gelten physikalische thesen als bewiesen/ wahr, wenn sie mathematisch erklärt, bzw. bewiesen werden können?

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7 Antworten

Hallo DerChacker,

"Wahrheit", das ist ein philosophischer Begriff. Wenn ich eine sehr einfache Definition geben soll, so würde ich - die anwesenden Philosophen mögen mir die Vereinfachung verzeihen - Wahrheit als die perfekte Übereinstimmung von Objekt und dessen Beschreibung bezeichnen.

Das Problem ist die Perfektion. In der Praxis werden wir ein Objekt nicht wirklich beliebig genau kennen. Entsprechend können wir die Übereinstimmung von Objekt und Beschreibung auch nicht mit beliebiger Genauigkeit belegen.

In der Naturwissenschaft suchen wir nach in der Natur gesetzmäßig ablaufenden Prozessen: Wir versuchen Erklärungsmodelle zu finden, die einzelne Beobachtungen in einen logischen Zusammenhang bringen. Ohne diese Erklärungsmodelle ist es unverständlich, warum wir genau das beobachteten, was wir beobachtet haben - und nicht etwas anderes.

Diese Erklärungsmodelle sind die naturwissenschaftlichen Thesen und Theorien. Dass wir eine Theorie, die allgemeine Gesetzmäßigkeiten in der Natur beschreibt, aber nie letztbeweisen können, das erkannte als erster der Philosoph und Erkenntnistheoretiker Karl Popper.

Er hat eine sehr schöne Definition gegeben, wie Naturwissenschaft eigentlich funktioniert: Wissenschaft "ist die Methode, kühne Hypothesen aufzustellen und sie der schärfsten Kritik auszusetzen, um herauszufinden, wo wir uns geirrt haben."

Kühn  bedeutet; Wir trauen uns was. Der Naturwissenschaftler traut sich, seine Modelle exakt zu formulieren. Eine naturwissenschaftliche Aussage ist so exakt formuliert, dass wir sie im Experiment testen und als falsch entlarven können.

Naturwissenschaft ist also die Methode, sich permanent und fortlaufend immer die schärfstmöglichen Tests der bestehenden Vorstellungen über die Natur auszudenken und diese durchzuführen. Das sind die Experimente.

Experimente testen also, ob unsere Vorstellungen über die Natur brauchbare Vorhersagen machen: Stimmen die Messdaten mit den Vorhersagen der Theorien für die Testsituation überein?

Wenn nein: Dann wird die These verworfen, denn wir haben sie falsifiziert - also belegt, dass es Situationen gibt, in denen sie die Natur nicht gut beschreibt.

Wenn ja: Dann hat sich die Theorie bewährt. Wir haben jetzt handfeste Gründe (die Messdaten), zu vermuten, dass unsere Vorstellungen über die Natur nicht krachfalsch sind.

Anders als der Laie das formuliert, beweist das die Theorie aber nicht. Denn unsere Messung erfolgt immer nur mit einer endlichen Messgenauigkeit. Unsere Messung erfolgt immer nur in einem Subset von Testmöglichkeiten. Es gibt aber unendlich viele Möglichkeiten - und das macht es unmöglich, abschließend allgemeine Aussagen über die Natur zu beweisen.

Es ist unmöglich, allgemeingültig zu beweisen, dass eine Modellvorstellung die Natur immer und überall perfekt beschreibt.

Popper hat das in einem recht berühmten Beispiel beschrieben: Lange kannte man weiße Schwäne und hielt die Aussage "alle Schwäne sind weiß" für wahr. Dann entdeckte man in Australien schwarze Schwäne.

Nachweisen kann man lediglich die Existenz eines Phänomens (es gibt Schwäne), nicht aber allgemeine Aussagen ("alle Schwäne sind weiß"). Derartige Allaussagen kann man nur widerlegen, indem man ein Gegenbeispiel anschleppt.

Und so machen wir das auch in der Naturwissenschaft:

Wir testen unsere sich bewährenden Modelle weiter und immer schärfer. In neuen Situationen und mit immer neuen Testgenauigkeiten. Wir versuchen sie mit allen uns zur Verfügung stehenden Mitteln zu widerlegen. Naturwissenschaft beweist nicht - sie widerlegt.

Gelingt es uns, eine Situation zu finden, in der ein bewährtes Modell nicht mehr funktioniert, so ist das toll: Denn das sind die Situationen, die uns helfen, neue, verbesserte Theorien zu entwickeln.

Weil wir aber für alle sich bestens bewährenden Aussagen nicht mit Sicherheit wissen, ob wir in Zukunft nicht eben doch Tests finden, in denen sie falsche Ergebnisse liefern, gilt eine naturwissenschaftliche Aussage niemals als wahr oder letztbewiesen.

Deshalb halten wir ja auch am Theoriebegriff fest. Anders als in der Umgangssprache werden naturwissenschaftliche Theorien aber eben sehr wohl an der Praxis getestet.

Das bedeutet aber nicht, dass naturwissenschaftliche Aussagen unzuverlässig sind. Leider wird das von der Esoterik gerne so dargestellt. ("Wissenschaft widerspricht sich eh andauernd selber...") Die alten Modelle, die in Experimenten gezeigt haben, dass sie die Natur in bestimmten Wertebereichen gut beschreiben, die sind immer noch brauchbar. Denke zum Beispiel an die Newtonsche Mechanik: Mit ihr kann man auch heute noch eine Menge Vorgänge im Alltag super durchrechnen und verstehen - obwohl sie bereits 2fach widerlegt ist: Für zu schnelle Bewegungen und zu große Schwerefelder wird sie falsch (Relativitätstheorie) und für zu kleine Objekte ebenfalls. (Quantenphysik)

Hat sich ein physikalisches Modell also im Experiment bewährt, dann gibt es auch einen Wertebereich, in dem wir es brauchbar anwenden können. Auch dann noch, wenn wir es als nicht allgemeingültig erkannt haben und durch ein allgemeingültigeres ersetzt haben.

Für Dein Beispiel mit Hawking bedeutet das also:

Er ist theoretischer Physiker. Er hat im Laufe seiner Karriere viele theoretische (also mathematische) Arbeiten geliefert. Diese bilden die Basis, überhaupt zu testende Vorhersagen zu machen. Ohne theoretische Modelle können wir nicht testen, ob diese denn zutreffen.

Dann kann es im Laufe der Zeit sein, dass diese Modelle an Beobachtungsdaten getestet wurden. Es kann dann sein, dass sie sich dabei als nicht zutreffend erweisen. Dann muss man das Modell verwerfen. Es kann auch sein, dass er aufgrund anderer Beobachtungsdaten selbst den Eindruck hatte, er müsse sein Modell anpassen. Beides aber macht Hawking nicht zu einem schlechteren Physiker, denn auch die Erkenntnis, wie die Natur NICHT ist, ist ein Erkenntnisfortschritt.

Zum Weiterhören: In diesem Podcast haben 2 Freunde von mir einmal versucht, das Ganze unterhaltsam zu erklären. Und auch den Unterschied zur Esoterik dabei herauszuarbeiten:

http://www.gwup.org/images/stories/audio/lora-gwup-5-naturwissenschaft.mp3

Grüße

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Kommentar von RicVirchow
22.12.2015, 00:40

Woooooow, einfach nur wow. Bitte bewerben Sie sich  an unserer Schule als Physiklehrerin

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Kommentar von mgausmann
22.12.2015, 17:21

Mal wieder super erklärt von dir! Ich weiß deine Beiträge echt zu schätzen!

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In der Physik - wie in den anderen Naturwissenschaften auch - gibt es keine als "wahr" oder "erwiesen" geltenden Theorie. 

Es gibt nur "erfolgreiche" Theorien, d. h. Theorien, die zum einen geeignet sind, möglichst viele beobachtbare Dinge zu erklären und die zum anderen und vor allem bislang nicht widerlegt worden sind. Und damit das letzte auch funktioniert, ist eine Theorie nur dann sinnvoll, wenn sie prinzipiell auch widerlegt werden kann. 

Was macht also ein Physiker? Er macht ein Modell, mit dem er Naturvorgänge beschreibt. Und jetzt hetzt er die Meute seiner Kolleginnen und Kollegen auf das Modell. :-) Die - und er selber auch - denken sich in der Folge möglichst viele Experimente aus, mit denen man die Gültigkeit des Modells widerlegen könnte. Kein Experiment ist in der Lage, eine Theorie zu beweisen - aber ein einziges (wiederholbares) Experiment kann ausreichen, um eine ganze Theorie auf den Müllhaufen zu werfen. 

Ob die Mathematik innerhalb einer Theorie korrekt ist, ist dagegen eine ganz andere Frage. Natürlich "killt" ein mathematischer Fehlschluss eine vermeintliche Theorie sofort - umgekehrt kann aber mathematische Richtigkeit nichts darüber aussagen, ob die Theorie und die Wirklichkeit irgendwas miteinander zu tun haben. 

Diese Betrachtungen über "Wahrheit" und "Gültigkeit" und die Frage nach den Modellen der Wirklichkeit und der Überprüfung durch Experimente machen den Kern von Naturwissenschaft aus (und auch daran zeigt sich, dass die  Mathematik eben keine Naturwissenschaft ist - anders als die Physik kennt die Mathematik so etwas wie wahr und falsch durchaus). 

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Kommentar von stey1954
22.12.2015, 02:58

@ FataMorgana2010,

ANMERKUNG:

Absatz III:

..."Kein Experiment ist in der Lage, eine Theorie zu beweisen..." ???

Absatz IV:

"... umgekehrt kann aber mathematische Richtigkeit nichts darüber aussagen, ob die Theorie und Wirklichkeit irgendwas miteinander zu tun haben" 

PS. Nur weil wir nicht in der Lage sind mathematische Richtigkeit als Wirklichkeit zu erfassen, da jede Theorie, die vorgibt, Wirklichkeit wiederzuspiegeln, nur durch Mathe fallen kann, können wir nicht behaupten, daß diese einzige Universalsprache keine Wirklichkeit beweisen kann!!!

Absatz V:

"...(und auch daran zeigt sich, daß die Mathematik eben keine Naturwissenschaft ist....)"

Jegliche Sprachen der Schöpfung sind keine Wissenschaften, da Wissenschaften mit dieser Sprache erst zu Wissenschaft wird und alle diese Sprachen der Seins sind alternativ, da gib es kein "vielleicht", wie Mathematik - die Sprache in der Physik spricht, ohne die, gäbe es keine Schöpfungswissenschaften.  

Liebe Grüße  <(●_●)>  Pippa & Rozina 

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Die von Dir erwähnten Thesen spekulieren am Rande der physikalischen Gesetze, dort wo mit Unendlichkeiten operiert wird (Schwarzes Loch: Unendliche Schwerkraft - Schwarzschildsphäre). Zur Beschreibung ist so komplexe Mathematik erforderlich, dass selbst kleinste Unschärfen (z.B. fehlende Konstanten) die Welt ganz anders erscheinen lassen. Daran ist aber nicht die Mathematik schuld (die ist weitestgehend exakt) sondern eben fehlende Kenntnisse aus der Physik (wie eben die erwähnten Konstanten), die nur experimentell ermittelt werden können. Insofern ändern sich auch Schlussfolgerungen, wenn neue oder präzisere Werte vorliegen.

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Nein, nur weil eine mathematische Lösung einer Theorie existiert, bedeutet dies noch lange nicht, dass diese mathematische Lösung dieser Theorie im Universum / Natur auch verwirklicht ist.

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Eine These ist Teil einer THEORIE, es gilt solange als richtig bis es wieder durch etwas anderes widerlegt wird.

So ist eben der Lauf in der Wissenschaft, wirklich wissen tun wir nur sehr wenig.

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Kommentar von DerChacker
21.12.2015, 22:44

Dem kann ich nicht ganz folgen, was wissen wir denn und was deiner Meinung nach glauben wir nur zu wissen?

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Nein mathematik reicht nicht aus, sonst müsste man ja keine Experimente machen.

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Kommentar von DerChacker
21.12.2015, 22:45

Aber mathematisch ist doch alles erklärbar, mir wäre neue dass man mathematische Tatsachen praktisch Wiederlegen kann

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Kommentar von DerChacker
22.12.2015, 11:49

Ok. Wenn es jetzt gerade um so kosmische Dinge geht, schwarze Löcher zum Beispiel, da kann der Mensch ja nicht mit experimentieren (oder irre ich?) wie also will man dann zu solchen Themen Experimente machen?

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nein.

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