Teilchenphysik Das Making-of eines Weltbildes
Eine Philosophin beobachtet Physiker bei der Suche nach Erkenntnis – und eine Journalistin die Philosophin. Ein Experiment
© Luis Davilla/Getty Images
Ein Teilchendetektor am Kernforschungszentrum Cern
In ihrem kleinen, hellblauen Rucksack trägt Arianna Borrelli alles bei sich, was sie für ihr Experiment braucht: einen Spiralblock, DIN A4, kariert; vier Kugelschreiber, blau; einen Zoom H2 Handy Recorder. In das handliche Diktiergerät wird sie Physiker sprechen lassen, sie wird sie bitten, zu beschreiben, was sie sich von der größten Maschine der Welt erhoffen: dem Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC). Borrelli, eine schmale, quirlige Frau mit grauen Locken, will beobachten, wie Erkenntnis gemacht wird, wie Wissen entsteht. Sie will das Making-of eines neuen Weltbildes protokollieren.
Arianna Borrelli ist Philosophin, und sie erkundet die »Epistemologie des LHC«. So heißt, etwas sperrig, ein außergewöhnliches Forschungsprojekt an der Bergischen Universität Wuppertal, das Philosophen, Physiker und Historiker zusammenbringt. Epistemologie, Erkenntnistheorie, das ist die Wissenschaft vom Wissenschaffen. Monatelang hat sich Borrelli in die theoretischen Modelle der Teilchenphysiker hineingedacht, ihre Veröffentlichungen studiert, Fragen formuliert. Jetzt startet sie ihren Feldversuch. Eine Woche lang wird sie mit ihrem Diktierdetektor am Kernforschungszentrum Cern bei Genf aufzeichnen, wie die Physiker dort ticken.
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Dass Philosophen und Physiker miteinander sprechen, ist nicht selbstverständlich. Zwar gab es jahrtausendelang nur eine Wissenschaft, die Naturphilosophie. Doch spätestens im 19. Jahrhundert zerfiel die Welt der Wissenschaft in Natur und Philosophie. Die Sprachlosigkeit zwischen den Disziplinen brachte der Physiker David Mermin Ende des 20. Jahrhunderts mit seiner lakonischen Interpretation der Quantenmechanik auf den Punkt. Er sagte nur noch: »Shut up and calculate!«
Jetzt will Borrelli reden. Für ihr Experiment hat sie sich das aufwendigste Forschungsprojekt aller Zeiten ausgesucht. 10.000 Physiker in aller Welt sind am LHC beteiligt, etwa 3.000 forschen vor Ort am größten menschengemachten Gerät überhaupt. Die Philosophin will wissen, wie die verschiedenen Physikerspezies mit den Ergebnissen umgehen, die ihre Erkenntnismaschine ausspuckt. Wie reagieren die Theoretiker auf die Daten aus den Experimenten? Jahrzehntelang haben sie an ihren Modellen gebastelt, ohne sie überprüfen zu können. Jetzt wird gemessen, und womöglich schlägt die Stunde der Wahrheit. Und wie sehen die Experimentalphysiker ihre Daten? Wie genau kann das neue Bild der Welt, das sie womöglich daraus fabrizieren, überhaupt werden? Schließlich können die Teilchenphysiker längst nichts mehr direkt beobachten, sondern müssen alles mühsam aus kleinsten Datenschnipseln rekonstruieren.
Der Journalistin geht es ähnlich. Direkt beobachten kann sie den philosophischen Versuch nicht, denn die Philosophin fürchtet, das könnte ihr Experiment stören. Also auch hier: Rekonstruktion.
- Erkenntnismaschine
-
Der Large Hadron Collider (LHC) am Kernforschungszentrum Cern soll helfen, die letzten Fragen der Physik zu beantworten: Wie fing das Universum an? Woraus besteht es? Was hält es zusammen? Dazu werden in einem 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Haushohe Detektoren zeichnen die Spuren jener Teilchen auf, die beim Zusammenstoß entstehen.
Das wichtigste Ziel des LHC ist es, zu klären, ob es das Higgs-Boson gibt. Das von manchen zum »Teilchen Gottes« verklärte Partikel ist der einzige Bestandteil im Standardmodell der modernen Physik, der noch nicht nachgewiesen wurde. Es soll erklären, warum die Dinge überhaupt eine Masse haben. Kürzlich verkündete Cern-Generaldirektor Rolf Heuer, die Physiker hätten erste Hinweise gefunden – und bis Ende 2012 werde die Existenz des Higgs-Bosons entweder bestätigt oder ausgeschlossen.
»Ich blick bei den Geisteswissenschaftlern nicht immer durch«, hatte Peter Mättig vorher am Telefon gesagt. Der Teilchenphysiker ist einer der Leiter des Wuppertaler Erkenntnisprojekts. Gemeint hatte er die Vorbehalte der Philosophin gegenüber anderen Beobachtern. Jetzt sitzen Mättig und Borrelli an einem der weißen Plastiktische auf der Terrasse der Cern-Cafeteria in der Sonne. Junge Leute in Kapuzenpullis und T-Shirts trinken Kaffee, in der Ferne leuchtet der schneebedeckte Montblanc, eine Atmosphäre wie vor einer Skihütte. Eigentlich hatte die Philosophin mit dem Physiker ein Schein-Interview führen wollen, um der Journalistin ihre Methode zu demonstrieren. Doch dann steigern sich die beiden Kollegen gut gelaunt in eine echte Diskussion hinein.
Übersicht zu diesem Artikel
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- Datum 19.08.2011 - 17:28 Uhr
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- Quelle DIE ZEIT, 18.8.2011 Nr. 34
- Kommentare 36
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Nur weil Dinge wie
"Man kann aber auch sagen, dass etwa die Stringtheorie in der Physik keine Wissenschaft ist. Weil man sie nicht überprüfen kann."
gerne und häufig gesagt werden, müssen sie noch lange nicht stimmen.
Würde die Stringtheorie prinzipiell keine überprüfbaren (d.h. falsifizierbaren) Aussagen treffen, wäre sie in der Tat keine wissenschaftliche Theorie.
Allerdings macht die Stringtheorie (obwohl sie noch nicht so weit entwickelt bzw. verstanden ist, dass man überhaupt von _der_ Stringtheorie sprechen könnte) überprüfbare Aussagen: So erfordern Stringtheorien mit Fermionen Supersymmetrie (wenigstens als spontan gebrochene Symmetrie), man spricht hier auch von "Superstringtheorie". Könnte der LHC also die Existenz von Superpartnern der bekannten Elementarteilchen ausschließen, wäre die Stringtheorie widerlegt.
Ich habe leider viel zu wenig Ahnung in dem Bereich um zu sagen, ob der LHC diese Widerlegung grundsätzlich erbringen könnte. Aber es gab im Frühjahr einen Artikel in Nature (Nature 471, 13-14 (2011), doi:10.1038/471013a) der so klang als wäre dies möglich.
"Könnte der LHC also die Existenz von Superpartnern der bekannten Elementarteilchen ausschließen, wäre die Stringtheorie widerlegt."
Die Stringtheorie macht durchaus Vorhersagen, ja. Wenn diese Vorhersagen nicht zutreffen kann Sie widerlegt werden. Die Falzifizierbarkeit ist dennoch sehr kritisch zu sehen, denn die Vorhersagen der Stringtheorie, wie die von Ihnen zittierte Supersymmetrie, werden auch von ein paar anderen Theorien getroffen. Die Stringtheorie macht bisher keine praktikabel überprüfbaren Aussagen, welche nicht auch von vielen anderen Theorien geteilt werden. Und es ist bisher eben eher ein Theoriebaukasten als eine Theorie, der auf die unterschiedlichsten Messergebnisse angepasst werden kann.
"Könnte der LHC also die Existenz von Superpartnern der bekannten Elementarteilchen ausschließen, wäre die Stringtheorie widerlegt."
Die Stringtheorie macht durchaus Vorhersagen, ja. Wenn diese Vorhersagen nicht zutreffen kann Sie widerlegt werden. Die Falzifizierbarkeit ist dennoch sehr kritisch zu sehen, denn die Vorhersagen der Stringtheorie, wie die von Ihnen zittierte Supersymmetrie, werden auch von ein paar anderen Theorien getroffen. Die Stringtheorie macht bisher keine praktikabel überprüfbaren Aussagen, welche nicht auch von vielen anderen Theorien geteilt werden. Und es ist bisher eben eher ein Theoriebaukasten als eine Theorie, der auf die unterschiedlichsten Messergebnisse angepasst werden kann.
Bitte diskutieren Sie den Inhalt des Artikels. Danke. Die Redaktion/wg
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Das kann ja wohl nicht ihr Ernst sein, oder?
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Das kann ja wohl nicht ihr Ernst sein, oder?
Die Funktion eines Triggers wird in dem Bericht ein wenig verzerrt dargestellt.
Richtig ist, dass das Triggersystem eine enorme Menge der Daten verwirft, um die interessanten Daten (z.B. neue Teilchen) finden zu können. Das bedeutet allerdings nicht, dass der größte Teil der Realität verworfen wird... zu den Daten gehören auch Informationen über Sensorzellen, die überhaupt nichts gesehen haben.
Man kann sich einen Trigger vielleicht ein wenig wie einen Radar an der Autobahn vorstellen. Das Gerät hat einen Film mit 30 Bildern und soll ihn sinnvoll verwenden. Also Fotografiert er nicht alle Autos, sondern nur die, die zu schnell fahren.
Damit werden technisch bedingt die meisten Autos ignoriert, aber die für die Polizei relevanten Fotos entstehen trotzdem.
Vorteil des Verfahrens: Man kann so die für die wissenschaftlichen Fragen relevanten Informationen aus dem Datenstrom herausfiltern... aus einem Datenstrom, der eigentlich jeden Computer oder Wissenschaftler überfordern wurde.
Nachteil des Verfahrens, von der Philosophin korrekt erkannt: Man findet bis zu einem gewissen Punkt nur Dinge, die man sucht. Um eine Hypothese zu belegen oder zu verwerfen, muss allerdings vorher auch in etwa klar sein, was man sucht.
Dennoch kann man mit solchen Anlagen auch zufällige Entdeckungen machen. Man denke an das berühmte Radar-Bild der Eule, die am Ortseingang beim Überfliegen der Straße die 50 km/h überschritten hatte.
Früher gab es mal einen Grundsatz der Wissenschaft der besagte, dass die Praxis entscheidet ob eine Theorie richtig ist.
In dem, was man heutzutage möglicherweise aus rein ökonomischen Gründen immer noch Wissenschaft nennt, entscheidet heutzutage hingegen die Theorie, was beobachtbar ist...
...naja, wem sowas reicht.....
Früher gab es mal einen Grundsatz der Wissenschaft der besagte, dass die Praxis entscheidet ob eine Theorie richtig ist.
In dem, was man heutzutage möglicherweise aus rein ökonomischen Gründen immer noch Wissenschaft nennt, entscheidet heutzutage hingegen die Theorie, was beobachtbar ist...
...naja, wem sowas reicht.....
Entfernt. Bitte beachten Sie, dass der Originalkommentar inzwischen moderiert wurde. Danke. Die Redaktion/wg
"Könnte der LHC also die Existenz von Superpartnern der bekannten Elementarteilchen ausschließen, wäre die Stringtheorie widerlegt."
Die Stringtheorie macht durchaus Vorhersagen, ja. Wenn diese Vorhersagen nicht zutreffen kann Sie widerlegt werden. Die Falzifizierbarkeit ist dennoch sehr kritisch zu sehen, denn die Vorhersagen der Stringtheorie, wie die von Ihnen zittierte Supersymmetrie, werden auch von ein paar anderen Theorien getroffen. Die Stringtheorie macht bisher keine praktikabel überprüfbaren Aussagen, welche nicht auch von vielen anderen Theorien geteilt werden. Und es ist bisher eben eher ein Theoriebaukasten als eine Theorie, der auf die unterschiedlichsten Messergebnisse angepasst werden kann.
Es ist ein schmaler Grat zwischen Trivialem, dass als Philosophie daherkommt und wertvollen Denkanstößen.
Natürlich findet man nur, was man sucht.
Trivial.
Und von allen Wissenschaftlern würde ich mich bei Physikern am ehesten davor hüten, ein Wegwerfen der Realität zu unterstellen:
Die werfen das, was wir als "real" ansehen, nicht weg, sondern untersuchen sie ihrem Wesen nach.
Wer auf diesem Niveau zu provozieren versucht, braucht sich nicht wundern, wissenschaftlich als "arme Verwandtschaft" behandelt zu werden.
Die Frage muß vielmehr auf einer zweiten Ebene gestellt werden: Wie beeinflusst das Bewusstsein des Forschers die Realität?
Aber die Wissenschaftlersprache als eine Art Creole auf dem Wissensbasar - das ist schon großartig treffend.
Die Frage, ob eine gezielte Kultivierung von Fach-Creole nicht grundlegend für die Darstellung komplexer Zusammenhänge immer wichtiger wird, ist nicht nur im CERN spannend.
Ich beobachte schon in Besprechunen, in denen ich gerne Metaphern und Spezialbegriffe mische, wie dankbar solche neuen Vokabeln aufgenommen werden und sich eine "momentane" Sprache ergibt. Je durchdachter die neuen Begriffe ausgewählt werden, desto schneller verselbstständigen sie sich als Analogien.
Es ist eine interessante Frage, was man sprachlich von Quantenphysikern lernen kann. Denn kaum eine Wissenschaft ist so auf eine Versinnbildlichung angewiesen wie diese.
Ein Hauptproblem ist, und das wird auch in der Darstellung im Artikel immer wieder dargelegt, dass aus Sicht der Philosophin die Physik in mehrerlei Hinsicht auch nichts anderes ist als eine philosophie. Beim finden und erzeugen von Worten, Bildern aller Art und schliesslich Bedeutungssystemen. Die Hürden sind evident und wurden von Feyerabend, Lakatos und Kuhn durchleuchtet, sicher noch von anderen aber die sind mir geläufig. Diese Sprünge in den Bedeutungssystemen verursachen Probleme der Inkommensurabilität und eine Abhängigkeit der Bedeutung von der Sprache. Ein Transferverlust in beide Richtungen. Die reale Möglichkeit, dass Wissenschaftler aneinander vorbeireden ohne es zu bemerken. Das Aussortieren von Gedanken, weil sie im gerade existenten Bedeutungssystem "keinen Sinn machen". Die Kritik am Begriff des Fortschritts und der Wirklichkeit, sowie am Kriterium Falsifizierbarkeit, dem mächtigsten Abgrenzungskriterien der Wissenschaft gegenüber anderen Bedeutungssystemen, sind hier noch garnicht einbezogen. Das sind noch grundlegendere Einwände als die ersteren. Ich anerkenne gewissermassen den Erfolg der Wissenschaft bei der Erklärung und Prognose von Ereignissen und Ursache- Wirkungsbeziehungen. Doch ich sehe auch, dass viele Anwendungen auch ohne Wissenschaft und theoretischen Unterbau, einfach von der Praxis ins Leben gerufen wurden.
Und ich kritisiere, dass sich Wissenschaft zum Richter über alles Sein aufschwingt. Nicht zuletzt auch, dass Wissenschaftler oft erstaunlich unkritisch gegenüber ihren Methoden und ihrem Wirken sind. Freilich ist nicht von der Hand zu weisen, dass wissenschaftliche Urteile im Gewand der unabhängigen Erkenntnis daherkommen. Es gibt also schlechtere Richter. Wenn die Wissenschaft in Ihrem Bereich bleibt, habe ich zunächst nichts dagegen, so lange grundsätzlich der Frieden unter den Menschen nicht durch diese zerstört wird. Denn die Wissenschaft ist kein Selbstzweck. Nichts sollte einer sein verglichen mit dem Wohlergehen des Lebens. Ich weiss das ist an dieser Stelle heikel formuliert.
Der globalste Einwand, für den es allerdings einer großen Aufgeschlossenheit im Denken und eine gewisse Unabhängigkeit von den heutigen Denkstrukturen bedarf, ist der, dass es für mich keineswegs ausgemacht ist, dass eine Welt der Rationalität und Naturzerlegung- und Beherrschung, das Leben wirklich bereichert. Das kann man mit der Masse der heutigen Zombies, nein Verzeihung, das ist nicht abwertend gemeint, sagen wir vom Zeitgeist durchdrungenen, aber kaum noch ohne vorgeprägte Wahrnehmung und vorverfasste Meinung überhaupt einmal besprechen.
Ein Hauptproblem ist, und das wird auch in der Darstellung im Artikel immer wieder dargelegt, dass aus Sicht der Philosophin die Physik in mehrerlei Hinsicht auch nichts anderes ist als eine philosophie. Beim finden und erzeugen von Worten, Bildern aller Art und schliesslich Bedeutungssystemen. Die Hürden sind evident und wurden von Feyerabend, Lakatos und Kuhn durchleuchtet, sicher noch von anderen aber die sind mir geläufig. Diese Sprünge in den Bedeutungssystemen verursachen Probleme der Inkommensurabilität und eine Abhängigkeit der Bedeutung von der Sprache. Ein Transferverlust in beide Richtungen. Die reale Möglichkeit, dass Wissenschaftler aneinander vorbeireden ohne es zu bemerken. Das Aussortieren von Gedanken, weil sie im gerade existenten Bedeutungssystem "keinen Sinn machen". Die Kritik am Begriff des Fortschritts und der Wirklichkeit, sowie am Kriterium Falsifizierbarkeit, dem mächtigsten Abgrenzungskriterien der Wissenschaft gegenüber anderen Bedeutungssystemen, sind hier noch garnicht einbezogen. Das sind noch grundlegendere Einwände als die ersteren. Ich anerkenne gewissermassen den Erfolg der Wissenschaft bei der Erklärung und Prognose von Ereignissen und Ursache- Wirkungsbeziehungen. Doch ich sehe auch, dass viele Anwendungen auch ohne Wissenschaft und theoretischen Unterbau, einfach von der Praxis ins Leben gerufen wurden.
Und ich kritisiere, dass sich Wissenschaft zum Richter über alles Sein aufschwingt. Nicht zuletzt auch, dass Wissenschaftler oft erstaunlich unkritisch gegenüber ihren Methoden und ihrem Wirken sind. Freilich ist nicht von der Hand zu weisen, dass wissenschaftliche Urteile im Gewand der unabhängigen Erkenntnis daherkommen. Es gibt also schlechtere Richter. Wenn die Wissenschaft in Ihrem Bereich bleibt, habe ich zunächst nichts dagegen, so lange grundsätzlich der Frieden unter den Menschen nicht durch diese zerstört wird. Denn die Wissenschaft ist kein Selbstzweck. Nichts sollte einer sein verglichen mit dem Wohlergehen des Lebens. Ich weiss das ist an dieser Stelle heikel formuliert.
Der globalste Einwand, für den es allerdings einer großen Aufgeschlossenheit im Denken und eine gewisse Unabhängigkeit von den heutigen Denkstrukturen bedarf, ist der, dass es für mich keineswegs ausgemacht ist, dass eine Welt der Rationalität und Naturzerlegung- und Beherrschung, das Leben wirklich bereichert. Das kann man mit der Masse der heutigen Zombies, nein Verzeihung, das ist nicht abwertend gemeint, sagen wir vom Zeitgeist durchdrungenen, aber kaum noch ohne vorgeprägte Wahrnehmung und vorverfasste Meinung überhaupt einmal besprechen.
Zum "pragmatischen" (schöner Euphemismus) Umgang der Physiker mit Begriffen siehe Goethe: Farbenlehre, insbes. 2., polemischer Teil. Diese gehört aber auch nicht zum Kanon einer Philosophin, weshalb ein Verständnis unmöglich ist.
Die Frage ist doch, wieviele Englein auf einer Nadelspitze Platz haben.
Ein Hauptproblem ist, und das wird auch in der Darstellung im Artikel immer wieder dargelegt, dass aus Sicht der Philosophin die Physik in mehrerlei Hinsicht auch nichts anderes ist als eine philosophie. Beim finden und erzeugen von Worten, Bildern aller Art und schliesslich Bedeutungssystemen. Die Hürden sind evident und wurden von Feyerabend, Lakatos und Kuhn durchleuchtet, sicher noch von anderen aber die sind mir geläufig. Diese Sprünge in den Bedeutungssystemen verursachen Probleme der Inkommensurabilität und eine Abhängigkeit der Bedeutung von der Sprache. Ein Transferverlust in beide Richtungen. Die reale Möglichkeit, dass Wissenschaftler aneinander vorbeireden ohne es zu bemerken. Das Aussortieren von Gedanken, weil sie im gerade existenten Bedeutungssystem "keinen Sinn machen". Die Kritik am Begriff des Fortschritts und der Wirklichkeit, sowie am Kriterium Falsifizierbarkeit, dem mächtigsten Abgrenzungskriterien der Wissenschaft gegenüber anderen Bedeutungssystemen, sind hier noch garnicht einbezogen. Das sind noch grundlegendere Einwände als die ersteren. Ich anerkenne gewissermassen den Erfolg der Wissenschaft bei der Erklärung und Prognose von Ereignissen und Ursache- Wirkungsbeziehungen. Doch ich sehe auch, dass viele Anwendungen auch ohne Wissenschaft und theoretischen Unterbau, einfach von der Praxis ins Leben gerufen wurden.
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