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Kann man unsere Alltagswelt mit den klassischen physikalischen Gesetzen beschreiben?

In dem schon in anderen Beiträgen erwähnten Gespräch mit Harald Lesch (www.mensch-welt-gott.de) gab es eine Gesprächssequenz  (Teil 2), die eine weitreichende Bedeutung für die Interpretation der Welt hat. Üblicherweise nehmen wir an, dass die Welt von Grund auf zunächst einmal eine physikalisch beschreibbare Welt ist. Was auch immer existiert, lässt sich auf die physikalischen Grundbestandteile reduzieren. Was auch immer uns in unserer Alltagswelt begegnet, es ist letztlich aus den Grundbestandteilen der Elementarteilchenphysik zusammengesetzt. Doch lohnt hier ein zweiter Blick, den Lesch in dem Gespräch einfordert. Er warnt vor einer „Substanzmetaphysik“, also vor der Meinung, dass es eine Substanz gäbe und dass es auf sie allein ankomme, wenn man die Welt beschreiben will.

Physik komplexer Prozesse

Ein wesentlich komplexeres Bild zeigt sich, wenn man sich gerade auf die Erkenntnis der modernen Physik einlässt! Hiernach sind es nicht nur die „Teilchen“, auf die es ankommt, sondern auch auf die Prozesse, in die sie verwickelt sind. Allein die Tatsache, dass man alle an einem Prozess beteiligte „Teilchen“ kennt, heißt noch nicht, dass man den Prozess im Prinzip berechnen kann. Schon in makroskopischen Verhältnissen kann man einigermaßen komplexe Vorgänge nicht mehr mit Hilfe von Gesetzen beschreiben (Vielkörperproblem). Und hier kommt unsere Alltagswelt ins Spiel. Wenn wir die Alltagswelt so beschreiben wollen, wie sie tatsächlich abläuft, dann müssen wir uns hochkomplexen Prozessen stellen, die wir nicht ansatzweise berechnen können.

Das unterscheidet die Alltagswelt von dem ganz Großen, dem Universum, und dem ganz Kleinen, den Elementarteilchen. In diesen Bereichen ist es möglich, Vereinfachungen einzuführen, um die Berechenbarkeit zu verbessern. So nimmt man beispielsweise an, dass die Masse im Universum annähernd gleichverteilt ist. Dadurch erst sind viele Berechnungen möglich. Natürlich ist die Masse nicht gleich verteilt, aber in den großen Dimensionen des Universums spielt das keine Rolle.

Doch in unserer Alltagswelt interessiert uns ja nicht, was wir berechnen können, wenn wir ähnliche Vereinfachungen vornehmen, sondern wir wollen doch wissen, wieso genau das geschieht, was geschieht! Und dann muss man feststellen, dass die Prozesse so komplex sind, dass sich gleich mehrere fundamentale Schwierigkeiten stellen.

Grenzen der physikalischen Beschreibung der Alltagswelt

Erstens kann man die Vorgänge nicht berechnen („Warum öffne ich gerade ein Fenster?“) Es handelt sich ausnahmelos um nichtlineare Prozesse mit einer Unzahl von Variablen. Schon bei dem ganz einfachen Drei-Körper-Problem kommt die physikalische Berechenbarkeit an seine Grenze, erst recht aber bei der Beschreibung unseres hochkomplexen Körpers, der mit den Dingen der Umwelt interagiert.

Zweitens kommen die konkreten Prozesse („Ich öffne jetzt ein Fenster“) immer nur in der Fallzahl 1 vor. Jede Situation mit der Vielzahl von Faktoren ist einmalig, die mich dazu bringt, das Fenster zu öffnen. Eine solche Situation wird niemals wieder eintreten. Also lassen sich so gut wie keine allgemeinen Gesetzmäßigkeiten für den Alltag ableiten. Ein „Gesetz“ müsste für jeden Fall neu geschrieben werden: „Am 28. Juni 2017 lässt sich gegen 11 Uhr für die Person Frank Vogelsang an dem Ort XY durch Berechnung eindeutig die Prognose ableiten, dass er das Fenster öffnen wird.“ Das ist eben nicht möglich.

 

Das bedeutet drittens, dass die Reproduzierbarkeit weg fällt, eine wichtige Voraussetzung zumindest der experimentellen Physik. Niemand kann die Konstellation rekonstruieren, nach der ich in genau dem Moment entschied, das Fenster zu öffnen.

Nun kann man entgegnen, dass das für den Einzelfall richtig sei, dass man aber trotzdem „im Prinzip“ alles beschreiben könne und nichts die physikalischen Gesetze bricht. Das ist richtig, aber es bleibt die Frage, wem die prinzipielle Aussage nützt? Wunder im Sinne der Durchbrechung allgemeiner physikalischer Gesetze können ausgeschlossen werden, das ist wahr, aber deshalb ist die Alltagswelt dennoch nicht berechenbarer geworden.

Die Alltagswelt ist eine Wirklichkeitsform, die nicht reduzierbar ist

Harald Lesch sagt in dem Interview deshalb: Die Vorgänge der Alltagswelt sind nicht reduzierbar. Es macht wenig Sinn, zu sagen, dass sie eigentlich nichts anderes sind als das, was die Bewegung der unendlich vielen beteiligten Elementarteilchen. Denn über dieser Aussage liegt der Schleier der fundamentalen Unberechenbarkeit. Eine genauere Analyse zu diesem Thema nimmt übrigens der Physiker und Philosoph Jan C. Schmidt vor in seinem Buch „Das Andere der Natur“, in dem er ausführlich die Physik nichtlinearer Prozesse und chaotischer Systeme behandelt.

Wenn wir aber an unserer Alltagswelt interessiert sind, dann brauchen wir also andere Beschreibungsformen als die der physikalischen Gesetze. Anders gesagt: Eine Physik der hochkomplexen Prozesse der Alltagswelt kommt schnell an ihre Grenzen. Da ist es dann eine hochrationale Folgerung, einen Methodenwechsel für die Beschreibung vorzunehmen: Wir fangen an zu erzählen, um das Vergangene zu beschreiben und Vermutungen zu äußern, um das Kommende zu beschreiben. Diese Verfahren in den Geisteswissenschaften und auch in der Theologie sind also in keiner Weise defizitär. Sie gehorchen nicht den Objektivitätsstandards wie die Gesetze der Physik, aber sie sind in hohem Maße sachadäquat!

Ist der Urknall der Anfang des Universums?

Zum Gespräch mit Harald Lesch

Vor fast einem Jahr hatte ich die Gelegenheit, mit dem Astrophysiker Harald Lesch ein längeres Interview führen zu können. Das Interview, wie auch einzelne Teile daraus kann man finden unter: www.mensch-welt-gott.de. Wir haben über sehr unterschiedliche Themen gesprochen, die sich aber alle um Fragen des Verhältnisses von Naturwissenschaften und Theologie drehten, unter anderem über die Krise in der Physik, über die Wichtigkeit alltäglicher Erfahrungen für das Verständnis der Welt, über die Rolle der Mathematik in der physikalischen Beschreibung und so weiter. Ich hatte schon vorher Harald Lesch in kleineren Veranstaltungen kennen gelernt und immer wieder erlebt, wie offen er sich darum bemüht, seine persönliche Haltung als evangelischer Christ mit seiner Arbeit als Astrophysiker in ein konstruktives Verhältnis zu setzen. Das kommt auch in dem Interview zur Geltung.

Wir haben über Themen geredet, die alle im Grenzbereich zwischen der Physik und der Philosophie bzw. der Theologie liegen. Es ging beispielsweise um die Frage, ob die Physik einen absoluten Anfang beschreiben kann, unter welche Bedingungen eine Vorstellung von dem Großen und Ganzen möglich ist, ob die Beschreibung des Universums sich mit einem Bedürfnis nach Sinn verbinden lässt, welche Rolle die Alltagssprache in der Vermittlung der physikalischen Erkenntnis spielt. Harald Lesch hat aber auch Grundfragen der Physik skizziert, die heute virulent sind, insbesondere die Frage, wie die beiden großen Theoriezusammenhänge Quantenphysik und Relativitätstheorie miteinander verbunden werden können. Lesch macht in dem Gespräch auch seine persönliche Glaubenshaltung als evangelischer Christ deutlich.

Was ist ein Anfang?

Was ist der Anfang von allem? Aller Anfang ist schwer sagt der Volksmund – das trifft auch schon auf den Versuch zu, erst einmal genau zu bestimmen, was überhaupt mit einem Anfang gemeint ist! Im Alltag ist das klar: wir setzen einen Anfang, wir beginnen etwas. Aber wir können ein Spiel beginnen, der Schiedsrichter pfeift das Spiel an. Er setzt damit einen Anfang. Anfänge sind in diesem Zusammenhang mit menschlichen Handlungen verbunden. Menschen setzen durch ihr Handeln einen Anfang.

Gibt es dann auch einen Anfang in der Physik? Kennt die Natur, so wie sie die Physik beschreibt, einen Anfang? Natürlich spielt auch in der Physik das menschliche Handeln eine große Rolle. Das gilt etwa für Experimente. Hier kann man einen Anfangspunkt t0 definieren, an dem das Experiment startet. Doch kann man auch solch einen ausgezeichneten Zeitpunkt t0 in der Natur beobachten? Es gilt offenkundig: einen Anfangspunkt setzt man, man findet ihn aber nicht. In der Beschreibung der physikalischen Zeit ist jeder Zeitpunkt gleich berechtigt. Deshalb gibt es keine ausgezeichneten Zeitpunkte. Wenn man einen Zeitpunkt t0 als Anfang definiert, dann kann man stets fragen: Und was geschah davor, also zu einem Zeitpunkt (t0 –t)?!

Es ist also nicht abwegig, davon zu reden, dass die Rede vom Anfang aus dem Alltag in die Physik importiert wird. Wir setzen als Menschen einen Anfang, aber es gibt in der wissenschaftlichen Beschreibung der Natur keine Zeitpunkte, die als Anfang ausgezeichnet wären. Auch biologisch sind Anfänge schwer zu bestimmen. So scheint es nahezu unmöglich zu bestimmen, wann genau etwa Leben anfängt. Das, was man biologisch beschreiben kann, zeigt sich als kontinuierlicher Prozess, da ist nirgendwo wo eine Zäsur, ein klarer Ausgangspunkt.

Aber redet nicht die Kosmologie von einem Anfang, dem Urknall? Dieser Anfang ist zudem ein besonderer Anfang, weil er der Anfang von allem ist. Doch was ist mit dem Urknall als dem Anfang von allem genau gemeint? Dieser Zeitpunkt erfasst zunächst einmal eine so genannte Singularität – eine physikalische Größe nimmt zu einem bestimmten Zeitpunkt beliebig große Werte an: Die Massedichte des Universums war vor etwa 13,7 Mrd Jahren beliebig groß. Das scheint ein ausgezeichneter Zeitpunkt der Physik zu sein. Aber ist es auch ein Anfang? Dieser Anfang nicht so eindeutig wie jene, die wir im Alltag setzen. Auch hier gilt, dass man durchaus fragen kann, was davor war. So gibt es kosmologische Theorien, die gehen davon aus, dass sich das Universum immer wieder ausdehnt und zusammenzieht und wieder ausdehnt…

Die entscheidende Frage ist, ob mit dem Anfang nicht etwas in die Physik eingetragen worden ist, was hier aber keinen Ort hat. Die Rede von einem Anfang der Welt stammt aus mythischen Erzählungen. Erzählungen haben einen Anfang. Sie berichten von einem Anfang, weil sie von Wesen berichten, die handeln. So auch der biblische Schöpfungsbericht: Er redet von einem Anfang, hier setzt Gott einen Anfang. „Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde“. Das ist nah bei unserem Alltagsverständnis. Ein Akteur setzt einen Anfang. Vermenschlichen wir da Gott? Oder ist es nicht vielmehr so, dass aus Gottes Vermögen, einen Anfang zu setzen, sich das menschliche Vermögen ableitet? Das letztere wäre die theologische Deutung. Offenkundig hängt auf jeden Fall die Rede vom Anfang mit einer Handlung zusammen. Wie steht es dann von der Rede eines Anfangs in der Physik? In der physikalischen Welt handelt keiner. Insofern ist die Rede von einem Anfang des Universums heikel.

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