Das Modell des Konsequenten Humanismus

Animismus in Jäger und SammlerKulturen projiziert Intentionen in alles Weltgeschehen: Wolken als Ausdruck der Stimmung von Göttern und diese als deren Reaktion auf menschliches Verhalten. Die erste Wende in der Geistesgeschichte leiteten die Vorsokratiker (600–400 v. Chr.) ein: Sie betrachteten das Weltgeschehen losgelöst von göttlichen Intentionen und begründeten die Wirklichkeit aus der Wirklichkeit; räumlich wie ideell allerdings noch mit dem Menschen im Zentrum. Diese Weltsicht, der Ptolemäus (100–170) den letzten Schliff gab, hielt sich, gestützt durch die Scholastik, gegen 2000 Jahre.

Giordano Bruno,

1548–1600

Kopernikus initiierte die zweite Wende: Das Universum drehe sich nicht um die Erde, sondern die Erde um die Sonne, was er damit begründete, dass die Bewegungen der Himmelskörper so einfacher ausfielen: »Alles, was an Bewegung am Fixsternhimmel sichtbar wird, ist nicht von sich aus so, sondern von der Erde aus gesehen …« Damit rückten Erde und Mensch aus dem Mittelpunkt aller Ursachen und Zwecke – ein ungeheurer Angriff gegen Offenbarung, kirchliche Autorität, Selbst und Weltverständnis der Epoche. Kopernikus nahm man kaum ernst, Luther hielt ihn gar für einen Narren, Giordano Bruno hingegen wurde sechzig Jahre nach Kopernikus’ Publikation für die gleichen Aussagen verbrannt.

Einsteins Relativitätstheorie (RT) läutete 1905 eine dritte Wende ein, verletzt aber die Anschauungen a priori. Sie bildet nicht ab, dass Physik in den Grenzen menschlichen Kognitionsvermögens gedacht wird; auch nicht, dass sie eine Sammlung abstrakter Begriffe und Sätze ist, die über das Gemeinsame von Erscheinungen gelegt werden.

Immer waren es Widersprüche, die zu neuer Erkenntnis, insbesondere zu einem höherem Grad von Objektivierung führten,

–bei Kopernikus: »Warum bewegen sich Planeten nicht wie die andern Himmelskörper?«;

–bei Einstein: »Warum kommt Licht mit c an, wenn es mit c + v ausgesandt wurde?« (c Lichtgeschwindigkeit, v Annäherungsgeschwindigkeit der emittierenden Lichtquelle);

–in der deduktiven Physik: »Wenn die Anschauungen a priori unverrückbarer Teil des Denkvorganges sind – wie können die Ergebnisse der Relativitätstheorie damit in Einklang gebracht werden?«

2

Materie aus dem Nichts:

Dynamik des denknotwendigen Kontinuums

Das menschliche Gehirn stellt für die Vorstellung der Welt die Anschauungen a priori als das Koordinatensystem (quasi als Kasten) und ein Kontinuum darin (quasi als den Sand in diesem Kasten) zur Verfügung. Die Aufgabe der Physik wäre es nun, die materielle Welt von den Elementarteilchen bis ins Universum in diesem »Sandkasten« darzustellen. Davon ist sie weit entfernt: Ihre geschlossenen Theorien umfassen 75 Gesetze und Konstanten und die offenen weit über hundert. Trotz dieser Fülle bleibt der Anfang aller Physik – Trägheit und Gravitation – ungeklärt; ihre vier Grossen Theorien hängen nicht zusammen, was daher rührt, dass sie von Erscheinungen ausgeht, im Experiment Korrelationen misst und daraus auf Gesetze schliesst: induktiv vorgeht. Treten durch die bisherigen Gesetze nicht erklärte Phänomene auf, behilft sie sich mit neuen Begriffen und vermehrt die Zahl der unabhängigen Gesetze und Konstanten.

Dieser Tendenz begegnet sie mit einem permanenten Bemühen um Vereinheitlichung (»Theory of Everything«, »Grand Unification« etc.) – seit den Vorsokratikern wird die Erklärung der Welt aus einem Guss erwartet.

Induktive Physik1 ist trotz aller Triumphe in eine Krise geraten, und bedeutende Denker werfen ihr gewisse Neigungen ins Esoterische vor, etwa das Higgs-Boson sei der Teppich, unter den alle Widersprüche gekehrt würden. Insbesondere ihre String-Theorie erfährt Skepsis und bisweilen Hohn: »Not even wrong.«Woit In Epilogen von Lehrbüchern wird denn auch regelmäßig gerätselt, ob die Elementarteilchen-Physik einen ganz »unerwarteten Ansatz« bräuchte, die Vermutung implizierend, dass »more of the same« kaum weiterführen wird. Statt wie Einstein 1921 verkündete, Physik müsse »Raum und Zeit vom Olymp des Apriorischen« herunterholen, scheint nun eher Philosophie die Aufgabe übernehmen zu müssen, Physik vom Olymp des Undenkbaren herunterzuholen.

Ausgangspunkt der deduktiven Physik

Das allen Begriffen und Sätzen der Physik Gemeinsame ist, dass sie im menschlichen Verstand angesiedelt sind. Kant hat in seiner »Kritik der Reinen Vernunft« 1781 dargelegt, dass, wer die Welt verstehen will, sich erst Rechenschaft darüber abgeben muss, was Verstehen bedeutet. Zwar beziehen die Relativitätstheorie die Bewegung des Beobachters und die Quantenmechanik die Einwirkung des Beobachters in ihre Gesetze ein, aber sie halten sich für unbeteiligte Zeugen einer objektiven Welt.

Ein neuer »unerwarteter Ansatz« muss davon ausgehen, dass

1.Physik frei erfunden wird – und nicht in der Natur gefunden wie versteckte Ostereier oder die Ideen Platons (dazu Einstein: »… die Konzepte, die in unsern Gedanken … auftauchen, sind alles freie Erfindungen …«);

2.diese Erfindungen zunächst beliebige Hypothesen sind und erst gelten, wenn sie durch das Nadelöhr der experimentellen Verifikation hindurchgekommen sind (analog Mutation und Selektion in der Evolution);

3.Raum, Zeit und Kausalität Komponenten des Denksystems sind – keineswegs der Welt, über die nachgedacht wird;

4.Anschauung die Basis allen Erkennens ist – auch wenn abstrakteste Mathematik aufgetürmt wird;

5.insbesondere ein Kontinuum in Raum und Zeit unausweichliche Denknotwendigkeit ist;

6.es Hierarchien von Erkenntnissen gibt, deren höhere Stufen nicht aus Ansammlungen oder Abstraktion hervorgehen, sondern – wie Begriffe – erst als Hypothesen erfunden werden und sich in der Möglichkeit bewähren, untere Stufen mit weniger Gesetzen und Konstanten aus ihnen abzuleiten (Hyperstasen).

Denknotwendiges Kontinuum der deduktiven Physik

Das Kontinuum bleibt nicht bloße Idee wie bei Decartes oder verbirgt sich in Mathematik wie bei Einstein, sondern es ist das Analog zu einem Gas konstanter Temperatur2 (Physik: »isotherm«), was schon die Gleichungen der RT implizieren; es wird durch die FundamentalKonstanten3 c, G, ħ spezifiziert und erklärt, was induktive Physik einfach hinnehmen muss, nämlich warum

–Wechselwirkungen nicht instantan erfolgen,

–Gravitation und Elektromagnetismus gleiche Ausbreitungsgeschwindigkeit haben,

–Interferenzen auf atomare Distanzen quantenmechanische Phänomene hervorbringen,

–Interferenzen auf Distanzen der Größenordnung des Elementarteilchen-Radius (Compton-Länge) die Starke Wechselwirkung hervorbringen.

In der deduktiven Physik bildet die Massendynamik den Ausgangspunkt für alle Erklärungen von Elementarteilchen, während induktiver Physik die Brücke vom Makroskopischen zu den Elementarteilchen nicht gelingt. Nota bene: Es erklärt nicht, was es selber sei – außer indirekt durch seine Zweckmäßigkeit als Substrat für die Vorstellung der materiellen Welt. Wer sich die Dynamik des Kontinuums vorstellen kann, hat das Fundament für alles weitere Verständnis gelegt.

Dynamik des spezifischen Kontinuums

Das Universum von einem Kontinuum erfüllt zu sehen bedeutet, dass jedes verschwindend kleine Raumelement mit dem nächsten verbunden ist und dass sich die Verbindungen über den gesamten Raum erstrecken. Aus zwei intuitiv logischen Buchhaltungen für ein solches Raumelement kann die Dynamik bestimmt werden, woraus sich alles von Trägheit, Gravitation bis Relativitätstheorie ableitet:

–eine Buchhaltung über die Entwicklung der Dichte des Kontinuums infolge von Strömung: Die Dichte nimmt umso viel zu oder ab als mehr Kontinuum ein- oder austritt. Wird diese Logik formalisiert, entsteht die sogenannte Kontinuitätsgleichung4;

–eine Buchhaltung über die Entwicklung von Strömung infolge von Dichtegefälle. Wie beschleunigt sich Strömung, wenn an einer Stelle im Raum ein Druckabfall herrscht? Druck »will« sich ja ausgleichen, was Strömung entfacht. Das Ergebnis ist die Euler-Gleichung5, die aussagt, dass die Beschleunigung proportional zum Druckgefälle ist: je steiler abwärts, desto rasanter die Beschleunigung – wie beim Fahrradfahren.

Störung im Kontinuum

Die ganze Schönheit und eine Ahnung der Konsequenzen dieser einfachen Formalisierung intuitiver Logik treten hervor, wenn berechnet wird, wie sich ein lokaler Druckunterschied (Physik: »Störung«) gegenüber dem glatten ruhenden Kontinuum ausbreitet. Da beide Buchhaltungen simultan erfüllt werden müssen, gibt es zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten (Dichte, Geschwindigkeit). Wird die eine in die andere eingesetzt, resultiert eine Wellengleichung.6

Kontinuität

Wie bei einem Pendel, das abwechslungsweise mehr Höhe oder mehr Geschwindigkeit entwickelt, gibt es im Kontinuum mehr Druck oder mehr Strömung. Dieses Ungleichgewicht wandert weg als Welle, weil sich beides einander verzögert mitteilt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Störungen geht aus der Lösung der Wellengleichung hervor und ist bei einem Gas wie Luft die Schallgeschwindigkeit. Im spezifischen Kontinuum entspricht diese der Lichtgeschwindigkeit. Da Gravitationsfelder, elektrische und elektromagnetische Felder Störungen im Kontinuum sind, breiten sich alle mit Lichtgeschwindigkeit7 aus. Würde die Sonne instantan aus dem Universum verschwinden, so würde es nicht nur nach 500 Sekunden auf der Erde dunkel, sondern sie würde gleichzeitig aus ihrer Bahn fliegen.

Allein mit der Annahme des spezifischen Kontinuums kann Masse als Dynamik desselben rekonstruiert werden. Masse muss nicht mehr als Korpuskel gedacht werden, womit ein unlösbares Rätsel wegfällt: nämlich woraus der Korpuskel sei. Das einzige verfügbare »Baumaterial« der deduktiven Physik ist das Kontinuum:

–Massendynamik ist ein Pulsieren von Kontinuum: es strömt auf einen Punkt zu8, tritt in Wellen dem Zustrom überlagert von da wieder hinaus9 (umgekehrt am Strand, wo Wasser als Wellen heranrollt und als Strom zurück ins Meer fließt).

–Trägheit10 entsteht durch die Arbeit, um das Zustromfeld zu einer Masse zu komprimieren (»Lorentz-Kontraktion«).

–Gravitation11 entsteht durch die Einwirkung der ausgehenden Wellen auf den Zustrom entfernter Massen: so wie Quellen in irgendeinem Kontinuum Senken anziehen.

–Äquivalenzprinzip12: Einstein suchte die Form der Gesetze, die in beschleunigten Koordinatensystemen unverändert bleibt, was er »Äquivalenzprinzip« nannte. Tatsächlich kann eine Masse nicht ausmachen, ob sie eine Relativgeschwindigkeit zum ruhenden Kontinuum hat oder ob sie sich im Zustrom zu einer andern Masse befindet: Der »Gegenwind« ist gleich. Auch die Formeln sind gleich, nur muss statt der kinetischen die potentielle Energie eingesetzt werden.

–Relativitätstheorie13 – ihre Ergebnisse sind Nebeneffekte der Massendynamik: Kontraktion von Zustrom- und Strahlungsfeldern, Veränderung von Wellenlängen und in der Folge von Frequenzen.

–Schwarze Löcher 14 entstehen, wenn so gigantische Mengen an Massen in einer Galaxie angehäuft sind, dass die austretenden Wellen den Zustrom nicht mehr überwinden können, saugen folglich unaufhörlich Kontinuum mitsamt den darin befindlichen Sternen auf.

*

–Universum:15 Der Abstand zwischen Galaxien dehnt sich stetig aus, was sich in der Rotverschiebung des Lichts äußert, das von weit entfernten Sternen auf der Erde empfangen wird (analog dem tieferen Ton des sich entfernenden Motorrades). Ohne diese Ausdehnung hätten sich die Galaxien des Universums längst zu einem Klumpen zusammengezogen. Die Vorstellung, »das Universum dehnt sich aus«, impliziert:

–einen leeren Raum: denn das Universum dehnt sich da hinein, wo vorher nichts war, und wo es vorher war, ist jetzt weniger davon;

–Permanenz: ein und dasselbe Universum bleibt erhalten, verteilt sich bloß neu im Raum;

–ein Kontinuum: denn die Expansionsbewegung teilt sich dem Ganzen mit und ist ohne Kontinuum nicht vorstellbar;

–einen Antrieb: da kommt das Potential c2 des Kontinuums zupass als der permanente Druck, der auch die Massendynamik bestimmt (in induktiver Physik ist es eine unendliche! Energiedichte zum Zeitpunkt des Urknalls).

Vor diesem Hintergrund ist unser Universum ein anfänglich komprimiertes Kontinuum, das zur Zeit t = 0 in den leeren Raum expandiert. Dort, wo die Expansions- gleich der Lichtgeschwindigkeit ist, ist, weil keine Signale mehr zurückstrahlen können, der Erkenntnishorizont. Ist dieser bekannt (auf 13.75 Milliarden Lichtjahre geschätzt), so ist, wegen der Konstanz der Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit, das Alter auch bekannt: 13.75 Milliarden Jahre. Allerdings sind die Schwarzen Löcher in jeder der zehn Milliarden Galaxien daran, das Universum qua ihres Zustroms wieder »aufzusaugen«. In diesem Ein-und Ausatmen des Universums liegt nichts Geheimnisvolles: Wegen der Natur des Kontinuums kann es nicht anders sein.

In den Galaxien wirken unerklärliche Anziehungskräfte, und induktive Physik behilft sich mit undefinierter dunkler Materie. In der deduktiven Physik hingegen stammt die unerklärte Beschleunigung von Sternen gegen das Zentrum nicht von einer Kraft, sondern vom Mitschwimmen im Zustrom zum Schwarzen Loch darin.

Das Universum expandiert unerklärlich beschleunigt, und induktive Physik behilft sich mit undefinierter dunkler Energie. In der deduktiven Physik kommt die unerklärte Beschleunigung der Expansion ebenfalls von den Schwarzen Löchern: jene in den zehn Milliarden Galaxien im sichtbaren Universum bilden quasi ein Gas von Senken, und Senken stoßen einander ab.16

Letzte Ursache aller materiellen Erscheinungen. Die produktivste Größe in der Physik ist Energie.17 Für ein Volumen eines realen Gases ist sie definiert als Energie = Überdruck mal Volumen. Herrscht jedoch außerhalb des Volumens der gleiche Druck wie innerhalb, so ist die Energie gleich null: Sie kommt nicht vom Druck, sondern vom Druckunterschied. Entsprechend ist das Potential des Kontinuums nicht die Bewegungsursache im Universum, sondern das Potential ist eine Erhaltungsgröße, die ist, was sie ist bei größter Kompression, also im »Augenblick des Urknalls«, wie in der denkbaren unendlichen Expansion mit Dichte null und Radius unendlich. Das Potential kann sich weder vermehren noch vermindern, ist also permanent, hat keinerlei Ursache und ist nicht die Ursache von irgendetwas.

Ursachen sind allein Ungleichgewichte.18 Sie bringen die Welt im Größten wie im Kleinsten in Bewegung. Das Potential des Kontinuums ist das »Substrat der Dynamik« und ist so permanent, als Zeit permanent läuft. Es ist mithin der Grund dafür, dass Zeit überhaupt ist. Ohne die Anschauung strapazieren zu wollen: Zeit tritt nur mit diesem Potential auf den Plan, und dieses Potential manifestiert sich nur in der Zeit. Allerdings ist daraus keinerlei Äquivalenz von Potential und Zeit herbeizuphantasieren: Zeit bleibt Anschauung a priori, und das Potential des Kontinuums denknotwendige Modellannahme.

Auf den abstraktesten Punkt gebracht: Alle Materie entspringt dem Dichte-Ungleichgewicht an Kontinuum im Raum und äußert sich als Dynamik, also in der Zeit.

3

Elementarteilchen:

Wirbel und Resonanzen im Kleinsten

Trägheit und Gravitation sind Äußerungen von Masse weitab von deren inneren Struktur; das Vordringen physikalischer Experimente in diese zu Beginn des 20.Jahrhunderts brachte Eigenschaften von Materie an die Oberfläche, die die damalige Wissenschaft aus den Angeln hob.

Induktive Physik: von Quanten-Phänomenen überrascht

Mit Begriffen und Erfahrungen des Alltags ließen sich diese Eigenschaften nicht mehr erklären; statt der erwarteten, bloß immer kleineren Materiekügelchen, die sich wie große verhalten, stellte sich Materie als nicht eingrenzbar heraus. Experimente zeigten:

–es gibt im Kleinsten keinen Stillstand, sondern permanente Bewegung;

–Teilchen werden gestreut wie Lichtwellen;

–ungeachtet der Masse eines sich drehenden Teilchens hat sein Drehimpuls stets den universell gleichen Wert oder ein Vielfaches davon;

–Teilchen überwinden Energiehürden, obwohl sie dazu zu wenig Energie haben;

–für Wechselwirkungen gibt es nur Wahrscheinlichkeiten, keine Vorhersagen;

–Strahlung kann nur bestimmte Frequenzen haben.

Ein unerklärbares Verhalten zeigten Atome:

–die Kerne bersten trotz der sich gegenseitig elektrisch abstoßenden Protonen nicht auseinander;

–die Elektronen e- halten sich nur in ganz bestimmten Abständen vom Kern auf;

–Atome ziehen einander an und gehen Verbindungen zu Molekülen ein, obwohl sie elektrisch neutral sind (gleiche Anzahl Elektronen wie Protonen);

–Protonen p+ und Neutronen no können in »angeregte Energiezustände« gebracht werden; was bedeutet, dass sie selbst eine innere Dynamik haben, insbesondere zusammengesetzt sein müssen.

Helium-Atom*

Die große Theorie der Physik, die diese Phänomene mathematisch erfasst, heißt Quantenmechanik (QM) und besteht aus:

–Wirkungsquantum ħ, Planck 1900 für die bestimmten (»diskreten«) Energien;

–de-Broglie-Einstein-Relationen für den Zusammenhang von Energie und Frequenz, Einstein 1905 für Photonen, de Broglie 1924 für Elektronen;

Max Planck, 1858–1947; Louis de Broglie, 1892–1987; Erwin Schrödinger, 1887–1961; Werner Heisenberg, 1901–1976

–Schrödinger-Gleichung 1926 für die Berechnung aller Wahrscheinlichkeiten und Zustände;

–Unschärferelation, Heisenberg 1927 für die Unmöglichkeit, Ort und Impuls eines Teilchens zugleich zu kennen.

Aus der Erkenntnis, dass sich Ereignisse in atomaren Dimensionen nur mit Wahrscheinlichkeiten voraussagen lassen, konzentrierten sich die Pioniere der QM auf deren Berechnung und erklärten die entsprechenden Formeln zu fundamentalen Naturgesetzen. Skeptiker wie Einstein – »Gott würfelt nicht« – belehrten sie dahingehend, die Vorgänge seien eben objektiv unbestimmt.

Quantenmechanik in diesem Geist

–ordnet jeder Masse eine Welle mit Frequenz und Wellenlänge zu (abhängig von Geschwindigkeit nach de Broglie-Einstein);

–deutet die Intensität der Welle als Wahrscheinlichkeit für den Aufenthalt der Masse;

–berechnet stabile Zustände mit der »black box« der Schrödinger-Gleichung – jedoch höchst genau: auf eine Haaresbreite im Verhältnis zur Strecke New York–Los Angeles;

–hält das Standardmodell der Elementarteilchen-Physik zusammen;

–kann jedoch keines ihrer Axiome und Gesetze herleiten.

Richard Feynman,

1918–1988

Richard Feynman, einer der Begründer der Elementarteilchen-Physik, schrieb: »Weil das Verhalten der Atome so ganz außerhalb unserer normalen Erfahrung liegt, ist es sehr schwierig, sich daran zu gewöhnen, und es erscheint [selbst] … dem erfahrenen Physiker seltsam und geheimnisvoll … Wir können das Geheimnis nicht erklären … nur berichten, wie es funktioniert.«

Deduktive Physik: Quanten-Phänomene unausweichlich

Weil die Massendynamik strahlt (Wellen aussendet), kommt es in atomaren Abständen zu Überlagerungen von Wellen und dadurch zu Interferenzwellen. Diese entsprechen den statistischen Wellen der QM. Sie werden durch das Kontinuum übertragen wie Schallwellen durch Luft (Wellenberg gleich Überdruck, Wellental gleich Unterdruck gegenüber Ruhe).

Das Verständnis elementaren Verhaltens von Wellen öffnet den Zugang zu allen Quantenphänomenen. Diese haben nichts mit der Idee von »atomos« (unteilbar) zu tun, sondern allein mit der Interferenz von Strahlungen. Den augenfälligsten Interferenzen begegnet man im Alltag bei Musikinstrumenten, beispielsweise der Orgelpfeife: Eine Schallwelle will aus der Pfeife austreten und wird zurückgeworfen. Da Unordnung in der Pfeife mehr Energie bräuchte als Ordnung, schwingen die eingehende und die ausgehende Welle synchron, auf gleiche Wellenlänge und darauf ein, dass ihre Knoten an derselben Stelle liegen. Ergebnis ist eine Stehende Welle: Die Welle muss in die Pfeife passen* – und dies ist schon der Quanteneffekt!

Eine Welle kann mathematisch durch eine Sinusfunktion dargestellt werden. Zur Berechnung der Überlagerung zweier solcher Wellen braucht es eine einfache trigonometrische Relation2, die ergibt, dass sich zwei Wellen zu einer einzigen addieren, die das Produkt eines Sinus mal eines Kosinus ist. Dabei ist der Sinus eine Umhüllende (keine Zeitabhängigkeit): der abstrakte Rahmen für den Kosinus, der darin real in der Zeit schwingt.

Wenn, anders als in der Orgelpfeife, zwei interferierende Wellen unterschiedlich ausgebildet sind, bleibt die Interferenzwelle nicht stehen. Hat das umhüllte Wellen-Paket eine Geschwindigkeit v, ergibt einfache Mathematik, dass die Umhüllende nur mit v/2 läuft. 3

Allein aus diesem Tatbestand leiten sich fundamentale Gesetze der QM ab:

–die de-Broglie-Einstein-Relationen;4

–die Ruhfrequenz5 einer Masse (Dirac 1928);

–die Unbestimmtheit.6

Weiter erklären sich

–Wirkungsquantum7, Wasserstoffatom8 und Harmonischer Oszillator9 aus Resonanz von mechanischer und quantenmechanischer Frequenz (analog der Resonanz eines schlecht ausgewuchteten Rades, wenn seine Umlauffrequenz und die Eigenfrequenz der Radaufhängung gleich sind);

–die Nullpunktsbewegung aus der Umwandlung in kinetische Energie von Strahlungsenergie, die durch Interferenz gelöscht wird;10

–die Schrödinger-Gleichung aus der Superposition der Lorentz-Kontraktionen aus Relativgeschwindigkeit und Potentialfeld;11

–die Dirac-Gleichung aus Ruhfrequenz, Energie- sowie Spinerhaltung auf jeder Raumachse;12

–Kernkräfte aus der Auslöschung von Feldenergie durch Interferenz von Teilchen in Abständen von Wellenlängen;13

–die Quantenverschränkung (Einstein: »spukhafte Fernwirkung«) dadurch, dass alles mit allem über das Kontinuum verbunden ist.14

Paul Dirac,

1902-1984

Quantenphänomene erscheinen nur rätselhaft, wenn Alltagserwartungen auf die Oberfläche atomarer Vorgänge projiziert werden. In Unbestimmtheit etwa hat die Philosophie geradezu Abenteuerliches gelegt – bis hin zum Freien Willen – und die von der Relativitätstheorie herrührende Verunsicherung potenziert. Auch ist der geheimnisvolle Begriff »Dualismus« Welle/Partikel unnötig: Das Teilchen wechselwirkt wohl, als ob es eine Welle wäre, aber es bleibt stets das Teilchen, das es in Ruhe ist – wie das Boot, das Wellen verursacht, und doch stets das Boot bleibt.

Wohlverstanden: Quantenmechanik ist eine unermessliche Schöpfung; nur weil sie vorliegt, ist deduktive Physik möglich.15

Dynamik von Elementarteilchen

Elementarteilchen

Elementarteilchen bilden die innere Dynamik davon, was nach außen als Masse mit Trägheit und Gravitation, allenfalls Ladung erscheint. Induktive Elementarteilchen-Physik kann den Zusammenhang zwischen dem Innern und dem Äußeren nicht herstellen. Die deduktive Physik sucht jedoch in den Elementarteilchen keinen Proton-Bonsai, der schon Trägheit, Gravitation, Spin, Ladung etc. mitbringt, sondern die Dynamik, die diese Phänomene erzeugt. In der Graphik ist die gesuchte Dynamik durch drei Punkte symbolisiert, die sich als Wirbel im Kontinuum herausstellen und den Quarks im Standardmodell entsprechen.

Wenn Kontinuum konzentrisch auf einen Punkt zuströmt, resultiert ein Schwarzes Loch (die Erde hätte, zu einem Schwarzen Loch verdichtet, die Größe einer Kirsche). Elementarteilchen sind jedoch keine Schwarzen Löcher: Kontinuum strömt bei Elementarteilchen nicht radial, sondern tangential zu und bildet so einen Wirbel. Die Rotationsfrequenz und die quantenmechanische Frequenz treten in Resonanz, was zu einem Drehimpuls von ħ führt, der den Radius eines Nukleons wie dem Proton bestimmt.16 Das Verhältnis des Wirbelradius des Protons zum Radius, den es als Schwarzes Loch hätte, ist 1038*: Es liegen demnach, bei gleicher Zustrommenge, radikal andere Gebilde vor.

Strukturen

Im mit einem Kontinuum der Eigenschaften c, G, ħ angefüllten Raum organisieren sich Elementarteilchen selbst:

–es bilden sich Wirbel analog einem Hurrikan (der aus Luft und Regen besteht, aber nicht Luft und Regen ist, sondern Dynamik davon; Wirbel entsprechen den Bausteinen der Elementarteilchen-Physik: den Quarks);

–die Durchmesser der Wirbel werden durch Resonanzen bestimmt;

–die Wirbel strahlen ab, was ihnen zuströmt (analog »Massendynamik«): Zwischen den Strahlungen gibt es Interferenzen und Resonanzen wie in der Orgelpfeife; deren diskrete Töne entsprechen bei Elementarteilchen bestimmten Frequenzen und damit bestimmten Energien.

Die Wirbel sind einzeln nicht lebensfähig (es wurde noch kein Quark isoliert), sie ziehen einander durch Interferenzen an (Auslöschen von Feldenergie), sie bilden zu zweit die höchst kurzlebigen Mesonen, sie stehen zu dritt senkrecht zueinander (Energieminimierung) und bilden Baryonen sowie Leptonen, darunter das stabile Proton, das stabile Elektron und das relativ stabile Neutron.

Erhaltungsgrößen17

Drei orthogonale Wirbel

Physik gründet auf Erhaltungsgrößen wie Energie, Impuls, Ladung, die in einem Vorgang erhalten bleiben und mit denen gerechnet werden kann. Elementarteilchen-Physik hat zusätzliche Erhaltungsgrößen eingeführt: Quantenzahlen. Sie ordnet jedem Teilchen von vornherein einen Satz von Quantenzahlen zu, die bei jedem Teilchenzerfall und bei jeder -kollision erhalten bleiben. Analog: Eine Anzahl Herren (Teilchen), einige mit Melone, andere mit Schirm oder Mappe oder beidem (Quantenzahlen), tritt in ein Sitzungszimmer ein und kommt nach der Sitzung (Teilchenkollision) wieder heraus – sämtliche Melonen, Schirme, Mappen sind jedoch anders auf die Herren verteilt.

Die deduktive Physik führt diese Quantenzahlen auf die Erhaltung von Wirbeln und deren Strukturen zurück. Weil

–die Wirbel Produkte von Resonanz und Energieminimierung sind, bleiben sie in allen Prozessen bestehen. Sie bilden das Fundament aller Permanenz von Materie;

–Wirbel nur in Strukturen zu dritt bestehen können, bleibt auch die Topologie erhalten, was insbesondere bedeutet, dass die Wirbel auf jeder der drei Achsen erhalten bleiben, (dafür hat das Standardmodell das Gesetz erfunden, die ein Teilchen bildenden Quarks müssten drei verschiedene »Farben« tragen, die erhalten bleiben);

–die Strukturen, die elektrische Felder hervorbringen, erhalten bleiben, bleiben auch Ladungen erhalten.

In der deduktiven Physik entspricht die Vielzahl von Teilchen, die bei Hochenergie-Kollisionen in Beschleunigern wie dem LHC in Genf auftreten, einer morphologisch begrenzten Anzahl von Kombinationen einzelner Strukturmöglichkeiten (ähnlich der Einordnung der Elemente in das Periodische System).

Elektrizität/Ladung

»Ladung« ist eine Unterstellung: Was erfahren wird, ist allein das elektrische Kraft-Feld. Diesem ordnete die Physik eine Ursache zu – analog der Zuordnung Masse/Gravitationsfeld. In der deduktiven Physik hingegen wird Ladung durch die Massendynamik hervorgebracht und ist nicht schon im Quark als rätselhafte Drittel- oder Zweidrittelladung18 angelegt. Es gibt ja keine Ladungen ohne Masse als Trägerin.

Das elektrische Feld besteht aus Hohlwirbeln, deren Drehimpuls den elementaren Wert ħ hat, die von einer Masse abgestrahlt werden19 (induktive Physik: »virtuelle Photonen«). Elektrizität ist ein Resonanz-, also ein quantenmechanisches Phänomen, keine weitere Größe aus dem Nichts.

Begegnen sich zwei Strahlungen frontal, so annihilieren sie einander, wenn sie gegenläufig drehen, was den Effekt der Anziehung analog jener von Quelle und Senke hat. Drehen sie im gleichen Sinn, so verdrängen sie einander mit dem Effekt der Abstoßung.

Die Maxwell-Gleichungen von 1864 beschreiben im Grunde die Mengen- und die Bewegungs-Buchhaltung der virtuellen Photonen, und die deduktive Physik kann sie herleiten. Wird die eine in die andere eingesetzt, resultiert die Wellengleichung für die Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung (Licht). Magnetismus resultiert aus Wirkungsverzögerung des elektrischen Feldes und ist folglich ein relativistisches Phänomen. Das Verhältnis der Ruhenergie einer Masse mc2 zur Feldenergie von deren Ladung entspricht der Feinstruktur-Konstante α = 1/13720, was den rein geometrischen Zusammenhang zwischen elektrischem Feld und Massendynamik deutlich macht.

Elektrische Kräfte

Moleküle

James Clerk Maxwell,

1831–1879

Moleküle bringen zusätzliche Komplexität: Nun »wollen« Atome zusammenkommen und nähern sich wunderlicherweise doch bloß bis zu einem gewissen Abstand. Die Protonen und die Elektronen stoßen einander ab und ziehen einander übers Kreuz an. Hinzu kommt die »Zentrifugalkraft« der Elektronen, die von ihren (Kreis-) Bewegungen herrührt, die sich überdies gegenseitig elektromagnetisch beeinflussen. Man kann die Verhältnisse nicht genau berechnen und behilft sich mit der Annäherung durch Berechenbares. Hingegen kann man präzis messen: die Bindungsenergie ist etwa ein Drittel4.5 eV der Bindungsenergie eines Elektrons an das Proton beim einzelnen Wasserstoffatom. Die Größenordnung ist plausibel, wenn man die Abstände bedenkt: Zwischen den beiden Protonen liegen zwei Bohrradien plus 1%, also zweimal der Abstand zum Proton, in dem sich das einzelne Elektron aufhält.

Niels Bohr,

1885–1962

Molekulare Strukturen. Die Atome in H₂O zum Beispiel bilden einen Winkel von 105 Grad, und dieser Winkel hat eine Lage im Raum definiert also eine Ebene. Im Beispiel von Methan, CH₄, schmiegen sich die vier Wasserstoffatome in einem vollkommenen Tetraeder um das Kohlenstoffatom. Kristalle bilden ebenfalls Strukturen, und was über Moleküle gesagt wird, gilt ebenso für diese. Bindungsenergien sind von Molekül zu Molekül verschieden; in der belebten Natur sind jene mit den niedrigsten Bindungsenergien vorzufinden. Molekulare Strukturen bilden auch die Grundlage aller Information, also von Leben und schließlich Geist.