Ph 10 historische Weltbilder - Franz

Ph 10 historische
Weltbilder
Alle Weltbilder , auch die modernen basieren auf freien Grundannahmen, die per se nicht beweisbar sind.
Aber: Naturwissenschaftliche Denkmodelle / Weltmodelle müssen prinzipiell falsifizierbar sein!
Die Physik verwirft alle Vorstellungen, die eindeutig messbaren Fakten widersprechen.
Denkmodelle, die nicht auf messbaren Phänomenen aufsetzen, sind physikalisch wertlos.
Physik kann daher naturgemäß keine letzte Antwort geben und ihre Aussagen sind nur gültig im Rahmen der
Qualität der Messgeräte und deren momentaner Messgenauigkeit.
35000 Jahre alte Höhlenzeichnungen belegen: die Menschen hatten bis 6000 v.Chr. rein mythische Weltbilder:
sie glaubten an direkte Verbindungen zwischen Menschen, Tieren und den Göttern. Tiere und Objekte der Natur
hatten menschlich-göttliche Eigenschaften. Dies ist per se nicht falsifizierbar und damit keine Wissenschaft.
Das erste dokumentierte, noch recht mythische Weltbild: das Weltbild der Ägypter 6000 – 500 v. Chr.
Die Sterne sind Götter und Pharaonen (im Jenseits)
Die Götter geben den Menschen mit dem Tages- und Jahreslauf von Sonne, Mond und Sternen Zeichen.
Die Ägypter erkennen im Jahreslauf der Himmelsobjekte Periodizitäten, die sie erfolgreich einsetzen.
Das Weltbild der Griechen: Entwicklungszeit 600 v. Chr. bis 200 n.Chr.
Mond, Sonne, Sterne, Planeten = Wandelsterne sind göttlicher Natur
Die Griechen projizieren ihre Mythologie und Geschichte in Sternkonfigurationen: Sternbilder
Die Sonne wandert aus Sicht der Erde im Lauf des Jahres durch 13 Sternbilder
Wegen der Bedeutung der Zahl 12 definieren sie nur 12 Sternbilder als sog. „Tierkreis“
Das Weltbild der Allgemeinheit ist geozentrisch: die Erde im Mittelpunkt der Welt
600 v. Chr. entdeckt Thales v. Milet u.a. die 18 Jahre-Periodizität der Sonnen- Mondfinsternisse
Die Griechen definieren natürliche Bewegungen, die keines Antriebs bedürfen:
Kreisen um das Zentrum Erde
Fallen auf das Zentrum Erde
Um die nicht periodischen Schleifen der Planetenbewegungen damit in Einklang zu bringen,
entwickeln sie die mathematisch anspruchsvolle Epizykeltheorie
Um 150 v.Chr. findet Eratosthenes heraus: die Erde ist eine Kugel mit 40 000 km Umfang.
100 v. Chr. entdeckt Hipparch die Erdachsenpräzession (in ca. 24000 Jahren)
d.h. die Sonne steht alle 2000 Jahre in einem bestimmten Monat im vorherigen Sternbild.
Ein „griechischer Wassermann„ ist also ein heutiger „Steinbock“
Aus heutiger Sicht ist von Thales bis Kepler Astronomie gleich Astrologie
200 n. Chr. fasst Ptolemäus das gesamte Wissen der Zeit im Almagest zusammen.
Die katholische Kirche übernimmt die Vorstellungen und lehnt alles andere ab.
Die Ablehnung anderer Ansichten ist vehement: Inquisition → Hexenverbrennung, Verbannung
Man interpretiert die Bibelaussagen wörtlich, medizinisch gibt es nur Aderlass und „Blutsegen“ …
Man diskutiert ernsthaft, ob zwei Engel auf einer Nadelspitze stehen können und …
Damit versinkt das Abendland für über 1000 Jahre im Sumpf dumpfer Esoterik: finsteres Mittelalter.
Das „Morgenland“ ist technisch, medizinisch, generell wissenschaftlich seit eh und je weit voraus!
Das ändert sich erst ab 1500 …
Das klassische Weltbild
1550 entwirft Kopernikus als vorgeblich rein mathematisches Konstrukt ein heliozentrisches Weltbild
Die Planeten, die Erde und der Mond laufen auf perfekten Kreisbahnen um die Sonne.
Seine Vorausberechnungen sind aber ungenauer als die ptolemäischen.
Ende 16. Jahrhundert vermisst Tycho Brahe vermisst mit einfachen Sextanten insbesondere die Marsbahn.
Er entwickelt ein nicht akzeptiertes Weltbild: die Planeten kreisen um die Sonne und mit ihr um die Erde.
Tycho beobachtet eine Supernova: einen „neuen Stern“ (heute: eine Sternexplosion)
Eine Supernova ist das dramatische Ende eines Sterns, bei dem alle Elemente jenseits Eisen entstehen.
Tycho vermisst die Bahn eines Kometen und erkennt: er ist weiter entfernt als die Planeten
Das widerspricht der Existenz von Kristallsphären.
1600 Galileo Galilei verbessert das gerade erfundene Fernrohr um Faktor 30 und entdeckt damit Fakten,
die den kirchlichen Dekreten widersprechen oder nur heliozentrisch erklärbar sind:
- die Sonne hat Flecken
- um den Planeten Jupiter kreisen Monde (Io, Europa, Ganymed, Callisto)
- die auch geozentrisch erklärbare Sichelform der Venus tritt zum falschen Zeitpunkt auf
1620 liegen alle drei Gesetze von Kepler vor:
1) die Planeten beschreiben Ellipsenbahnen, die Sonne steht in einem der Brennpunkte
Mit Ausnahme der Merkur- und Marsbahn sind das aber fast perfekte Kreisbahnen, nur dass die Sonne nicht im Zentrum steht!
2) die Verbindungslinie Planet – Sonne überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächeninhalte
3) der Quotient (siderische Umlaufzeit)²/(große Halbachse)³ ist für alle Planeten konstant.
Kepler weiß nicht, warum das so ist. Sein Denken ist hochgradig esoterisch:
- „Sphärenmusik“ auf der Basis ptolemäischer Kristallsphären
platonische Körper
1650 Isaac Newton: before Newton there was dark and night, Newton came and all was bright
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Er entwickelt das Rechnen mit dem unendlich Kleinen: Differential & Integralrechnung
Er erklärt die Bewegung der Planeten über Massenanziehung und Zentrifugalkraft
Er erkennt den Drehimpulserhaltungssatz
Er definiert Kraft als Masse ∙ Beschleunigung
Er bemerkt die Banalität „actio gegengleich reactio“
Er irrt im Glauben, Licht und Kräfte breiten sich unendlich schnell aus …
Er vermutet aber korrekt das Wesen von Licht
Er konstruiert und baut das erste Spiegelteleskop
Er vermutet die Notwendigkeit einer weiteren Größe: Energie (er sagt „lebendige Kraft“)
1850 Einführung der Größe Energie, erste Formulierung des Energieerhaltungssatzes
Maxwell beschreibt mit vier Gleichungen das Wechselspiel Elektriziät – Magnetismus
Die Gleichungen erzwingen Licht als Wellenphänomen mit der Geschwindigkeit 300 000km/s
1885 Heinrich Hertz weist nach, dass Licht Wellennatur hat
1895 Der Mathematiker Thomson entdeckt das Elektron als Träger des elektrischen Stroms
Michelson falsifiziert das Modell „Äther“ als Lichtwellenmedium
1900 Max Planck entdeckt die Weltkonstante h = 6,6∙10-34 Js als kleinstmögliche Wirkung bei einer WW
1905 „Annus mirabilis“: Einstein weist die Atome nach, entdeckt die Relativität von Raum und Zeit
und den tiefen Zusammenhang zwischen Masse und Energie: E = m∙c²
Rutherford entwickelt eine erstes Atommodell mit Elektronenhülle und Protonenkern
1913 Niels Bohr entwickelt das nach ihm benannte Atommodell: Quantisierung der Energiestufen
1910 Die Physik entwickelt nun ein zunehmend komplexeres und abstrakteres Modell der atomaren Welt
1930 Die Physiker finden die vorhergesagte Antimaterie, die mit normaler Materie zu Energie zerstrahlt
1964 basteln Physiker wie Feynman und Gell-Mann u.a. das Standardmodell mit den Elementarteilchen
Elektron, Quarks ↑ & ↓, Neutrino in je drei Energievarianten
Das heutige Weltbild:
hochgradig mathematisch jenseits einfacher Alltagsvorstellungen
Übrigens: das akzeptierte Weltbild der Physik ist 1620 und dann wieder 1920 völlig zusammengebrochen …
Die wichtigsten heutigen Annahmen in bester Übereinstimmung mit allen Experimenten:
Materie manifestiert sich im Alltag in Form von Atomen
Es gibt nur drei elementare (nicht teilbare) Objekte in je drei Energievarianten: Elektron, Quarks ↓↑, Neutrino
Alles ist quantisiert: es gibt stets eine relativ oder absolut kleinste Größe: die gerade genannten sind absolut.
Die derzeit akzeptierten Denkmodelle sind zwar hochmathematisch und im üblichen Sinne nicht verständlich,
stimmen aber konstruktionsgemäß auf „viele Stellen hinterm Komma“ mit den Messungen überein.
Die Relativitätstheorie arbeitet technisch mathematisch mit 5 Dimensionen, die QED mit 11.
Allgemeine Relativitätstheorie
In allen nicht beschleunigten Systemen hat die Lichtgeschwindigkeit denselben Wert 300 000km/s
Raum und Zeit sind nicht absolut, sondern systemabhängige Größen
Denkmodelle für das Universum:
Denkmodell für die Welt der Atome: Quantenelektrodynamik QED
die Welt der Quarks: Quantenchromodynamik QCD
Erst unlängst wurde eine Voraussage der QED in CERN mit weit über 99,99% Sicherheit bestätigt: „Higgs“, ebenso eine Voraussage der
allgemeinen Relativitätstheorie. Wenn die Theorien völlig falsch wären, gäbe es weder Handy noch Plasmabildschirme noch GPS noch …
Das einfachste Weltmodell in bester Übereinstimmung mit diesen Theorien:
Das Universum ist endlich und hat einen Anfang: 47 Mrd Lichtjahre Ausdehnung und Alter 13,7 Mrd Jahre
Die Physik kann die Entwicklung ab einem Sekundenbruchteil nach Beginn teilweise und in groben Zügen
schlüssig erklären. Sogar der Beginn selber ist „verständlich“: Quantenfluktuation.
Allerdings sind noch sehr viele Fragen Forschungsgegenstand oder offen …
Die Frage nach dem „Vorher“ und nach dem „Warum“ ist naturgemäß physikalisch nicht beantwortbar.
Vorstellungen wie „Paralleluniversen“ sind zwar sinnvoll, entziehen sich aber dem Zugriff der Physik.
Es gibt (immer noch) große Fragen und Probleme - mehr als je zuvor:
Die Relativitätstheorie und die QED widersprechen sich mathematisch!
„Schwarze Löcher“ sind experimentell gesichert, verlangen aber zum Verständnis beide Theorien.
Die QED benutzt viele freie Parameter, die angepasst werden und für die es keine Erklärung gibt
Die Struktur des Universums ist nur erklärbar mit der Annahme zusätzlicher Masse: derzeit messbar 3%
und zusätzlicher Energie : derzeit messbar 50 %
Die derzeitige Entwicklung: zur Gaudi ein paar sinnlose Begriffe, die auch durch die Presse geistern
Ohne jede experimentelle Absicherung kursieren zwei Theorien:
Stringtheorie (es gibt zwei: eine für Universen mit Riesenstrings und eine für die Atome mit Ministrings)
und für die Verbindung Relativitätstheorie – QED: Quantenschleifengravitation
Und zum Schluss ein ganz persönliche Anmerkung: Was unterscheidet Mensch und Tier?
Der bekannte Astronom Harald Lesch sagt: „die Fähigkeit zu staunen“
Das ist mit zu unscharf: ich meine: Menschen haben Weltbilder, Tiere nicht.
Jeder gebildete Mensch muss ein wissenschaftlich fundiertes Weltbild haben.