Expedition in die Raumzeit (VI)

Lieber M.!

Du wirst gemerkt haben, ich bin ein Schmetterling, welcher von Blume zu Blume taumelt. Meine Taumelhaftigkeit ist nicht vorbildlich, zumindest erklärt dies, warum ich mein Studium vor 25 Jahren nicht abschließen konnte. Meine eigene Tröstung ist im Sinne der Dissonanztheorie, dass es eine wichtige Lehre in der Pädagogik gibt: Eine hohe emotionale Bindung an den Lernstoff ist wichtig, das zu Lernende muss befriedigend erscheinen. Nur so könne das Gehirn die notwendigen Verbindungen und Speicher effizient schalten. Du wurdest auch vor einiger Zeit zum Thema Hochbegabung befragt und antwortetest in meiner Erinnerung auch in diesem Sinne, dass dich das zu Lernende vielleicht einfach nur mehr fesselt und befriedigt, ansonsten gäbe es vielleicht eher weniger Unterscheide zu anderen Schülern. – Und um diesem Bedürfnis gerecht zu werden, treibt es mich oftmals dazu, diejenigen Bücher zur Hand zu nehmen, welche mich einfach genau in diesem Moment am meisten emotional ansprechen, nicht das Buch, welche gerade gestern angefangen wurde. Wie gesagt, so kommt man in einem Studium leider nicht zum Ende, daher kann ich es leider nur für eine zeitlich unbegrenzte Wissenssuche empfehle. Letztendlich das Dilemma zwischen strengem, limitiertem Studium und dem notwendigen Freiraum, welche eigentlich begabte Studenten bräuchten, um ihre Potentiale zu entfalten, habe ich schon öfter gehört. So tröste ich mich, die Jahre des Studiums zumindest zum ersten Entfalten von Potentialen genutzt zu haben, indem ich als Schmetterling mit dem Nektar der Seminare und Vorlesungen den Wissensdurst etwas stillen konnte.

Diese einleitenden Sätze wollte ich aufschreiben, weil mich letztens ein Aufsatz lockte, mir auf der Expedition behilflich sein zu können, welcher hier sehr sprunghaft anmuten muss: Die fünfte Dimension von Prof. E. Schmutzer im (sehr lesenswerten) Sammelband Quantenphilosophie aus dem Spektrum der Wissenschaft-Verlag (1996). Schmutzer muss für die Idee der fünften Dimension, welche der Mathematiker Kaluza (mit Förderung durch Einstein) um 1921 näher verfolgte, in kurzen Abschnitten die Grundideen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie darlegen. Dabei benutzte er einen Erklärungsweg, welcher mir in dieser Form nicht deutlich genug bisher begegnete, ich aber an dieser Stelle unserer Expedition durchaus bedeutsam für das Verständnis finde:

Erst der junge Einstein entschied den tieferliegenden Widerspruch zwischen der Newtonschen Mechanik mit ihrer Galilei-Kovarianz (Forminvarianz gegenüber Galilei-Transformationen) und der Maxwellschen Elektrodynamik mit ihrer Lorentz-Kovarianz (Forminvarianz gegenüber Lorentz-Transformationen) zugunsten der Maxwell-Theorie – und damit zugunsten der Lorentz-Transformation. Er bekannte sich zu einer These von der Einheit der Physik und ging davon aus, dass die Maxwellsche Theorie des Elektromagnetismus im Vergleich zur Newtonschen Mechanik auf einer höheren Erkenntnisstufe anzusiedeln sein.

Ich ergänze das gleich noch um andere Sätze zu jenem Widerspruch. Aber mir ist wichtig, dich auf diese Perspektive immer wieder aufmerksam zu machen: Wir haben es mit zwei widersprechenden Theorien zu tun, und nun möchte ich es wieder eine philosophische Entscheidung nennen, an welcher Stelle man den Hebel ansetzt, um zu einer Auflösung des Widerspruchs zu gelangen. Wie ich schon beim Hinweis zu der Antrittsvorlesung von Einstein (1914) betonte: An dieser Stelle setzen Prinzipien an, welche einer Deduktion und somit philosophischen Spekulationen eigen sind. Karl Raimund Popper wurde lange Zeit kritisiert, nicht die Induktion wie der positivistischer Wiener Kreis zu predigen, sondern diesen zu kritisieren. Weil Popper wie Einstein den Sprung in übergeordnete Postulate für entscheidend hält. An dieser Stelle verweise ich auch noch einmal auf Whittakers Aussagen, dass diese Postulate nur wie nützliche Pfeiler betrachtet werden müssen, Ausgangspunkte, welche selbst wie Axiome in der Mathematik nicht mehr bewiesen werden können! Die Richtigkeit der speziellen Relativitätstheorie ist ein Ausgangspunkt, ein gesetztes Postulat, eine Entscheidung für die Akzeptanz eines Axioms. Keine bewiesene physikalische Wahrheit. Dessen muss man sich immer bewusst bleiben.

An einer postulierten physikalischen Wahrheit, einer bewiesenen Richtigkeit, lässt sich nicht Rütteln. Physiker (Lehrer und Laien), welche hier nicht trennen (können), werden zu Puristen, welche wie im Höhlengleichnis angekettet ihre Wahrheits-Welt verteidigen.

Zwischendurch ein paar Sätze vom zuletzt zitierten Buch Einsteins, welche zur Entscheidung zu Maxwell und Lorentz Bezug nimmt.

(§ 16 Spezielle Relativitätstheorie und Erfahrung)

Die Frage, inwieweit die spezielle Relativitätstheorie durch die Erfahrung gestützt wird, ist nicht einfach zu beantworten aus einem Grunde, der schon bei Gelegenheit des Fundamentalversuchs von Fizeau erwähnt ist. Die spezielle Relativitätstheorie ist aus der Maxwell-Lorentzschen Theorie der elektromagnetischen Erscheinungen auskristallisiert. Somit stützen alle Erfahrungstatsachen die Relativitätstheorie, welche jene elektromagentische Theorie stützen.

Gut, im letzten Brief wurden schon zwei Bemerkungen von Einstein von mir zitiert, welche das Thema Widerspruch aufgriffen, aber lesen wir dennoch einmal Schmutzers Formulierungen, welche vor dem oben genannten Zitat schon ausgeführt wurden.

Eine eingehende mathematische Analyse zeigte nun, dass die Maxwell-Gleichungen nicht die Eigenschaften der Forminvarianz gegenüber Galilei-Transformationen aufweisen: Sie erfüllen nicht das Galileische Ralativitätsprinzip.

Vor einem Jahrhundert war allerdiungs die Überzeugung, dass die Newtonsche Physik und die ihr zugrunde gelegten Rau-Zeit-Vorstellungen richtig seien, tief im Bewusstsein der meisten Physiker jener Zeit verankert. Die Lösungsversuche zur Behebung der entstandenen Krise der Physik zielten dementsprechend auf eine geeignete Korrektur der Maxwellschen Theorie des Elektromagentismus, nicht aber auf dei Preisgabe der Newtonschen Mechanik ab. Man glaubte, durch gewisse Zusatzglieder in den Maxwell-Gleichungen deren Galilei-Kovarianz zu sichern.

Der bekannsteste dieser Abänderungsvorschläge ist wohl die 1890 von Heinrich Hertz entwickelte elektromagnetische Theorie. Statt aus der Sackgasse herauszukommen, verstrickte man sich immer weiter in prinzipielle Widersprüche.

Viele Grüße aus K.

Dein C.