Helmut Hille

Die Heilbronner Deutung (Heilbronn - Stadt Robert Mayers*)

Quantenphysik allgemeinverständlich

Physik ist eben mehr als nur Naturwissenschaft

zugleich etwas Wissenschaftstheorie


"Wer nur Physik versteht, versteht auch die nicht recht." frei nach Georg Christoph Lichtenberg (1742-1799)

Problem der Quantenphysik
Außenwelt: Selbstverständlich gibt es vernünftigerweise eine beobachterunabhängige Wirklichkeit - aber nur solange, wie sie nicht beobachtet wird. Der Beobachter kann daher nicht ignoriert werden, ist doch jede Wertung schon Interpretation. "Beobachtung" ist im Quantenreich zugleich Störung durch Wechselwirkung. Entweder man kennt dann den genauen Ort oder den genauen Impuls des Quantums, aber nie zugleich beides. So bleibt unsere Kenntnis von den Quanten "unscharf".

Die Unschärfe
Die "Unschärfe" ist dabei keine der Quanten, sondern zwangsläufig eine unseres Wissens über Quanten. Die Superposition dagegen ist eine Bezeichnung für das Nichtwissen über den Zustand eines Objekts in einem abgeschlossenen System - z.B. ob dort eine Katze lebendig oder tot ist. Eine simple Selbstverständlichkeit. Man spricht nur gern geheimnisvoll. (Nur insofern als die Superposition über das Nichtwissen hinaus real noch etwas ist, sind Quantencomputer möglich, vor allem durch definitiv mehr als 2 möglichen Zustände von Teilchen, die sich zudem manipulieren lassen.)

Der Zufall
Weil eine Messung auf einen unbekannten Zustand von Quanten trifft, wird das Messergebnis "zufällig" genannt. Umgang mit dem "Zufall": man macht eine relevanten Zahl von Messungen und arbeitet dann mit dem Mittel, also mit "Wahrscheinlichkeiten".

Etwas Wissenschaftstheorie
Wie die Dynamik Newtons ist die Quantenmechanik keine ausgedachte Theorie wie Einsteins Relativitätstheorie mit ihren frei herbei philosophierten Gegenständen, sondern als pragmatische Wissenschaft eine aus dem Sachverständnis ihrer Begründer heraus entwickelte Anweisung, wie mit den kleinsten quantifizierbaren Einheiten der Physik wie Elektron, Photon, Feld, Drehimpuls, Spin usw. sachgerecht und zielgerichtet umzugehen ist. Sie versucht nicht die Welt mit unbewiesenen Behauptungen zu beschreiben und dabei das Denken zu fixieren, sondern gibt Physikern erprobte Regeln zum Umgang mit bestimmten Phänomenen. Hier geht es jedoch darum, durch Einbeziehung der Gravitation die Quantenmechanik zur Quantenphysik weiter zu entwickeln.

Klassische Physik und Quantenphysik sind keine Gegensätze, sondern werden auf unterschiedliche Größenordnungen physikalischen Forschens angewandt und ergänzen sich so.

Die Verschränkung
In der Quantenphysik kennt man das Phänomen der Verschränkung von Teilchen mit gemeinsamem Ursprung, wodurch hernach räumlich getrennte Teilchen momentan als Ganzes reagieren. Ebenso wurde beim sog. "Urknall" alle daran beteiligte Materie/Energie miteinander verschränkt. Zur Unterscheidung beider Verschränkungen habe ich die des Urknalls "Superverschränkung" genannt. Seit dieser ist alles bestrebt, diese Einheit wieder herzustellen, dem jedoch die beim Urknall ebenfalls erzeugte kosmische Fliehkraft entgegensteht, die alles auseinander treibt. Das Tempo der Expansion ist die Resultierende beider Urkräfte.

Die Kraft der Verschränkung wurde von Newton "Zentripetalkraft" genannt, weil sie alles zu einem Zentrum hin streben lässt. Wir nennen sie Schwerkraft oder Gravitation. Ihr Sitz ist an die Teilchen gebunden und gehört zu deren Natur als weitere unverlierbare Eigenschaft. Ihr Wirken ist ohne Zeitfaktor, wie das Newton schon sah. denn sonst würden Körper zu Orten hingezogen, wo kein anderer mehr ist. Der Beweis der Schwerkraft ist allgegenwärtig - im Himmel wie auf Erden.

Die Teilchenverschränkung
Auch die Teilchen waren vor ihrer gemeinsamen Emission bereits miteinander verschränkt, bekamen aber noch paarweise gemeinsame Eigenschaften dazu wie ihren gegenläufigen Spin, der wahrscheinlich so etwas wie ein Spingleichgewicht ist, das sich erhalten will - vielleicht soweit die Schwerkraft reicht oder in Abhängigkeit von ihrer Stärke.

Expansion des Kosmos
Die Schwerkraft eines Körpers verteilt sich gleichmäßig im Raum, so dass die Summe seiner Schwerkraft in jedem Radius um ihn herum immer die gleiche ist (Energieerhal ). Ihre Verdünnung und damit ihre Reichweite ist jedoch durch das Plancksche Wirkungsquantum begrenzt, was zur immer schneller werdenden Expansion des Kosmos beiträgt, d.h. die ursprünglich nach außen treibende kosmische Fliehkraft (Energieerhalt = der Anfangsimpuls) setzt sich infolge der generell wachsenden Abstände der Sternverbünde untereinander gegenüber der sich schon dadurch verdünnenden Schwerkraft immer mehr durch, bis sie ihr Maximum an Geschwindigkeit erreicht hat. Allein durch die Beachtung des Energieerhalts werden die Beobachtungen der Expansion des Kosmos ganz ohne dunkle Materie und Energie verständlich.

Definition des Kosmos
Wo die beiden Urkräfte - Schwerkraft und kosmische Fliehkraft - im Gleichgewicht sind, haben sich dauerhafte Himmelskörper mit genau solchen Bahnen gebildet. Wir kennen sie als Sonnen. Planetensysteme, Kugelsternhaufen, Galaxien und Galaxienhaufen - unseren Kosmos eben. Definition: Ein Kosmos ist ein durch ein gemeinsames Ereignis geordnetes Ganzes, das gemeinsam reagiert. Die Dinge getrennt zu sehen ist nur eine auf Erden nützliche Sehgewohnheit, die in der Kosmologie nichts beweist und die das Verständnis der Teilchenverschränkung behindert. Die Dinge sind sich nicht fern - wir sehen sie nur so!

Eine neue Kosmologie
Die durch das gemeinsame Ereignis Urknall, besser Ur-Sprung genannt - denn von Nichts kommt nichts - erzeugte neue Ordnung ist ein Kosmos im Universum, das selbst ohne Grenzen in Raum und Zeit ist. Im Universum kann es unzählige Kosmen geben, auch wenn wir es nie wissen können. Denken aber schon. Für eine rationale Kosmologie ist es zudem eine Denknotwendigkeit zu sagen: Die Kosmen kommen und gehen, aber das Universum/die Energie bleibt. So können die auseinander treibenden Teile unseres Kosmos in den Tiefen des Universums wieder auf andere Teile treffen und sich mit ihnen vereinen.

* Energieerhalt
Damit Physik Wissenschaft ist und bleibt, ist stets der Grund-Satz von der Erhaltung der Energie zu beachten, den als Erster, gegen heftigen Widerstand der Physiker, der Heilbronner Arzt Robert Mayer formulierte, an den ich als Wahlheilbronner mit dieser Heilbronner Deutung der Quantenphysik erinnern möchte. Der Grund-Satz von der Erhaltung der Energie gilt natürlich nicht nur für die Entstehung des Kosmos und dem Verlauf seiner Expansion, sondern auch für die Entstehung seiner Atome. Sie sind Folge der Energie des Ur-Sprungs oder der von Supernovä. Atomexplo-sionen spiegeln diese Ereignisse. Auf seine Weise ist alles auch gegenwärtig wie der Ur-Sprung durch die Existenz der Hintergrundstrahlung. Man muss es nur heraus finden und zu deuten wissen.

Wissenschaftlichkeit
Wie Newton zur Wahrung der Wissenschaftlichkeit zur "Zentripetalkraft" (Gravitation) keine Spekulationen anstellen wollte - "hypotheses non fingo" - erlauben sich Quantenphysiker nicht, über prinzipiell nicht Überprüfbares zu spekulieren, z.B. über die Bahn eines Teilchens zwischen den Messungen. Daher ist der Quantensprung für sie auch die untere Grenze des Wissbaren, der Ur-Sprung wäre die obere. Dann muss die Vernunft weiterhelfen, z.B. mit dem Energieerhaltungssatz, mit Logik sowieso. Verstand aber ist immer vonnöten, um den ich hier werbe.

Von Ur-Sprung bis Quantensprung
Die Natur macht Sprünge. Das ist ihr schöpferisches Prinzip. Durch dauerhafte Verbindung unterschiedlicher Komponenten durch eine Energie entsteht jedes Mal etwas Neues, das nach außen hin etwas ganz anderes ist als die Summe seiner Teile, weshalb das Neue nicht einfach aus ihnen abgeleitet werden kann. Alle Anfänge liegen daher unvermeidlich im Dunklen und können nur akzeptiert werden. Sie nicht mit Vertraute "erklären" zu können (um nicht neu denken zu müssen) ist kein Gegenargument, sondern ist in der Natur der Sache begründet. Es gehört ferner zur Würde des Menschen offene Fragen auszuhalten und nicht immer gleich in einen Glauben flüchten zu wollen.

Einheit der Physik
Die Gesetze der Quanten steuern die Welt sowohl im Kleinsten wie im Größten. Wir brauchen keine 2. Theorie für Materie und Kosmos. Die Quantenphysik genügt, doch wird z.B. ihre Anwendung auf den Weltraum von der DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.) gerade erst entwickelt.* So kann die Einheit der Physik wieder hergestellt werden. Diesem Ziel wären in der Physik alle Aktivitäten unterzu-o rdnen. Heute jedoch geht es noch viel zu oft darum, scheinbar Recht zu haben.
*s. Nachbemerkung zum Tagungsbeitrag (12) auf ZEIT UND SEIN

Gegner der Quantenphysik
Menschen die unsicher sind, mögen die Wahrscheinlichkeiten und Zufälle der Quantenphysik nicht. Sie ängstigen sie und lehnen daher die Quantenphysik entschieden ab. Sie wollen dass alles klar berechenbar bleibt. Eine Rolle des nur schwer zu durchschauenden Beobachters mögen sie überhaupt nicht. Und für Materialisten gibt es diese Rolle gleich sowieso nicht, ist sie doch etwas Geistiges mit eigenen Regeln.

Physik als Religionsersatz.
Newton (1643 - 1727) wurde von Leibniz (1646 - 1716) am englischen Königshof der Gottlosigkeit bezichtig, weil in Newtons demokratisch verfassten Physik alles "von sich aus" wirkt und "von sich aus" einbringt. Genau aus diesem Grund wird er heute noch von den modernen Deterministen (den neuen Gläubigen) verleugnet, für die möglichst alles vorhersehbar sein sollte und Gott nicht würfelt. Ängstliches Klammern. Physik als Religionsersatz. Die Suche nach den "versteckten Parametern" war die verzweifelte Suche nach Gottes lenkenden Händen. Man fand aber keine. Die Physik als Wissenschaft braucht sie auch nicht, was Newton schon gezeigt hatte. Doch gibt es weiterhin die Sehnsucht nach dem Irrationalen, die bedient sein will. Physik ist eben mehr als nur Naturwissenschaft, weil sie sowohl die Schöpfungsfrage als auch die Frage nach der Rolle des Beobachters berührt, die geklärt und nicht geleugnet oder missbraucht sein wollen.

Anachronismus
Je mehr die Menschheit den Planeten beherrscht, umso mehr wächst ihr Verantwortung für ihn zu. Da ist eine Lehre von der Unfreiheit des Menschen so unzeitgemäß wie verantwortungslos. Der Autist Einstein, der selbstblind keine Rolle des Menschen bemerken konnte, dazu in "Mein Weltbild": "Für den Physiker, der von den Gesetzmäßigkeiten alles Geschehens durchdrungen ist, handelt der Mensch nach äußerer und innerer gesetzlicher Notwendigkeit, ist also vom Standpunkt Gottes nicht verantwortlich, sowenig wie ein lebloser Gegenstand für die von ihm ausgeführten Bewegungen." So wurde Einstein zum Gewährsmann aller Deterministen, die sich ihn okkupiert haben.

Nobelpreise  (diesen Absatz gab es von Anfang an, nur Einleitung aktualisiert)
Bis heute, den 4. Oktober 2022, haben die neueren Quantenphysiker keine Nobelpreise erhalten.* Der teure "Nachweis" des Higgsteilchen am CERN bei Genf dafür aber sofort, weil es "ein Gottesteilchen" ist, das im Verborgenen allen Teilchen Substanz verleiht. Das freut die Deterministen. Besser aber wäre, man hätte die Substanz, "Masse" genannt, - doch genau genommen ist "Masse" nur ein Maß der Menge aufgrund eines Widerstands von Körpern bei Einwirkungen und keine Sache - gleich bei den Teilchen gelassen. Dann würden sie immer sofort und "von sich aus" wirken können. Damit wäre ihr Verhalten zudem "so einfach wie möglich" erklärt. Man ist aber auch hier lieber geheimnisvoll. Einstein schwärmte: "Das Schönste, was wir erleben können, ist das Geheimnisvolle." Vernunft langweilt, das Absonderliche fasziniert. Als Philosoph bevorzuge ich die Klarheit des Gedankens. Man sehe es mir nach.
*Nachtrag
Nun ließe es sich wohl nicht mehr vermeiden, die mutigen Quantenforscher zu ehren. Ich gratuliere ganz herzlich Anton Zeilinger, Alain Aspect und John F. Clauser zum Erhalt des Physiknobelpreises 2022! Meine Freude über die Verleihung an sie ist verbunden mit der Hoffnung, dass sie und andere Forscher die Quantenphysik zur führenden Physik weiterentwickeln, wie ich es z.B. hier in diesem Aufsatz vorgeschlagen habe. Zeilinger in einem Interview 2008 immerhin: „Die grundsätzlichen Botschaften sind nicht wirklich verstanden. Dazu mein Vorschlag hier. Am 20. Oktober 2022 ihm per E-Mail gesendet.

Von der Quantenmechanik zur Quantenphysik. Die Heilbronner Deutung  (zugleich Abstract für DPG 2022)
Durch die Einschätzung der Gravitation als ein von der Quantenmechanik her bekanntes Phänomen der Verschränkung, wird die pragmatische Quantenmechanik zur Theorie der Quantenphysik erweitert, zuständig für Materie und Kosmos. Die Heilbronner Deutung der Quantenphysik sieht dazu einerseits die allgemeine Verschränkung der Materie als Folge des gemeinsamen Ur-Sprungs unseres Kosmos im sog. "Urknall", deutet andererseits den Kosmos als einen von wahrscheinlich vielen im Universum, das selbst ohne Grenzen in Raum und Zeit ist. Unter dem durchgehenden Gesichtspunkt des Energieerhalts als oberstes Kriterium ergibt sich eine rationale Kosmologie, die keiner weiteren Begründung bedarf. Mit dieser Heilbronner Deutung ist die Einheit der Physik wieder hergestellt, und das ohne Hypothesen, nur mit Deutung des schon Bekannten. Man muss vor allem bereit sein, die Fakten als solche zu respektieren: verschränkte Teilchen und Körper verhalten sich nicht wie ungetrennte Einheiten, sondern sind solche! (Sie schauspielern nicht wie wir Menschen.)

Heilbronn, im Juli 2022 (letzte Ergänzung (zExpansion des Kosmos) 04.12.2022)
Helmut Hille
Mitglied der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, Arbeitsgruppe Philosophie der Physik
Philosophieren ist das immerwährende Ringen um die Freiheit des Geistes.

s. auch: Tanz der verschränkten Quanten - vom Juli 2009

s. auch: Was besagt der Gottesbegriff? Ein Beispiel für Neurotheologie

Gefährliche Wahrheit
Schon der Begründer des Rationalismus, René Descartes (1596 - 1650), nannte es "das Erste Naturgesetz", dass das Verhalten der Dinge nur durch sie selbst bestimmt wird ("soweit es an ihnen liegt"), weshalb er von den Jesuiten 1650 in Stockholm vergiftet wurde. So etwas hätte sich Leibniz für Newton wahrscheinlich wohl auch gewünscht, weshalb er ihn beim englischen König der Gottlosigkeit bezichtigte, ist der engliche König doch das Oberhaupt der Anglikanischen Kirche und Gottlosigkeit ein schwerwiegender Vorwurf. Newton aber hatte Gott nie geleugnet, sondern wie zuvor schon Descartes ihn nur für das Verhalten der von ihm geschaffenen Dinge nicht verantwortlich gesehen. Für mich ist der Determinismus die Philosophie der Feigen und Ängstlichen, die auch nicht gern selbst Verantwortung übernehmen. Autisten sind da entschuldigt.

So wie Physik mehr ist als Naturwissenschaft, so sind auch "Lebenswissenschaften mehr als Biologie" (Hubert Markl MPG) - s. Datei (III/8b)

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