Artikel-Schlagworte: „physik“

Wahrheit, Wissen und der ganze Rest

Donnerstag, 1. Juli 2010

Aus aktuellem Anlass will ich hier mal ein paar Worte zum Thema „Wissen“ loswerden, auch wenn ich den Blogeintrag, um die Zielgruppe zu erreichen, besser mit wirrem Haar vorlesen und ein verwackeltes Video davon dann auf YouTube stellen sollte. Na ja, kann ich ja bei Gelegenheit mal tun.

Vorweg noch eins: Es ist nicht leicht, über dieses Thema zu schreiben und nicht zu langweilen. Entweder man weiß alles (oder zumindest vieles) schon, oder das ganze Themengebiet ist fremd. Sonderlich viele Zwischenstufen gibt es hier leider nicht. Im Zweifel denkt bitte: „Ach, soll der elzoido halt schwafeln.“

Was heißt “wissen”?

Die Logik

Ganz streng genommen, „weiß“ man nur Dinge, die auf eine gewisse Art aus anderen Dingen gefolgert werden können. Man wandert also quasi auf nachvollziehbaren Schritte von einer Aussage zur nächsten. Das an und für sich klingt (noch) nicht so sonderlich spannend, ist aber eine wichtige Grundlage. Außerdem erwähnenswert ist es, dass ohne zugrundeliegende Wahrheit, quasi eine Verankerung, auch keine Schlußfolgerungen gemacht werden können.

Interessant ist, dass man schon früh, ohne streng formalisierte Logik, Grenzen des Konzeptes entdeckt hat. „Dieser Satz ist falsch“ wäre ein solches Beispiel. Bemerkenswert ist, dass diese „Logiklücken“ oft dort auftauchen, wo eine Selbstreferenz auftritt. Der Satz bezieht sich auf sich selbst und widerspricht sich so irgendwie.

Der Auftritt der Mathematik

Die Mathematik hat nun die Möglichkeit geschaffen, die Logik nicht nur zu benutzen, sondern sie auch zu formalisieren. Ableitungen und Schritte werden nun nicht nur irgendwie dahingesagt, sie werden nun nach formellen Regeln aufgeschrieben und man führt beispielsweise auf dem Weg zu weiter entfernten Ergebnissen auch Zwischenstufen ein.

Aber auch hier braucht man Wahrheitskerne, um die sich dann neue Erkenntnisse bilden. So spannen die Peano-Axiome die natürlichen Zahlen auf, indem sie salopp gesagt die 1 als Grundlage nehmen und von dort bis in die Unendlichkeit immer weiterwandern. Direkt daraus kann man dann, wohlgemerkt rein formal und logisch, Dinge wie die Addition und die Multiplikation, aber auch komplexere Konzepte wie die Primzahlen herleiten.

Aber auch die Mathematik ist irgendwann an gewissen Stellen in eine Sackgasse gerannt. So zeigte Gödel mit seinem Unvollständigkeitssatz 1931 erstmals umgangssprachlich formuliert: Jedes Regelsystem, das hinreichend mächtig ist, ist unvollständig. Das bedeutet: Es können Aussagen formuliert werden, die innerhalb des Systems weder als wahr, noch als falsch festgestellt werden können.

Auch Russel formulierte schon 1903 seine sogenannte Antinomie, die, später von ihm so ins Umgangssprachliche übertragen wurde:

Man kann einen Barbier definieren als einen, der alle diejenigen und nur diejenigen, die sich nicht selbst rasieren, rasiert. Die Frage ist: Rasiert der Barbier sich selbst?

Das haben Mathematiker heutzutage aber akzeptiert, man weiß also, dass man nicht alles wissen kann, dass man also irgendwie auf grundsätzliche Art fehlbar ist, und das stellt Mathematiker auch nicht vor unlösbare Probleme, auch wenn es auf den ersten Blick so erscheinen mag.

Disziplinen wie die Informatik und die theoretische Physik kann man durchaus als Teilmengen der Mathematik betrachten, was bedeutet, dass sie grundsätzlich auch von dieser Problematik betroffen sind. Informatiker lösen das Dilemma, indem sie sich viele theoretische Gedanken über Berechenbarkeit machen, Physiker lösen das, indem sie einfach drauflosrechnen und sich freuen, solange am Ende das Vorzeichen und eventuell noch die erwartete Größenordnung stimmt 😉

Und der Rest der Wissenschaft?

Wenn man mal fast schon bösartig verallgemeinern will, kann man Politik als Spezialfall der Soziologie sehen. Die wiederum ist angewandte Statistik, Psychiatrie und Neurologie. Neurologie und Medizin kann man als angewandte Biologie sehen und diese ist eigentlich nix anderes als angewandte Chemie. Die Chemie ist nun eigentlich angewandte Physik und dieselbe dann angewandte Mathematik.

Man möge mich bitte nicht faschl verstehen, ich will hier keineswegs den obigen Wissenschaftsdisziplinen die Relevanz in Abrede stellen. Es ist durchaus sinnvoll, dass man sich hier an geeigneten Zwischenstufen verschiedene logische Zusatzebenen ausgedacht hat. Ein anschaulicheres Beispiel hierfür wäre auch die Musik: Klar hat man die physikalischen Grundlagen der Musik durchschaut, Schwingungen, Obertöne, Harmonien und so. Aber die Musik nur auf ihre physikalischen Grundlagen zu beschränken täte ihr sehr unrecht. Was ich eher sagen will ist: Keine dieser Disziplinen kann gegen Gesetze der tieferen Ebenen verstoßen. In der Chemie passiert nichts, was nicht prinzipiell auch mit Mitteln der Physik herleitbar ist, genauso wie wissenschaftlich arbeitenden Mediziner nicht anfangen, von biologisch nicht vorhandenen Meridianen zu faseln.

Was tun, sprach Zeus?

Um also irgendwie auf einen Nenner zu kommen, hat man sich die wissenschaftliche Methode ausgedacht. Grob (und hier gelegentlich leicht idealisiert) funktioniert das so:

  • Messungen werden gemacht, dabei werden alle relevanten Teile der Vorgehensweise, sowie alle Messergebnisse dokumentiert
  • Man versucht, die Messungen auf herkömmlichen Weg (also anhand der herrschenden Lehrmeinung) zu erklären
  • Wenn dies nicht funktioniert, dann stellt man eine These auf, die die neuen Messergebnisse erklärt. Dabei ist darauf zu achten, dass die neue These nicht nur die neuen Messergebnisse erklärt, sondern auch alten Messergebnissen nicht widerspricht (alten Thesen/Theorien hingegen darf prinzipiell widersprochen werden)
  • Veröffentlichung der neuen Erkenntnisse (samt aller Messungen und Methoden) in wissenschaftlichen Publikationen
  • Peer Review, d.h. andere Wissenschaftler (die idealerweise mit den ursprünglichen Entdeckern keine persönlichen oder finanziellen Verbindungen haben) versuchen:
    • die Messungen nachzuvollziehen und/oder
    • andere Erklärungen für die Messungen zu finden
  • Es kann nicht schaden, aufgrund der neuen These weitere Vorhersagen von bisher noch nicht gemessenen Phänomenen zu machen
  • Und irgendwann wird die neue These dann, wenn keine grundsätzlichen Einwände kommen, als offizielle neue Lehrmeinung anerkannt. Das ist üblicherweise kein Stichtag, an dem das alte als ungültig betrachtet wird, sondern meist eher ein fließender Übergang.

Es wird hier also voll auf objektive Nachvollziehbarkeit und den kritischen Blick aus anderen Blickwinkeln gesetzt, was auch den Erfolg der Wissenschaft an sich erklärt. Viele Menschen tun sich hier an dieser Stelle oftmals schwer, da es auf den ersten Blick nicht so ganz einleuchtend ist, warum gerade diese grundsätzlich nichts verschonende Veränderbarkeit ein ganz großes Feature der wissenschaftlichen Methode ist und nicht etwa ein Fehler. Je mehr man aber drüber nachdenkt, desto besser und toller und überhaupt wird die ganze Geschichte, glaubt mir!

Eins der vielen Beispiele, wo diese Methode schon ganz hervorragend funktioniert hat, war beispielsweise der Übergang von der Newtonschen Mechanik zur Einsteinschen Relativitätstheorie. Letztere stellt nämlich Formeln auf, die im Wesentlichen die altbekannten und bewährten Newtonschen Formeln sind, ergänzt durch einen Teil, der bei normal, auf der Erde auftretenden Geschwindigkeiten nahe genug an der 0 ist, um in der Praxis ignoriert werden zu können. Bei der Berechnung der Bahn von Satelliten hingegen wird die Einsteinsche Mechanik benötigt, da hier die Geschwindigkeiten hoch genug sind.

Ein kurzes Zwischenfazit

Es gibt keine absolute Wahrheit in den Wissenschaften jenseits der Mathematik, nur den derzeitigen Wissensstand! Nichts ist in Stein gemeißelt, allerdings dürfen neue Theorien alte Erkenntnisse nicht ignorieren.

Wir wissen genug, dass Raketen, GPS, Handys und Mikrowellen funktionieren, aber da hört es auch schon langsam auf mit dem “ausnutzbaren” Verständnis.

Und warum Zwischenfazit? Weil ich demnächst in einem deutlich kürzeren Blogeintrag, dann den Haken zur Politik und insbesondere zu den Piraten schlagen will. Jedenfalls wenn ich nicht vorher geschlagen werde. 🙂