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Über dieses Buch

Was sind mögliche Welten und was haben Entwicklungen der modernen Physik mit Ideen über mögliche Welten in der Philosophie zu tun?

In der Beantwortung dieser Fragen entwickelt das vorliegende Werk das wissenschaftliche Weltbild im Vergleich mit möglichen Welten und gelangt so zu einem besseren Verständnis unserer einzigen wirklichen Welt.

Dazu beschreibt der Autor die kreativen Ideen, die zur klassischen Physik, zur Quantenphysik und zur Erforschung des Ursprungs des Weltalls geführt haben. Er lädt den Leser ein, mit ihm über die Versuche in der modernen Physik nachzudenken, Parallelwelten und neue Universen einzuführen. Man erfährt, wie in Physik und Philosophie mögliche Welten als Instrumente verwendet werden, um unsere Erkenntnisse zu erweitern.

Es wird erläutert, wie man sich mögliche Welten auch außerhalb der Physik vorzustellen hat und welchen Anforderungen diesen genügen. Unter diesem Gesichtspunkt analysiert der Autor abschließend die Zukunftsvisionen der Science-Fiction Literatur und die neuesten Erkenntnisse über künstliche, virtuelle und hybride Welten.

Anhänge mit vertieftem physikalischen Hintergrund und ein ausführliches Glossar unterstützen die interessierten Lesern und Leserinnen dabei, einen Überblick über die vielfältigen Begriffe und Sachverhalte zu behalten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Geleitwort

An die Stipendiaten des Heidelberger Marsilius-Kollegs ergeht die ehrenvolle Einladung, interdisziplinäre Marsilius-Seminare an der Universität Heidelberg anzubieten. Gern haben der Autor des Buches und der Autor dieses Geleitworts, sie angenommen und im Sommersemester 2013 ein Seminar zum Thema „Die physikalische Welt und mögliche Welten“ geleitet. Studierende und Angehörige des wissenschaftlichen Nachwuchses aus Physik und Philosophie versammelten sich wöchentlich mit uns zu dem Versuch, über die Fachgrenzen hinweg eine ergiebige Diskussion über Welten, viele mögliche und eine (oder viele?) wirkliche, zu führen. Was mögliche Welten sind, ob es sie gibt und, wenn ja, in welchem Sinn, ist in der Philosophie wie fast alles umstritten; aber die Optionen sind relativ klar umrissen. Dazu hier mehr.
Hans J. Pirner

Kapitel 2. Der Wirklichkeitssinn und der Möglichkeitssinn

„Wenn es aber Wirklichkeitssinn gibt, und niemand wird bezweifeln, dass er seine Daseinsberechtigung hat, dann muss es auch etwas geben, das man Möglichkeitssinn nennen kann“, schreibt Robert Musil. Im Roman „Der Mann ohne Eigenschaften“ analysiert er die geistige Situation der zwanziger Jahre des 20.Jahrhunderts an Hand dieses Gegensatzpaares. Der Held des Romans, Ulrich, hat gewisse Eigenschaften des Romanautors, der selbst Physik und Mathematik studiert und mit einer Arbeit über „Beiträge zur Beurteilung der Lehren Machs“ in Philosophie promoviert hat. Er meint, dass die Welt auch anders sein könnte: „Wer den Möglichkeitssinn besitzt, sagt beispielsweise nicht: Hier ist dies oder das geschehen, wird geschehen, muss geschehen; sondern er erfindet: Hier könnte, sollte oder müsste geschehen; und wenn man ihm von irgendetwas erklärt, dass es so sei, wie es sei, dann denkt er: Nun, es könnte wahrscheinlich auch anders sein.“
Hans J. Pirner

Kapitel 3. Was sind Welten?

Der Begriff „Welt“ wird in vielen Bedeutungen verwendet. Im engeren Sinn bezeichnet er unsere Erde, auf der wir leben. Welt wird aber auch für das gesamte Universum gebraucht mit unserer Galaxie, in der es noch viele andere Sonnensysteme mit erdähnlichen Planeten geben kann. Historisch gesehen betont das deutsche Wort „Welt“ dagegen das menschliche Erleben. Wenn Welt nur mit der eigenen Lebenswelt zusammenhängt, ist dann der Begriff „Welt“ nur subjektiv bestimmt? Hat jeder Mensch seine eigene Lebenswelt? Begrenzt das menschliche Bewusstsein die Welt? Gibt es ein Multiversum von Welten? Der Begriff „Multiversum“ stammt ursprünglich von William James, der das Multiversum als eine kohärente Welt beschreibt, in welcher jeder Teil wie entfernt auch immer mit jedem anderen Teil verbunden ist. In der Physik bezeichnet das Multiversum eine Gesamtheit von physikalischen Universen, die sich voneinander kausal getrennt entwickeln. Nicht alle Welten sind mögliche Welten. Mögliche Welten in der Philosophie müssen logisch konsistent und vollständig sein.
Hans J. Pirner

Kapitel 4. Die Physikalische Welt, mechanisch oder zufällig

In der Mechanik, Statistik und Quantentheorie dominieren Weltbilder, die in verschiedenen Jahrhunderten entstanden sind. Das Uhrwerk (Kap. 4.1) ist zum Symbol der mechanischen Welt geworden, deren Prozesse wie bei einer Uhr gleichmäßig und vorhersehbar ablaufen. Um die statistische Physik zu verstehen, muss man die Begriffe „möglich“ und „wahrscheinlich“ voneinander abgrenzen (siehe Kap. 4.2). Die Dynamik von vielen Atomen in Gasen kann gelöst werden, indem man die wahrscheinlichste Konfiguration aus einer Vielzahl von möglichen Konfigurationen auswählt. Die Welt der Quanten (Kap. 4.3) gibt uns immer noch viele Rätsel auf. Die Theorie kann am Ende nur Wahrscheinlichkeiten von Ereignissen vorhersagen. Sind in der Wellenfunktion mögliche Welten kodiert? Ein Exkurs in die Entscheidungstheorie (Kap. 4.4) soll zeigen, dass als Möglichkeitsraum im Gehirn ein Raum dienen kann, der die gleichen mathematischen Eigenschaften hat wie der Raum der Materiewellen in der Quantenmechanik.
Hans J. Pirner

Kapitel 5. Mögliche Welten

Sind die Paralleluniversen der Quantenmechanik mehr der Wissenschaft (Science) oder der Literatur (Fiction) zuzuordnen? Müssen wir sie als mögliche Welten ernst nehmen? Das Kap. 5.1 enthält philosophische Überlegungen zu möglichen Welten. Ich werde den Begriff „möglich“ zuerst historisch untersuchen, dann philosophische Gedankenexperimente und Argumente betrachten, die sich auf mögliche Welten beziehen, und am Ende die Verwendung möglicher Welten in der modalen Logik erläutern. Mögliche Welten im übertragenen Sinn können auch Kopfwelten sein, die wir uns vorstellen oder träumen (Kap. 5.2). Auf Grund ihrer vielfältigen Eigenschaften lohnt es sich, sie mit der aktualen Welt zu konfrontieren. Ich interessiere mich besonders für Science-Fiction (SF) Literatur (Kap. 5.3), weil sie sich mit möglichen Welten beschäftigt, die wissenschaftlich motiviert sind. Diese Literatur betrachtet die Welt von der Außenperspektive, als ein Gegenbild zur Innenwelt des literarischen Subjekts.
Hans J. Pirner

Kapitel 6. Universum oder Multiversum?

Die Vermutung, dass es andere mögliche Welten gebe, hat eine lange Geschichte. Aber erst in neuerer Zeit suchen Astronomen nach erdähnlichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Exoplaneten (Kap. 6.1) sind definiert als erdähnliche Planeten, die im Weltall um eine Sonne in einem Abstand kreisen, der wie auf der Erde Leben möglich macht. Sie sind gute Beispiele für mögliche Welten. Eine gewagtere Idee ist die Hypothese, dass es mehrere Universen d. h. ein Multiversum gibt. Diese Universen werden als kausal abgeschlossene Gebilde mit speziellen Eigenschaften und vielleicht auch anderen physikalischen Gesetzen gedacht. Ich werde diese möglichen Welten in Kap. 6.2 diskutieren. Die grundlegenden Annahmen hinter der Hypothese des Multiversums sind die allgemeine Relativitätstheorie, die Theorie der Quantenfelder und das anthropische Prinzip (Kap. 6.3). Das anthropische Prinzip sagt, dass unsere Existenz die wichtigen physikalischen Parameter bestimmt, welche unser Universum gegenüber anderen bevorzugen.
Hans J. Pirner

Kapitel 7. Kunstwelten und künstliche Welten

Kunstwelten (Kap. 7.1) können nicht mit der aktualen Welt verglichen werden. Kunst ist einzigartig. Sie reduziert die Wirklichkeit auf das Wesentliche. Kunstwelten suggerieren eine Steigerung der Subjektivitätsthese (Kap. 5.1), indem sie nahelegen, dass jeder Mensch in einer eigenen möglichen Welt lebt. An zwei Beispielen werde ich Aspekte möglicher Welten in der bildenden Kunst und Musik darstellen. Unter künstlichen Welten verstehe ich virtuelle (Kap. 7.2) und hybride Welten (7.3). Sie sind nicht unabhängig von der modernen Kunst entstanden. Die Ingenieure verwenden künstliche Techniken, wenn sie mit virtuellen Gegenständen „virtuelle Welten“ konstruieren. Sie ahmen teilweise die aktuale Welt nach, schaffen aber auch neue Bilder, in die man sich einleben kann. Virtuelle Welten wachsen und werden immer vollständiger, auf dem Weg dorthin entstehen hybride Welten (Kap. 7.3). In der hybriden Welt vermischen sich die virtuelle und reale Wirklichkeit.
Hans J. Pirner

Kapitel 8. Unsere Welt, die einzige Welt

Die veränderbare Welt zeigt sich in der Vielheit möglicher Welten. Der Mensch lebt in einer vereinfachten manifesten Welt, hinter der sich das wissenschaftliche Bild der Welt verbirgt. Kap. 8.1 untersucht die Frage, wie die physikalische Welt zu einem Teil unserer Alltagswelt werden kann. Physiker erfinden unsichtbare Objekte, um die mechanische, mikroskopisch kleine Welt der Quanten und die unsägliche große kosmische Welt des Universums zu erklären. Damit das wissenschaftliche Bild ein Teil der Alltagswelt wird, müssen Menschen dieses Bild verstehen und es enger mit ihren Erfahrungen verbinden können. Was soll man mit der Pluralität der möglichen Welten machen? Um unsere aktuale Welt logisch konsistent zu definieren, muss man sie als eine von möglichen Welten betrachten. Ich werde im Kap. 8.2 die Inhalte und Kernthesen über die physikalische Welt und mögliche Welten zusammenfassen. Die möglichen Welten bilden den Rahmen der Freiheit, der uns erlaubt, die richtigen Entscheidungen zu treffen.
Hans J. Pirner

Kapitel 9. Nachwort

Unsere Welt ist eine mögliche Welt, über die wir nicht urteilen können, ob sie die beste aller möglichen Welten ist. Die künstlich erzeugten virtuellen oder hybriden Gebilde, mit denen die Technik unsere Welt bereichert, werden relativiert durch die Einfachheit und Robustheit der wirklichen Welt. Die Forderung, unsere Welt als die Eine und Einzige zu begreifen, ist keine erkenntnistheoretische Aufgabe. Der Begriff einer einzigen Welt ist im Grunde ein normativer Begriff, der eine Anleitung zum Handeln enthält. Er ist ein Postulat. Die möglichen Welten schränken das Machbare ein. Die Praxis entscheidet, was für eine Welt es gibt und was verwirklicht werden kann, doch ist die Hoffnung auf eine bessere Zukunft nicht unbegründet. „Es gibt Methoden des indirekten Angriffs.“ Ein Weg zu dem Ziel eine humane Welt zu erreichen ist die Idee des lebenden Planeten, der Biosphäre „Erde“. Die dahinterstehende Hoffnung ist, dass die Menschen im Einklang mit der Natur auch ein großzügiges Miteinander finden.
Hans J. Pirner

Kapitel 10. Anhang A: Das quantenmechanische Pfadintegral

Als mathematische Formel kann man die Wahrscheinlichkeitsamplitude, dass das Teilchen von A nach B sich fortbewegt, als Summe über alle Pfade von A nach B darstellen. Die Summe ist gewichtet mit der Eulerfunktion, die im Exponenten die Wirkung S enthält. Die Eulerfunktion stellt eine komplexe Zahl der Länge 1 dar, deren Orientierung vom Winkel abhängt. Sie funktioniert wie ein Uhrzeiger, dessen Einstellung die Wirkung S in Einheiten des Wirkungsquantums h bestimmt. Für die Bewegung eines mikroskopisch-quantenmechanischen Teilchens sind die Fluktuationen in der Nähe des klassischen Weges extrem wichtig, die Beiträge zu S sind von der Ordnung einiger Wirkungsquanten h. Für die Bewegung eines makroskopischen Teilchens führen selbst kleine Abweichungen der klassischen Bahn zu schnell variierenden Zeigereinstellungen, die sich im Wegintegral auslöschen.
Hans J. Pirner

Kapitel 11. Anhang B: Das Möglichkeitskalkül in der Entscheidungstheorie

Im Anhang B werden die mathematischen Formeln für das Möglichkeitskalkül gegeben. Aus den Basis Wellenfunktionen Ψs und Ψw im Hilbertraum werden die zwei normierten Wellenfunktionen Ψ1 und Ψ2 hergeleitet, welche die beiden Urnen charakterisieren. Das Ergebnis einer Kugelwahl und die Auszahlungsoperatoren der beiden Lotterien sind durch Projektionsoperatoren gegeben. Der Erwartungswert der Auszahlungsoperatoren wird mit den jeweiligen Wellenfunktionen der Urnen berechnet. Der „Mindstate“ |ΨM > lässt sich als Überlagerung des schwarzen und weißen Basiselements darstellen. Durch den Mindstate Projektor wird der Urnenzustand in diesen Zustand projiziert. Die bedingten Wahrscheinlichkeiten eine schwarze oder weiße Kugel zu ziehen sind dann nach dem Lüders Theorem berechenbar. Im Anhang B werden die 2-dimensionalen Hilbertraum Vektoren und die entsprechenden 2x2-dimensionalen Projektormatrizen definiert.
Hans J. Pirner

Kapitel 12. Glossar

Im Glossar werden 24 Schlüsselbegriffe des physikalischen Vokabulars erklärt.
Hans J. Pirner
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