Unbestimmt und relativ? (eBook)

Das Weltbild der modernen Physik

Helmut Fink, Meinard Kuhlmann (Herausgeber)

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2023 | 1. Aufl. 2023
VIII, 231 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
978-3-662-65644-0 (ISBN)

Infos

Quantentheorie und Relativitätstheorie haben das Weltbild der Physik revolutioniert. Beide Theorien gelten jedoch als unanschaulich und schwer verständlich. Dieses Sachbuch schafft neue Zugänge und lädt zum Mitdenken ein. Renommierte Experten aus Physik und Philosophie erläutern Grundbegriffe, Erkenntnisfortschritte und Deutungsfragen zu Raum, Zeit und Materie.

Dabei kommen typische Themen aus der Philosophie der Physik zur Sprache, wie etwa die Interpretationsdebatte der Quantentheorie oder Modellbildungen in der Kosmologie. Weltbildrelevante Fragen nach dem Verhältnis von Mathematik, Empirie und Anschauung oder nach der Verlässlichkeit physikalischer Erkenntnis erfordern die Verbindung von Physik und Philosophie, von fachwissenschaftlicher Grundlagenforschung und methodenkritischer Reflexion.   

Der thematische Bogen geht zurück auf ein hochkarätig besetztes Symposium mit populärwissenschaftlicher Ausrichtung. Das Buch enthält Beiträge von Andreas Bartels, Robert Harlander, Paul Hoyningen-Huene, Gert-Ludwig Ingold, Claus Kiefer, Meinard Kuhlmann, Klaus Mainzer, Oliver Passon, Manfred Stöckler, Rüdiger Vaas und Reinhard Werner.

Helmut Fink ist Theoretischer Physiker mit Interesse an philosophischen Fragen. Er ist Vorstandsmitglied der Heisenberg-Gesellschaft und Referent für Wissenschaft und Philosophie des Instituts für populärwissenschaftlichen Diskurs 'Kortizes' in Nürnberg.
Meinard Kuhlmann leitet den Arbeitsbereich Wissenschaftsphilosophie an der Universität Mainz. Als langjähriger Sprecher des Arbeitskreises Philosophie der Physik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft hat er insbesondere
Grundlagenfragen zur Geltung gebracht.

• Fachbuch-Bestseller: Physik (Nr. 11/2024) — Platz 9
• Fachbuch-Bestseller: Physik (Nr. 7/2023) — Platz 8

Inhalt

Unbestimmt und relativ? Das Weltbild der modernen Physik – Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
Einleitung 9
1Unbestimmt und relativ? 9
2Weltbildfragen 12
3Philosophie der Physik 14
4Der Reigen der Beiträge 16
Weiterführende Literatur 21
Revolution mit Hindernissen 23
1Einleitung 23
2Frühe Diskussionen um die Weltbildrelevanz 24
3Grundstrukturen der Quantentheorie 31
4Interpretationsprobleme 42
5Auf dem Weg zu einem Weltbild der Physik 45
6Skeptische Schlussüberlegungen 55
Literatur 56
Vom geometrischen zum dynamischen Ansatz 59
1Einleitung 59
2Vom Relativitätsprinzip zur Geometrie der Raumzeit 60
3Was Geometrie erklärt – und was nicht 65
4Geometrische versus dynamische Interpretation 69
Literatur 71
Das Messproblem der Quantentheorie und die Vielfalt der Interpretationen – eine kritische Bewertung 73
1 Das Messproblem der Quantenmechanik 73
1.1 Problemschilderung 73
1.2 Formale Präzisierung 75
2 Die stärksten Lösungsvorschläge 78
2.1 Der Ansatz von Ghirardi, Rimini und Weber (GRW) 79
2.2 Die De-Broglie-Bohm-Theorie 83
2.3 Die Everett-Interpretation (Viele-Welten-Interpretation) 88
3 Philosophische Bewertung der Lösungs- vorschläge 93
Literatur 97
Bloß ungenau oder falsch? – Laborsprache und verborgene Variablen 100
1 Einleitung 100
2 Evolution und Erkenntniskategorien 102
3 Lokalität oder verborgene Variable? 105
4 Operationale Interpretation und Laborsprache 107
5 Etwas Sprachkritik 112
6 Unrealistischer Realismus 115
7 Zusammenfassung 118
Literatur 118
Von Einzelgängern und Teamplayern 120
1Unterscheidbar oder nicht – Ein Unterschied zwischen Alltags- und Quantenwelt 120
2Wege von Quantenteilchen an einem halbdurchlässigen Spiegel 122
3Zwei Sorten von Teilchen 124
4Vertauschen ununterscheidbarer Teilchen 125
5Fermionen, Bosonen und ihr Spin 127
6Fermionen und Bosonen besetzen Quantenzustände verschieden 128
7Von den ununterscheidbaren Elektronen zu chemischen Elementen 129
8Ausblick 132
Weiterführende Literatur 132
Lichtteilchen? 133
1Einleitung 133
2Die (Quasi-)Geschichte des Photons 137
2.1Plancks Energiequanten haben nichts mit Einsteins Lichtquanten zu tun 137
2.2Lokalisierbarkeit und Ununterscheidbarkeit 138
2.3Zur Rolle des lichtelektrischen Effekts 140
2.4Das Bohr’sche Atommodell, der Photoeffekt und der Compton-Effekt haben nichts mit Photonen zu tun 141
2.5Das Doppelspaltexperiment: Wie seine Beschreibung mit Photonen nicht gelingt 143
3Quantenelektrodynamik und das Photon der aktuellen Physik 144
3.1Welche Effekte können nur mit Photonen erklärt werden? 145
3.2Das Photon der Quantenelektrodynamik 147
3.3Wie sollte man das Photon besser einführen? 149
4Zusammenfassung 150
Literatur 151
Symmetrie und Symmeriebrechung Grundlagen und Weltbild der Physik 154
1Symmetrie und Symmetriebrechung in frühen Weltbildern 155
2Symmetrien in der Mathematik 157
3Symmetrie und Symmetriebrechung in der Physik 159
4Symmetrie und Eleganz von Formeln in der Physik 163
5Warum passen Symmetrien und Symmetriebrechungen so gut auf die Welt? 167
Zitierte Literatur 169
Das Standardmodell 171
1 Vorbemerkungen 171
2 Die Natur des Standardmodells 172
2.1 Eine Analogie 172
2.2 Das Zusammenspiel von Theorie und Experiment 174
2.3 Feynman-Diagramme 174
2.4 Die Rolle des Higgsbosons 177
3 Standardmodell oder Standardprovisorium? 178
3.1 Flickwerk der Theorien 178
3.2 Ein zufälliger Volltreffer? 180
3.3 GUTs: Vorbild oder Trugbild? 181
4 Schlussgedanken 183
Literatur 184
Gibt es Grenzen der physikalischen Naturbeschreibung? 185
1 Hawkings Antrittsvorlesung 185
2 Symmetrien 188
3 Vom Mikro- zum Makrokosmos 189
4 Quantengravitation? 192
Literatur 194
Gibt es grundsätzliche Erkenntnisgrenzen der Physik? 196
1Einleitung 196
2Positionen 199
2.1Realismus 199
2.2Konvergenter Realismus 199
2.3Instrumentalismus oder Antirealismus 200
3Argumente 201
3.1Historisches Argument für den (konvergenten) Realismus 202
3.2Historisches Gegenargument 203
3.3Systematische Argumente gegen Theorienkonvergenz 205
3.4Systematisches Argument für konvergenten Realismus: Das Wunderargument 206
3.5Historisches Gegenargument: Die pessimistische Metainduktion 207
3.6Systematisches Gegenargument: Unterbestimmtheit von Theorien durch Daten 208
4Fazit 209
Literatur 209
Kontroversen um Universen 211
1Große Fragen 212
2Jenseitige Welten 212
3Das Multiversum als Explanans 213
4Das Multiversum als Explanandum 215
5Die Mehrdeutigkeit des Urknalls 217
6Universum oder Multiversum? 218
7Kosmische Kontroverse 220
Weiterführende Publikationen des Autors 225
Die Autoren 226

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 23.5.2023
• Zusatzinfo: VIII, 231 S. 46 Abb., 26 Abb. in Farbe.
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Geisteswissenschaften ► Philosophie ► Erkenntnistheorie / Wissenschaftstheorie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Allgemeines / Lexika
• Schlagworte: Deutungsdebatte • Interpretation der Quantenmechanik • Kosmologie • Messproblem der Quantentheorie • Multiversum • Naturphilosophie • Philosophie der Physik • Physikalisches Weltbild • RaumZeit • Relativitätstheorie • Schrödingers Katze • Standardmodell • Unschärferelation • Verborgene Variable
• ISBN-10: 3-662-65644-2 / 3662656442
• ISBN-13: 978-3-662-65644-0 / 9783662656440