Das Primat der Theorie in der gegenwärtigen Physik

 

Ein beispielhaftes Zitat aus einem Lehrbuch für Teilchenphysik:

 

„Der einfachste Ausweg wäre die Kapitulation der Experimentalphysiker und das Eingeständnis, dass die Experimente falsch sind.

(Frauenfelder/Henley: „Teilchen und Kerne“, Oldenbourg-Verl. 1999, S. 266, im Zusammenhang mit der K0-Problematik)

 

Mit dieser Formulierung wird die Forderung erhoben, dass die Realität sich der Theorie unterzuordnen habe und experimentelle Beobachtungen und praktische Befunde per se als falsch zu bewerten sind, wenn sie der Theorie widersprechen. Auf einem vergleichbaren Niveau befanden sich die Wissenschaften im Mittelalter, als so mutige Menschen wie Nicolaus Kopernikus, Giordano Bruno und Gallileo Gallilei ihre Erkenntnisse über das Sonnensystems veröffentlichten und dem Dogma der Kirche über die Wissenschaften entgegentraten.

 

Die Experimentalphysik wurde seit dem „Beweis“ des Neutrios mehr und mehr dazu herabgewürdigt, die Phantome der theoretischen Physik zu bestätigen. Immer aufwändigere, von der Theorie diktierte und gewertete Experimente sollen das beweisen, was in den Köpfen der Theoretiker als Abbild der Realität vorherrscht. Die Eigenständigkeit und Unbestechlichkeit des Experimentes im Prozess der Erkenntnis ist nicht mehr gewährleistet. Widersprüche zwischen Experiment und Theorie werden so von Vornherein ausgeblendet oder mit weiteren theoretischen Anpassungen scheinbar bereinigt. Neue theoretische Ansätze sind nicht erkennbar; sie werden gegebenenfalls kollektiv negiert.

 

Eine Wissenschaft, die ihren Theorien mehr Glaubwürdigkeit und Bedeutung beimisst als experimentellen Ergebnissen, mit denen sie sich einst emanzipierte, hat ihren Status als Wissenschaft verspielt. Die Physik ist mit ihrer Erklärung der Welt, mit ihrem Weltbild an eine Grenze gelangt, an der die alten, unzutreffenden und demzufolge erkenntnisdestruktiven Annahmen und Theorien keine weitere Entwicklung zulassen. Es nimmt deshalb nicht wunder, dass die Philosophie, die ja den exakten Wissenschaften in ihrem Erkenntnisgewinn stets nur nachfolgt, offen über die Nichterkennbarkeit der Welt orakelt und die damit verbundene Frage, ob es einen Gott gibt oder nicht, für unbeantwortbar hält.

 

Die Welt ist erkennbar. Die Erkenntnis ist ein immerwährender Prozess, der stetig näher an die Realität, an die Wahrheit heranführt, ohne sie jedoch jemals vollständig zu erfassen. Wenn eine Theorie beansprucht, die Wahrheit erkannt zu haben, stellt sie sich außerhalb wissenschaftlicher Grundsätze und ist anfechtbar.


 

Der mathematische Formalismus in der Physik

oder die Unhaltbarkeit eines mathematischen Weltbildes

 

Unter den Wissenschaften ist an erster Stelle die Physik dazu übergegangen, die Mathematik als den zuverlässigsten Beweis ihrer Theorien anzusehen. Tatsächlich besitzt die Mathematik den unschätzbaren Vorteil, uneingeschränkt der exakten Beweisführung zugänglich zu sein. In keiner anderen Wissenschaft sind solche zwingenden Beweisgänge möglich wie in der Mathematik. Das wird jeder bestätigen, der diese Wissenschaft kennt.

Die Natur, das Universum, die objektive Realität - wie immer man es auch nennen will - beruht jedoch nicht auf mathematischen Axiomen und Definitionen und kann deshalb auch nicht nach den formalen Regeln der Mathematik hergeleitet und bewiesen werden. Die objektive Realität unterliegt dem Kausalitätsprinzip und damit elementaren logischen Zusammenhängen und Abfolgen. Diese Kette aus Ursache und Wirkung, Ausgangszustand und sich daraus entwickelndem Endzustand, Start und Ziel jeder Entwicklung, jedes Ablaufs unterliegt also objektiven Gesetzen. Sowohl die einzelnen Zustände eines Prozesses als auch die Bewegungsgesetze sind nicht mathematisch determiniert, sondern jeder einzelne Zustand und jede Zustandsänderung sind objektive Gegebenheiten innerhalb der objektiven Realität. Die Aufgabe der exakten Wissenschaften besteht nun darin, die einzelnen Zustände zu beschreiben, die Veränderungen zu beobachten und daraus die zugrundeliegenden Zusammenhänge und objektiven Gesetze abzuleiten. Dieses Erkennen der Ursachen und Zusammenhänge, diese „ursächliche Erkenntnis“ ist das Fundament jeder Wissenschaft. Fehlt sie, ist alle weitere Arbeit auf dem betreffenden Gebiet spekulativ. Da sich aber die objektive Realität nach dem Kausalitätsprinzip und den Gesetzen der Logik entwickelt und organisiert, ist auch die Mathematik auf sie anwendbar. Die Mathematik wird so zu einem wichtigen, oft unverzichtbaren Hilfsmittel, um die gewonnenen Erkenntnisse darzustellen. Das heißt jedoch nicht, dass die Mathematik für sich allein ausreicht, die Richtigkeit einer Theorie zu beweisen oder dass sie als Ersatz für ursächliche Erkenntnis dienen kann. Es ist unzulässig, die objektive Realität in Form eines mathematischen Modells darzustellen und ein Weltbild nur mit den Aussagen und Beweisen der Mathematik zu begründen.

An genau diesem Punkt befinden sich gegenwärtig sowohl die Physik der Teilchen und Kerne und auch die Kosmologie: Es wurde ein Weltbild entwickelt, dass im Wesentlichen durch mathematische Berechnungen und Verknüpfungen gestützt ist. Widersprüche werden mit neuen Annahmen ausgeblendet, die zwar durch mathematische Berechnungen untermauert sind, aber nicht durch ursächliche Erkenntnis gelöst wurden.

 

Seit über 100 Jahren werden mit steigendem Aufwand Forschungen in der Teilchenphysik betrieben, ohne dass die wirkliche Natur der Teilchen erkannt wurde. Die im Laufe der Zeit entwickelten Theorien und Anschauungen führten nicht an das Objekt heran, sondern lieferten nur Scheinlösungen, die den Blick auf die Realität verstellen, anstatt ihn zu schärfen.

Die Beobachtung des β-Spektrums wurde mit der Annahme eines unfassbaren Teilchens, des "Neutrinos" scheinbar erklärt, ohne dass die wirkliche Ursache des β-Spektrums erkannt wurde. Da jene Theorie, die das Neutrino zwingend fordert, auch die Experimente konstruiert und auswertet, die dieses unfassbare Teilchen beweisen sollen, werden die Experimente nur im Sinne der Theorie gewertet. Offensichtliche Widersprüche, wie das erhebliche Defizit an Neutrinos in GALLEX-Experiment werden mit neuen, gleichermaßen unbeweisbaren Thesen ausgeblendet. Wie die im OPERA-Experiment gemessene „Überlichtgeschwindigkeit“ von Neutrinos erklärt wird - nun, der Sprecher des Experimentes musste bereits seinen Hut nehmen. Ein wahrhaft „überzeugendes“ Argument.

Die Kosmologie entwickelte aus der Rotverschiebung und dem Hintergrundrauschen die These vom „Urknall“. (Einstein sprach in Hinblick auf ihren Erfinder, den Geistlichen LeMaître von „Pfaffenphysik“.) Sie bedient sich dabei auch der unbewiesenen Quarks, um ein scheinbar gesichertes Weltbild aufzubauen.

 

Die Theorie vom Urknall verhindert genau wie das erfundene Neutrino, dass Beobachtungen einer realistischen Erklärung zugeführt werden. Viele, um nicht zu sagen zu viele Theorien der gegenwärtigen Physik sind erkenntnisdestruktiv, obwohl sie überzeugend vorgetragen werden und scheinbar bewiesen sind. Sie sind jedoch lediglich die bestmögliche Erklärung, die auf Basis der getroffenen Annahmen mit den derzeitigen theoretischen Modellen möglich sind. Sie werden von der wissenschaftlichen Welt mehrheitlich anerkannt, die ja im Grunde keine andere theoretische Alternative kennt und deshalb auch nicht für möglich hält.

 

Die objektive Realität existiert völlig außerhalb unseres oder gar eines göttlichen Bewusstseins, sie kann weder durch Wünsche noch durch wissenschaftliche Theorien abgeändert werden. Es gibt deshalb nur den einen Weg: Unsere Wünsche und Theorien müssen sich der Realität beugen. Alle, auch scheinbar nebensächliche Beobachtungen müssen ursächlich erklärbar sein. Andernfalls endet Wissenschaft im Glauben.

 

Die Philosophie unterscheidet zwischen zwei gegensätzlichen Weltbildern: dem idealistischen und dem materialistischen. Beiden ist gemeinsam, dass sie die Existenz einer objektiven Realität anerkennen. Aus der idealistischen Sicht ist diese materielle Realität und ihre Entwicklung bestimmt durch einen großen, über allem stehenden Geist, eine Idee oder - gleichbedeutend - einem Gott. Der Materialismus sieht dagegen in der Materie das Vorgegebene, das Bestimmende und die Bewegungsgesetze der Materie sind durch objektive Gesetze, die sich aus Kausalität ergeben, determiniert. Die gegenwärtige Physik versucht hingegen, die objektive Realität auf mathematische Prinzipien und Bewiese zu reduzieren und entwirft so ein "mathematisches Weltbild". Neue Erkenntnisse und Widersprüche in den Theorien werden durch immer weitere Anleihen von und Ableitungen aus der formalen Mathematik erklärt. Beobachtungen, die in ihren Ursachen völlig unerkannt sind, werden als Beweise für dieses mathematische Abbild der Welt gewertet. So interpretiert man beispielsweise die drei beobachteten Subteilchen des Protons als jene "Quarks", die aus rein theoretischen Überlegungen hervorgingen; die gelegentlichen Rück-Umwandlungen stabiler Atomkerne ("Flip-Flop-Ereignisse") werden dem Wirken der unfassbaren "Neutrinos" zugerechnet.


Mit dieser Erklärung der Welt nach mathematischen Grundsätzen und dem Ausdeuten der experimentellen Befunde nach den Vorgaben der Theorie bewegt sich die Physik parallel zum mechanistischen Erklärungsansatz im 18. Jahrhunderts. Schon dieses mechanistische Weltbild ist gescheitert. Mehr noch, es ist unzulässig, im festen Vertrauen auf die Richtigkeit der Theorien die Erklärung der Welt als abgeschlossen zu betrachten. Wissenschaft, die sich auf diese Ebene begibt, sinkt in den Rang eines Glaubens herab. In ihr befindet sich die Welt in einer wohlgefügten theoretischen Ordnung, Zweifel sind nicht mehr zulässig, weil sie gegen die "Wahrheit" gerichtet sind. Wer dennoch grundsätzliche Bedenken äußert, tut dies unter Gefahr der wissenschaftlichen Exkommunikation.

 

Nun denn, es waren immer die unabhängigen, dem scheinbar Unmöglichen zugewandten Geister, die das Neue hervorbrachten und die Erkenntnis der Welt beförderten.