus ihm bestehen sich auch verändern, auch die “Messgrößen” und “Naturkonstanten”.

   Das bedeutet aber nicht dass dadurch unsere Universum auseinander fliegt, warum auch?

   Wenn er sich tatsächlich auf so ein Einzelelement zurückzuführen lässt, dann kann eine Veränderung nur dazu führen dass sich in dem Augenblick der Veränderung ein neues harmonisches Universum bildet.

   Eine aufeinander Folge von solchen Universen bildet die Zeit und es ist auch verständlich warum die Zeit nur eine Richtung kennt weil es unmöglich ist die Folge dieser Veränderungen zu wiederholen.

   Unsere Wirklichkeit kennt im Grunde genommen keine Zeit.
   Deswegen ist ein Versuch mit Hilfe von Zeit die Wirklichkeit zu beschreiben, vergebens.

   Zeit entsteht nur in unseren Köpfen weil wir nicht in der Lage sind das Universum als Einzelbild in einem Film namens “Zeit” war zu nehmen.

4. #4 Fossilium

   8. August 2011

   Hi Martin,

   aus der Tatsache, dass die Entropie zu Beginn der Weltenstehung sehr klein sein sollte, man dafür aber keine schlüssige Erklärung hat, folgt doch zwangsläufig:

   a) das Urknallmodell ist falsch, oder
   b) die Entropie taugt nichts zur Erklärung der physikalischen Zeitrichtung (mindestens nicht zu der Richtung der Zeit unmittelbar nach dem Urknall).

   Entropiezuwachs ist nur zwingend für abgeschlossene Systeme. War denn die Welt nach dem Urknall abgeschlossen ? Sie ist auch eine statistische Grösse. Wenn ich in der Zeit zurückgehe, werden die Objekte unmittelbar nach dem Urknall immer weniger und dann müsste die Statistik zusammenbrechen. Und vor allem: wer sagt denn, dass die Zeit seit ihrer Entstehung eine definierte Richtung hatte. Die Allgemeine Relativitätstheorie, die die Zeitrichtung als Grundlage hat, bricht doch meines Wissens ebenfalls in den winzigen Räumen, in denen die Quantenmechanik regiert, zusammen.

   Das alles zeigt doch, dass die Naturgesetze nicht bis hin zu den räumlichen und zeitlichen Singularitäten ausgedehnt werden dürfen, ohne dass man damit Probleme bekommt. An den Grenzen der Physik lauert schon die Metaphysik. Die Bescheidenheit von Feynman ist mir daher sehr sympathisch. Dass er Naturphilosophen nicht achtet, ist mir neu und wäre auch ziemlich dämlich.

   Grüsse
   Fossilium

5. #5 Dr. Webbaer

   8. August 2011

   @Fossilium
   Die Theorien zur Mikro- und Makrowelt passen “nicht ganz” zueinander, korrekt; man hat z.B. auch die Urknalltheorie, weil sie einige heutige Beobachtungen erklärt und besser als Nichts ist. (Irgend in den späten Siebzigern hat Dr. W einmal einen Text eines französischen Philosophen in der Hand gehabt, der irgendwelche Theorien von der immerwährenden Expansion und Kontraktion des Universums präsentierte, und zwar mit Inbrunst der Überzeugung und Vergleichen mit zeitgenössischen Gesellschaftssystemen (!) nicht unhold.)

   MFG
   Dr. Webbaer

6. #6 MartinB

   8. August 2011

   @Fossilium
   Das mit der Entropie wird auch heute noch heftig diskutiert – ein besonders prominenter Vertreter ist Penrose, der das Problem in der Entropie in gravitativen Systemen sieht und davon ausgeht, dass die Anfangsentropie niedrig war, weil die gravitative Entropie niedrig war (wenn ich mich recht entsinne).

   Feynmans Verhältnis zu Philosophen ist nicht so leicht zu verstehen: Er hat selbst viel philosophiert, aber von Nicht-Wissenschaftlern, die Wissenschaftsphilosophie betreiben, hielt er wohl wenig. Es gibt in seinen Lectures diverse Stellen, an denen er Philosophen, die der Wissenschaft vorschreiben wollen, wie sie zu funktionieren hat, heftigst angreift. Und es gibt den berühmten Spruch (aus dem Gedächtnis zitiert):
   “Philosophy is as useful to science as ornithology is to birds.”

7. #7 Karl Mistelberger

   8. August 2011

   Philosophy of science is as useful to scientists as ornithology is to birds.

8. #8 Fossilium

   8. August 2011

   Hi Martin, Hi Webbaer,

   das englische Zitat ist natürlich inhaltlich Humbug. Auch Feynman kommt ohne metaphysische Setzungen nicht aus. Seine Grundbegriffe (z.B. virtuelles Austauschteilchen) sind ohne Rückgriff auf naturphilosophische Überlegungen nicht darstellbar (was ist ein Teilchen ?).

   Übrigens, und das ist interessanter: es gibt nicht nur in der Makrophysik eine Zeitrichtung. Der Zerfall von Atomkernen oder überhaupt jedes Zusammenbrechen eines Quantenzustandes ist ein irreversibler Prozess – auf mikroskopischer Ebene, oder auch auf makroskopischer, wenn man den Photonenozean (Licht), der uns umgibt, zur Markophysik rechnet.
   In gewisser Weise sieht es so aus, als ob in einem quantenmechanischen Überlagerungszustand die Zeit “eingefroren” ist, und nach dem Zusammenfall des Zustandes nach Messung bzw. Wechselwirkung erst beginnt die Zeit “zu laufen”. In jedem Fall ist durch den Zusammenfall auch eine Zeitrichtung definiert.

   Nehmen wir (als Menschen) erst durch Lichtwahrnehmung (Zusammenfall der Quantenzustände an der Netzhaut) an der physikalischen Zeit teil ?

   War nur so ein Gedanke.

   Grüsse
   Fossilium

9. #9 Nob

   8. August 2011

   Mit diesem Entropiebegriff habe ich schon lange ein Problem. Es ist, als würde die Qualität dieser Größe vom Grad der Abstrahierung von Meßergebnissen abhängen. Also wenn ich beispielsweise eine Gas- oder Partikelmenge habe, dann bewegt sich die Gesamtheit aller Objekte unabhängig von Druck, Temperatur oder Masse nicht von der Stelle, wenn man alle Geschwindigkeitsvektoren addiert. Äußere Einflüsse und Gravitation mal ausgeschlossen. Obwohl sich das Ganze dabei räumlich ausdehnt. So etwas wie die kinetische Energie für das Ganze gibt es also nicht, solange man nicht ins Detail geht. Also verschwindet auch der Temperaturbegriff für das Ganze.

   Etwas Ähnliches findet man bei der Interferenz von EM-Wellen, wenn sich die Energien von Photonen im Vakuum gegenseitig auslöschen. Deren Energie ist weg. Dafür habe ich keine Erklärung.

   Blieb im Spamfilter hängen, sorry.
   Das mit der verschwindenden Energie verstehe ich gar nicht – eine Wellenkonfiguration, wo du zwei Wellen in ein Gebiet einstrahlst, die sich gegenseitig komplett auslöschen, gibt es nicht.
   

10. #10 MartinB

    9. August 2011

    “was ist ein Teilchen ?”
    In der Sprache der QFT eine elementare Anregung des jeweiligen Quantenfeldes.
    Was genau tragen dazu die Philosophen bei? Haben Philosophen die Idee aufgebracht, dass man von kleinen, unteilbaren Teilchen zu Quantenfeldern übergehen muss, um die Natur korrekt zu beschreiben?
    Es würde mich wirklich sehr nteressieren, mal ein gutes Argument dafür zu lesen, dass philosophische Überlegungen hier eine wichtige Rolle gespielt haben, aber ich sehe das nicht.

    “Der Zerfall von Atomkernen oder überhaupt jedes Zusammenbrechen eines Quantenzustandes ist ein irreversibler Prozess”
    Ja, wenn man den Kollaps der Wellenfunktion als physikalisches Phänomen ernst nimmt, dann ist das so (tun z.B. die Viele-Welten-Anhänger ja nicht). Allerdings hat der Kollaps nicht unbedingt etwas mit Entropie zu tun – eher im Gegenteil, denn bei einem Messprozess wird ja eine eindeutige Eigenfunktion herausprojiziert, während man es vorher typischerweise mit einem System zu tun hat, das durch eine Dichtematrix (also mit Unkenntnis des Systemzustands) beschrieben wird. Einen direkten Zusammenhang zwischen Messprozess und makroskopischem Zeitpfeil sehe ich daher nicht.

    “In gewisser Weise sieht es so aus, als ob in einem quantenmechanischen Überlagerungszustand die Zeit “eingefroren” ist”
    Warum das? Auch ein unbeobachtetes Wellenpaket zerläuft mit der Zeit, wie man dann per Messung auch feststellen kann.

    “Nehmen wir (als Menschen) erst durch Lichtwahrnehmung (Zusammenfall der Quantenzustände an der Netzhaut) an der physikalischen Zeit teil ? ”
    Und blinde Menschen haben keine Zeit??

11. #11 Fossilium

    9. August 2011

    Hi Martin,

    Du wolltest ein Beispiel:

    Ein schönes Beispiel ist der Briefwechsel von 1715/16 zwischen Samuel Clarke und G.W.Leibnitz über den Raum, in dem Leibnitz mit Hilfe von Symmetrietransformationen nachwies, dass es den Newtonschen absoluten Raum nicht geben konnte – was sich dann 200 Jahre später als richtig herausstellte (E.Dellian 1990 (Hrsg.): „Samuel Clarke. Der Briefwechsel mit G.W. Leibnitz von 1715/16“, Hamburg).

    Die Feynman Grafiken werfen aus sich heraus aber schon eine Menge philosph. Fragen auf: so führt der Begriff Teilchen zwangsläufig in einen Denkzirkel hinein, der mit der Frage endet, was denn nun das letzte unteilbare Teilchen ist. Mit welcher Art von Teilchen geht denn der Emissions- und Absorptionsvorgang des Austauschteilchens vonstatten ? Ein virtuelles Teilchen ist begrifflich ein Widerspruch in sich. Feynman kann Philosophen ablehnen, aber seine Modelle stecken voller begrifflicher Inkonsistenzen und logischer Widersprüche. Das macht auch nichts, solange die Vorhersagen des Modells stimmen. Aber ein „Schönheitsfehler“ (gelinde ausgedrückt) ist es schon.

    Daher frage ich mich, warum sich Logiker und Sematiker und andere Philosophen nicht mit dem physikalischen Grundbegriffen beschäftigen sollen. Es widerstrebt mir irgendwie, dass jemand wie Weizäcker als überflüssig abgetan wird – auch wenn einer Feynman heisst.

    Zumal sich die Untersuchungsfelder nicht überlappen: Philosophen fragen „was ist“, Physiker fragen, wie kann ich „einen Naturvorgang beschreiben“. Das eine ist eine Frage nach dem Sein, also eine metaphysische Frage, das andere nach dem richtigen Modell. Die Disziplinen kommen sich doch garnicht ins Gehege, aber grenzen aneinander, und Physiker können von der Denkweise der Philosophen etwas lernen und umgekehrt.

    Natürlich hat der Kollaps der Wellenfunktion mit Entropie nichts zu tun. Es ist aber ein irreversibler
    Prozess, also nicht umkehrbar. Der Zusammenbruch der Qantensysteme beim Sehvorgang – oder die Entstehung klass. Zustände aus der WW zwischen Strahlung und Materie – ist daher eine in eine einzige Richtung zielende Abfolge von Ereignissen und stellt einen Zeitrichtungszeiger unabhängig von der Entropie dar. Ich hab das jetzt schwammig beschrieben, weil ich nicht weiss, was ein quantenmechanischer Zustand ist.

    Mikroskop. Abläufe sind also meines Erachtens nicht immer reversibel, wie das landläufig gerne so dargestellt wird.

    Grüsse Fossilium

12. #12 physicus

    9. August 2011

    @ Fossilium
    Wie Martin schon gesagt hat ist in der Quantefeldtheorie ein Teilchen eine elementare Anregung des entsprechenden Quantenfeldes. Ein Feynman Diagram ist in erster Linie eigentlich eine Rechenanleitung um die Wahrscheinlichkeitsamplitude eines gewissen Vorgangs z.B. einer Bestimmten Art der Elektronen-Elektronen Streuung zu Beschreiben.
    Keinen falls sollte man sich dabei klassische aufeinandertreffende Teilchen vorstellen. Ein Austausch Teilchen dient dazu um die Wechselwirkung zwischen Feldern zu Beschreiben z.B. Beschreibt das Photon die elektromagnetische Wechselwirkung. Ein virtuelles Teilchen ist z.B. im Fall der e- e- Streung einfach eine Energiefluktuation des Photonenfeldes welche Energie von dem einen e- auf das andere Überträgt. Das Teilchen ist insofer virtuell da es die relativistische Energie Impuls Beziehung nicht Erfüllen muss. Natürlich gibt es auch Prozesse in denen echte Photonen entstehen können z.B. die Bremsstrahlung. Hier führt vereinfacht gesagt eine Energieabgabe aus dem Elektronenfeld zu einer Elementaren Anregung des Photonenfeldes, was wir dann als Photon in einem Detektor detektieren können. Insofern gibt es eigenlich kein Teilchen das aus einem anderen “herauskommt”. (So habe ich zumindestens deine Frage nach dem Emissionsvorgang verstanden.)

    Das Problem ist glaube Ich, dass die Natur auf der Mikroebene volkommen anders Funktioniert wie auf der Makroebene, unsere Sprache aber ist dafür gemacht ” die Dinge um uns herum” zu Beschreiben und lässt sich folglich nur schlecht auf z.B. Quantenmechanik übertragen. Deswegen wenn in der Quantenmechanik von z.B. von einem Zustand die Rede ist verbindet sich damit eine genaue Mathematische Definition und die ist sogar sehr Logisch. Verständigungsprobleme gibt es dann, wenn Begriffe wie z.B. Teilchen welche im Alltag eine andere Bedeutung haben nicht im Sinne der Physikalischen Definition betrachtet werden. Wenn ich mir z.B. ein Teilchen als einen Roten Ball vostelle und da kommt plötzlich ein grüner Ball herraus kann ich mir natürlich gedanken machen wo der grüne Ball jezt plötzlich herkommt. War der in dem roten Ball schon drinn oder besteht der rote Ball im inneren aus mehren anderen farbigen Bällen. In der Physik aber hat das Standard Modell eine Feste Anzahl von Elementarteilchen und auch die Wechselwirkung zwischen diesen ist genau festgelegt, insofern stellt sich die Frage nach dem lezten unteilbaren Teilchen eigentlich nicht. Die Physik zeichnet sich gerade dadurch aus, dass die Begriffe eine genau mathematische Definition haben damit auch genau klar ist von was man da eigentlich redet.

13. #13 Fossilium

    9. August 2011

    Hi Physicus,

    mit allem was Du schreibst bin ich doch konform.

    Aber es hilft alles nichts: die Physiker müssen ihre Modelle (auch den mathematischen Teil) anschaulich – das heisst in der Sprache der klassischen Mechanik – beschreiben. Eine andere Sprache haben sie nicht.

    Und weil das eben nicht geht, greifen die Physiker ersatzweise auf alle möglichen Metaphern zurück und nehmen sprachliche und logische Inkonsistenzen (nicht physikalische – sprachliche und begriffliche) in Kauf. Hab ich nichts dagegen. Es geht nicht anders und ist erlaubt, wenn die Vorhersagen das Modell bestätigen.

    Aber das muss einem klar sein. Es ist keine Selbstverständlichkeit, bei der Beschreibung der Natur das Wort virtuell und Teilchen zu kombinieren. Zwischen der Aussagekraft des Modells und der anschaulichen Beschreibung (Beschreibung mit Begriffen der KM) klaffen Welten.

    Diese Kluft kommt möglicherweise daher, weil Physiker die Zusammenarbeit mit den Philosophen ablehnen. Für diese ist Begriffsbildung keine pragmatische Angelegenheit, sondern eine wesentliche. Und daher muss man mit diesen Leuten reden, um bessere Begriffe zu finden.
    Gruss
    Fossilium

14. #14 physicus

    9. August 2011

    @Fossilium

    Du schreibst:

    “die Physiker müssen ihre Modelle (auch den mathematischen Teil) anschaulich – das heisst in der Sprache der klassischen Mechanik – beschreiben. Eine andere Sprache haben sie nicht.”

    Ich bin mir nicht ganz Sicher wie du dass genau meinst, weil die Physikalischen Modelle sind eigentlich immer eine mathematische Beschreibung und die “anschauliche” Beschreibung ist ein Versuch die Mathematik irgendwie in Worte zufassen. Aber jede sprachliche Beschreibung ist meistens nur eine oberflächliche bzw. vereinfachte Darstellung der zum Teil sehr komplexen Mathematik und wird somit dem Sachverhalt nie ganz gerecht werden. Ich sehe eigentlich die Mathematik als Sprache der Physik an. Wie kann/ soll man den etwas anschaulich Beschreiben was über das Vorstellungsvermögen des Menschen hinausgeht.Z.b. eine vierte Dimension man kann ja noch nichtmal ein Dreidimensionales Skalarfeld (z.B. Temperatur im Raum) gescheid grafisch Darstellen. Das ist z.B. auch wider so ein Fall wo es für Dimension eine genaue Definition in der Mathematik gibt (z.B in der linearen Algebra entspricht die Dimension der Anzahl der linear Unabhängigen Basiselemente). Ich sehe nicht wie man das anders in Sprache packen könnte als dadurch, dass man mit andren Worten definiert was damit gemeint ist.

    Irgendwie fällt mir dazu gerade eine Stelle aus Allice im Wunderland ein:

    “„[…] Da hast du Ruhm!“
    „Ich weiß nicht, was du mit ‚Ruhm‘ meinst“, sagte Alice.
    Humpty Dumpty lächelte verächtlich. „Natürlich nicht – bis ich es dir sage. Ich meinte: Da hast du ein schönes zwingendes Argument!“
    „Aber ‚Ruhm‘ heißt doch nicht ‚schönes zwingendes Argument‘“, entgegnete Alice.
    „Wenn ich ein Wort verwende“, erwiderte Humpty Dumpty ziemlich geringschätzig, „dann bedeutet es genau, was ich es bedeuten lasse, und nichts anderes.“
    „Die Frage ist doch“, sagte Alice, „ob du den Worten einfach so viele verschiedene Bedeutungen geben kannst“.
    „Die Frage ist“, sagte Humpty Dumpty, „wer die Macht hat – und das ist alles. […]“
    (Quelle Wikipedia-Artikel Humpty Dumpty)

    Also mir persönlich ist es lieber wenn genau Definiert ist wie ein Wort zu Verstehen ist und sich alle darüber einig sind.

    Aber es gibt auch Physiker die gleichzeitig Philosophen sind z.b. Harald Lesch und die scheinen zumindestens irgendwie mit der Sprachlichen Darstellung klarzukommen. Zumindestens habe ich noch nie gehört dass von solchen Leuten begriffliche Korrekturen Vorgeschlagen worden sind. Ich kenn aber auch Physiker die sagen, die wennigsten Philosophischen Diskussionen die sie über Quantenmechanik gelesen haben waren fachlich Richtig. Da hier oftmals mathematische Grundlagen falsch Verstanden worden sind. Inwiefern das der realität entspricht kann ich nicht beurteilen.

    Soweit ich die Wissenschaftliche Arbeitsweiße richtig Verstanden habe geht es bei der Überprüfung von Theorien nicht darum zu bestätigen ob die Vorhersage stimmt sondern darum sie zu falsifizieren. d.h. an einem Experiment muss man eindeutig sehen können wenn die Theorie falsch ist. Eine Theorie die bisher nich Falsifiziert wurde gilt dann als bewährt. D.h. wir wissen eigentlich gar nicht ob unsere Beschreibung der Natur Richtig ist oder der Wirklichkeit entspricht wir wissen nur, dass sie im Rahmen unserer Messgenauigkeit nicht falsch ist.

15. #15 Fossilium

    10. August 2011

    Hallo Physikus,
    ich versuche nur die Skepsis gegenüb. Philosophen zu zerstreuen. Dabei kann ich nur auf die Diskrepanzen hinweisen zwischen dem Sprachgebrauch in den modernen Theorien und einer anschaulichen Beschreibung (anschaulich heisst hier: Verwendung von Begriffen aus der klassischen Mechanik). Du schreibst: „Aber jede sprachliche Beschreibung ist meistens nur eine oberflächliche bzw. vereinfachte Darstellung der zum Teil sehr komplexen Mathematik und wird somit dem Sachverhalt nie ganz gerecht werden.“ Im Grunde stimmt das ja, auch die Sprache der Mathematik muss „übersetzt“ werden und jede Legende an eine Formel ist schon eine Übersetzung. Aber es kommt doch darauf an w i e ich das mache. Nehmen wir mal das von Dir gebrachte Beispiel:

    „Wie kann/ soll man denn etwas anschaulich beschreiben, was über das Vorstellungsvermögen des Menschen hinausgeht.Z.b. eine vierte Dimension man kann ja noch nicht mal ein Dreidimensionales Skalarfeld (z.B. Temperatur im Raum) gescheid grafisch Darstellen.“

    Also weil ich mir eine vierte Dimension nicht vorstellen kann, spreche ich nur noch vom Tensor des metrischen vierdimensionalen Feldes. Das ist doch in Ordnung, wenn ich keine bessere Beschreibung habe. Aber ich muss mich dann fragen lassen, ob es nicht am unklaren Begriff des Feldes liegt, wenn ich eine bessere Beschreibung nicht hinkriege. Für einen Physiker ist der Feldbegriff vielleicht sonnenklar. Für einen Philosophen aber gar nicht. Der wird zum Beispiel fragen, ob ein unendlich ausgedehntes Feld nicht ein in sich absurder Begriff ist. Und ob denn Felder real (im Sinne von kausal wirksam) sind oder nur ein gedachte Metrik ohne physikalische Dynamik, und wenn mal das eine und das andere, ob ich dann in beiden Fällen denselben Begriff verwenden kann. Und ob ein Feld zu einem Objekt gehört oder eine eigene von Objekten unabhängige Identität hat. Das sind kritische Fragen, die dazu verleiten könnten, vielleicht von diesem Feldbegriff abzurücken – was ja auch in der Feldquantisierung geschehen ist, da hat man dann aber dann wieder den Teilchenbegriff herbeigezaubert, der nicht minder problematisch ist. Ich denke mir das nur so. Das sind ja alles nur Überlegungen, die man anstellen kann, wir wissen nicht ob sie uns weiterbringen, aber schaden kann es nicht, seine Begriffe mal auf den Prüfstand zu legen. Ein besseres Verständnis über das was man da macht, kriegt man schon, denke ich. Feynman geht auf diese Problematik nicht wirklich ein (nur am Rande) und das finde ich nicht so gut.

    „Soweit ich die Wissenschaftliche Arbeitsweise richtig Verstanden habe geht es bei der Überprüfung von Theorien nicht darum zu bestätigen ob die Vorhersage stimmt sondern darum sie zu falsifizieren.“ Ja, ich bin da anderer Ansicht und da streiten sich die Geister. Bestätigen oder Falsifizieren ist wohl nur ein Wortspiel. Es steckt nichts dahinter. Eine Theorie – ich versteh darunter immer ein Modell der beobachteten Wirklichkeit – kann ich nur auf Richtigkeit prüfen, wenn ich die Vorhersagen mit der Beobachtung vergleiche. Nicht auf diese Weise prüfbare Theorien oder Modelle sind Metaphysik.

    Grüsse
    Fossilium

16. #16 MartinB

    10. August 2011

    @Fossilium

    “Ein schönes Beispiel ist der Briefwechsel von 1715/16 zwischen Samuel Clarke und G.W.Leibnitz über den Raum, in dem Leibnitz mit Hilfe von Symmetrietransformationen nachwies, dass es den Newtonschen absoluten Raum nicht geben konnte”

    Interessant, aber ich verstehe nicht, warum das ein philosophischen Argument ist, kein mathematisches.

    “so führt der Begriff Teilchen zwangsläufig in einen Denkzirkel hinein, der mit der Frage endet, was denn nun das letzte unteilbare Teilchen ist.”
    Das liegt aber doch nur daran, dass wir die Berechnung von Quantenfeldpfadintegralen über Feynmandiagramme störungstheoretisch leichter erfassbar machen – die “virtuellen Teilchen” sind letztlich doch nur eine passende Zerlegung eines ansonsten nicht lösbaren Integrals. Man kann sich mit ihnen viele Dinge anschaulich machen, aber man darf den Begriff des “virtuellen Teilchens” nicht zuu ernst nehmen. (Demnächst gibt’s hier was über Quantenfeldtheorie, dann wird das vielleicht klarer.)

    “Ein virtuelles Teilchen ist begrifflich ein Widerspruch in sich.”
    Tja, und jetzt die spannende (und wirklich ernst gemeinte) Frage: Der Physiker kann mit diesem begrifflichen Widerspruch Prozesse vorhersagen – welchen Beitrag leistet der den Widerspruch feststellende Philosoph?

    “Aber ein „Schönheitsfehler“ (gelinde ausgedrückt) ist es schon.”
    Und welcher Philosoph hat welchen Beitrag dazu geleistet, diesen “Schönheitsfehler” zu beheben?

    “Daher frage ich mich, warum sich Logiker und Sematiker und andere Philosophen nicht mit dem physikalischen Grundbegriffen beschäftigen sollen.”
    Dürfen sie ja gern tun – sie müssen sich nur über eins im KLaren sein (und ich denke, dass das das ist, was Feynman meint): Philosphen können vielleicht einen Beitrag dazu leisten, wie wir unsere Theorien formulieren oder formulieren sollten – sie können aber keinen Beitrag dazu leisten, die Natur selbst zu verstehen, denn dazu benötigt man Empirie, nicht reines Nachdenken. Kant hat z.B. “bewiesen”, dass der absolute Raum und de absolute Zeit für uns Denknotwendigkeiten sind – aber inzwischen haben wir die SRT/ART und denken (wenn auch nicht immer ganz anschaulich) in gekrümmten Raumzeiten.

    “Zumal sich die Untersuchungsfelder nicht überlappen: Philosophen fragen „was ist“, Physiker fragen, wie kann ich „einen Naturvorgang beschreiben“.”
    Wie aber kann ich das “was ist” anders herausbekommen, als indem ich versuche, das was ist, zu beschreiben?

    ” Das eine ist eine Frage nach dem Sein, also eine metaphysische Frage, das andere nach dem richtigen Modell. Die Disziplinen kommen sich doch garnicht ins Gehege, aber grenzen aneinander, und Physiker können von der Denkweise der Philosophen etwas lernen und umgekehrt.”
    Und wieder meine Lieblingsfrage: Was genau kann man als Physiker von den Philosophen lernen? Wo gibt es mal ein Beispiel dafür (Leibnitz ist zum ersten schon ganz schön lange her und zum zweiten war das ja auch eher ein mathematisches Argument)?

    “Mikroskop. Abläufe sind also meines Erachtens nicht immer reversibel, wie das landläufig gerne so dargestellt wird.”

    Das stimmt, aber die quantenmechanischen Irreversibilitäten haben, nach alem was wir im Moment wissen, nichts mit der von uns makroskopisch beobachteten Zeitrichtung zu tun. (Da ist aber das letzte Wort nicht gesprochen, da stimme ich schon zu.)

17. #17 rolak

    10. August 2011

    Mit den Pholosophen gibt es noch ganz andere Probleme 😉

18. #18 Fossilium

    10. August 2011

    Hi Martin,
    ja man könnte da noch viel zu schreiben, ich bin kein Philosoph, habe mich aber mit vielen Philosophen unterhalten, das war jedesmall ziemlich erhellend. Ich glaube auch, dass die Physik in der Sackgasse ist, weil sie nur um ihre eigene Methodologie und Denkweise herumkreist. Es gibt seltsame Auswüchse (Stringtheorie) und bei manchen Theorien (Inflation) wird garnicht mehr gefragt, welche entsheidenden, aber unprüfbaren Vorausetzungen stillschweigend gemacht wurden. Aber das ist meine persönliche Meinung, die die Physiker aber nicht abwerten soll, im Gegenteil. Ich habe Riesenrespekt vor allen Physikern undNaturforschern (auch vor Feynman), und finde das Fachgebiet faszinierend. Aber ein Dialog über die Grenzen der Physik hinaus – warum nicht ? Es gilt auch in der Physik: vier Augen sehen mehr als zwei.
    Dein Blog geht doch auch bei vielen Fragen an und über die Grenzen und thematisiert philosophische Fragen – das ist doch wunderbar !
    Grüsse
    Fossilium

19. #19 Frank Wappler

    11. August 2011

    Fossilium schrieb (10.08.11 · 10:50 Uhr):
    > Eine Theorie – ich versteh darunter immer ein Modell der beobachteten Wirklichkeit – kann ich nur auf Richtigkeit prüfen, wenn ich die Vorhersagen mit der Beobachtung vergleiche.

    Na gut:
    dem, das man ggf. “auf Richtigkeit prüfen” kann und das “Vorhersagen” enthält, die man ggf. “mit der beobachteten Wirklichkeit vergleichen” könnte, muss ja (auch) irgendein Name gegeben werden.

    (Warum eigentlich nicht unmittelbar: “Modell”?.)

    Aber wenn du dafür eben durchaus (auch) den Namen “Theorie” benutzen willst,
    welchen Namen schlägst du dann stattdessen (zur Unterscheidung) für Systeme von Prinzipien und Festsetzungen (sowie deren Zusammenhänge bzw. beweisbare Konsequenzen) vor,

    – die sich mit der Bewertung von Beobachtungen beschäftigen, also der Definition von Messgrößen,

    – durch deren Anwendung auf (gegebene) Beobachtungsdaten überhaupt erst Werte (wie reelle Zahlen, oder Boolesche Werte) gewonnen werden, die miteinander verglichen werden könnten,

    – die es somit überhaupt erst erlauben, aus individuellen Beobachtungen einvernehmliche Aussagen (d.h. die “Wirklichkeit” betreffend) zu erhalten, und

    – die Wertebereiche (von Messgrößen) anlegen, innerhalb derer überhaupt erst konkrete, nachvollziehbare Modelle erstellt und bestimmte Vorhersagen gemacht werden könnten
    ?

    (Warum eigentlich nicht doch: “Theorie”?.)

20. #20 MartinB

    11. August 2011

    @Fossilium
    Klar, ich denke auch gern über philosophische Grundlagen der Physik nach (und letztlich tut Feynman ja genau das auch). In meiner Erfahrung zeigen sich allerdings zwei Dinge:

    1. Gedanken über die Grundlagen der Physik, die ich einsichtsvoll und wertvoll finde, stammen eigentlich immer von Physikern, nicht von Philosophen.

    2. In jeder Debatte zum Thema taucht jemand auf, der sagt “Aber die Physik braucht die Philosophie ganz dringend und die Philosophie liefert ganz wichtige Grundlagen”, ohne dass mir jemals jemand sagen konnte, welche das nun sind oder mit ein schlagendes Beispiel liefern konnte.

21. #21 Andrea N.D.

    11. August 2011

    @MartinB.
    Zum einem besteht das Problem, dass aus der Philosophie sozusagen alle Wissenschaften “hervorgegangen” sind bzw. dass jahrhundertelang das Studium der “Naturwissenschaften” erst nach dem Studium der Philosophie und/oder Theologie erfolgen konnte. Die Naturwissenschaften haben sich mittlerweile emanzipiert und die “Philosophie” meines Erachtens auch in gewisser Weise überholt (auch im dem Sinne, dass die Philosohpie u. U. überholt sei).

    Zum anderen denke ich, dass Leute, die die Notwendigkeit der Philosophie für die Physik postulieren, eigentlich eine “Ethik” meinen. Dabei gehen sie von zwei – meines Erachtens falschen – Prämissen aus: Zum einen abstrahieren sie “den Wissenschaftler” vom Menschen, der dann angeblich im ethikleeren Raum agiert (was in der Praxis nicht vorkommt) und zum zweiten, auch als Folge davon, wollen sie mit den Direktiven einer Ethik/Philosophie die potentiellen Konsequenzen der Wissenschaft (Atombombe, Umweltverschmutzung) irgendwie eindämmen oder verhindern. Auch hierbei vergessen sie, dass “Wissenschaft” nicht ein Etwas ist, das selbst (un-)ethisch handelt, sondern auf Menschen angewiesen ist, die immer einem bestimmten Wertesystem unterliegen.

22. #22 Fossilium

    11. August 2011

    Hi Frank Wappler,
    der Begriff Theorie ist ganz schwammig, Modell ist mir viel lieber. Aber wenn man nach den Voraussetzungen fragt, die wissenschaftliches Arbeiten möglich machen und definieren (Sprach- und Denklogik, Kausalitätsprinzip, Realität, Individualität, epistemische Zugänglichkeiten, usw.), was alles philosophische Fragen sind, dann hast Du wohl Recht, dass man dann feststellen muss, dass gute Modelle tiefer greifen und tiefer gründen, als nur nützlich und pragmatisch zu sein, und dann ist das Wort Modell schlecht und “Theorie” besser. Aber eine solche physikalische Theorie hat dann immer einen metaphysischen Grund, darüber muss man sich mal immer klar sein.

    Hallo Andrea N.P.
    Ich denke schon, dass die Philosophie für die Physik notwendig – also mindestens sehr nützlich ist -, da hast Du mich richtig verstanden, aber mit “Ethik” habe ich dabei nichts – gar nichts – zu schaffen.

    Hallo Martin,
    Du schreibst: “..es taucht jemand auf, der sagt: aber die Physik braucht die Philosophie ganz dringend und die Philosophie liefert ganz wichtige Grundlagen.” Das stammt jedenfalls nicht von mir, ich meine nur, nur dass man das Gespräch nicht abtun sollte (Beispiel Feynman). Die Physik braucht die Philosopie deshalb nicht dringend, weil auch Physiker philosophieren können – die Philosophie selbst brauchen wir aber alle, nicht nur als Physiker.

    Grüsse
    Fossilium

23. #23 MartinB

    12. August 2011

    @Fossilium
    “Die Physik braucht die Philosopie deshalb nicht dringend, weil auch Physiker philosophieren können – die Philosophie selbst brauchen wir aber alle, nicht nur als Physiker.”
    Wo genau brauchen wir denn nun die Philosophie (in der Physik, denn die brauichen sie ja deiner Meinung nach auch)?

    Du weist oben z.B. auf begriffliche Widersprüche beim Teilchenbegriff hin – die gibt es nun schon seit über 50 Jahren; wenn da die Philosophie einen Beitrag leisten könnte, müsste sie das nicht langsam mal getan haben?

    @Andrea
    “Zum einem besteht das Problem, dass aus der Philosophie sozusagen alle Wissenschaften “hervorgegangen” sind bzw. dass jahrhundertelang das Studium der “Naturwissenschaften” erst nach dem Studium der Philosophie und/oder Theologie erfolgen konnte. ”
    Ist das wirklich so? Oder ist das nur eine Begrifflichkeit (der Begriff “Wissenschaft” ist ja vergleichsweise neu), weil man das früher einfach nicht getrennt hat?

    “dass Leute, die die Notwendigkeit der Philosophie für die Physik postulieren, eigentlich eine “Ethik” meinen.”
    Ja, das ist ein ganz anderes paar Schuhe – aber ich dachte, es geht immer um die Metaphysik, wenn jemand von der Notwendigkeit der Philosophie spricht.

24. #24 Frank Wappler

    12. August 2011

    Fossilium schrieb (11.08.11 · 19:02 Uhr):
    > der Begriff Theorie ist ganz schwammig, Modell ist mir viel lieber.

    Was hälst du dann von der nicht gerade selten geäußerten Auffassung, dass
    “(wissenschaftliche) Theorien falsifizierbar sein sollten”,
    und insbesondere, dass die Relativitätstheorie (die nun mal so heißt; und m. E. auch zurecht) experimentell getestet werden könnte, oder gar schon experimentell getestet worden sei?

    > […] wenn man nach den Voraussetzungen fragt, die wissenschaftliches Arbeiten möglich machen und definieren (Sprach- und Denklogik, Kausalitätsprinzip, Realität, Individualität, epistemische Zugänglichkeiten, usw.)

    Schön und gut (um nicht zu sagen: schwammig und belanglos) —
    fragen wir doch im Zusammenhang mit der RT mal konkreter nach den Voraussetzungen dafür, Messwerte zu erhalten (die natürlich eng mit den Voraussetzungen zusammenhängen, die erfüllt sein müssen, um falsifizeribare Erwartungswerte überhaupt erst aufstellen zu können):

    > Individualität, epistemische Zugänglichkeiten :

    Es wird vorausgesetzt, dass alle Beteiligten anhand ihrer Signal-Anzeigen unterscheidbar und einvernehmlich erkennbar sind.

    > Kausalitätsprinzip :

    Jedem Beteiligten wird zugestanden, Reihenfolge bzw. Koinzidenz der eigenen Wahrnehmungen zu beurteilen.

    > Realität :

    Messgrößen für alle weiteren Beziehungen zwischen den Beteiligten (d.h. abgesehen vom eventuellen Signalaustausch an sich) sind einvernehmlich aus den o.g. nachvollziehbaren Voraussetzungen zu konstruieren;
    angefangen mit den Messgrößen, auf die sich die bekannten Postulate berufen:
    – wie gegebene Beteiligte entscheiden, welche davon gemeinsam Mitglieder einer “Inertialsystems” waren bzw. “zueinander ruhten”, und welche nicht; und
    – wie zueinander ruhende Beteiligte “Geschwindigkeit” anderer Beteiligter messen; oder von Signalen, die sie untereinander austauschten.

    Und dann kommen Schlauberger, die das getestet haben wollen, denn angeblich “hätte es ja falsch sein können” …

    > Aber eine solche physikalische Theorie hat dann immer einen metaphysischen Grund, darüber muss man sich mal immer klar sein.

    “Metaphysik?? — das ist doch ein Schimpfwort. Also: Nein, bloß nicht! Nie und nimmer! …

25. #25 Dr. Webbaer

    13. August 2011

    @Andrea N.D.
    Mal davon abgesehen, dass Dr. W Ihnen in einigen Punkten nicht zustimmt, …, …, …, ein brauchbarer kommentarischer Beitrag Ihrerseits! – Wobei Dr. W jetzt nicht die Themenbezogenheit geprüft hat. 🙂

    MFG
    Dr. Webbaer

26. #26 Fossilium

    13. August 2011

    Hi Martin,

    „Wo genau brauchen wir denn nun die Philosophie (in der Physik, denn die brauchen sie ja deiner Meinung nach auch)?!

    Ja Du liebe Güte, ist das wirklich eine Frage ? Soll das heissen, Du weißt nicht, wo wir in der Physik die Philospie brauchen ?

    Wir brauchen sie überall in der Physik, die Physik steht auf philosophischem Fundament. Glaubst Du wirklich, Einstein hätte eine Allgemeine Relativitätstheorie aufstellen können, wenn nicht Jahrhunderte zuvor die Begriffe Raum und Zeit philosophisch diskutiert worden wären. Du wolltest das Beispiel der Diskussion zwischen Clarke und Leibnitz ja nicht akzeptieren, aber Leibnitz zeichnet das relationale Bild des Raumes, das Einstein mit dem Konzept des metrischen Feldes aufgegriffen hat, schon zweihundert Jahre vorher vorweg – wie gesagt in einer rein philosophischen Diskussion (mit Mathematik hatte Leibnitz da nichts am Hut, er war Philosoph). Aber es gibt unendlich viele andere Beispiele. Die ganze Diskussion über die Frage, was ist ein „Feld“, über Nah- und Fernwirkung , die Frage, was ist Materie und was sind Singularitäten, hat die Grundlage dafür gelegt, dass überhaupt Feynman-Graphen g e d a c h t werden konnten. Ein anderes Beispiel ist die ungeklärte philosophische Frage, was denn eine physikalische Theorie ist. Darf eine physikalische Theorie auch wesentlich Beschreibungen von Naturvorgängen enthalten, die grundsätzlich nicht beobachtbar sind, oder sind solche Beschreibungen reine Metaphysik ? Ist also die Viele Welten Theorie oder die Stringtheorie Metaphysik oder nicht ? Diese philosophische Frage ist sogar von immenser praktischer Bedeutung. Denn die Mittel, die Physikern gegeben werden, um Metaphysik zu betreiben, gehen doch denen, die Physik machen wollen, verloren, bedeutet für diese einen Schaden – also sollte man nicht einmal diskutieren, ob wir mit naturwissenchaftlichen Methoden nur zu Wissen kommen über das, was beobachtbar ist oder auch zu einem Wissen über grundsätzlich nicht Beobachtbares ? Ja und schon bist Du drin in der philosophischen Diskussion. Wenn Dir dies aber nicht konkret genug ist, dann können wir mal diskutieren über das, was Du unter „Wirkung“ verstehst, und was das Wirkungsquantum denn nun genau beschreibt. Wenn Du meinst, das sei nicht nötig, dann sage mir mal warum, und dann antworte ich Dir umgehend warum doch. Es muss natürlich nicht jeden interessieren, welche Probleme sich daran festmachen – und dieser Beitrag von Dir soll auch nicht nur Zwei unterhalten – aber zu behaupten, da sei alles klar, oder so eine Diskussion könne nichts bringen, heisst, den Kopf vor den Problemen in den Sand stecken.

    Hi Frank,
    ich hab ziemliches Geschwurbel geschrieben – stimmt. Ich hab mir keine Zeit genommen. Sorry.
    Aber auf was Du hinaus willst, habe ich auch nicht so ganz verstanden.

    Grüsse
    Fossilium

27. #27 MartinB

    13. August 2011

    “Leibnitz zeichnet das relationale Bild des Raumes, das Einstein mit dem Konzept des metrischen Feldes aufgegriffen hat, schon zweihundert Jahre vorher vorweg”
    Ist das nicht eher der galileische relative Raum im Sinne Cartans? (Siehe die Diskussion bei Penrose, Road to reality, Kap 17). Kann ich das Argument irgendwo nachlesen?

    “Die ganze Diskussion über die Frage, was ist ein „Feld“, über Nah- und Fernwirkung , die Frage, was ist Materie und was sind Singularitäten, hat die Grundlage dafür gelegt, dass überhaupt Feynman-Graphen g e d a c h t werden konnten.”
    Ja – aber haben die Philosophen denn etwas zum Feldbegriff beigetragen? Haben Philosophen den Begriff von Materie irgendwie zu klären geholfen (o.k., Demokrit hat Atome postuliert, aber das ist jetzt ein paar Tage her…)?
    Ist es nicht vielmehr so, dass die Philosophen eigentlich immer von physikalischen Erkenntnissen und von von Physikern geschaffenen Begriffen überrascht werden und dann im Nachhinein darüber nachdenken?
    Welche Philosophen hat Feynman lesen müssen, um seine Diagramme erfinden zu können?

    Der Feldbegriff wurde doch von Physikern entwickelt. Wie ich oben schon schrieb:

    Gedanken über die Grundlagen der Physik, die ich einsichtsvoll und wertvoll finde, stammen eigentlich immer von Physikern, nicht von Philosophen.

    Klar, Einstein wurde von den Ideen von Mach beeinflusst, der ja viel Philosophie betrieb. Vielleicht hat es ihm das leichter gemacht, sich von absolutem Raum und absoluter Zeit zu lösen – auf der anderen Seite war Poincare aber auch so weit und hätte die SRT meiner Meinung nach auch irgendwann gefunden. Das ist noch das beste Beispiel für einen philosophischen Einfluss, das mir einfallen will.

    “Ein anderes Beispiel ist die ungeklärte philosophische Frage, was denn eine physikalische Theorie ist.”
    Offensichtlich funktioniert die Physik ganz prima, ohne dass diese Frage geklärt ist.

    Ich habe ein bisschen das Gefühl, du redest darüber, dass es eine Philosophie der Physik geben kann und dass die nicht inhaltsleer ist. Das mag ich gern glauben – aber ich stelle die Frage, ob diese Philosophie der Physik für die Physik nützlich ist. Für mich sind Philosophen im Moment ein bisschen wie Literaturkritiker: Wenn das Werk da ist, können sie kluge Sachen dazu sagen, warum es so ist, wie es ist usw. – aber einen Beitrag zum Werk selbst leisten sie nicht.

    “Darf eine physikalische Theorie auch wesentlich Beschreibungen von Naturvorgängen enthalten, die grundsätzlich nicht beobachtbar sind, oder sind solche Beschreibungen reine Metaphysik ?”
    Und? Darf sie? Hat die Philosophie darauf eine Antwort, die der Physik weiterhilft? Sind es nicht eher die Physiker (Woit, Smolin) gewesen, die die Probleme von z.B. der Stringtheorie aufgezeigt haben, nicht die Philosophen?

    “Wenn Dir dies aber nicht konkret genug ist, dann können wir mal diskutieren über das, was Du unter „Wirkung“ verstehst, und was das Wirkungsquantum denn nun genau beschreibt.”
    Au ja! Mein Lieblingsbegriff! Meine Ideen zum Thema findest du hier:
    https://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/ist-die-klassische-physik-anschaulich-teil-2-wirkung.php
    (Den Teil mit der Quantenmehcanik bin ich immer noch schuldig…)

    Was gibt es dazu aus philosophischer Sicht zu sagen, was der Physik weiterhilft? Ich bin gespannt.

28. #28 Niels

    13. August 2011

    @Fossilium

    Glaubst Du wirklich, Einstein hätte eine Allgemeine Relativitätstheorie aufstellen können, wenn nicht Jahrhunderte zuvor die Begriffe Raum und Zeit philosophisch diskutiert worden wären.

    Also ich glaube das.
    Welche Beiträge von Philosophen waren denn deiner Meinung nach für die Entwicklung der ART so entscheidend?
    Die Bücher von Kant, der “bewies”, dass Raum und Zeit absolut sein müssen?
    Oder die Idee, dass die ART falsch sein muss, weil es einen Unterschied zwischen physikalischer und biologischer Zeit gibt?
    Wenn man sich allgemein mal die Reaktion der Philosophen auf die ART anschaut, sieht es für mich nicht so aus, als ob da einfach nur auf vorhandenen Schriften von Philosophen aufgebaut wurde.
    Die ART wurde von den Philosophen doch zunächst allgemein und deutlich abgelehnt, zum Teil sogar auch dann noch, als eindeutige empirische Belege vorlagen.

    Welche Beiträge der Philosophie für die Physik gibts denn allgemein so?
    Ich seh da eigentlich immer nur ein hinterherdackeln, wobei es sogar dabei dann in der Regel schon daran scheitert, dass die Physik, über die munter philosophiert wird, bei weitem nicht vollständig verstanden wurde.
    Sogar bei eher einfachen Themen wie der grundlegenden Quantenphysik muss man eine Weile suchen, bis man einen Philosophen findet, der wirklich kompetent ist.
    Schwierigere Themen wie die Quantenfeldtheorie oder die zahlreichen Vereinigungs-Theorien (GUTs) können dann von Philosophen nicht einmal mehr angegangen werden. Da fehlen doch bei weitem die mathematischen und physikalische Fähigkeiten.

29. #29 Fossilium

    13. August 2011

    Hi Martin,

    Du schreibst:
    „„….aber ich stelle die Frage, ob diese Philosophie der Physik für die Physik nützlich ist.“

    Die Naturphilosopie oder Wissenschaftstheorie (Philosophie der Physik – so was gibt es nicht) erschliesst kein Wissen über die Natur, es ist gar nicht ihr Zweck, der Physik zu helfen. Sie hat, wenn sie nicht zwecklos ist, höchstens einen kulturellen Zweck, wie die Grundlagenphysik auch. Die Philosophie trägt dazu bei, die kaum noch verständlichen Beschreibungen in den physikalischen Theorien geistesgeschichtlich und kulturell zu vermitteln. Und die Physiker betreiben doch selbst jede Menge naturphilosophische Reflexion, vor allem in Umbruchphasen oder bei unfertigen Theorien, es wird nur nicht explizit davon gesprochen. Die Beteiligung von Philosophen bei diesen Reflexionen kann man doch nicht ablehnen. Oder machst Du für Dich geltend, sozusagen das höhere Wissen zu haben, die höhere Kompetenz – um das abzulehnen ? Bald kommt mir der Gedanke, dass Feynman sich hierauf ein hohes Ross gesetzt hat.

    Viele Leute wollen wissen, welche Art von Wissen über die Natur die Physik, z.B. die Quantenmechanik, vermittelt. Tatsächlich ist dies für die Mehrzahl der Physiker nebensächlich. da es für sie nicht auf das Wissen über die Natur, sondern nur auf ihre Vorhersagbarkeit ankommt (für eine Menge Theoretiker nicht mal auf das). Das ist auch o.k. dass das mehr wiegt. Gerade die Vorhersagbarkeit deutet aber darauf hin, dass in einer unverständlichen Beschreibung trozdem irgendeine tiefere Wahrheit steckt. Warum soll man sich bei der Vermittlung dieser Wahrheit nicht mit den Philosophen zusammentun ?

    Übrigends:
    In Deinem genannten Beitrag gehst Du nicht wirklich darauf ein, was die Physik unter Wirkung versteht, sondern nur, wie das „Prinzip der kleinsten Wirkung“ oder die Lagrange-Funktion definiert ist. „Wirkung“ taucht da nur in der Beschreibung einer Rechenvorschrift auf. Im Alltag verstehen wir unter Wirkung aber etwas anderes, nämlich die Folge einer Krafteinwirkung, oder die Krafteinwirkung selbst, oder die Folge einer allgemeinen Ursache, wie auch immer.

    Was mich interessiert ist, warum die Physiker das Produkt aus Energie x Zeit Wirkung nennen. Was hat dieses Produkt mit einer Krafteinwirkung oder der Folge einer Ursache zu tun ? Das ist eine Frage aus begriffsphilosophischer Sicht.

    Grüsse
    Fossilium

30. #30 Fossilium

    13. August 2011

    Hi Martin,
    versteh ich richtig, dass die unter dem Zeitintegral der Lagangefunktion das Doppelte der ausgetauschten Energie steht, also etwas, was ein Mass für die ausgetauschte Energie ist, und das Integral selbst die in der gesamten Zeit auf dem speziellen Weg ausgetauschte Energie darstellt, und die Minimum-Forderung letzendlich besagt, dass der Weg gewählt wird, bei dem die ausgetauschte Energie am kleinsten ist ? Sozusagen statt Prinzip der kleinsten Wirkung das Prinzip des kleinsten Energieaustauschs. Also alle Naturvorgänge laufen so ab, dass, falls Energieaustausch stattfindet, dieser immer so klein wie möglich gehalten wird, um die gleiche Wirkung zu erzielen ? Sozusagen ein natürliches Optimierungsprinzip ? Die Natur spart mit Aufwand. Nicht nur abgeschlossene Systeme streben zum Gleichgewicht, sondern alle Naturvorgänge laufen in jedem Momment immer mit kleinstem Energieaustauch statt.
    Ist das ok.?
    Gruss Fossilium

31. #31 MartinB

    13. August 2011

    @Fossilium
    Bin mir nicht sicher, ob ich das mit dem Energieaustausch richtig verstehe. Meinst du den Austausch zwischen kinetischer und potentieller Energie? Dann ist das sicher nicht korrekt: Wenn ich einen Ball hochwerfe und wieder auffange, wird kinetische Energie einmal komplett in potentielle umgewandelt und wieder zurück. Oder ich steh gerade auf dem Schlauch, was du meinst.

32. #32 Fossilium

    14. August 2011

    Hi Martin,
    nein ich meine nicht das Austauschen von pot. Energie gegen kin. Energie, wie z.B. beim freien Fall. Ich meine die Übetragung von Energie. Was bedeutet denn die “Differenz” der beiden Energiearten unter dem Lagrange Integral physikalisch, z.B. beim freien Fall ? Das bedeutet doch: ich nehme einmal den Energieanteil, der an den fallenden Körper vom System übertragen wird und eine Beschleunigung bewirkt. Das ist der eine Teil. Der Abzug der anderen Energie ist doch nichts anderes als eine Addition mit umgekehrtem Vorzeichen des anderen Teils, nämlich von der potentiellen Energie, die an das System vom fallenden Körper abgegeben wird. Würde hier keine Vorzeichenumkehr machen, wäre die Summe Null, da die beiden Energieanteile selbst verschiedene Vorzeichen haben und gleich gross sind. Durch die Vorzeichenumkehr, also die Differenzbildung statt der Summe, addieren ich den aufgenommenen Energie a n t e i l und den abgegebenen Energie a n t e i l und erhalte so das Doppelte der umgesetzten Energie. Der Faktor 2 spielt natürlich für die Minimumbildung keine Rolle.
    Es geht mir darum: Energie und Wirkung hängen zusammen und die die Energie kann man über die Wirkung definieren – aber nur wenn mann die Sache begriffslogisch anpackt. Also müssen wir erst das Prinzip der kleinesten Wirkung wirklich verstanden haben, weil Du den Begriff Wirkung darüber eingeführt hast. Das Prinzip der kleinsten Wirkung müsste eigentlich “Prinzip des kleinsten Energieaufwands zum Erzielen einer Wirkung” heissen.
    Na ja, mal sehen wie weit wir dahin kommen.
    Gruss
    Fossilium

33. #33 MartinB

    14. August 2011

    @Fossilium
    Ich verstehe dich nicht:
    “ich nehme einmal den Energieanteil, der an den fallenden Körper vom System übertragen wird und eine Beschleunigung bewirkt.”
    Wenn ich einen Körper nach oben werfe und er wieder runterfällt, dann ist die Gesamtenergie dieses Körpers konstant. Ihm wird keine Energie von außen übertragen – was meinst du denn mit “System”? Irgendwie scheinst du zu sagen, dass der Körper potentielle Energie an ein System abgibt und dafür kinetische Energie von diesem System bekommt, aber das ist ja nicht korrekt.

    Wie gesagt, wahrscheinlich verstehe ich dich falsch.

34. #34 Fossilium

    14. August 2011

    Hi Martin:

    “Irgendwie scheinst du zu sagen, dass der Körper potentielle Energie an ein System abgibt und dafür kinetische Energie von diesem System bekommt, aber das ist ja nicht korrekt.”

    Ja was denn sonst ? Was soll daran falsch sein ?

    Der frei fallende Körper bekommt kinetische Energie aus dem System übertragen (“nimmt Energie auf”) und gibt gleich viel potentielle Energie an das System ab (“mindert seine potentielle Energie”). Das ist ein Energieaustausch des Körpers mit den übrigen Systembestandteilen, wobei sich die Gesamtenergie des Systems nicht ändert, da die ausgetauschten Energien (kin. und polt) entgegensetztes Vorzeichzen haben. Das System ist in diesem Beispiel: kleine fallende Masse + grosse ruhende Masse mit homogenen Gravitationsfeld, alles im Vakuum. Das ist doch eine ganz normale physikalische Beschreibung von dem, was da abläuft.

    Ich kann die B e t r ä g e der an den fallenden Körper aus dem System übertragenen Energie (kinetische) und der von ihm an das System abgegebene Energie (potentielle)
    addieren, dann krieg ich zweimal die ausgetauschte Energie.
    Diese steht unter dem Inetgral der Lagr. Funktion. Addiere ich diese Betragssumme für alle Zeiten auf, krieg ich das Zweifache des insgesamt ausgetauschten Energiebetrages. Der Wert muss bei freiem Fall kleiner sein als auf allen anderen Wegen. Wäre der Fall nicht gradlinig nach unten, sondern bauchig seitwärts, müsste ja noch eine Seitwärtsbeschleunigung vorgenommen worden sein, also die dem System entnommen und die abgegebenen Energien den Freifall-Energietermen unter dem Integral hinzugerechnet werden. So weit so logisch.

    Nach dieser Darstellung ist das Prinzip der kleinsten Wirkung aber ein Prinzip, dass vorhersagt, dass immer die Wege genommen werden, auf denen der kleinste Energieaustausch stattfindet.

    Mit Wirkung hat das garnichts zu tun (nur sehr indirekt – über den Begriff der Energie).

    Kann ja sein, dass das alles nicht stimmt. Was stimmt dann ?
    Gruss Fossilum

35. #35 MartinB

    14. August 2011

    “as ist ein Energieaustausch des Körpers mit den übrigen Systembestandteilen, wobei sich die Gesamtenergie des Systems nicht ändert, da die ausgetauschten Energien (kin. und polt) entgegensetztes Vorzeichzen haben.”
    Was verstehst du denn hier unter “System”? Da ist das Schwerefeld, sonst nichts. Das Schwerefeld nimmt keine kinetische Energie auf oder gibt sie ab (jedenfalls nicht im Grenzfall einer unendlich schweren Erde).

    Ich glaube ganz stark, dass du da einen Denkfehler machst.

    “Kann ja sein, dass das alles nicht stimmt. Was stimmt dann ?”
    Kinetische wird in potentielle Energie umgewandelt und wieder zurück, alles direkt am Probekörper ohne “Austausch”.

    Eine anschauliche Umschreibung für das Prinzip klappt übrigens auch über eine Minimierung der Eigenzeit, siehe hier ganz am Ende.
    https://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/02/wie-man-die-raumzeit-krummt-teil-v.php

36. #36 Fossilium

    14. August 2011

    Hi Martin,

    “Kinetische wird in potentielle Energie umgewandelt und wieder zurück, alles direkt am Probekörper ohne “Austausch”.”

    Ah, ich versteh jetzt, warum Du nicht einverstanden bist. Du willst beim Austausch zweier Energiearten am gleichen Gegenstand nicht den Umweg über das System gehen.
    Ich sage: Erst Abgabe des einen Energiebetrages an das System, und Aufnahme des anderen aus dem System. Du sagst, lass das System weg, es findet eine direkte Umwandlung am Gegenstand statt.

    Ok. Ich wähle meine Variante aus folg. Grund: die Energie eines Gegenstandes kann ich nur in Bezug auf sein ihn umgebendes System bestimmen, weil Energie eine Systemgrösse ist, nicht die Eigenschaft eines Gegenstandes, keine Eigenschaft, die wie Farbe von rot nach blau wechselt, sondern das System kontrolliert die Farbe rot oder blau. Bei dem Spezialfall eines Zweikörperproblems, bei dem sich nur bei einem Körper etwas ändert, magst Du so noch argumentieren können: “am Probekörper ohne “Austausch”. Aber was ist, wenn sich die potentielle Energie eines Gegenstandes o h n e Umwandlung ändert ? Wo geht die Differenz hin bzw. wo kommt sie her – ohne Umwandlung ?

    Nimm mal ein Dreikörpersystem, alle mit vergleichbarer Masse. Ein Körper ruht, die beiden anderen bewegen sich aufeinander beschleunigt zu. Bei den beschleunigt bewegten sagst Du jetzt: an denen wandelt sich pot. Energie direkt in kin. um. Was ist dann mit dem dritten ruhenden Körper. Dessen potentielle Energie ändert sich stetig mit, während sich die anderen bewegen. Wird dann bei diesem dritten Körper die potentielle Energie, die der gewinnt, aus dem Nichts erzeugt, soz. an ihm selbst, oder wenn diese abnimmt, geht die dann verloren, aus ihm heraus ? Es ist doch nichts da, in die sie sich umwandeln könnte. Die einzige konsistente Beschreibung ist doch: Körper, die pot. Energie abgeben, geben diese ins Dreikörpersystem ab, und von dort verteilt sie sich auf alle drei neu, also auch auf den dritten ruhenden. Der “Umweg” über das System ist hier unumgänglich, um zu einer konsistenten Beschreibung zu kommen. Alles passiert natürlich gleichzeitig (von einer Relaxationszeit wird abgesehen).

    Kannst Du Dich mit dieser Beschreibung anfreunden.

    Ich denke, Energie kommt nicht einem Gegenstand an sich zu und wandelt sich an ihm selbst, sondern wird ihm vom System sozusagen in verschiedenen Formen zugeteilt. Je nachdem in welchem Zustand das Gesamtsystem ist, je nachdem ist auch die Energieverteilung in Grösse und Form auf seine Bestandteile eine andere. Wenn sich die Situation ändert, ändert sich auch die Energien aller Bestandteile (Gesamtenergie kann gleich bleiben). Energie ist eine Strukturgröße – schliesse ich daraus. Die Energie (Menge und Form) die ein Gegenstand hat, egal in welchem Zustand er ist, kann man nicht von dem Anteil, den er innerhalb der Energieverteilung des Systems hat, wegdenken. Die Ursache einer Änderung seiner Energie kann man nicht von der Anderung des Systems wegdenken.

    Deine Darstellung hat beim Zweikörperproblem den Vorzug der Einfachheit. Er verbirgt aber was Energie aus logischer Sicht ist (keine Eigenschaft eines Gegenstandes, kennzeichnet eine Situtation oder Struktur, die Ursache von Energieänderungen können nur Änderungen der Situation oder Struktur sein).

    Gruss Fossilium

37. #37 Joseph Kuhn

    14. August 2011

    @ MartinB: “Für mich sind Philosophen im Moment ein bisschen wie Literaturkritiker: Wenn das Werk da ist, können sie kluge Sachen dazu sagen, warum es so ist, wie es ist usw.”: Wäre das nicht schon eine ganze Menge? Dass sich Philosophen schwertun, Fachprobleme einer Einzelwissenschaft zu verstehen und philosophisch zu interpretieren, betrifft übrigens nicht nur die Physik, Hirnforscher klagen z.B. auch darüber, daraus folgt aber im Umkehrschluss auch nicht, dass die jeweiligen Wissenschaftler die philosophischen Seiten ihres Fachs immer besser verstehen würden als die Philosophen. Eigentlich gute Voraussetzungen für interdiszipinäres Zusammenarbeiten.

    Und weil der Blog unter der Überschrift “Büchersommer” steht, zwei Buchhinweise dazu: Erhard Scheibe diskutiert zu Beginn seines Buches “Die Philosophie der Physiker” genau solche Fragen, und Stefan Bauberger gibt in dem Buch “Was ist die Welt? Zur philosophischen Interpretation der Physik” darauf ganz entschiedene Antworten – ob und wie weit sie tragen, mögen Physiker beurteilen – als philosophische “Literaturkritiker”.

38. #38 MartinB

    14. August 2011

    @Jospeh Kuhn
    “Wäre das nicht schon eine ganze Menge?”
    Naja, das war schon ein bisschen “tongue-in-cheek” (bin gerade um eine gute deutsche Übersetzung verlegen) – dass man im Nachhinein immer eine Erklärung findet, schreibt ja auch Feynman mit dem Psychologenbeispiel, und so ist es auch mit den Literaturkritikern…

    “daraus folgt aber im Umkehrschluss auch nicht, dass die jeweiligen Wissenschaftler die philosophischen Seiten ihres Fachs immer besser verstehen würden als die Philosophen. ”
    Hm. Wenn ein Philosoph nicht genau versteht, was z.B. die Unschräferelation beinhaltet, wie soll er dann was zu deren philosophischen Aspekten sagen?

    “Eigentlich gute Voraussetzungen für interdiszipinäres Zusammenarbeiten.”
    Das ist ja genau die Frage, die ich hier gestellt habe: Was genau gewinnt denn der Physiker dabei? Wo ist denn die Philosophie nun nützlich für die Physik?

    Was sind denn – kurzgefasst – die Antworten von Bauberger?

    @Fossilium
    “Erst Abgabe des einen Energiebetrages an das System, und Aufnahme des anderen aus dem System. Du sagst, lass das System weg, es findet eine direkte Umwandlung am Gegenstand statt.”
    Ja – es gibt kein “System”, was soll denn das “System” sein? Wenn da Energie “fließt”, dann müsste man das messen können.

    Dein Dreikörperbeispiel verstehe ich nicht. Wenn die drei Körper sich gravitativ anziehen sollen, dann kann der dritte doch nicht in Ruhe bleiben, es sei denn, er wird festgehalten.

    Natürlich muss man bei einem drei-Körper-System alle drei Körper gemeinsam betrachten – und bei einem Ein-Körper-System eben nur den einen Körper.

    “Ich denke, Energie kommt nicht einem Gegenstand an sich zu und wandelt sich an ihm selbst, sondern wird ihm vom System sozusagen in verschiedenen Formen zugeteilt”
    Ich denke, dass das ein ziemlich schwammiges Verständnis des Begriffs “Energie” ist, denn der Energiebegriff ist wesentlich kniffliger, als er auf den ersten Blick aussieht
    https://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/ist-die-klassische-physik-anschaulich-teil-1-energie.php
    Wir wissen nicht, was Energie ist, wir wissen nur, wie man sie in den uns bekannten Erscheinungsformen misst.

    Mit deiner Interpretation kann ich mich nicht anfreunden: wer soll denn da etwas “zuteilen”? Und wie? Was genau ist jeweils das “System”? Wie kann ich diese Zuteilung messen? Wenn ich das nicht kann, dann ist das ganze wenig hilfreich.

    “keine Eigenschaft eines Gegenstandes, kennzeichnet eine Situtation oder Struktur”
    Einer meiner Philosophiedozenten hat mal gesagt “Wenn man vor 200 Jahren nicht wusste, was etwas ist, dann nannte man es ein “Seiendes”, heute nennt man es eine “Struktur”.”

    Natürlich ist die Gesamt-Energie eines Systems eine Eigenschaft des Systems – aber da von Zuteilungen zu sprechen und von Flüssen ergibt wenig Sinn.

    Wenn z.B. zwei ruhende Körper sich anziehen und beschleunigt werden, woher kommt dann die kinetische Energie? Doch wohl aus der potentiellen, die umgewandelt wird. (Denn vorher bewegte sich ja nix, also gab’s auch keine kinetische Energie im System.) Wieso willst du also davon sprechen, dass kinetische Energie erst dem “System” zugeteit und von diesem dann wieder verteilt wird?

    Hinzu kommt noch, dass die Energie (gravitative Feldenergie in der ART lasse ich mal außen vor, die ist etwas knifflig) eine lokalisierbare Größe ist: Ein Körper mit einer kinetischen Energie hat eine messbar höhere Masse und krümmt auch die Raumzeit stärker – wenn da etwas zu einem “System” fließt, dann ist dieser Fluss zumindest nicht räumlich.

    Und wenn wir uns – schwerkraftfrei – den Stoß zweier Kugeln ansehen, dann wird auch da kinetische Energie vom einen auf den anderen übertragen, ohne dass wir begrifflich noch ein “System” hinzunehmen müssen.

    Tut mir Leid, aber ich finde deine Betrachtungsweise eher verwirrend als erhellend.

39. #39 Joseph Kuhn

    14. August 2011

    @ MartinB: “Wenn ein Philosoph nicht genau versteht, was z.B. die Unschärferelation beinhaltet, wie soll er dann was zu deren philosophischen Aspekten sagen?”

    Es wird ja hoffentlich nicht jeder Philosoph etwas zur Unschärferelation sagen wollen, sondern vermutlich werden es Naturphilosophen oder auch Wissenschaftstheoretiker sein, die vielleicht sogar Physik studiert haben. Aber falls der Philosoph wirklich nicht versteht, was die Unschärferelation beinhaltet und trotzdem darüber philosophieren möchte, sollte er naheliegenderweise fragen, was sie beinhaltet. Und der Physiker könnte dann fragen, ob das, was er dem Philosophen erklärt hat, interessante und für die Physik relevante philosophische Aspekte hat. So könnte doch ein interdisziplinäres Gespräch anfangen? Vielleicht ist ja die Unschärferelation dafür auch kein gutes Beispiel, wenn es da keine philosophischen Probleme mehr gibt, das kann ich nicht beurteilen. Dass die Physik aber prinzipiell nichts von der Philosophie zu erwarten hat, halte ich für eine ziemlich verwegene These.

    Bauberger: Die Kapitel in seinem Buch behandeln den Aufbau der Materie, die Relativitätstheorie, die Entropie und Zeitrichtung, die Quantentheorie, die Kosmologie und die Chaostheorie. Philosophisch vertritt er dezidiert die Position, dass die Physik die Philosophie braucht, weil die Welt nicht allein aus den Naturgesetzen heraus zu verstehen sei, also sich z.B. aus den Naturgesetzen heraus auch keine naturalistische Weltauffassung (in dem Sinne, dass alles auf die Gesetze der Physik zurückzuführen ist) ableiten lasse. Wie gut er seine Physik verstanden hat, kann ich nicht sagen, d.h. eine qualifizierte “Literaturkritik” kann ich bei diesem Thema nicht liefern.

40. #40 Fossilium

    15. August 2011

    Hi Martin,
    an unserer Diskussion kann man mal sehen, wie unterschiedlich die Sicht auf dieselbe Sache sein kann (Energie). Also hier ein letzter Versuch:

    Nimm ein Mehrteilchensystem. Alle Teilchen sind durch gespannte Federn miteinander verbunden. Alle Teilchen ruhen, weil die versschiedenen Zugkräfte am jeweil. Ort der Teilchen sich gegenseitig aufheben. Das ganze Mehrteilchensystem ist im Gleichgewicht. Aber die potentielle Energie eines beliebigen einzelnen Teilchens in diesem System ist nicht Null. Die potentielle Energie eines jeden beliebigen Teilchens ist gleich der Summe der Deformationsenergien all der gespannten Federn, die es (in Ruhe) halten. Dann ist auch die innere Energie des Mehrteilchensystems eindeutig festegelegt: es ist die Summe der potentiellen Energien der einzelnen Teilchen.

    Das müsste bis hierher eine ziemlich präzise Beschreibung sein.

    Jetzt nehme ich eine der Federn heraus, ich knipse sie meinetwegen mit einem Seitenschneider durch. Schlagartig verändern sich die Positionen aller Teilchen.
    Oder präzise gesagt; Nach einem kurzen Prozess, der Beschleunigung und Verlangsamung einschliesst, haben alle Teilchen einen neuen Platz. An diesem Platz hat j e d e s Teilchen jetzt eine a n d e r e potentielle Energie.

    Jetzt nehme ich mir ein Teilchen vor und betrachte es genau: es hat jetzt, nach der Anwendung des Seitenschneiders eine kleinere potentielle Energie. Es hat w e n i g e r Energie an seinem neuen Platz ! Nun, wo ist die Differenz hingegangen ? Das Teilchen ist vorher und nachher in Ruhe. In kin. Energie ist nichts umgewandelt. Es ist überhaupt keine Energie umgewandelt. Die innere Energie des Gesamtssystems ist unverändert.

    Also, wo ist die Differenz hingegangen ? Sie kann doch nicht verloren gehen ?
    Nun, Du kannst nicht bestreiten wo sie hingegangen ist: Sie ist auf die anderen Teilchen des Systems verteilt worden. Das ist dasselbe als wenn ich sagen würde, sie ist INS SYSTEM gegangen. Natürlich geht sie nicht in ein Abstraktum. Ins System gehen heisst, sie verteilt sich neu auf alle Teile.

    Jetzt lasse ich ein Teilchen in diesem System schwingen. Bei dem schwingenden Teilchen wandelt sich abwechselnd potentielle Energie in kinetische um und umgekehrt. Aber das lässt die anderen Teilchen doch nicht in Ruhe. Auch in diesem Fall ordnen sich die Positionen aller anderen Teilchen benfalls periodisch neu, mit kleinerer Auslenkung natürlich – das ganze System schwingt in gewisser Weise mit. Also dann auch: von Energieumwandlungen betroffen ist nicht nur das eine schwingende Teilchen, sondern jetzt wird Energie wiederum ins Gesamtssystem abgegeben und diese abgegebene Energie wird vom System periodisch immer wieder neu auf alle Tile verteilt. Das ist nur eine laxe Ausdrucksweise dafür, dass die aus dem Energieaustauch mit seinen Nachbarn resultierenden Wirkungen sich im Schwingungsrythmus über das ganze System ausbreiten.

    Potentielle Energie ist Energie der Lage, genauer gesagt eine vom Abstand zu einem Kraftzentrum abhängige Energie. Wenn ich in einem System mehrere Kraftzentren habe, dann ist die potentielle Energie eines Körpers in einem Punkt von seinen Abständen zu allen Kraftzentren abhängig. Potentielle Energie ist daher eine r e l at i o n a l e Grösse, keine lokale, wie Du schreibst. Und sie wird für ein Teilchen nicht aus sich selbst heraus, sondern von allen anderen Teilchen bestimmt. Daher ist sie eine Systemgrösse, das heisst keine individuelle Eigenschaft, die das Teilchen von sich aus hat, sondern eine, die von allen anderen Teilen des Systems bestimmt wird. Und wenn sie vom Abstand abhängt, dann ist sie auch eine Strukturgrösse, oder meinetwegen genauer eine von der geometrischen Struktur abhängige Grösse.

    Ich kann mir nicht vorstellen, dass Du diese Darstellung der Verhältnisse nicht verstehst. Ich kann nie (oder nur im idealis. Fall) die Energie eines Teilchens für sich allein betrachten. Sie ist immer vom System (d.h. von allen anderen Teilen des Systems) bestimmt, egal ob das System im Gleichtgewicht ist oder nicht. Sie ist eine das ganze System beschreibende Grösse per Excellence. Nur im idealisierten Fall kann man das mal vom System isoliert betrachten, wird ihrem “Wesen” dann aber nicht gerecht.

    Warum das alles ? Weil ich glaube, das die Energie eines Objektes (Einzelteil oder System) nichts anderes ist als ein Mass dafür, welche Wirkung das Objekt auzuüben imstande ist. Also ein Mass für die Wirklungskraft, oder die Wirlkungsfähigkeit.
    Aber dazu müsste eben überlegt werden, welche Wirkung hier gemeint ist.
    Aber wenn die von mir gegebene Beschreibung der Energie nicht verstanden wird, kommen wir damit bestimmt nicht weiter.
    Gruss Fossilium

41. #41 MartinB

    15. August 2011

    @Fossilium
    Leider funktioniert dein Beispiel mit den federn nicht:
    Wenn die Massen nach Durchknipsen einer Feder wieder zur Ruhe kommen, dann geht das nur, wenn irgendwo eine Dämpfung im Spiel ist, wenn die Federn also Energie in Wärme umwandeln. Ansonsten schwingen die Massen bis in alle Ewigkeit weiter.
    Wenn aber Dämpfung ins Spiel kommt, dann verschwindet die Energie eben als Wärme.

    “Potentielle Energie ist daher eine r e l at i o n a l e Grösse, keine lokale, wie Du schreibst.”
    Nein, das siehst du falsch. Nimm wieder zwei Massenpunkte, die mit einer Feder verbunden sind: Die potentielle Energie ist in der Feder gespeichert und ist als Dehnung von Atombindungen genau lokalisierbar. Über den Energie-Impuls-Tensor erhöht die Spannung sogar die Raumzeitkrümmung, die lokalisierung ist also (theoretisch) messbar.

    Wenn du über andere potentielle Energien redest (z.B. einer Ladung im elektrischen Feld), dann ist die Energie im Feld lokalisiert.

    Lediglich die Allg. RT tanzt hier etwas aus der Reihe, weil die genaue Lokalisierung der Energie im Gravitationsfeld ein problematisches Konzept ist, das noch nicht zu 100% verstanden ist (siehe Penrose road to reality ch. 19)

    “Sie ist immer vom System (d.h. von allen anderen Teilen des Systems) bestimmt, egal ob das System im Gleichtgewicht ist oder nicht.”
    Natürlich. Aber wenn du als Idealfall ein teilchen in einem statischen (und von dem Teilchen unbeeinflussten) Feld betrachtest (und das entspricht dem Anfangsbeispiel mit dem Massenpunkt im Schwerefeld), dann ist das teilchen selbst schon das gesamte System, und das ist ja der Punkt, auf den ich die ganze Zeit hinauswollte – da kann keine Energie mit einem “System” ausgetauscht werden, weil da nur der Massenpunkt ist.

42. #42 Fossilium

    16. August 2011

    Hi Martin,
    Energie “verschwindet” deshalb als Wärme, weil die Energieumwandlungen bei der Relaxation des Vielteilchensysystems unvollständig sind. Diese Dynamik habe ich bewusst nicht angesprochen. Tatsache ist, dass potentielle Energieen neu verteilt wurden. Es kann ein Teil der übetragenen Energien in Wärme umgewandelt worden sein, aber eben nicht alle Energien, es gibt nach der Neuordnung ja auch Teilchen, die pot. Energie gewonnen haben – vielleicht aus der Wärmebewegung entnommen ? Die Wärmebewegung erklärt doch die Neuordnung nicht.

    Die von Dir angeführten Beispiele von Zweitelchensystemen sind doch idealisierte Systeme, bei denen Du den Koordinatenursprung in ein Teilchen reinlegst, oder eine Masse unendlich machst, um die Sache möglichst einfach beschreiben zu können. Auch wenn die Energie einem Feld zugesprochen wird, ist das doch nur eine Massnahme, die hilft beim Rechnen, aber sonst nicht weiter. Es geht mir doch nicht um die Energie in idealsierten Systemen oder abstrakten Feldern, sondern darum wie man Energie begriffslogisch verstehen kann.

    Ich hab ja das Vielteilchensystem gewählt, in dem alle Teile ruhen und jedes Teil eine potentielle Energie hat, weil sich genau das System ganz generell nach allen Prozessen im Gleichgewicht einstellt. Es ist typisch. Die potentiellen Energieen haben dann andere Namen, aber die Abstandsbeziehungen und energetischen Relaxationen sind immer die gleichen. Und daher eignet es sich, die eigentliche Bedeutung des Wortes Energie zu verstehen, nämlich als in dem System gespeicherte Wirkfähigkeit.
    Das Langr.Integral stellt zwischen Energie und Wirkung eine Beziehung her, daran hätte man das deutlich machen können: Energie ist ein Mass für die Wirkung, die ich pro Zeiteinheit übertragen kann (kann ! nicht übetrage – nur die Übertragung, die möglich ist). Jedes Teil eines Vielteilchensystems hat eine potentielle Energie, das heisst eine Fähigkeit, auf seine Nachbarn einzuwirken, die von allen anderen Teilen abhängt. Die Übetragung von Energie von einem Teil auf das benachbarte, z.B, bei einer inneren Relaxation, oder auch einer Einwirkung von aussen, ist immer verbunden mit einer Übertragung von Wirkungsfähigkeit: ein Teil gibt Wirkfähigkeit ab (die pot. Energie sinkt), das Teil, auf das eingewirkt wird, nimmt Wirkfähigkeit auf (dessen pot. Energie nimmt zu). Die Energie eines Objektes ist danach seine Fähigkeit, eine Wirkung auf ein anderes Objekt auszuüben, aber diese Fähigkeit hat es nicht von sich aus, sondern weil es diese Fähigkeit aus einem Verbund mit anderen Teilen, dem System, schöpfen kann, ihm ist diese Fähigkeit sozusagen aus dem System übertragen worden, auf Grund seiner Beziegungen mit allen anderen Systemteilen, und in einem Mass, das von seinem Abstand zu allen anderen abhängt. Natürlich sind Übertragungen nicht vollständig, immer profitieren die anderen Teile mit (Wärmebewegungen), sodass nach und nach die Fähigkeit der Teile, Wirkungen zu übetragen, schwächer werden, und die Wärmebewegungen zunehmen. Das ist der Gang ins Gleichgewicht.

    Das mag vielleicht für dich alles philosophisch klingen, und es ist auch die Frucht nicht besonderes reifer und langer Überlegungen, sondern in dieser Diskussion entstanden. Aber ich gehe die Frage “was ist Energie” halt aus einer Gesamtschau eines typischen Systems an. Feynman muss wohl einen schlechten Tag gehabt haben, als er behauptete, die Energie sein nicht zu erklären. Man kann als Physiker nicht so dumm sein, das zu glauben. Es schmälert Feynmans Verdienste ja nicht, er hat halt hier Quatsch dahergeredet. Auch wenn Du mich nicht vestehst – macht nichts. Ich finde Deine Bemühungen um eine Verständlichmachung der Physik trotzdem äussert anerkenenswert, auch wenn ich Deine Darstellung in manchen Fällen kritisiere. Ich hoffe auch, dass ich mit meiner Kritik Deine Bemühungen unterstütze und nicht behindere. Und meine Meinung ist auch nicht der Nabel der Welt.
    Grüsse
    Fossilium

43. #43 MartinB

    16. August 2011

    @Fossilium
    “Es kann ein Teil der übetragenen Energien in Wärme umgewandelt worden sein, aber eben nicht alle Energien, es gibt nach der Neuordnung ja auch Teilchen, die pot. Energie gewonnen haben – vielleicht aus der Wärmebewegung entnommen ?”
    Natürlich nicht.

    “Die Wärmebewegung erklärt doch die Neuordnung nicht.”
    Nein: Die Neuordnung bekommst du über das statische Kräftegleichgewicht. Dass das Kräftegleichgewicht erreicht wird (und das System nicht dynamisch schwingt) ergibt sich aus der Energiedissipation in den Federn.

    “Auch wenn die Energie einem Feld zugesprochen wird, ist das doch nur eine Massnahme, die hilft beim Rechnen, aber sonst nicht weiter.”
    Wie schon mehrfach gesagt – prinzipiell ist die gespeicherte Energie natürlich auch messbar (schon allein über ihre Schwerewirkung)

    “Es geht mir doch nicht um die Energie in idealsierten Systemen oder abstrakten Feldern, sondern darum wie man Energie begriffslogisch verstehen kann.”
    Aber da du – tut mir Leid, wenn ich das so sagen muss – anscheinend das Konzept Energie nicht besonders gut verstehst, sehe ich da wenig Aussicht auf Erfolg, du würfelst einfach zu viele Dinge durcheinander. Wenn deine Physik schwammig ist, dann wirst du die Begriffe auch nicht klären können.

    “Energie ist ein Mass für die Wirkung, die ich pro Zeiteinheit übertragen kann”
    Nein – Wirkung hat die Einheit Energie mal Zeit, aber ob da immer etwas “übertragen” werden muss, ist nicht immer klar.

    “Wirkungsfähigkeit: ein Teil gibt Wirkfähigkeit ab (die pot. Energie sinkt), das Teil, auf das eingewirkt wird, nimmt Wirkfähigkeit auf (dessen pot. Energie nimmt zu).”
    Was soll denn “Wirkfähigkeit” sein? Wie ist die definiert und wie wird sie gemessen?

    “Die Energie eines Objektes ist danach seine Fähigkeit, eine Wirkung auf ein anderes Objekt auszuüben”
    Normal sagt man: Fähigkeit, Arbeit zu leisten. Mir scheint, idch führt der Begriff “Wirkung” in die Irre.

    “Feynman muss wohl einen schlechten Tag gehabt haben, als er behauptete, die Energie sein nicht zu erklären. Man kann als Physiker nicht so dumm sein, das zu glauben.”
    Tja, hat er mehrfach und wiederholt gesagt – steht in seinen Lectures auch drin. Vielleicht kann man doch “so dumm” sein – und du solltest überlegen, warum.

44. #44 Fossilium

    16. August 2011

    Hi Martin,
    hier doch noch mal eine Replik:

    Du schreibst als Antwort auf meinen Satz: “Die Wärmebewegung erklärt doch die Neuordnung nicht.” die Antwort: “Nein: Die Neuordnung bekommst du über das statische Kräftegleichgewicht. Dass das Kräftegleichgewicht erreicht wird (und das System nicht dynamisch schwingt) ergibt sich aus der Energiedissipation in den Federn.”

    Wieso nein ? Die Energiedissipation ist doch nichts anderes als eine schrittweise Neuordnung. Bei jedem Schritt (nach jeder Energieübertragung der teile untereinander) ist die potentielle Energie eines jeden Teils eine relationale Funktion (Abstandsfunktion) aller anderen. Das ist doch, was ich die ganze Zeit sage.

    Du schreibst auf meinen Satz hin: “Energie ist ein Mass für die Wirkung, die ich pro Zeiteinheit übertragen kann” die Antwort: “Nein – Wirkung hat die Einheit Energie mal Zeit.”

    Wieso nein ? Wenn Wirkung das Produkt aus Energie x Zeit ist, dann ist die Energie der Quotient aus (möglicher) Wirkung pro Zeit, also das, was ich die ganze Zeit sage.

    Du Schreibst: Was soll denn “Wirkfähigkeit” sein? Wie ist die definiert und wie wird sie gemessen?” Ich setze doch Energie ist Wirkfähigkeit die ganze Zeit gleich. Energie ist das Potential, das in einem Objekt steckt, und es befähigt, eine Wirkung auf ein anderes Objekit auszuüben – also Wirkfähigkeit. Masseinhet ist das erg.

    Auch wenn Feynman widerholt gesagt hat, man wisse nicht, was Energie ist, muss ich nicht plötzlich aufhören zu denken. Die Definition mit der Verrichtung von Arbeit ist doch nur die mechanische Definition, auch ungeeignet. Ich glaube mein Definitionsvorschlag ist nicht so schlecht, auch wenn das Wort “Wirkung” nicht so ganz klar ist. Bevor Du also ein Urteil fällst, prüf mal noch, wo ich etwas behaupte, was dem Wissen der Physik widerspricht. Nirgends.
    Präzisieren kann man immer noch.
    Grüsse
    Fossilium

45. #45 MartinB

    16. August 2011

    “as ist doch, was ich die ganze Zeit sage.”
    Nein – du hast geschrieben, dass die Teilchen ihre neuen Positionen womöglich aufgrund von Wärmeenergien erhalten. Das ist falsch – die Gleichgewichtslage der Teilchen nach durchschneiden der Feder ist statisch bestimmt, ob und wann sie erreicht wird, hängt davon ab, wie schnell Energie aus dem System dissipert wird, aber der Endzustand ist davon unabhängig.

    “Wenn Wirkung das Produkt aus Energie x Zeit ist, dann ist die Energie der Quotient aus (möglicher) Wirkung pro Zeit, also das, was ich die ganze Zeit sage.”
    Es hift, den zweiten Teil des Satzes zu lesen um zu verstehen, worauf sich das “Nein” bezieht.

    “Ich setze doch Energie ist Wirkfähigkeit die ganze Zeit gleich.”
    Ach so ich dachte, du wolltest den Begriff “Energie” erklären. Was hilft es, einen neuen Begriff einzuführen, der zum Energiebegriff äquivalent ist? Namen sind Schall und Rauch…

    “es befähigt, eine Wirkung auf ein anderes Objekit auszuüben – also Wirkfähigkeit.”
    Man kann eine Wirkung (im Sinne der Physik) nicht ausüben – die Wirkung ist eine Rechengröße, die einem Teilchen oder System zukommt. Dass diese Größe gerade den Namen “Wirkung” trägt, ist ein unglücklicher historischer Zufall ohne tiefere Bedeutung. Man muss auch vorsichtig sein – zum einen trägt jede Größe der Einheit Energie-mal-Zeit den Namen Wirkung, zum anderen ist die Wirkung definiert als Integral über die Lagrangefunktion.

    “Die Definition mit der Verrichtung von Arbeit ist doch nur die mechanische Definition, auch ungeeignet”
    Lies doch einfach meinen alten oben verlinkten Text zur Energie, da steht das auch drin (und noch einiges mehr).

    “Ich glaube mein Definitionsvorschlag ist nicht so schlecht, auch wenn das Wort “Wirkung” nicht so ganz klar ist. ”
    Ich denke, du setzt “Wirkung” (oder “Wirkfähigkeit”) mit “Energie” gleich – dann ist das kein Definitionsvorschlag, sondern nur eine Begrifflichkeit.

    Feynman hat mal sinngemäß gesagt “man hat nur dann etwas gelernt, wenn man das Gelernte auch ohne die neuen Begriffe wiedergeben kann”. Solange du nicht sagst, was genau “Wirkfähigkeit” sein soll und wie ich sie (oder aus ihr abgeleitete Größen) messe, ist deine Definition physikalisch gesehen leer.

46. #46 Johannes K.

    20. August 2011

    Mal ganz unabhängig von der Diskussion zwischen Fossilum und dir (Martin) möchte ich mich erstmal für den Blog bedanken. Ich lese ihn jetzt schon seit ca einem dreiviertel Jahr und die Beiträge sind durchweg auf einem gut verständlichen aber relativ hohen Niveau.

    Zum Thema Philosophie und Physik möchte ich anmerken, dass es meiner Meinung nach nur sinnvoll ist sich als Physiker mit der Erkenntnisphilosophie zu beschäftigen (im Bezug auf die QM/QT). Das ist allerdings (wiederum meiner Meinung nach) die einzig wirklich einigermaßen sinnvolle Anwendung die ich bisher für die Philosophie gefunden habe, wobei die Philosophie mir auch nur beim grundlegenden Verständnis geholfen hat. Ansonsten stimme ich Martin in soweit zu, dass die meisste vorallem heutzutage betriebene Philosophie nurnoch zu Literaturkritik ausartet.

47. #47 MartinB

    20. August 2011

    @JohannesK
    Danke für’s Lob.
    “dass die meisste vorallem heutzutage betriebene Philosophie nurnoch zu Literaturkritik ausartet.”
    Mein Problem ist vor allem, dass man immer wieder hört/liest, Philosophie sei doch soooo wichtig. Aber wenn man nach Beispielen fragt, dann sieht es ziemlich mau aus, außer eher vagen Behauptungen scheint es da nicht viel zu geben.

48. #48 Johannes K.

    20. August 2011

    MartinB schrieb: “Aber wenn man nach Beispielen fragt, dann sieht es ziemlich mau aus, außer eher vagen Behauptungen scheint es da nicht viel zu geben.”

    Philosophen scheinen schon komplett ergebnisloses Sprachgeplänkel für nützlich zu halten. Das ist mir so auch schon öfter aufgefallen und so wirklich wiederlegen können sie es (meist) auch scheinbar nicht. Vielleicht denken ja die Philosophen (heutzutage) einfach nicht mehr zielstrebig genug um auch zu erkennbaren Ergebnissen zu kommen?!

49. #49 MartinB

    20. August 2011

    @Johannes K
    So weit würde ich nicht gehen – zumal meine Kenntnis der Philosophie dafür nicht ausreicht. Ich stelle einfach fest, dass es anscheinend keine halbwegs guten Beispiele dafür gibt, dass Philosophie der Physik nützlich ist.