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Die Wissenschaft ist ein ernstes Geschäft, aber gehört ihr deshalb das letzte Wort?

Kritik der reinen Physik (1): Der Geist der Revolution

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In Nordafrika greift der Geist der Revolution um sich. In meinem Büro ist alles friedlich und auf Systemerhalt ausgerichtet. Bereits zwei Stockwerke über mir...

In Nordafrika greift der Geist der Revolution um sich. In meinem Büro ist alles friedlich und auf Systemerhalt ausgerichtet. Bereits zwei Stockwerke über mir sind die Fronten allerdings weiter weit weniger klar. Wenn man sich mit Professor Pavel Kroupa unterhält, ist der Geist der Revolution plötzlich auch in unserem Argelander Institut für Astronomie greifbar. Pavel Kroupa redet oft vom Scheitern des etablierten Systems, von der Notwendigkeit von Alternativen und von den Mechanismen, mit denen Systemgegner an ihrer Arbeit gehindert werden.

Bild zu: Kritik der reinen Physik (1): Der Geist der Revolution  Die “Freiheitsgöttin”, Vorbild der Marianne. Quelle: Education Civique Juridique et Sociale

Wenn sich Pavel Kroupa derart in Rage redet, diskutiert er allerdings nicht über Politik. Sein Thema ist die so genannte „Dark matter crisis”, d.h. die Krise des etablierten, kosmologischen Standardmodels, dem so genannten „Lambda Cold Dark Matter Concordance Cosmological Model” (LCDM CCM). Dieses Modell macht Aussagen über die Entwicklung und Zusammensetzung des Universums, und scheint überaus gut mit der Mehrzahl kosmologischer Beobachtungsdaten überein zu stimmen. Die in ihm enthaltenen freien Parameter konnten in den letzten Jahrzehnten sehr präzise bestimmt werden, so dass die Geschichte unseres Universums im Großen und Ganzen recht gut verstanden zu sein scheint. Der Schönheitsfehler ist bekanntlich die Notwendigkeit zweier bisher völlig unverstandener Größen: der dunklen Energie und der dunklen Materie, die zusammen etwa 96% des Energie-Materie Inhalts des Universums ausmachen.

Dunkle Materie ist insbesondere notwendig, um die Rotationskurven von Galaxien zu erklären und zusätzliche Masse in Galaxienhaufen zu liefern. Man braucht dunkle Materie, damit sich die beobachtbare Materie in Galaxien so bewegt, wie sie es nach Newton sollte. Dennoch gibt es auf der Skala von Galaxien Probleme mit dem CCM Modell. Insbesondere die Eigenschaften von Satelliten-Galaxien, kleinen Galaxien, die größere Galaxien wie die Milchstraße begleiten, können durch das Standardmodell nicht erklärt werden. Hier setzt Pavel Kroupa an. Er nimmt die Probleme des Standardmodells zum Anlass, sich für alternative kosmologische Modelle einer modifizierten Gravitation auszusprechen, wie z.B. MOND (modifizierte Newtonsche Dynamik) oder MOG (modifizierte Gravitation). In seinem Streitgespräch mit Prof. Simon White im letzten November hier in Bonn, in dem Argumente für und gegen eine Abkehr vom Standardmodell diskutiert wurden, verglich Pavel Kroupa die heutige Situation der Kosmologie mit derjenigen der Kopernikanischen Wende. Auf seiner Homepage führt er darüber hinaus als Analogien die Entwicklung der Quantenmechanik und den Übergang zur Relativitätstheorie an. Dies alles sind klassische Beispiele wissenschaftlicher Umbrüche, wissenschaftlicher Revolutionen. Aber wie kommt man überhaupt darauf, als Wissenschaftler im Kontext der Physik über Revolutionen zu sprechen?

Bild zu: Kritik der reinen Physik (1): Der Geist der Revolution

Quelle: “Garching Simulation”, Jenkins et al. 1998, Astophysical Journal

 

Der Begriff der wissenschaftlichen Revolution wurde geprägt durch Thomas Kuhn und sein 1962 erschienenes Buch „The Structure of Scientific Revolution”. Eine der Hauptthesen des Buches ist, dass die Entwicklung der Wissenschaft nicht so verläuft, dass durch Wissenschaft kumulativ einfach immer mehr Wissen angehäuft wird. Stattdessen sieht Kuhn radikale Brüche in der Geschichte der Wissenschaft, die verhindern dass man sagen kann, dass man immer mehr weiß. Man weiß einfach „anderes”. Es ändern sich wissenschaftliche Methoden, der wissenschaftliche Gegenstandsbereich, wissenschaftliche Begriffe und wissenschaftliche Maßstäbe. Dies alles führt gemäß Kuhn dazu, dass es keine Verständigung zwischen vor- und nachrevolutionärer Wissenschaft gibt. Man ist in Hinsicht auf bestimmte Fragen einfach verschiedener Meinung, und es gibt keine Instanz, die in der Lage wäre zu entscheiden, wer Recht hat. So gibt es beispielsweise sowohl im Rahmen des Standardmodells als auch im Rahmen modifizierter Gravitationstheorien Beobachtungen, die nicht erklärt werden können. Welche sieht man als die entscheidenden an? Ist es „schlimmer”, wenn die Eigenschaften von Satellitengalaxien nicht erklärt werden können, als wenn die Theorie gegebenenfalls komplizierter wird und Schwächen auf großen Skalen hat?

Letztendlich endet man bei Fragen der persönlichen Gewichtung, und das macht die Stimmung im Umfeld wissenschaftlicher Revolutionen gerade so stark emotional aufgeladen. Wo es keine eindeutigen Argumente mehr gibt, kann man nicht mehr überzeugen, sondern nur noch überreden. Dazu kommt, dass sich das Potential neuer Theorien erst voll entfalten kann, sobald der Wissenschaftsbetrieb ausreichend Ressourcen für eine detaillierte Ausarbeitung des neuen Ansatzes bereitstellt. Der Grund, dies zu tun, kann aber immer nur der Glaube an das Potential der neuen Theorie sein. Ob dieser Glauben wirklich gerechtfertigt ist, kann sich erst im Nachhinein herausstellen. Um das „Wagnis” einer neuen Theorie wirklich einzugehen, und sich vom Etablierten abzuwenden, muss die Unzufriedenheit mit den bestehenden Verhältnissen groß genug sein. Sich vom Mainstream abzuwenden birgt immer ein Risiko, es bringt Unsicherheit und die Gefahr, für immer aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft ausgeschlossen zu werden.

Die Notwendigkeit einer allgemeinen Unzufriedenheit mit dem bestehenden System ist neben der Aufspaltung der Community in verschiedene Lager nach Kuhn einer der Punkte, der die Analogie zu einer politischen Revolution passend macht. Auch in der Politik muss die Unzufriedenheit einen gewissen Wert erreicht haben, damit das Volk keinen anderen Ausweg mehr sieht, als auf die Straße zu gehen.

  Bild zu: Kritik der reinen Physik (1): Der Geist der Revolution

Die Debatte: Simon White (links), Pavel Kroupa (rechts) und Hans-Peter Nilles im November’s Bethe Colloquium 2010. Quelle: Marcelo de Lima Leal Ferreira

Und genau wie in der Politik versucht das etablierte Wissenschaftssystem seine Stellung möglichst lange zu verteidigen. So wie Mubarak versuchte, durch minimale Zugeständnisse an die Demonstranten seinen Präsidentenstatus möglichst lange zu verteidigen, gibt es auch in Wissenschaft die Strategie, den Gültigkeitsbereich der in Frage stehenden Theorie einzuschränken und Probleme durch ad hoc Annahmen zu entschärfen. Ob die Einführung von dunkler Energie und dunkler Materie auch bereits als solche ad hoc Annahmen und damit als Anzeichen zukünftig schwindender Macht des CCM Modells zu sehen sind, oder ob es einfach nur eine Frage er Zeit ist, bis sich im Rahmen der etablierten Theorie eine Antwort auf die Frage nach deren Natur finden wird, muss sich zeigen.

 

In Ägypten ist Mubarak gestürzt, Gaddafi wackelt. Das Standardmodell hingegen ist bislang fest an der Macht. Man wird sehen, ob und falls ja wann die Unzufriedenheit innerhalb der Kosmologie so stark sein wird, dass wir auch hier eine Revolution erleben können, oder ob sich das Standardmodell dauerhaft als zutreffende Beschreibung des Universums erweisen wird.

 

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14 Lesermeinungen

  1. Die Uni Bonn habe ich schon...
    Die Uni Bonn habe ich schon mal erlebt. Sie selbst bezeichnet sich als “traditionell modern”. Was immer das auch heißt. Und sie ist furchtbar hierarchisch. Da gehört
    jeder in seine Kaste und bleibt auch dort. Zwischen W3 und W2 Professoren gibt es einen Standesunterschied wie zwischen dem Papst und einer Frau. Wenn die Leitung
    einen W3 Lieblingsprofessor hat, dann hat der ausgesorgt. Die darunter, also W2, haben dann nichts mehr zu melden. Die Geldkürzungen, die ihr gerade beschrieben habt, passen da voll ins Bild.
    In Baden-Württemberg gibt es diese Unterschiede halt nicht mehr. Die machen Fortschritte. Das schlägt sich auch im Ranking nieder: http://www.timeshighereducation.co.uk/world-university-rankings/2010-2011/top-200.html : Heidelberg 83, Freiburg 132, Bonn 178.

  2. @Peter_Tailor: Du hast wohl...
    @Peter_Tailor: Du hast wohl recht. Doch leider scheint es mittlerweile so, dass wenn selbst das kleinste Gegenargument gegen eine Mainstream-Theorie aufkommt, dieses entweder ignoriert wird, oder versucht wird, den Urheber mit allen möglichen Mitteln zu blockieren oder gar aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft auszuschließen.
    Mittlerweile geht das ganze ja auch soweit, dass selbst Studenten, die gerademal am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen nicht Steine und Stöcke, sondern regelrecht Baumstämme und Felsbrocken in den Weg gelegt bekommen um ihre Arbeit an alternativen Modellen zu sabotieren. Dabei werden offenbar nicht nur finanzielle Mittel plötzlich abgeschnitten. Auch andere Möglichkeiten, die die seriöse Arbeit an Alternativen ermöglichen würden, werden durch Leute blockiert, die besser Politiker geworden wären als Wissenschaftler und deren wissenschaftliche und insbesondere in diesem Zusammenhang auch menschliche Souverenität und Seriösität immer stärker zu schwinden scheint. Solche Leute ziehen es scheinbar vor, statt wissenschaftlich etwas beizutragen, lieber klein-politische und teils kindische Intrigen selbst auf dem Rücken von Studenten auszutragen. Tja und dann wird von von ernsthafter Wissenschaft gesprochen.
    Doch gerade als Student, sind die Mittel und Wege in einer solchen Situation mehr als begrenzt. Schließlich läuft es eher darauf hinaus, dass man selbst als Lügner dargestellt wird. Da frage ich mich wirklich ob man sich als junger Wissenschaftler überhaupt an Alternativen wagen sollte, da man fürchten muss das Ende siner wissenschaftlichen Karriere erreicht zu haben, bevor diese überhaupt begonnen hat…!?

  3. @jangrothe: Auch wenn man...
    @jangrothe: Auch wenn man lediglich auf Probleme bei einem Modell aufmerksam macht, ist das schon ein wertvoller Beitrag zum Fortschritt in der Wissenschaft. Zumal, wenn die Kritik umfangreich und fundiert ist.
    In Bonn wurde übrigens bereits der Versuch unternommen, Forschung an Alternativen zum Standardmodell zu finanzieren. Das wurde aber Ende letzten Jahres gestoppt, und zwar mit Methoden, die zumindest fragwürdig erscheinen. Einige Leute verteidigen das Standardmodell also auf eine Weise, die mit wissenschaftlicher Argumentation nichts mehr zu tun hat. Man ist versucht zu glauben, das diese Leute sich anders nicht mehr zu helfen wissen.

  4. Für jemanden wie mich, der...
    Für jemanden wie mich, der von weit außerhalb der Physik aus der IT-Branche kommt, ist es fast unmöglich, sich mit einer Idee Gehör zu verschaffen, die auf den ersten Blick nichts mit Physik zu tun hat. Ich habe in den letzten Jahren persönliche Forschungen auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz durchgeführt in der Erkenntnis, dass es in den letzten Jahrzehnten keine substantiellen Fortschritte gegeben hat. Die neuesten “Erfolge” rund um den Superrechner Watson bestärken mich darin.
    Um es kurz zu machen: Heraus kam ein Agentensystem, mit dem ich Entscheidungsprozesse simulieren kann mit erstaunlichen Eigenschaften. Ich kann das System so aufsetzen, dass es exakt das statistische Verhalten etwa eines Elektrons unter Spin-Messung erzeugt. Die Dynamik des zugrundeliegenden stochastischen Prozesse gehorcht dabei einer relativistischen Dynamik in einer gekrümmten Raumzeit.
    Ich kann aus meiner zweifellos beschränkten Sicht nicht entscheiden, ob dieses oder ein ähnliches Modell für die Zusammenführung von ART und QM hilfreich ist. Es kann nur dann einen Beitrag zum Verständnis leisten, wenn man in Betracht zieht, dass unser Universum sich aus quantenmechanischer Sicht in einem Messprozess befindet, also nicht in einem stetigen unitären Prozess entsprechend der Schrödingergleichung.
    Interessant ist noch, dass eine QM auf dieser Basis uneingeschränkt intakt bleibt.Nur bei der ART muss ich aus dem wenigen, was ich bisher glaube verstanden zu haben,schließen, dass sie nur in der Nähe von Massen exakt gelten kann, wobei ich “Nähe” noch nicht weiter beschreiben kann. Mehr zB unter http://bzus.de/DualReality.pdf .

  5. Natürlich kann das...
    Natürlich kann das Standardmodell nicht alles erklären. Kein Modell kann das. Auch nicht das Nachfolgemodell des Standardmodells. Egal ob es nun ein modifiziertes oder ein völlig neues Modell ist.
    Jeder seriöse Wissenschaftler weiß das. Von daher sollte man da nicht so einen Bohai drum machen. Vor allem, wenn man nur Bohai macht, ohne eine Alternative zu präsentieren. Im Artikel erhält man nämlich nicht den Eindruck, Pavel Kroupa würde irgendetwas Konstruktives beitragen. Viel eher begnüge er sich mit prophetischem Geraune, wobei zu seiner “Weissagung” nur ein Blick in die Geschichtsbücher der Wissenschaft nötig ist.

  6. A knowledge of philosophy does...
    A knowledge of philosophy does not seem to be of use to physicists always with the exception that the work of some philosophers helps to avoid the errors of other philosophers.
    Steven Weinberg

  7. Ich habe ein Modell...
    Ich habe ein Modell entwickelt, welches zu genau den Vorhersagen führt, die auch die Relativitätstheorie macht und die empirisch gemessen werden, allerdings unter völlig anderen Annahmen. Bisher gelte ich als CRANK, ein Kosename der Physiker für Vollidiot, aber trotz dieser Auszeichnung scheint mein Modell zu funktionieren. Vielleicht kommt es ja doch noch mal dazu, daß ein Wissenschaftler sich diese Berechnungen zumindest einmal ansieht. Der Urknall hat nie stattgefunden, soweit meine Sicht der Dinge.

  8. In meinen Leserkommentaren zu...
    In meinen Leserkommentaren zu den gelegentlichen Beiträgen aus dem Bereich Astrophysik hier auf FAZ.NET äußere ich mich schon seit Jahren immer wieder kritisch zum “Standardmodell” mit seinen schwergewichtigen Krücken, die es ja überhaupt erst tragen … und ernte dafür regelmäßig tiefrote Negativbewertungen.

  9. <p>Das Standardmodell...
    Das Standardmodell wackelt!
    Die Beziehung zwischen einer politischen Revolution und einer im wissenschaftlichen Denken, ist genau genommen enger als man denkt. Nur dürfen wir die politischen Revolutionen nicht aus dem Gesamtkontext reißen, in dem auch das wissenschaftliche Denken revolutioniert wird. So ist Einsteins spezielle Relativitätstheorie nicht nur nicht von dem ihm dann folgenden Nuklearzeitalter zu trennen, auch wenn Einstein genau diese Beziehung verabscheute, sondern mehr noch auch nicht von der eitlen Hoffnung des Kapitals, dem tendenziellen Fall der Profitrate, wie Marx einem prosperierenden Kapital prognostizierte, das 2. Gesetz der Thermodynamik, nämlich das der Entropiezunahme blog.herold-binsack.eu, entgegen zu setzen.
    (…)
    Die Wissenschaft, die sich diesem Forschungsauftrag offenbar widerstandslos unterworfen hat (so scheint der Wissenschaftler der einzige zu sein, der sich widerstandslos ausbeuten lässt!), kann diesem Missverständnis nur entkommen, wenn sie das eigene Denken revolutioniert. Also den Standpunkt, hier: den Klassenstandpunkt, radikal wechselt.
    (…)
    Und wenn ich mir da die aktuellen Geschehnisse, eben nicht nur in Arabien anschaue, würde ich sagen: das Standardmodell wackelt!
    [Der Kommentar wurde gekürzt. Mehr dazu ist in der angegebenen Link zum Blog des Kommentators zu lesen]

  10. Das Standardmodell...
    Das Standardmodell wackelt
    .
    Die Beziehung zwischen einer politischen Revolution und einer im wissenschaftlichen Denken, ist genau genommen enger als man denkt. Nur dürfen wir die politischen Revolutionen nicht aus dem Gesamtkontext reißen, in dem auch das wissenschaftliche Denken revolutioniert wird. So ist Einsteins spezielle Relativitätstheorie nicht nur von dem ihm dann folgenden Nuklearzeitalter zu trennen, auch wenn Einstein genau diese Beziehung verabscheute, sondern mehr noch von der eitlen Hoffnung des Kapitals, dem tendenziellen Fall der Profitrate, wie Marx einem prosperierenden Kapital prognostizierte, das 2. Gesetz der Thermodynamik, nämlich das der Entropiezunahme http://blog.herold-binsack.eu/?p=1211, entgegen zu setzen.
    .
    Während Marx aber damit die ökonomischen Einsichten in die Bedingungen der kapitalistischen Verwertung des Werts revolutionierte, welche nämlich der „Ausbeutung der Arbeit“ (allerdings der „abstrakten Arbeit“) auch und gerade im Kapitalismus keine günstige Prognose offerierte, so erhofft sich das auf die Entropie schielende Bürgertum eine systemimmanente Lösung. Das perpetuum mobilem muss gefunden werden. Also die Möglichkeit Arbeitsenergie unter möglichst geringem (oder gar keinem)Verlust quasi unendlich frei zu setzen. Ein Proletariat welches sich widerstandslos ausbeuten lässt, gewissermaßen. Dahinter steht natürlich das 1. Gesetz der Thermodynamik Pate, welches da weissagt, dass Energie nicht verschwindet, sondern nur jeweils seine Form ändert.
    .
    Das Missverständnis das sich darin zeigt, resultiert allerdings daraus, dass wie gesagt „abstrakte Arbeit“, welche ein gesellschaftliches Konstrukt ist, also eine Art gesellschaftliche Übereinkunft, verwechselt wird mit der dinglichen Verstoffwechslung selbst in Natur und Gesellschaft, mit der Umwandlung von Materie in Energie und umgekehrt. Eine gesellschaftliche Übereinkunft kann jederzeit gelöst werden. Die Klassenkräfte haben darüber zu entscheiden. Nicht physikalischen.
    .
    Die Wissenschaft, die sich diesem Forschungsauftrag offenbar widerstandslos unterworfen hat (so scheint der Wissenschaftler der einzige zu sein, der sich widerstandslos ausbeuten lässt!), kann diesem Missverständnis nur entkommen, wenn sie das eigene Denken revolutioniert. Also den Standpunkt, hier: den Klassenstandpunkt, radikal wechselt. Wenn sie sich nicht mehr der eitlen Hoffnung hingibt, der bürgerlichen Klasse bei ihren Ausbeutungszielen behilflich sein zu können. Das hieße aber, dass sie jene Krise des bürgerlichen Denkens endlich erkennt. Eine Krise, die gleichermaßen mit Einstein sich schon zeigte. Und die sich mittlerweile auch als Krise des bürgerlichen Wissenschaftsbetrieb selber darstellt. Macht die Wissenschaft ungebrochen weiter, wird sie sich am Ende selber erledigen. Auch hiervon erleben wir gerade die gar nicht mehr all zu ersten Anfänge. Die Wissenschaft wird quasi industriell ausgebeutet. Der Wissenschaftler als der intellektuelle Proletarier. Vielleicht bringt das dem Wissenschaftler den proletarischen Klassenstandpunkt näher.
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    Nicht von ungefähr gab es jene Kritik an einem Machs Relativismus’ und Agnostizismus’ durch den marxistischen Revolutionär und Theoretiker Lenin, in dessen historischen Schrift „Materialismus und Empiriokritizismus“ (verfasst 1909, nach der ersten gescheiterten bürgerlichen russischen Revolution 1905, http://blog.herold-binsack.eu/?p=1359), die im Übrigen auch Einstein nicht unbeeindruckt gelassen haben dürfte. War Einstein anfänglich noch von Mach überzeugt, distanzierte er sich schließlich von dessen absoluten Relativismus.
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    Die Frage, die sich seit dem stellt, ist: welche Klasse hat ein objektives Interesse an einer wissenschaftlichen Revolution. Einer solchen, die nahezu alle Kategorien des bürgerlichen Denkens einer kritischen Überprüfung unterzöge.
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    Für die Marxisten ist das das Proletariat, weil nur dessen Befreiung mit der Befreiung der Arbeit selbst einhergeht. Der „abstrakten“, wie auch der konkret-dinglichen. Während die Befreiung von der konkret-dinglichen noch von der Bourgeoisie selbst geleistet wird (unter katastrophalen Begleitumständen, wir sind gerade Zeuge hiervon) – ich beziehe mich hier auf Jeremy Rifkins „Das Ende der Arbeit“ , http://blog.herold-binsack.eu/?p=1076 -, wird die abstrakte Arbeit erst dann befreit sein, wenn die Klasse der Kapitalisten historisch abtritt, die Bühne der Geschichte verlässt. Ihr Klassenstandpunkt historisch obsolet geworden ist.
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    Hingegen wird sich genau in diesem Spannungsfeld von Niedergang der Arbeit und Erhaltung der abstrakten Arbeit nicht nur die ganze Epoche des Übergangs der einen Gesellschaft zur anderen vollzielen, als „politische Revolution“ (von gigantischen Ausmaßen), sondern auch das Kraftfeld für eine wissenschaftliche Revolution, die diesem entspricht, selber schaffen.
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    Und wenn ich mir da die aktuellen Geschehnisse, eben nicht nur in Arabien anschaue, http://blog.herold-binsack.eu/?p=1456, würde ich sagen: das Standardmodell wackelt!

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