zuletzt überarbeitet am 2. November 2019
Wenige Wochen vor seinem Tod schrieb Einstein im März 1955 an die Hinterbliebenen seines Weggefährten und Freundes Michele Besso: "Nun ist er mir auch mit dem Abschied von dieser sonderbaren Welt ein wenig vorausgegangen. Dies bedeutet nichts. Für uns gläubige Physiker hat die Scheidung zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nur die Bedeutung einer wenn auch hartnäckigen Illusion."
Diese als Trost gedachten Worte haben allerdings auch einen Hintergrund, der Einstein als Konsequenz aus seiner Theorie in reiferem Alter bewusst war. Nach der Relativitätstheorie verläuft die Zeit in unterschiedlich bewegten Systemen unterschiedlich, sodass Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nicht mehr voneinander zu unterscheiden sind, wenn man die Welt insgesamt betrachtet.
Weil nach der Relativitätstheorie Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft gleichzeitig stattfinden, haben relativitätsgläubige Philosophen den Ausweg gesucht, die Zeit als Illusion zu deuten. Die Vergangenheit existiert nicht mehr. Die Zukunft existiert noch nicht. Die Gegenwart ist lediglich die Grenze zwischen Vergangenheit und Zukunft. Als Grenze hat sie keine Ausdehnung, ist sozusagen nichts. Also sind Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft lediglich Illusionen, die uns der Verstand vorspiegelt. Auch muss die Gegenwart zwangsläufig eine Illusion sein, weil es nach der Relativitätstheorie keine absolute Gleichzeitigkeit gibt, sprich der gegenwärtige Augenblick ist nur ein subjektiver Eindruck. Auf solche realitätsfernen Gedankenkonstruktionen trifft man heute sogar in renommierten Wissenschaftszeitschriften.
Vergangenes wird nicht zur Illusion, weil es nicht mehr materiell existiert. Der gegenwärtige Augenblick ist keine Illusion, nur weil man ihn mathematisch beliebig klein denken kann oder weil es nach der Relativitätstheorie keine reale Gleichzeitigkeit gibt. Die Zukunft ist keine Illusion, so lange die Welt nicht untergeht. Der illusionistischen Wortlogik fehlt der Bezug zur Wirklichkeit. Die Zeit ist keine Illusion, sondern wir erfahren sie auf allen Ebenen der Wirklichkeit:
- die Zeitrelationen als Eigenschaft der materiellen Welt, weil sie auf der Grundlage der Aufeinanderfolge von Veränderungen entstehen
- Zeit als angeborene Kategorie unseres Denkens und Erkennens, als eine abstrakte Ordnungsstruktur, die durch die evolutionäre Entwicklung des Verstandes aufgrund der in der Außenwelt beobachteten Veränderungen entsteht
- Zeit als logisch-mathematisches Prinzip, auf dem die Idee der Uhr beruht.
Sonntag, 11. August 2013
Samstag, 26. Januar 2013
Hat die Zeit eine Geschwindigkeit?
letzter Nachtrag vom März 2026
Wir sprechen vom Verlauf der Zeit und neigen zu der Vorstellung, dass die Zeit wie ein Fluss ständig dahinfließt. Dann liegt die Frage nahe, mit welcher Geschwindigkeit der Fluss fließt. Doch diese Frage resultiert nur aus der Ungenauigkeit der Sprache, die wiederum aus der Ungenauigkeit des Denkens kommt. Von Natur aus haben wir keine genaue Vorstellung davon, was Zeit ist. Der Eindruck des Dahinfließens entsteht auf der Grundlage der ständigen Veränderungen in der Außenwelt. Doch nicht die Zeit fließt dahin, sondern der Verlauf der realen Geschehnisse bildet einen ständig fließenden Strom. Die realen Veränderungen und Bewegungen verlaufen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die Zeit dagegen fließt nicht und verläuft nicht, sondern ist das Maß für die Dauer zwischen zwei Ereignissen. Mit der Uhr messen wir die Dauer eines bestimmten Vorgangs, woraus wir wiederum die Geschwindigkeit des Vorgangs berechnen können. Die Uhr ist vergleichbar dem Meterstab, den wir als Werkzeug zum Messen von Längen benötigen.
Wir sehen das auch an der Formel v = s/t (Geschwindigkeit = zurückgelegte Strecke je Zeiteinheit). Geschwindigkeit wird an der Zeit gemessen, ohne dass der Zeit selbst eine Geschwindigkeit zugeordnet werden kann. Der "gleichmäßige Verlauf der Zeit" - dieser Ausdruck ist ungenau, es muß heißen: Das Gleichmaß der Zeit! - besteht lediglich darin, dass eine Sekunde (man könnte sich auch auf eine andere Maßeinheit verständigen) stets die gleiche Dauer hat. Doch die Sekunde hat keine Geschwindigkeit, sondern ist eine Maßeinheit.
Man kann versuchen, sich das an einer Uhr zu verdeutlichen. Es ist ohne Belang, ob der Sand schnell oder langsam durch die Sanduhr fließt. Es kommt nur darauf an, dass der Sand gleichmäßig fließt. Eine Minute kann man dann an der Skala markieren, so dass die Minute jederzeit wieder darstellbar ist (solange man für einen ungestört gleichmäßigen Lauf der Sanduhr sorgt, das heißt, sie darf - ähnlich wie eine Atomuhr - nicht wechselnder Schwerkraft oder Beschleunigung ausgesetzt werden). - Entsprechendes gilt für die Pendeluhr. Das Pendel schwingt bei der einen Uhr schnell, bei der anderen Uhr langsam. Es kommt nur auf die gleichmäßige Schwingungsdauer an. Am Zifferblatt der Uhr lesen wir Sekunden ab. Damit vergleichen wir die Dauer eines realen Vorgangs und können seine Dauer in Sekunden angeben.
Der Gedanke, dass der Gang von Uhren gleichzusetzen ist mit dem Verlauf der Zeit, stammt aus der speziellen Relativitätstheorie und beruht auf der Verwechslung von Zeit und Uhrzeit. Uhren gehen aus unterschiedlichen Gründen nie absolut gleichmäßig. Daraus auf einen unterschiedlichen Verlauf der Zeit zu schließen, ist ein Irrtum. Wenn die Uhr ungleichmäßig geht, dann korrigieren wir die Uhr, nicht aber die Zeit.
Wir sprechen vom Verlauf der Zeit und neigen zu der Vorstellung, dass die Zeit wie ein Fluss ständig dahinfließt. Dann liegt die Frage nahe, mit welcher Geschwindigkeit der Fluss fließt. Doch diese Frage resultiert nur aus der Ungenauigkeit der Sprache, die wiederum aus der Ungenauigkeit des Denkens kommt. Von Natur aus haben wir keine genaue Vorstellung davon, was Zeit ist. Der Eindruck des Dahinfließens entsteht auf der Grundlage der ständigen Veränderungen in der Außenwelt. Doch nicht die Zeit fließt dahin, sondern der Verlauf der realen Geschehnisse bildet einen ständig fließenden Strom. Die realen Veränderungen und Bewegungen verlaufen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die Zeit dagegen fließt nicht und verläuft nicht, sondern ist das Maß für die Dauer zwischen zwei Ereignissen. Mit der Uhr messen wir die Dauer eines bestimmten Vorgangs, woraus wir wiederum die Geschwindigkeit des Vorgangs berechnen können. Die Uhr ist vergleichbar dem Meterstab, den wir als Werkzeug zum Messen von Längen benötigen.
Wir sehen das auch an der Formel v = s/t (Geschwindigkeit = zurückgelegte Strecke je Zeiteinheit). Geschwindigkeit wird an der Zeit gemessen, ohne dass der Zeit selbst eine Geschwindigkeit zugeordnet werden kann. Der "gleichmäßige Verlauf der Zeit" - dieser Ausdruck ist ungenau, es muß heißen: Das Gleichmaß der Zeit! - besteht lediglich darin, dass eine Sekunde (man könnte sich auch auf eine andere Maßeinheit verständigen) stets die gleiche Dauer hat. Doch die Sekunde hat keine Geschwindigkeit, sondern ist eine Maßeinheit.
Man kann versuchen, sich das an einer Uhr zu verdeutlichen. Es ist ohne Belang, ob der Sand schnell oder langsam durch die Sanduhr fließt. Es kommt nur darauf an, dass der Sand gleichmäßig fließt. Eine Minute kann man dann an der Skala markieren, so dass die Minute jederzeit wieder darstellbar ist (solange man für einen ungestört gleichmäßigen Lauf der Sanduhr sorgt, das heißt, sie darf - ähnlich wie eine Atomuhr - nicht wechselnder Schwerkraft oder Beschleunigung ausgesetzt werden). - Entsprechendes gilt für die Pendeluhr. Das Pendel schwingt bei der einen Uhr schnell, bei der anderen Uhr langsam. Es kommt nur auf die gleichmäßige Schwingungsdauer an. Am Zifferblatt der Uhr lesen wir Sekunden ab. Damit vergleichen wir die Dauer eines realen Vorgangs und können seine Dauer in Sekunden angeben.
Der Gedanke, dass der Gang von Uhren gleichzusetzen ist mit dem Verlauf der Zeit, stammt aus der speziellen Relativitätstheorie und beruht auf der Verwechslung von Zeit und Uhrzeit. Uhren gehen aus unterschiedlichen Gründen nie absolut gleichmäßig. Daraus auf einen unterschiedlichen Verlauf der Zeit zu schließen, ist ein Irrtum. Wenn die Uhr ungleichmäßig geht, dann korrigieren wir die Uhr, nicht aber die Zeit.
Nachtrag vom März 2026:
Die zutreffende Antwort auf die irrige Vorstellung der dahinfließenden Zeit wusste schon Immanuel Kant: "Denn der Wechsel trifft die Zeit selbst nicht, sondern nur die Erscheinungen in der Zeit", und weiter: "Wollte man der Zeit selbst eine Folge nacheinander beilegen, so müsste man noch eine andere Zeit denken, in welcher diese Folge möglich wäre" (Kritik der reinen Vernunft).
Samstag, 5. Januar 2013
Der Zeitpfeil
Die Physik erklärt die Richtung der Zeit mit der Entropie. Bestimmte physikalische Vorgänge verlaufen nur in eine Richtung und sind nicht reversibel. Die Wärmeenergie ist im Universum ungleichmäßig verteilt. Weil die Wärme stets von wärmeren zu kälteren Körpern, aber von Natur aus niemals umgekehrt fließt, wird irgendwann im gesamten Universum die selbe Temperatur herrschen. Daher verläuft die Zeit nur vorwärts, nicht rückwärts. Wer eine physikalische Begründung für den Zeitpfeil sucht, der mag mit dieser Erklärung zufrieden sein.
Im Gegensatz zu dem physikalischen Argument der Entropie zeigt eine umfassendere Betrachtung der Wirklichkeit, dass aus Chaos auch Ordnung entsteht. Auf der Grundlage von Materie entsteht Leben. Auf der Grundlage von Leben entsteht Bewusstsein. Auf der Grundlage von Bewusstsein entstehen Verstand und Geist, entstehen geistige Produkte wie Mathematik, wissenschaftliche Theorien und Kunstwerke.
Die absolute Zeit als Denkkategorie und logisches Prinzip hat eine eindeutige Richtung, von der Vergangenheit über die Gegenwart zur Zukunft. Es bleibt lediglich die Frage, ob auch die Zeitrelationen von Natur aus nur vorwärts gerichtet sind.
Zeitrelationen entstehen aus dem Nacheinander von Veränderungen und Ereignissen. Im Nacheinander ist bereits die Richtung von früher zu später gegeben. Wer ein handfesteres Argument braucht: Zeitrelationen können nur von jetzt in die Zukunft gemessen werden. Der Grund dafür ist, dass die Vergangenheit nicht mehr materiell existiert, sondern nur in unserem Gedächtnis. Die Welt befindet sich in jedem Augenblick in einem bestimmten Zustand. Vergangene Zustände sind nur in unserem Gedächtnis, aber nicht mehr real vorhanden. Physikalisch real ist der Zustand der Welt im gegenwärtigen Augenblick, und physikalisch real wird der Zustand sein, der in einem zukünftigen Augenblick eintreten wird. Um eine Zeitspanne zu messen, kann ich die Stoppuhr nur jetzt starten und in einem zukünftigen Jetzt anhalten. Man kann aber mit der Stoppuhr nicht von jetzt in die Vergangenheit zurück messen.
Wenn ein großer räumlicher Abstand zwischen Beobachter und Objekt besteht, so können zwar Zeitrelationen gemessen werden, die bereits in der Vergangenheit liegen. Was wir jetzt auf der Sonne beobachten, hat sich bereits vor acht Minuten ereignet. Aber auch in diesem Fall gilt, dass Zeitrelationen nur von früher nach später gemessen werden können. Was sich vor acht Minuten auf der Sonne ereignet hat, ist Vergangenheit. Aber diese Vergangenheit ist in dem Licht gespeichert, das uns als Informationsträger über den Zustand der Sonne informiert.
Daher haben Zeitrelationen eine eindeutige Richtung. Selbst wenn die Welt wieder zu einem früheren Zustand zurückkehren würde, so wäre das später als jetzt. Gleich welche neuen Ereignisse kommen, gleich ob sie eine Rückentwicklung der Welt bedeuten, sie erfolgen stets in der Zukunft, das heißt später als jetzt. Ein Pendel schwingt hin und her, weg vom Ausgangspunkt und wieder zurück. Trotzdem läuft die Zeit nicht hin und zurück, sondern sie verläuft von einer Pendelschwingung zur anderen stetig nur vorwärts. Das Pendel sagt über die Richtung der Zeit nichts aus, so wenig wie die Entropie etwas über die Richtung der Zeit aussagt.
Im Gegensatz zu dem physikalischen Argument der Entropie zeigt eine umfassendere Betrachtung der Wirklichkeit, dass aus Chaos auch Ordnung entsteht. Auf der Grundlage von Materie entsteht Leben. Auf der Grundlage von Leben entsteht Bewusstsein. Auf der Grundlage von Bewusstsein entstehen Verstand und Geist, entstehen geistige Produkte wie Mathematik, wissenschaftliche Theorien und Kunstwerke.
Die absolute Zeit als Denkkategorie und logisches Prinzip hat eine eindeutige Richtung, von der Vergangenheit über die Gegenwart zur Zukunft. Es bleibt lediglich die Frage, ob auch die Zeitrelationen von Natur aus nur vorwärts gerichtet sind.
Zeitrelationen entstehen aus dem Nacheinander von Veränderungen und Ereignissen. Im Nacheinander ist bereits die Richtung von früher zu später gegeben. Wer ein handfesteres Argument braucht: Zeitrelationen können nur von jetzt in die Zukunft gemessen werden. Der Grund dafür ist, dass die Vergangenheit nicht mehr materiell existiert, sondern nur in unserem Gedächtnis. Die Welt befindet sich in jedem Augenblick in einem bestimmten Zustand. Vergangene Zustände sind nur in unserem Gedächtnis, aber nicht mehr real vorhanden. Physikalisch real ist der Zustand der Welt im gegenwärtigen Augenblick, und physikalisch real wird der Zustand sein, der in einem zukünftigen Augenblick eintreten wird. Um eine Zeitspanne zu messen, kann ich die Stoppuhr nur jetzt starten und in einem zukünftigen Jetzt anhalten. Man kann aber mit der Stoppuhr nicht von jetzt in die Vergangenheit zurück messen.
Wenn ein großer räumlicher Abstand zwischen Beobachter und Objekt besteht, so können zwar Zeitrelationen gemessen werden, die bereits in der Vergangenheit liegen. Was wir jetzt auf der Sonne beobachten, hat sich bereits vor acht Minuten ereignet. Aber auch in diesem Fall gilt, dass Zeitrelationen nur von früher nach später gemessen werden können. Was sich vor acht Minuten auf der Sonne ereignet hat, ist Vergangenheit. Aber diese Vergangenheit ist in dem Licht gespeichert, das uns als Informationsträger über den Zustand der Sonne informiert.
Daher haben Zeitrelationen eine eindeutige Richtung. Selbst wenn die Welt wieder zu einem früheren Zustand zurückkehren würde, so wäre das später als jetzt. Gleich welche neuen Ereignisse kommen, gleich ob sie eine Rückentwicklung der Welt bedeuten, sie erfolgen stets in der Zukunft, das heißt später als jetzt. Ein Pendel schwingt hin und her, weg vom Ausgangspunkt und wieder zurück. Trotzdem läuft die Zeit nicht hin und zurück, sondern sie verläuft von einer Pendelschwingung zur anderen stetig nur vorwärts. Das Pendel sagt über die Richtung der Zeit nichts aus, so wenig wie die Entropie etwas über die Richtung der Zeit aussagt.
Samstag, 21. Juli 2012
Rationalismus und Empirismus
Der Empirismus bezeichnet eine erkenntnistheoretische Position, die im Gegensatz zum Rationalismus behauptet, dass jedes Wissen auf Erfahrung zurückgeht. Der Ausdruck Empirismus in seiner heutigen Bedeutung wurde durch Immanuel Kant in die Philosophie eingeführt. *) Kant bezeichnete als Empiristen die Philosophen, welche das auf dem Verstand beruhende reine Vernunftwissen aus der Erfahrung herleiten wollen. John Locke, George Berkeley und David Hume gelten als Hauptvertreter des Empirismus. Die Empiristen nannten sich im 19. Jahrhundert Positivisten. Wenn Erfahrung allein als durch Sinneseindrücke vermittelt gilt, so spricht man von Sensualismus, einer speziellen Form des Empirismus. Ernst Mach war der bedeutendste deutschsprachige Protagonist dieser Philosophie. Der Machismus war eine philosophische Modeerscheinung. Der Empirismus leugnet alle nicht-empirischen ("apriorischen") Inhalte der Wissenschaft und beruft sich auf naturwissenschaftliche Erfahrungspraxis. Zum Beispiel: Das logische Prinzip der absoluten Zeit wird bestritten, weil die absolute Zeit in der Natur nicht nachweisbar ist.
Gegen den Empirismus wird eingewandt, dass keine Wissenschaft, die Physik eingeschlossen, ohne apriorisch begründete Sätze auskommt. Auch können empirisch gewonnene Daten nicht ohne Theorie interpretiert werden. Die von Karl Popper vertretene These, wonach die Erfahrung von der Theorie abhängt, hat sich weithin durchgesetzt. Eine weitere Bestätigung erfährt der Apriorismus Kants durch die auf Konrad Lorenz und andere Autoren zurückgehende evolutionäre Erkenntnistheorie. Danach passt sich der Verstand im Lauf der evolutionären Entwicklung an die Umwelt an. Die Strukturen und Eigenschaften der Welt führen zu angeborenen Denkkategorien wie Raum und Zeit. Dass eine Denkkategorie wie die absolute Zeit nicht als physikalisches Objekt nachweisbar ist, widerlegt nicht, dass sie - vergleichbar dem Denken in den Kategorien Ursache und Wirkung - Voraussetzung von Denken und Erkennen und damit Voraussetzung jeder Wissenschaft ist. Außerdem erweist sich die absolute Zeit als eine perspektivische Idee, die durch das Streben der Physik nach gleichmäßig gehenden Uhren bestätigt wird.
Es geht um die Frage des richtigen Denkens. Sollen wir dem uns angeborenen sicheren Wissen folgen, dass die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen eine reale Tatsache ist - auch wenn wir nicht in der Lage sind, die Gleichzeitigkeit in jedem Einzelfall zu beobachten und zu messen? Oder sollen wir nur als wahr betrachten, was wir in jedem Einzelfall beobachten und messen können - womit unser angeborenes Wissen der absoluten Gleichzeitigkeit in Frage steht? Es geht, kurz gesagt, um Rationalismus oder Empirismus.
Der Streit, ob unser gesamtes Wissen ausschließlich aus der Erfahrung oder teilweise auch aus der Logik des Verstandes kommt, erscheint nur auf den ersten Blick als rein theoretischer Prinzipienstreit, den man zu den Akten legen könnte. Durch die Schlussfolgerungen, die daraus gezogen werden, bekommt er eine grundlegende wissenschaftliche Bedeutung. Ist die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen eine objektive Tatsache, wie uns der logische Verstand sagt, oder ist Gleichzeitigkeit nur gegeben, wenn sie beobachtet und gemessen werden kann? Gibt es die absolute Zeit als logisches Prinzip, oder gibt es keine absolute Zeit, weil man sie wegen der Ungenauigkeit von Uhren nicht messen kann? Mit den Antworten auf diese Fragen steht und fällt die Relativitätstheorie.
Wer überzeugt ist, dass alles Wissen aus der Erfahrung stammt, der leugnet alles logische Wissen, das nicht durch Erfahrung nachprüfbar ist. Moderne Atomuhren weichen vom gleichmäßigen Gang in einer Million Jahren lediglich um eine Sekunde ab. Sollen wir den logischen Gedanken der absoluten Zeit ablehnen, weil die absolute Genauigkeit von Uhren noch nicht erreicht ist, ja vielleicht niemals erreicht wird? Oder liegt nicht vielmehr im Streben nach immer noch gleichmäßiger gehenden Uhren die Bestätigung, dass die Physik die absolute Zeit als logisches Prinzip de facto schon immer anerkannt hat?
In der speziellen Relativitätstheorie von 1905 zeigt sich eine extreme Ausprägung des Empirismus, nämlich der u.a. durch Ernst Mach vertretene Sensualismus. In der Relativitätstheorie wird die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen ausschließlich nach den individuellen Sinneseindrücken der Beobachter beurteilt. Daraus folgt als unmittelbare Konsequenz die Relativität der Zeit. Dass wir die objektive Wirklichkeit im weitesten Sinne nicht erkennen können, weiss man seit Immanuel Kant. Doch mit der Relativitätstheorie wird die einheitliche physikalische Wirklichkeit, die Einheit der Natur aufgegeben. Im Grunde bestreitet der Sensualismus die Fähigkeit des Menschen, über die durch unsere Sinnesorgane gegebenen Grenzen hinaus zu denken.
-----------
*) So steht es im Lexikon. Doch schon Leibniz unterscheidet zwischen Vernunftwahrheiten und Tatsachenwahrheiten. Er setzt sich mit den Empiristen darüber auseinander, ob unsere Begriffe angeboren sind oder allein aus der Sinneserfahrung stammen. Für Leibniz stehen die lediglich aus Erfahrung resultierenden "Folgerungen, welche die Tiere ziehen, auf der selben Stufe wie die von reinen Empirikern". Erst in den Vernunftwahrheiten haben wir sichere Wahrheiten. Damit erst erhebt sich der Mensch über das Tier und wird zum Geistwesen.
(Der letzte Satz mag für manchen etwas altmodisch klingen, aber er ist wahr. Tiere lernen im allgemeinen nur aus Erfahrung. Der Mensch dagegen kann auch durch die Verstandeslogik Wissen erwerben. Womit ich nicht die Tiere abwerten will. Unter dem Gesichtspunkt der Evolution sind sie unsere dumm gebliebenen Brüder, gegen die wir uns nicht als Unmenschen erweisen sollten, wenn wir nicht unsere Menschenwürde aufgeben wollen. Aber das ist ein anderes Thema).
Gegen den Empirismus wird eingewandt, dass keine Wissenschaft, die Physik eingeschlossen, ohne apriorisch begründete Sätze auskommt. Auch können empirisch gewonnene Daten nicht ohne Theorie interpretiert werden. Die von Karl Popper vertretene These, wonach die Erfahrung von der Theorie abhängt, hat sich weithin durchgesetzt. Eine weitere Bestätigung erfährt der Apriorismus Kants durch die auf Konrad Lorenz und andere Autoren zurückgehende evolutionäre Erkenntnistheorie. Danach passt sich der Verstand im Lauf der evolutionären Entwicklung an die Umwelt an. Die Strukturen und Eigenschaften der Welt führen zu angeborenen Denkkategorien wie Raum und Zeit. Dass eine Denkkategorie wie die absolute Zeit nicht als physikalisches Objekt nachweisbar ist, widerlegt nicht, dass sie - vergleichbar dem Denken in den Kategorien Ursache und Wirkung - Voraussetzung von Denken und Erkennen und damit Voraussetzung jeder Wissenschaft ist. Außerdem erweist sich die absolute Zeit als eine perspektivische Idee, die durch das Streben der Physik nach gleichmäßig gehenden Uhren bestätigt wird.
Es geht um die Frage des richtigen Denkens. Sollen wir dem uns angeborenen sicheren Wissen folgen, dass die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen eine reale Tatsache ist - auch wenn wir nicht in der Lage sind, die Gleichzeitigkeit in jedem Einzelfall zu beobachten und zu messen? Oder sollen wir nur als wahr betrachten, was wir in jedem Einzelfall beobachten und messen können - womit unser angeborenes Wissen der absoluten Gleichzeitigkeit in Frage steht? Es geht, kurz gesagt, um Rationalismus oder Empirismus.
Der Streit, ob unser gesamtes Wissen ausschließlich aus der Erfahrung oder teilweise auch aus der Logik des Verstandes kommt, erscheint nur auf den ersten Blick als rein theoretischer Prinzipienstreit, den man zu den Akten legen könnte. Durch die Schlussfolgerungen, die daraus gezogen werden, bekommt er eine grundlegende wissenschaftliche Bedeutung. Ist die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen eine objektive Tatsache, wie uns der logische Verstand sagt, oder ist Gleichzeitigkeit nur gegeben, wenn sie beobachtet und gemessen werden kann? Gibt es die absolute Zeit als logisches Prinzip, oder gibt es keine absolute Zeit, weil man sie wegen der Ungenauigkeit von Uhren nicht messen kann? Mit den Antworten auf diese Fragen steht und fällt die Relativitätstheorie.
Wer überzeugt ist, dass alles Wissen aus der Erfahrung stammt, der leugnet alles logische Wissen, das nicht durch Erfahrung nachprüfbar ist. Moderne Atomuhren weichen vom gleichmäßigen Gang in einer Million Jahren lediglich um eine Sekunde ab. Sollen wir den logischen Gedanken der absoluten Zeit ablehnen, weil die absolute Genauigkeit von Uhren noch nicht erreicht ist, ja vielleicht niemals erreicht wird? Oder liegt nicht vielmehr im Streben nach immer noch gleichmäßiger gehenden Uhren die Bestätigung, dass die Physik die absolute Zeit als logisches Prinzip de facto schon immer anerkannt hat?
In der speziellen Relativitätstheorie von 1905 zeigt sich eine extreme Ausprägung des Empirismus, nämlich der u.a. durch Ernst Mach vertretene Sensualismus. In der Relativitätstheorie wird die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen ausschließlich nach den individuellen Sinneseindrücken der Beobachter beurteilt. Daraus folgt als unmittelbare Konsequenz die Relativität der Zeit. Dass wir die objektive Wirklichkeit im weitesten Sinne nicht erkennen können, weiss man seit Immanuel Kant. Doch mit der Relativitätstheorie wird die einheitliche physikalische Wirklichkeit, die Einheit der Natur aufgegeben. Im Grunde bestreitet der Sensualismus die Fähigkeit des Menschen, über die durch unsere Sinnesorgane gegebenen Grenzen hinaus zu denken.
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*) So steht es im Lexikon. Doch schon Leibniz unterscheidet zwischen Vernunftwahrheiten und Tatsachenwahrheiten. Er setzt sich mit den Empiristen darüber auseinander, ob unsere Begriffe angeboren sind oder allein aus der Sinneserfahrung stammen. Für Leibniz stehen die lediglich aus Erfahrung resultierenden "Folgerungen, welche die Tiere ziehen, auf der selben Stufe wie die von reinen Empirikern". Erst in den Vernunftwahrheiten haben wir sichere Wahrheiten. Damit erst erhebt sich der Mensch über das Tier und wird zum Geistwesen.
(Der letzte Satz mag für manchen etwas altmodisch klingen, aber er ist wahr. Tiere lernen im allgemeinen nur aus Erfahrung. Der Mensch dagegen kann auch durch die Verstandeslogik Wissen erwerben. Womit ich nicht die Tiere abwerten will. Unter dem Gesichtspunkt der Evolution sind sie unsere dumm gebliebenen Brüder, gegen die wir uns nicht als Unmenschen erweisen sollten, wenn wir nicht unsere Menschenwürde aufgeben wollen. Aber das ist ein anderes Thema).
Sonntag, 13. März 2011
Kritik der Raumzeit
(überarbeitet am 1. November 2019)
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 in Göttingen lehrende Mathematiker Hermann Minkowski (1864 - 1909) die Effekte nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie ein. In den Minkowski-Diagrammen ist 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. Die Maßstäbe werden 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. Nebenbei weist die Bezeichnung Raumzeit auch darauf hin, dass in unterschiedlichen Teilen des Raumes unterschiedliche Zeiten herrschen, so wie es den eigenwilligen Theorien 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. Der in Göttingen lehrende ungarische Philosoph Melchior Palagyi hat in seiner Arbeit "Neue Theorie des Raumes und der Zeit" (1901) als erster den Begriff "Raumzeit" verwendet. Allerdings bezeichnete er damit lediglich den Umstand, dass unser Verstand ohne unser Zutun die unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Sinneseindrücke zu einem einheitlichen raumzeitlichen Erleben zusammenfügt. Später haben Einsteins Anhänger versucht, Palagyi als Vordenker und Wegbereiter der relativistischen Raumzeit zu vereinnahmen, wogegen er sich erfolgreich gewehrt hat (u.a. mit den Worten "Mathematik schützt nicht vor Torheit").
Relativisten folgerten aus der "Lorentz-Invarianz" der so genannten Vierergröße (drei Raumdimensionen und die Zeit), die Raumzeit falle philosophisch unter den Begriff "Substanz". Der Gedanke ignoriert nicht nur, dass Raum und Zeit nicht dasselbe 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 objektiven Zeitrelationen sind im Gegensatz zu den relativen, subjektiven Zeitrelationen lorentz-invariant. Trotzdem bleiben sie Relationen.
Der Physiker und Philosoph Carl Friedrich von Weizsäcker (1912 - 2007) 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.
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 in Göttingen lehrende Mathematiker Hermann Minkowski (1864 - 1909) die Effekte nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie ein. In den Minkowski-Diagrammen ist 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. Die Maßstäbe werden 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. Nebenbei weist die Bezeichnung Raumzeit auch darauf hin, dass in unterschiedlichen Teilen des Raumes unterschiedliche Zeiten herrschen, so wie es den eigenwilligen Theorien 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. Der in Göttingen lehrende ungarische Philosoph Melchior Palagyi hat in seiner Arbeit "Neue Theorie des Raumes und der Zeit" (1901) als erster den Begriff "Raumzeit" verwendet. Allerdings bezeichnete er damit lediglich den Umstand, dass unser Verstand ohne unser Zutun die unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Sinneseindrücke zu einem einheitlichen raumzeitlichen Erleben zusammenfügt. Später haben Einsteins Anhänger versucht, Palagyi als Vordenker und Wegbereiter der relativistischen Raumzeit zu vereinnahmen, wogegen er sich erfolgreich gewehrt hat (u.a. mit den Worten "Mathematik schützt nicht vor Torheit").
Relativisten folgerten aus der "Lorentz-Invarianz" der so genannten Vierergröße (drei Raumdimensionen und die Zeit), die Raumzeit falle philosophisch unter den Begriff "Substanz". Der Gedanke ignoriert nicht nur, dass Raum und Zeit nicht dasselbe 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 objektiven Zeitrelationen sind im Gegensatz zu den relativen, subjektiven Zeitrelationen lorentz-invariant. Trotzdem bleiben sie Relationen.
Der Physiker und Philosoph Carl Friedrich von Weizsäcker (1912 - 2007) 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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