Warum haben Naturkonstanten ausgerechnet die Werte die sie haben?
Wenn die Naturkonstanten in einem theoretisch möglichen Multiversum leicht variieren könnten: Gibt es dann eine tieferliegende physikalische oder mathematische Notwendigkeit dass sie genau diese Werte haben mussten? Oder ist diese "Feinabstimmung" einfach nur ein weiteres Zeichen dafür dass unser physikalisches Weltbild unvollständig ist?
6 Antworten
Nicht alles im Universum fließt und verändert sich. Einige Dinge bleiben zumindest über lange Zeiträume und große Distanzen (scheinbar) konstant. Dies ergibt sich letztlich aus den spezifischen Eigenschaften von Materie, Energie sowie deren Zusammenspiel und den Modellen, mit denen wir versuchen, diese Zusammenhänge zu ergründen.
Insofern ist die Annahme, dass die entdeckten Konstanten tatsächlich konstant sind, zunächst mal nur Ausdruck unserer Modellbildungen. Ob das auch tatsächlich so ist, lässt sich nicht nachweisen.
Warum haben Naturkonstanten ausgerechnet die Werte die sie haben?
Das ergibt sich aus unseren Zahlen- und Messystemen. Mit anderen Zahlen und Maßeinheiten würden sich auch andere Werte ergeben.
Gibt es dann eine tieferliegende physikalische oder mathematische Notwendigkeit dass sie genau diese Werte haben mussten?
Ob es tieferliegende physikalische Gründe gibt, weiß man im Grunde nicht.
Dass es mathematische Notwendigkeiten gibt folgt aus den Gleichungssystemen, mit denen wir die Modelle beschreiben, die wir bilden.
Oder ist diese "Feinabstimmung" einfach nur ein weiteres Zeichen dafür dass unser physikalisches Weltbild unvollständig ist?
Mit dem Begriff der "Feinabstimmung" haben viele Naturwissenschaftler so ihre Probleme. Der Begriff wird ja vor allem im religiösen Zusammenhang gebraucht, um aus der angeblichen Feinabstimmung zu schließen, dass es einen Schöpfergott geben muss, der zuerst die Feinabstimmung geschaffen und danach und passend dazu das Universum geschaffen habe. Das ist aber eine sehr antropozentrische Betrachtungsweise. Ob es tatsächlich diese Feinabstimmung als einzig mögliche Kombination von Konstanten gibt und keine andere, die ein habitables Universum erzeugen könnte, weiß man nicht.
Insofern ist deine zweite Vermutung, dass schlichtweg unser physikalische Weltbild unvollständig sei, naheliegend.
Man könnte die Sache auch anders angehen und annehmen, dass Univerusm ist nun mal tatsächlich entstanden, woran es keinen Zweifel geben dürfte. Das, was wir als Naturgesetze und Naturkonstanten bezeichnen, ist lediglich ein Versuch der Beschreibung der Wirklichkeit in Rahmen von angenäherten und stark vereinfachten Modellen. Man sollte daher nicht allzuviel hineininterpretieren.
Ist halt so. Wenn wir außerhalb des Systems schauen würden, dann hätten wir womöglich eine Erklärung dafür, dann aber womöglich auch wieder andere Konstanten.
Ohne Axiome geht es nicht.
Warum stoßen sich gleichnamige Ladungen ab? Warum gibt es magnetische Felder? Warum haben Naturkonstanten, mal ganz unabhängig von den Zahlenwerten, die sich aufgrund der Einheiten so ergeben, genau diese Werte? Warum verhalten sich die Dinge so, wie sie sich verhalten?
Das sind Fragen, auf die man in der Wissenschaft keine Antworten finden kann. Unser physikalisches Weltbild wird immer unvollständig sein, und das hauptsächlich weil wir selbst Teil der Realität, die wir versuchen zu beschreiben, sind und dadurch keine wahrhaftige Beobachterperspektive einnehmen können.
Fakt ist jedoch, dass in allem, was wir beobachten und beobachtet haben, ein Design steckt. Alles ist funktional, architektonisch, mit Informationen gefüllt.
Es gibt dafür keine allgemeine Erklärung und es konnte noch niemand diese Zahlen herleiten. Ich bin mir ziemlich sicher, dass wir dafür keinen mathematischen Grund finden werden.
Die Naturkonstanten sind sehr präzise so, dass bewusst denkende Lebewesen entstehen können. Wenn es dafür einen mathematischen Grund gäbe, wäre das ein unglaublicher Zufall, dass der mathematische Grund ausgerechnet mit der 'anthropischen' Bedingung übereinstimmt.
Ich denke daher, dass die Feinabstimmung ein Beobachter-Effekt ist. Das Universum besteht aus vielen Welten, die verschiedene Naturkonstanten haben. Es ist klar, dass wir nur eine Welt beobachten können, in der Beobachter entstehen können. Wenn es ganz viele verschiedene Weiter gibt, ist die Feinabstimmung kein Zufall.
Manche nennen die Feinabstimmung als Beweis für einen Gott. Sie verschieben damit das Problem dabei aber nur auf die nächste Frage, woher denn dieser Gott kommt, der ja noch eine viel grössere Feinabstimmung in sich tragen müsste. Damit wäre der Zufall also nicht ausgeräumt, sondern nur verschoben.
Im Prinzip beantwortet die Naturwissenschaft keine "Warum-Fragen" sondern sie beschreibt die Natur mit Modellen. Ähnlich wie in der Mathematik ist es dabei ein Ziel das Modell möglichst einfach zu machen und vielleicht sogar alles aus einem Grundprinzip abzuleiten. Dahinter steht der kryptisch religiöse Gedanke, dass "Gott" ein elegantes Universum geschaffen hat. Eleganz liegt aber im Auge des Betrachters und hängt manchmal auch noch von der Interpretation der Frage ab.
Alle Materie besteht aus 6 Typen von Quarks und 6 Typen von Leptonen mit sehr verschiedenen Werten für die Masse, die mehr als 10 Zehnerpotenzen abdecken. Manchmal können sich diese Objekte durch etwa 20 unerklärliche Raten (sogenannte Mischungswinkel) ineinander umwandeln. Das ist das Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Ein elegantes Modell scheint das nicht zu sein.
Andererseits besagt dasselbe Modell, dass Sterne, die Erde, die Lebewesen, Hamburger, Tomatensaft, der Computer und alles andere in unserem Universum aus nur einem Dutzend grundlegender Objekte zusammengesetzt sind. Das scheint schon ein wenig elegant zu sein.
Vielleicht läßt sich dieses Modell noch eleganter machen. Die Natur "weiß" das, aber bisher sagt sie es uns nicht.