Rezension
Die theoretische Physik - kompletter Blödsinn?
Egbert Scheunemann über "Vom Urknall zum Durchknall: Die absurde Jagd nach der Weltformel" von Alexander Unzicker
Die Konstruktion der Planck-Länge selbst sei möglicherweise "kompletter Blödsinn", da sie auf der Gravitationskonstanten aufbaue, an der "etwas faul" sei. Und so geht es weiter: Der "Large Hadron Collider" in Genf könne sich als letztlich nutzloses Großspielzeug erweisen – so wie sich schon jetzt herausgestellt habe, dass die Theorie der kosmischen Inflation und die Stringtheorie mit ihren "Extradimensionen", "Branen" und "Antibranen" in höherdimensionalen Räumen nichts weiter seien als "Geschwätz" jenseits aller experimentellen Überprüfbarkeit. Ihren Vertretern, diesen "Karrieretypen", die an "Realitätsverlust" und "Wahnvorstellungen" litten, solle man am besten einen Arzt schicken, weil bei ihnen "alle Sicherungen durchgeknallt" seien.
Und so geht das noch 300 Seiten weiter! Ist da vielleicht eher der Autor durchgeknallt als die Opfer seines Verbalfurors? Nein. Das frech, ja giftig formulierte Buch…
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1. Den Bock zum Gärtner gemacht
31.07.2010, Max Feierabend, Berlin"Er glaubt jedoch, dass die Naturgesetze von der 'kosmologischen Evolution' nicht ausgenommen sind – und damit die Gravitationskonstante auch nicht. Das ist auch meine Überzeugung. Alles andere würde einen platonischen Naturgesetzeshimmel voraussetzen, der schon immer und ewig existierte und existieren wird."
Der Rezensent Egbert Scheunemann präsentiert sich im Folgenden als bekennender Einsteingegner. Und so gestaltet sich auch der Rest seines Textes, der in einem renommierten Wissenschaftsmagazin wie SdW mehr als fehl am Platze ist. Die klammheimliche Freude, die Scheunemann mit seinen falschen Deutungen der kosmischen Hintergrundstrahlung als "absolutes Bezugssystem" mit vielen unorthodoxen Kritikern der Relativitätstheorien teilt, weist weiter darauf hin, dass man die Besprechung solcher Bücher nur ausgewiesenen Experten überlassen sollte. Und keinen Außenseitern, die selbst Bücher wie "Irrte Einstein? Skeptische Gedanken zur Relativitätstheorie – (fast immer) allgemeinverständlich formuliert" verbrochen haben.
Was die Redaktion von SdW geritten haben mag, als sie diese Rezension durchgewunken hat, ist eine offene Frage. Wie sie in Zukunft mit der Qualitätssicherung für ihre Leser verfahren wird, auch. Wir dürfen gespannt sein.
2. Kritik der Kritik
07.08.2010, Walter Pfohl, München1. Fragen des Standpunkts
Zur Überprüfbarkeit von Theorien: Sofern es gelingt, aus einem theoretischen Modell hinreichend konkrete Vorhersagen abzuleiten, die sich von denen konkurrierender Modelle unterscheiden, und sofern diese Abweichungen sich auf Bereiche des praktisch Beobachtbaren erstrecken, kann man zumindest Selektion betreiben und Modelle, deren Vorhersagen sich mit den Beobachtungen nicht in Einklang bringen lassen, als empirisch unzutreffende verwerfen. In einem strengen Sinn „beweisen“ lässt sich ohnehin keine Theorie, ob mit Strings oder ohne - entscheidend für Wert und Nutzen einer solchen wären beispielsweise Gültigkeitsbereich und Genauigkeit, Erklärungs- und Vorhersagekraft, konzeptionelle Eleganz mit einem Minimum an freien Parametern und Hypothesen, Einfachheit des Formalismus oder Anschaulichkeit. Im Fazit stimme ich Herrn Unzicker da aber durchaus zu, dass solche Wertindikatoren wenig Pluspunkte für Ansätze der Stringtheorie bedeuten.
Indes, das kreative Spekulieren ist ein notwendiger Teil des wissenschaftlichen Evolutionsprozesses, nicht minder als die Selektion der Hypothesen nach sinnvollen Kriterien. Das gilt natürlich auch im Zusammenhang mit der Fortentwicklung des Begriffs des wissenschaftlich „Sinnvollen“, der sich ja gleichermaßen mit dem Erkenntnisstand verändert - wie etwa in der Frage, ob eine universale „Weltformel“ wohl eine sinnvolle Erwartung wäre. Ja nun, der Weg ist das Ziel!
Zum Nutzen des Genfer LHC: Und wenn dort keine neuartigen Teilchen oder Phänomene festgestellt werden sollten, so wäre dies bei aller psychologischen Enttäuschung dennoch ein vergleichbar wichtiger und konsequenzenreicher empirischer Befund wie irgendein andersartiges Ergebnis: Man denke nur an die Zahl der spekulativen theoretischen Modelle, die dadurch auf einen Schlag überzeugend widerlegt wären. Und weniger wäre doch wohl mehr in dem Zusammenhang.
Zur Philosophie des Rezensenten: Warum man aus der Annahme, der eine oder andere Aspekt unseres physikalischen Universums könnte keiner zeitlichen Veränderlichkeit unterworfen sein, auf einen platonischen Naturgesetzeshimmel schließen müßte, erscheint mir ungefähr so einleuchtend wie Gottespostulate.
2. Fragen des Verständnisses
Zur Anwendung des Äquivalenzprinzips auf eine Ladung: Das Äquivalenzprinzip der allgemeinen Relativitätstheorie besagt, dass es physikalisch keinen Unterschied macht, ob ein System in einem homogenen Gravitationsfeld ruht oder in einem gravitationsfreien Raum durch eine äußere Kraft eine konstante Beschleunigung erfährt. Ob eine Ladung Energie abstrahlt, ist somit eine Frage des Bezugssystems des Beobachters: Für einen, der sich mit ihr mitbewegt, erzeugt sie in beiden Fällen keine elektromagnetischen Wellen. Für einen, der frei seiner Trägheit folgt, also im schwerelosen Raum mit gleichbleibender Geschwindigkeit treibt, während die Ladung beschleunigt wird, bzw. der frei im Gravitationsfeld fällt, während die Ladung ruht, erzeugt sie in beiden Fällen gleichartige Wellen.
Kein Widerspruch also zum Äquivalenzprinzip, sondern vielmehr die logische Konsequenz aus diesem!
Zur Frage nach dem Ruhepunkt: Gewiss können wir unsere Relativbewegung gegenüber dem Bezugssystem bestimmen, in dem der Mikrowellenhintergrund am homogensten erschiene. Daraus zu schließen, dieses Bezugssystem befinde sich in Ruhe gegenüber der mittleren Bewegung der Materie in dem Bereich des Universums, den wir überblicken, erscheint zumindest plausibel. Dass diese Masse sich aber in absoluter Ruhe in einem Raum mit Bewegungsnullpunkt oder auch nur in relativer gegenüber der mittleren Bewegung der weiteren Materie außerhalb unseres Sichtbereichs befinden müsste, kann man aus der Beobachtung nicht deduzieren. Womöglich ist unsere Sichtbarkeitsblase ja Bestandteil einer lokalen Strömung in größerem Maßstab, wie sollten wir das feststellen? Die Gegebenheit des Mikrowellenhintergrunds bedeutet nicht, dass der Bewegungszustand eines Systems einen Unterschied für die interne Physik desselben machen müsste.
Kein Widerspruch zum Postulat der Äquivalenz aller Inertialsysteme (der Invarianz der Naturgesetze unter wechselnden Relativbewegungszuständen) also, welches besagt, dass die Vorgänge innerhalb eines beobachteten Systems keinen Aufschluss über dessen äußeren (oder absoluten) Bewegungszustand geben, was kein Argument dagegen ist, den relativen Bewegungszustand des Systems gegenüber dem Beobachter bzw. umgekehrt bestimmen zu können. Klar kann man messen, wie man sich gegen das beobachtete System des Mikrowellenhintergrunds bewegt, aber daraus kann man nicht ableiten, wie dieses selber sich bewegt.
Fazit: Fragen von Gewissenhaftigkeit und Sorgfalt
Kritik am Rezensenten: Hat eigene Kompetenzgrenzen zwar lobenswerterweise eingeräumt, sich dadurch aber sowenig hindern lassen wie der Rezensierte.
Kritik an der Redaktion: Wie konnte diese Rezension unbeanstandet in Druck gehen - haben Sie denn niemand in der Redaktion, der sich in der Physik ein bisserl detaillierter auskennt, um daneben gehende Argumentationen als solche zu erkennen? Und was haben Sie sich dabei gedacht, den Versuch einer Fundamentalkritik an den Methoden und Denkansätzen der modernen Physik von einem bekennenden physikalischen Amateur beurteilen zu lassen?
Ich würde mir weniger Nachlässigkeit in Angelegenheiten der Qualitätskontrolle wünschen - so wären beispielsweise auch viele der „Errata“, die Sie ja immer wieder einräumen müssen, durch gründlicheres Korrekturlesen vor der Drucklegung leicht zu vermeiden. Sparen Sie nicht am falschen Fleck, der gute Ruf von kompetenter Seriosität und Zuverlässigkeit sowie dessen umsatzfördernde Wirkungen wären schnell verspielt, wenn da der Schlendrian zu sehr einreißt.
3. Berufsnotorische Besserwisser
12.08.2010, Dr. Christian Gapp, BonnWas auch immer der Grund gewesen sein mag für den Verlag, das Buch zu verlegen, mag dahingestellt sein – welcher Wissenschaftsverlag will schon einfach nur Geld verdienen? Was mich hier viel mehr interessiert ist, wieso das SPEKTRUM das Buch eines berufsnotorischen Besserwissers (Lehrer) durch einen zweiten (Philosoph) rezensieren lässt, der selbst keine physikalische Meriten hat und ein erklärter Gegner Einsteins ist.
Scheunemanns eigenes Buch „Irrte Einstein?“ /1/ mit seinen ellenlangen Widerlegungen von Zeitdilatation, Längenkontraktion und Zwillingsparadoxon ist insbesondere beliebt bei denen, die gegen die vermeintliche Wissenschaftsmafia anrennen. Sie behaupten, diese Mafia verträte seit einem Jahrhundert Einsteins offensichtlich falsche Theorien und mobbe Kritiker permanent aus dem Wissenschaftsbetrieb heraus. Es ist populär geworden, gegen eine „Wissenschaftsmafia“ anzurennen, ob Klimaskeptiker, Anti-Darwinisten oder eben die Feinde Einsteins. Trotz seiner Liebesschwüre in Richtung Physik übernimmt Unzicker diese unselige Terminologie /2/. Bei aller Liebe zu farbigen Ausdrücken und unterhaltsamen Formulierungen ist dies die Stelle, an der sich die (Natur-) Wissenschaftsskeptiker jeglicher Couleur zufrieden einklinken können.
Genussvoll zitiert Scheunemann Unzicker: „Wenn nach dem Äquivalenzprinzip aber Schwerefeld und Beschleunigung gleich zu behandeln sind, dann müssten in einem Gravitationsfeld ruhende Ladungen ‚einfach so’ Energie abstrahlen – ein nicht ganz geklärtes Problem.“ Würde dieses Problem wirklich existieren (tut es nicht), wäre Einsteins ART vollkommen gescheitert, denn er hatte sie zunächst genau deshalb entwickelt, um elektromagnetische und mechanische Phänomene in beschleunigten Bezugssystemen zu beschreiben, nicht als neue Gravitationstheorie. Dies ist ein alter Trick der Einsteinhasser: Nimm eine zentrale Aussage und „beweise“, dass sie „offensichtlich“ falsch ist. So wird selbst die Faraday’sche Unipolarmaschine weiterhin gerne als Widerlegung der Speziellen Relativitätstheorie angeführt, obwohl sich schon Richard Feynman vor einem halben Jahrhundert in seinen berühmten Vorlesungen der Widerlegung der Widerlegung gewidmet hatte.
Ergo, wer sich das Unzicker-Buch kauft, weil es von einem Besserwisserverlag verlegt und einem zweiten toll rezensiert worden ist, der wird wahrscheinlich schwer enttäuscht werden. Denn es enthält physikalisch und konzeptionell nichts Neues. Ist der Ärger über das unnötig ausgegebene Geld aber erst mal verraucht und man beginnt sich zu fragen, warum Unzicker denn überhaupt so unzufrieden ist, dann materialisiert sich vielleicht doch noch eine Erkenntnis.
Ästhetische Überlegungen spielten in der Theorienbildung der Physik immer eine große Rolle. Aber so wie die Kunst des 20. Jahrhunderts den intuitiven Kunstbegriff des „Schönen und Guten“ lange hinter sich gelassen hat, hat sich der Begriff des Ästhetischen in der Physik gewandelt oder gar ganz verflüchtigt. Theoretische Physik ist schon lange Avantgarde und längst nicht einfach mehr nur schön anzusehen. Das treibt Gymnasiallehrer und Philosophen natürlich auf die Palme /3/.
/1/ http://www.egbert-scheunemann.de/Relativitaetstheorie-Buch-Scheunemann-Version-1-Zusammenfassung.pdf
/2/ Kapitel 14: Abschied von der Wissenschaft. Stringtheorie und andere Religionsanhänger. Oder: Von der Elite zur Sekte zur Mafia
/3/ Auch forschende Physiker mit Liebe zur Kunst und klassischem Ästhetikverständnis haben hier ihre Probleme, beispielsweise Mario Livio („The Accelerating Universe“).
4. Anmerkungen zur Reaktion des Redakteurs
09.09.2010, Egbert Scheunemann, Hamburgich wusste noch gar nicht, dass meine Vorstellungen zur Relativitätstheorie "in der Fachwelt längst als abwegig ad acta gelegt worden sind"! Wo soll mir denn solche Ehre zuteil geworden sein? Wo wurden denn Scheunemanns Thesen diskutiert? Und kennen Sie auch nur eine dieser Thesen? Ich bin auf Ihre Antwort gespannt wie ein nicht nur als solcher gekrümmter, sondern auch noch als Masse gravitierender, also die Raumzeit krümmender Flitzebogen.
Schöne Grüße!
Egbert Scheunemann - nach geltender Theorie raumzeitkrümmende Masse, aber de facto Zweifler daran, dass man Raum und Zeit krümmen kann wie Kaugummi und dass ich in unendlich vielen Varianten Masse habe, alt und multidimensional längenkontrahiert bin, weil mich unendlich viele Partikel, von denen aus ich beobachtet werden kann, im gesamten Universum in unendlich vielen Richtungen und Geschwindigkeiten umschwirren. Und letztlich Zweifler daran, dass Sie diesen Leserbrief veröffentlichen werden.
5. Antwort an Walter Pfohl
13.09.2010, Egbert Scheunemann, HamburgWas Herr Pfohl im ersten Satz wiedergibt, ist vollkommen richtig. Das Äquivalenzprinzip der ART besagt genau das. Und genau das Besagte ist falsch. Sie müssen das System, also etwa Ihren Beobachter, nur lange genug (in getrennten Experimenten natürlich) beiden Kräften aussetzen, dann werden Sie einen großen Unterschied feststellen: Wenn das System „in einem gravitationsfreien Raum durch eine äußere Kraft eine konstante Beschleunigung erfährt“, die etwa g, der Erdbeschleunigung, entspricht, würde es in absehbarer (und ausrechenbarer) Zeit die Lichtgeschwindigkeit erreichen – was natürlich nicht geht. Wenn diese Zeit verstrichen ist, weiß unser System, also unser Beobachter, definitiv, dass er sich nur in einem Gravitationsfeld aufhalten kann, etwa in einem (geschlossenen) Raum auf der Erde. Sie dürfen also nicht aus dem Umstand, dass man in engen physikalischen Grenzen oder gar in nur hinkonstruierten Gedankenexperimenten die Gravitationskraft etwa durch die elektromagnetische Kraft simulieren kann, darauf schließen, beide Kräfte seien grundsätzlich äquivalent – oder gar noch identisch (was Sie natürlich nicht tun).
Wenn also Gravitation eine wirkliche, eine wirkende „permanente Beschleunigung“ wäre und nicht nur eine potenzielle Beschleunigungskraft etwa für den, der auf der Erdoberfläche steht und nur durch die Materie unter seinen Füßen (Pauli-Prinzip!) daran gehindert wird, zum Erdmittelpunkt zu fallen – dann müsste eben eine Ladung, die dieser Mensch in der Hand hält, permanent strahlen. Sie tut es aber definitiv nicht. Die Gravitationskraft per se als „permanente Beschleunigung“ zu definieren, ist also Unsinn. Ich werde seit 52 Jahren in Richtung Erdkern „beschleunigt“ – und sitze hier noch immer. Wäre ich hingegen wirklich 52 Jahre mit g beschleunigt worden…
Sie werden auch, Herr Pfohl, physisches Sein, also etwa elektromagnetische Wellen (oder was auch immer), nicht in physisches Nichtsein verwandeln dadurch, dass Sie sich Beobachter hinbasteln, die in der Tat gewisse physische Phänomene nicht erkennen können – wie von Ihnen korrekt beschrieben. Nur, warum basteln Sie sich nicht Beobachter hin, die es können? Wenn es „eine Frage des Bezugssystems des Beobachters“ sein sollte, „ob [Herv. E. S.] eine Ladung Energie abstrahlt“ – warum wählen Sie dann nicht das Bezugssystem, das Ihnen die Beobachtung ermöglicht, dass sie es tut? Oder wollen Sie in der Tat die physische Existenz eines physischen Objektes davon abhängig machen, ob oder wie oder von wem es beobachtet wird? Ist die Sonne weg, wenn ich den Kopf in den Sand stecke? Die in unzähligen Büchern zur SRT und ART bis zur Bewusstlosigkeit ausgebreiteten Gedankenexperimente mit dem armen Astronauten, der, irgendwo im Weltall in einer black box sitzend, nicht entscheiden könne, ob er auf der Erde steht oder im Weltall etwa mittels eines Raketenmotors mit g beschleunigt wird, setzen bewusst einen sich bewusst dumm stellenden Astronauten voraus – denn jeder Blick aus dem Fenster, das er sich ja in seine black box bauen könnte, würde ihn darüber aufklären, was Sache ist. Aus Gründen der Pietät sehe ich hier davon ab, eine Theorie adäquat zu bewerten, die auf die Konstruktion dummer Astronauten angewiesen ist, um "erklären" zu können, was anders nicht zu erklären ist.
Sie sagen, die Kosmische Hintergrundstrahlung (KHS) tauge nicht als absolutes Bezugssystem, weil man nicht wissen könne, ob sie sich nicht „selber“ gegenüber einem „Raum mit Bewegungsnullpunkt“, also relativ zu einem gedachten absoluten (und also absolut ruhenden) Bezugssystem „bewegt“. Das kann man natürlich nicht wissen – die KHS ist in der Tat nur im erdnahen Raum gemessen worden, also im winzigen Bruchteil eines winzigen Bruchteils des gesamten Universums (darin, neben anderem, liegen übrigens meine Zweifel begründet, ob die KHS als ‚Beweis’ der Urknalltheorie taugt). Nur, Sie müssen sich schon entscheiden: Wenn Sie die Möglichkeit eines absoluten Bezugssystems postulieren (anders ist Ihre Kritik an der Brauchbarkeit der KHS als pragmatisch gewähltes ‚absolutes’ Bezugssystem nicht zu halten), müssen Sie schon zumindest eine Andeutung machen, was man sich unter einem solchen absoluten Bezugssystem vorstellen und wie man es vor allem nachweisen könnte. Solange Sie das nicht tun, halte ich mich lieber an die KHS – mangels vernünftiger Alternativen.
Die ungekürzte Fassung dieses Leserbriefes ist unter http://www.egbert-scheunemann.de/Antwort-an-Kritiker-der-Rezension-zu-Unzicker-in-Spektrum-von-Scheunemann.pdf abrufbar.
6. Hinweis
21.09.2010, Ingo-Wolf Kittel, Augsburg7. Vielen Dank
09.10.2010, Jürgen Knödlseder, Toulouse8. Sein oder Schein?
25.01.2011, M. Istvancsek, Mainz9. Paradigmenwechsel gesucht
07.08.2011, Jens Philip Höhmannin Ihrer Replik auf Walter Pfohl schreiben Sie unter Anderem:
>>Sie müssen das System, also etwa Ihren Beobachter, nur lange genug (in getrennten Experimenten natürlich) beiden Kräften aussetzen, dann werden Sie einen großen Unterschied feststellen: Wenn das System „in einem gravitationsfreien Raum durch eine äußere Kraft eine konstante Beschleunigung erfährt“, die etwa g, der Erdbeschleunigung, entspricht, würde es in absehbarer (und ausrechenbarer) Zeit die Lichtgeschwindigkeit erreichen – was natürlich nicht geht.<<
Die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen/überschreiten, das geht nur nicht, wenn die SRT stimmt.
Oder, alternativ dazu, die Lorentzsche Äthertheorie, die zwar an einem absolut ruhenden Äther festhält, sich aber von der SRT hinsichtlich der praktischen Voraussagen überhaupt nicht unterscheidet.
Natürlich haben Sie Recht, wenn Sie mit der Beschleunigung die meinen, die ein NICHT mitbeschleunigter Beobachters B misst bzw. berechnet.
Dennoch unterliegen Sie einem Fehlschluss: Die Beschleunigung, die der hypothetische Astronaut A spürt, hat einen anderen (nämlich größeren) Wert, da sowohl seine Uhren anders laufen als auch seine Längenmaßstäbe andere sind. Der Unterschied wird mit wachsender Geschwindigkeit immer extremer.
Fordern Sie, dass die Beschleunigung im Ruhesystem von A konstant bleibt, wird sie im System von B mit wachsender Geschwindigkeit abnehmen.
Zeichnet man ein Weg-Zeit-Diagramm, so sieht das bei kleinen Geschwindigkeiten noch wie eine Parabel aus (wie nach Newton mit s=(a/2)t
Noch eine Anmerkung: Es gibt eine physikalische Größe, die aufgrund der aus der Sicht von A konstanten Beschleunigung linear wächst: die so genannte Rapidität. Ihr Cosinus Hyperbolicus ist der so genannte Lorentz-Faktor (um den die Uhren langsamer gehen und die Maßstäbe in Bewegungsrichtung verkürzt sind), und ihr Sinus Hyperbolicus ist ebendieser Lorentzfaktor mal v/c, so dass v/c selbst der Tangens Hyperbolicus der Rapidität ist. Für v<<c sind beide noch so gut wie proportional, doch für größere Werte weicht der Tangens Hyperbolicus nach unten ab und nähert sich schließlich asymptotisch dem Wert 1.
Die Hyperbelfunktionen bei einer Lorentz-Transformation (Umrechnung zwischen zwei relativ zueinander bewegten Koordinatensystemen) entsprechen den trigonometrischen Funktionen bei einer Drehung und die Rapidität einem Winkel (nämlich zwischen den Weltlinien von A und B).
Der Grund dafür, dass die Hyperbelfunktionen an die Stelle der trigonomentrischen Funktionen treten, besteht darin, dass in der Raumzeit anstelle der Summe die Differenz der Kathetenquadrate in einem rechtwinkligen Dreieck das Hypothenusenquadrat ist, wenn eine der Katheten ct ist. Die Variante mit dem Pluszeichen wäre physikalisch sinnfrei.