Sonntag, 13. März 2011

Kritik der Raumzeit

(ergänzt am 2. Juni 2012)

1. Raumzeit als mathematisches Modell

Stellt man alle Raumpunkte in einer Linie dar, so kann man ein zweidimensionales Raum-Zeit-Diagramm konstruieren. Jedes Ereignis erscheint in dem Diagramm als Punkt, weil es an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt stattfindet. Ein Vorgang von zeitlicher Dauer stellt sich als Linie dar, die in den Minkowski-Diagrammen als "Weltlinie" bezeichnet wird.

In diese graphische Darstellung bezog der Mathematiker Hermann Minkowski (1864 - 1909) die Effekte nach der Relativitätstheorie ein. In den Minkowski-Diagrammen erscheint aus Sicht des ruhenden Systems das Raum-Zeit-Diagramm des bewegten Systems nicht mehr rechtwinklig, sondern die Raumachse und die Zeitachse sind um einen von der Geschwindigkeit abhängigen Winkel verdreht.

Die Raumzeit wird meist in der Form dargestellt, dass der Koordinatenursprung das Hier und Jetzt des Beobachters ist, dessen Welt in einem Vergangenheits- und in einem Zukunftslichtkegel erscheint. Der Maßstab wird in der Regel so gewählt, dass die Lichtgeschwindigkeit in einer 45-Grad-Linie besteht. Die Sonne zum Beispiel liegt außerhalb des Kegels im "raumartigen" Bereich, weil für einen Beobachter auf der Erde im Hier und Jetzt nicht zu beobachten ist, was jetzt auf der Sonne geschieht (infolge der Lichtlaufzeit von etwa 8 Minuten).

Die Raumzeit ist eine mathematische Konstruktion, welche die räumlichen und zeitlichen Relationen zwischen den Dingen darstellt, und zwar unter Voraussetzung der subjektivistischen Betrachtungsweise der Relativitätstheorie. Eher zufällig weist die Bezeichnung Raumzeit auch darauf hin, dass in unterschiedlichen Teilen des Raumes unterschiedliche Zeiten herrschen, so wie es der seltsamen Zeitvorstellung Einsteins entspricht. Auf Drängen von Max Planck wurde die Raumzeit zum Bestandteil der speziellen Relativitätstheorie erklärt. Einstein selbst hat zunächst gezögert: "Seit die Mathematiker über meine Theorie hergefallen sind, verstehe ich sie selbst nicht mehr". Man könnte ergänzen: Seit die Mathematiker über Zeit und Raum hergefallen sind, versteht niemand mehr, was Zeit und Raum sind. Im Fachjargon wird die vierdimensionale Raumzeit auch als M4-Welt bezeichnet.


2. Raumzeit als philosophischer Irrweg

Mit dem 1908 durch Minkowski vorgestellten mathematischen Modell war von Anfang an die philosophische Idee der Identität von Raum und Zeit verbunden. Diese Verwechslung von Mathematik und Wirklichkeit wurde nicht nur in Science-fiction-Romanen begeistert aufgegriffen, sondern hat auch zu abenteuerlichen philosophischen Spekulationen geführt.

Die Raumzeit beruht auf der weder philosophisch noch physikalisch begründeten Idee, dass Raum und Zeit identisch und miteinander austauschbar seien. Mit seiner Arbeit "Neue Theorie des Raumes und der Zeit" (1901) galt der in Göttingen lehrende ungarische Philosoph Melchior Palagyi damals als Wegbereiter der Raumzeit, auch wenn er Minkowskis Gedankenkonstruktion eindeutig abgelehnt hat. Palagyi´s missverstandene Formulierungen über die Einheit von Raum und Zeit haben allerdings den Anstoß gegeben für Minkowskis Raumzeit. Jedoch sah Palagyi Raum und Zeit lediglich  als psychologische Einheit. Unsere Wahrnehmung der Welt erfolgt räumlich und zeitlich, ohne dass wir die beiden Wahrnehmungsformen bewusst zusammenführen müssen.

Die Philosophie der Physik, welche die Vorstellungen der theoretischen Physik zu begründen versucht und andererseits auf die theoretische Physik Einfluss ausübt, fasst die Raumzeit überwiegend als Relation auf. Teilweise wird die Raumzeit auch als Substanz diskutiert. Wenn die Raumzeit absolut ist - was man aus der "Lorentz-Invarianz" der so genannten Vierergröße (drei Raumdimensionen und die Zeit) der Raumzeit schließt - dann sei sie "Substanz". Der Gedanke ignoriert nicht nur, dass Raum und Zeit nicht das selbe sind. Er setzt sich auch darüber hinweg, dass Raum und Zeit als Relationen nicht Dinge im Sinne der substantialistischen Auffassung sind. Weder Relationen noch ein mathematisches Gedankengebilde wie die Raumzeit können sich in Substanzen verwandeln, nur weil auf sie die Lorentz-Gleichungen nicht anwendbar sind.  Was Substanz ist, ist absolut im Sinne von invariant. Der Irrtum liegt in der Umkehrung, wonach alles was invariant ist, Substanz sei. Die wirklichen, objektiven Zeitrelationen sind im Gegensatz zu den relativen, subjektiven Zeitrelationen lorentz-invariant. Trotzdem bleiben sie Relationen.

Carl Friedrich von Weizsäcker schrieb über die "Union" von Raum und Zeit: "Will man von Minkowskis Union überhaupt reden, so besteht sie in einer Abhängigkeit der Definition des Raumes von der Zeit." (Die Einheit der Natur, 1971). In der Tat verändert sich die Position der Dinge im Raum ständig. Insofern hängt der Raum - wenn man ihn relationistisch auffasst - davon ab, zu welchem Zeitpunkt man ihn betrachtet.

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