Elektronen in der Wissenschaftstheorie

nobody44

Hallo,
Wie der Titel schon sagt geht es um Elektronen in der Wissenschaftstheorie.
Ich belege ein Seminar in der Wissenschaftstheorie, in dem es um beobachtbare und nicht beobachtbare Entitäten aus der Physik geht.
Eine Frage, die wir diskutierten, war die Frage nach der Existenz von Elektronen, und um die Frage, wie genau die Physik das Elektron (und andere Elementarteilchen) erforscht hat.

Als Beispiel wird häufig angeführt, dass man das Elektron nicht direkt sehen kann, sondern nur seine Auswirkungen (bringt Gas zum Leuchten und ähnliches). Das führt mehr oder weniger dazu, dass die Existenz des Elektrons angezweifelt wird. Das war eine kurze Zusammenfassung dazu. Ich entgegnete vielleicht etwas schroff und übereilig, dass die Phänomene rund um die Elementarteilchen bereits alle gut erklärt wären, man müsse sich nur mit der Physik auseinandersetzen, was zugegebenermaßen nicht einfach ist. Als Beispiel dazu habe ich angeführt, dass wir ohne die Theorien, die das Verhalten von Atomen und Elektronen beschreiben, keine modernen Geräte wie Fernseher, Computer und ähnliche hätten. Warum sollte ich eine Theorie anzweifeln, wenn ich bereits diese Theorie erfolgreich angewandt habe? Es gibt hier nur eine Ausnahme: Ich darf die Theorie anzweifeln, wenn ich eine bessere habe, die die vorherigen Phänomene mindestens genauso gut erklärt und andere Phänomene postuliert. Das ist aber nicht das Ziel der Wissenschaftstheorien, weil es keine Physiker sind.

Daher meine Frage an euch: Wie genau sind die Elementarteilchen der Physik erforscht worden? Was genau ist ein Elektron?

Ich persönlich habe große Probleme mit diesem Seminar, weil es für mich auf der einen Seite spannend ist, wie die Theorien funktionieren und was sie leisten müssen, auf der anderen Seite diskutieren hier Nicht-Physiker die Theorien der Physiker, was für mich einfach nur Nonsense ist... gewissermaßen.

So... das ist nicht das übliche physikalische Problem, was man hier in diesem Forum liest, aber ich hoffe ihr könnt mir dennoch helfen.

Vielen Dank fürs durchlesen

nobody44

audacia

Beim Elektron kann man vermutlich genug Argumente vorbringen, die auch mit der klassischen Vorstellung einer Teilchenexistenz vereinbar sind (Compton-Effekt, Stoßexperimente etc.). Aber bei Dingen wie dem Higgs-Boson oder überhaupt Bosonen abseits des Photons ist die Frage wieder spannend. Daß es das Z-Boson "gibt", ist eine Folgerung der Theorie, und der Nachweis seiner Existenz erfolgte dadurch, daß man die Produkte der per Voraussage übers Z-Boson ablaufenden Reaktionen tatsächlich beobachten konnte. Die Vorstellung des Z-Bosons als Teilchen im Sinne von Billardspielen mit Partikeln ist offenbar nicht sinnvoll. Das Z-Boson "gibt" es trotzdem, denn es erfüllt die von der Theorie postulierte Funktion nachweislich. Es kann aber auch sein, daß die nächste Theorie nicht mehr den Begriff eines Austauschteilchens braucht, um diese Wechselwirkung zu erklären; dann "gibt" es eben auch das Z-Boson nicht mehr.

nobody44 schrieb:

Daher meine Frage an euch: Wie genau sind die Elementarteilchen der Physik erforscht worden? Was genau ist ein Elektron?

Mit dieser Frage bist du in der Wissenschaftstheorie besser aufgehoben als in der Physik. Die Teilchenmodelle der Physiker bieten kaum Antworten von erkenntnistheoretischem Wert. Sie sind nur sehr gut funktionierende Rechenmodelle, um unsere Beobachtungen zu erklären. Um es mit Koestler zu sagen: sie sind die ptolemäischen Epizykel des modernen Weltbildes.

Mario Sandler

nobody44 schrieb:

Warum sollte ich eine Theorie anzweifeln, wenn ich bereits diese Theorie erfolgreich angewandt habe? Es gibt hier nur eine Ausnahme: Ich darf die Theorie anzweifeln, wenn ich eine bessere habe, die die vorherigen Phänomene mindestens genauso gut erklärt und andere Phänomene postuliert.

Damit hast du selbst eigentlich schon alles gesagt was es zu dem Thema zu sagen gibt. Anwendung der ,,Elektronentheorie'' gibt es sehr viele.
Am anschaulichsten sind natürlich Bildgebende Verfahren.
http://de.wikipedia.org/wiki/Rastertunnelmikroskop
http://de.wikipedia.org/wiki/Feldelektronenmikroskop
Damit kann man zwar keine Elektronen an sich sehen, aber die Elektronenverteilung und einzelne Atome. Beide Verfahren nutzen im Wesentlichen Elektronen ,,zum sehen''. Wäre ein bisschen schwierig wenn es das Elektron nicht geben würde.

Elektronen selbst sehen geht natürlich auch:
Historisch :http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/11nebelkammer/kontinuierlich.htm
Modern: http://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiterdetektor

Mit diesen Detektoren kann man Elektronen sichtbar machen. Und das was man da sieht hat man eben Elektron getauft. Von daher kann man es sehr wohl sehen. Bei anderen Teilchen des Standardmodells (Quarks) ist das schon wesentlich schwerer diese anschaulich sichtbar zu machen.

SeppJ

Ich nehme mal an, mit Physik, brauche ich gar nicht erst anfangen, das verstehst du sowieso nicht, oder? Daher nur die Wissenschaftsgeschichte:

Die Existenz des Elektrons kann man mit klassischer Physik und den Mitteln von vor über 100 Jahren zeigen. Das ist ein alter Hut. Auch seine Eigenschaften sind allerbestens bekannt, sowohl klassische Eigenschaften als auch seine Eigenschaften als Elementarteilchen des Standardmodells. Diese Eigenschaften zählen sogar zu den am genauesten gemessenen Größen überhaupt (mit Elektronen lässt sich wunderbar einfach experimentieren!). Eine dieser Eigenschaften ist, dass das Elektron wohl elementar ist, d.h. es ist nicht aus irgendetwas kleinerem zusammengesetzt. Das heißt, es gibt keine befriedigende Antwort auf die Frage, was ein Elektron ist. Es ist. Das ist auch eine Frage, die die Physik gar nicht beantworten kann, da sich jede Antwort offensichtlich der Beobachtung entziehen muss (sonst wäre es ja kein elementares Teilchen) und somit nicht überprüfbar ist. Das ist dann wie die Frage nach dem Geräusch, das niemand hört. Bloß ist hier die Antwort, dass etwas was prinzipiell nicht beobachtbar ist, physikalisch nicht existiert. (Aber nochmal: Existenz und Eigenschaften des Elektrons sind sehr wohl beobachtbar!) Es gibt aber natürlich Theorien die das Elektron und seine Eigenschaften genau beschreiben. Es gibt auch Theorien, die seine Existenz voraussagen, wenn man gewisse schöne (oder bei einigen Theorien auch unschöne :p ) mathematische Eigenschaften des Universums voraussetzt. Aber diese mathematischen Eigenschaften des Universums sind auch wieder nicht beobachtbar und die einzige Möglichkeit, zwischen diesen Theorien zu wählen, besteht da drin, zu gucken, wo sie im Details andere Aussagen über die Eigenschaften der elementaren Teilchen machen^* und diese dann zu messen. Es gibt derzeit aber noch keine Theorie, die restlos alle bekannten Beobachtungen konsistent beschreiben kann. Und selbst wenn man solch eine Theorie hätte, wäre die Antwort auf deine Frage im besten Fall etwas wie "unter Annahme X folgt das sich das Universum so verhält wie wir es beobachten", aber ist X dadurch wahr? A->B folgt schließlich nicht B->A. Vielleicht ist die Theorie aber auch nur "Das Universum verhält sich folgendermaßen: XYZ. Dies deckt sich mit unseren Beobachtungen".

^*: Optimalerweise geht die Theoriebildung so: Man nimmt gewisse mathematische Eigenschaften an und rechnet dann aus, welche physikalischen Eigenschaften daraus folgen. Manchmal bleibt aber leider nichts besseres übrig, als einfach nur beschreibend tätig zu sein und eine Gesamttheorie aus verschiedenen Beobachtungen ohne tiefere Erklärung zusammenzusetzen. Das ist auch einer der großen Kritikpunkte am derzeit bestfunktionierenden Modell. Das ptolemäische Weltbild wurde schon als Analogie genannt. Es funktioniert zwar bestens, aber es ist eben nicht befriedigend.

nobody44

Es geht vorerst nicht um Bosonen oder um andere hypothetische Teilchen wie dem Tachyon. Aber danke für den Hinweis :-).

Die Teilchenmodelle der Physiker bieten kaum Antworten von erkenntnistheoretischem Wert.

Wie darf ich das verstehen? Welche Antwort wäre denn für einen Wisseschaftstheoretiker eigentlich befriedigend?

Ich habe mein Physik Studium abgebrochen, aber ich behaupte mal, dass ich in der Physik halbwegs bewandert bin / war.
Gerade deswegen fällt mir dieses Seminar so "schwer". Wir haben in der Physik natürlich Elektrodynamik behandelt und jetzt muss ich in diesem Seminar diskutieren, ob das Elektron wirklich existiert (und der erste Gedanke war "WTF?").

Bei einem Elektron stelle ich mir folgende Erklärung vor:
- Es ist eine punktförmiger Ladungsträger mit der Ladung e-
- es hat einen Spin von 1/2 (ähnlich zu der Rotation eines Körpers, sollte aber nicht eins zu eins verstanden werden)
- in bestimmten Situationen hat es einen Wellencharakter, siehe Welle-Teilchen-Dualismus
- es hat eine geringe Masse (genauer Wert fällt mir jetzt nicht ein, irgendwas zwischen 1800tel und 1900tel eines Protons?)
(- anscheinend auch elementar... diese Eigenschaft war mir anscheinend nicht so wirklich bewusst)
Das heißt für mich, dass wenn ein Teilchen diese Eigenschaften hat, nennen wir es "Elektron".
Wir definieren / bestimmten die Eigenschaften des Elektrons so, dass es mit unseren Beobachtungen aus den Experimenten übereinstimmt. (?)

Es gibt derzeit aber noch keine Theorie, die restlos alle bekannten Beobachtungen konsistent beschreiben kann.

Ok, das verstehe ich. Die Anforderungen an eine neue Theorie wären dann ja immernoch wie in meinem Anfangspost:
- Die bisher erklärbaren Phänomene müssen mit der neuen Theorie ebenfalls erklärbar sein
- Die neue Theorie muss etwas neues postulieren
- Die Theorie muss Methoden anbieten, um sich selbst zu wiederlegen. Also sie muss wiederlegbar sein durch Experiment XYZ.

Und selbst wenn diese neue Theorie diese Anforderungen erfüllt, kann es Einschränkungen geben, wann ich diese Theorie benutzen darf (sehe ich das falsch?), z.B. muss ich zwischen Makrokosmos und Mikrokosmos unterscheiden (klassische Mechanik <---> Quantenmechanik).

Das heißt, es gibt keine befriedigende Antwort auf die Frage, was ein Elektron ist. Es ist. Das ist auch eine Frage, die die Physik gar nicht beantworten kann, da sich jede Antwort offensichtlich der Beobachtung entziehen muss (sonst wäre es ja kein elementares Teilchen) und somit nicht überprüfbar ist.

Warum kann die Physik diese Frage nicht beantworten? Du hast sie doch meiner Meinung nach beantwortet: "Es ist.". Jede andere Antwort würde doch der elementar Eigenschaft widersprechen?!

Mir kommt es gerade wirklich so vor, als ob man mit der Wissenschaftstheorie auf Teufel komm raus einfach nur eine neue "Wissenschaft" erfinden möchte. Quasi für die gescheiterten Physiker.
Ich möchte das nicht schlecht reden, aber mir stellt sich einfach nur der Sinn dieses ganzen Unterfangens. Angenommen ich könnte die Frage "Was ist ein Elektron" beantworten. Was wäre das für eine Antwort, was hätte das für Auswirkungen auf die Physik?

Danke für eure Antworten

nobody44

Ein Elektron ist ein Ladungsträger mit unendlich großer Ladungsdichte und mit Radius Null. Hofft man zumindest. Wäre er ungleich Null müsste man sich fragen was das Elektron zusammenhält, würde es doch unter seiner eigenen Abstoßung bersten.

knivil

Die Physik beantwortet nicht die Frage: Was genau ist ... . Sie beschreibt nur das Verhalten bzw. die Eigenschaften und sucht nach weiteren fundamentaleren.

Aber man kann genau sagen, was eine Elektron nicht ist. Ein Elektron ist kein punktfoermiges Teilchen, hat nicht den Radius 0 und ist kein Boson.

Bitte ein Bit

Ich nehme mal an, mit Physik, brauche ich gar nicht erst anfangen, das verstehst du sowieso nicht, oder?

Irre ich mich, oder flammt hier wieder die alte Hassliebe zwischen den Laberfächern (Philosophie, ...) und Wissenschaftsfächern auf ?

@nobody44:
Läuft die Vorlesung auf die Frage der Existenz hinaus ?

Existenz heißt heute vermutlich das wir in der Lage sind ein Phänomen mittels Sensorik (Auge,...) direkt oder indirekt zu bebachten oder es durch kausale Zusammenhänge herzuleiten um beispielsweise gravierenden Konsequenzen zu vermeiden.

Bashar

nobody44 schrieb:

Als Beispiel wird häufig angeführt, dass man das Elektron nicht direkt sehen kann, sondern nur seine Auswirkungen (bringt Gas zum Leuchten und ähnliches).

„Direktes Sehen“ als Voraussetzung, um die Existenz von etwas zu bestätigen, finde ich ziemlich naiv. Das gibt es gar nicht, auch Sehen ist indirekt, man nimmt ja nicht den Gegenstand selbst, sondern das ausgesandte oder reflektierte Licht wahr.

Als Beispiel dazu habe ich angeführt, dass wir ohne die Theorien, die das Verhalten von Atomen und Elektronen beschreiben, keine modernen Geräte wie Fernseher, Computer und ähnliche hätten. Warum sollte ich eine Theorie anzweifeln, wenn ich bereits diese Theorie erfolgreich angewandt habe?

Was hat die Theorie mit der Existenz von Elektronen zu tun? Die Theorie beschreibt nur das, was man beobachten kann, nicht das, was da ist.

Vielleicht ist das der Unterschied zwischen Physik und Philosophie. Vielleicht ist es auch der Sinn des Seminars, sich über diesen Punkt klar zu werden: Was eine physikalische Theorie überhaupt aussagen kann und will.

SeppJ

Bitte ein Bit schrieb:

Ich nehme mal an, mit Physik, brauche ich gar nicht erst anfangen, das verstehst du sowieso nicht, oder?

Irre ich mich, oder flammt hier wieder die alte Hassliebe zwischen den Laberfächern (Philosophie, ...) und Wissenschaftsfächern auf ?

Das ist einfach nur Fakt. Ich habe Physik studiert und ich muss mich sehr anstrengen, wenn ich auch nur oberflächlich (zumindest was ich oberflächlich nenne) in die moderne Elementarteilchenphysik einzudringen. Da macht es einfach keinen Sinn, da ins Details zu gehen.
Zum Beispiel:

nobody44 schrieb:

- Es ist eine punktförmiger Ladungsträger mit der Ladung e-
- es hat einen Spin von 1/2 (ähnlich zu der Rotation eines Körpers, sollte aber nicht eins zu eins verstanden werden)
- in bestimmten Situationen hat es einen Wellencharakter, siehe Welle-Teilchen-Dualismus

Typisches populärwissenschaftliches Halbwissen. Aber um das aufzulösen, braucht man eigentlich schon die Grundlagen der QED, dafür braucht man QFT und ED, dafür braucht man QM, dafür braucht man klassische Mechanik und schwupps hat man 6-8 Semester studiert, nur um zu verstehen, worum es auch nur ansatzweise geht.
Und daher war meine Antwort so dermaßen allgemein geschrieben, dass sie gar nicht erklärt, was die konkreten Theorien zum Elektron sind.

nobody44 schrieb:

Warum kann die Physik diese Frage nicht beantworten? Du hast sie doch meiner Meinung nach beantwortet: "Es ist.". Jede andere Antwort würde doch der elementar Eigenschaft widersprechen?!

Richtig, wenn dir das als Antwort reicht. Ich hatte nach der Eingangsfrage irgendwie erwartet, dass du eine metaphysikalische Antwort suchst.

nobody44

Was hat die Theorie mit der Existenz von Elektronen zu tun? Die Theorie beschreibt nur das, was man beobachten kann, nicht das, was da ist.

Vielleicht ist das der Unterschied zwischen Physik und Philosophie. Vielleicht ist es auch der Sinn des Seminars, sich über diesen Punkt klar zu werden: Was eine physikalische Theorie überhaupt aussagen kann und will.

Einverstanden. Die Theorie (oder die Physik) beschreibt das, was man beobachten kann (indirekt oder direkt macht meiner Meinung nach erstmal keinen Unterschied). Aber was ist denn wirklich da? Was erwartet man für eine Antwort auf diese Frage? Es läuft bisher darauf hinaus, dass man eine Antwort erhält, die man per Definition weder beweisen noch widerlegen kann. Also wozu mache ich mir diese Mühe, diese Frage überhaupt zu beantworten? (In diesem Seminar sind sogar die Begriffe "Dämon" und "Schneewitchen" gefallen. Da war dann Schluss für mich.)
Die Frage "Was ist wirklich da?" ist für mich einfach nur schwer verständlich, weil ich darin keinen Sinn sehe.

Das ist sogar sehr gut möglich, dass dies das Ziel des Seminars ist. Für mich ist das einfach nur rumlabern, wo nichts bei rumkommt.

Typisches populärwissenschaftliches Halbwissen. Aber um das aufzulösen, braucht man eigentlich schon die Grundlagen der QED, dafür braucht man QFT und ED, dafür braucht man QM, dafür braucht man klassische Mechanik und schwupps hat man 6-8 Semester studiert, nur um zu verstehen, worum es auch nur ansatzweise geht.
Und daher war meine Antwort so dermaßen allgemein geschrieben, dass sie gar nicht erklärt, was die konkreten Theorien zum Elektron sind.

Ich bitte um Aufklärung :). Gerne auch physikalisch. Oder einfach nur Links :).
Das hört sich nämlich gerade so an, als ob das Elektron andere Eigenschaften hätte (oder anders formuliert: Als ob diese Punkte, die ich aufgezählt habe, nicht stimmen). Oder darf ich das so verstehen, dass diese Eigenschaften erst mit Hilfe der von dir genannten Theorien verständlich sind (also was genau ist eine Ladung, was genau ist ein Spin und so weiter)? Damit könnte ich leben. Ich fordere von einem Elektron nicht, dass es für einen Physik-Outsider einfach und intuitiv verständlich ist, sondern nur, dass die Eigenschaften eines Elektrons wohl bekannt sind.

Richtig, wenn dir das als Antwort reicht. Ich hatte nach der Eingangsfrage irgendwie erwartet, dass du eine metaphysikalische Antwort suchst.

Nein, ich persönlich habe mir genau diese Antwort erhofft.

Bashar

nobody44 schrieb:

Das ist sogar sehr gut möglich, dass dies das Ziel des Seminars ist. Für mich ist das einfach nur rumlabern, wo nichts bei rumkommt.

Warum gehst du in ein philosophisches Seminar, wenn du von vornherein nur Sachen anerkennst, wo was "bei rumkommt"? Dein Physik-Studium hast du deiner Aussage nach abgebrochen, da hätte ich mir ja noch vorstellen können, dass man sowas als Nicht-Philosoph "aufgedrückt" kriegt.

knivil

Ausgangspunkt Doppelspaltexperiment: Elektron verhaelt sich mal wie Welle, mal wie Teilchen unter Beobachtung. Was ist nun das Elektron? Teilechen, Welle, Teilchen-Welle oder Wellen-Teilchen? Feynman antwortet darauf sinngemaess: Weder noch!

SeppJ

nobody44 schrieb:

Ich bitte um Aufklärung :). Gerne auch physikalisch. Oder einfach nur Links :).

Naja, das kann man eben nicht in drei Sätzen erklären. Dieser Welle-Teilchen-Dualismus ist bei weitem nicht so geheimnisvoll oder verwirrend, wie er in der Populärwissenschaft immer dargestellt wird. Eigentlich ist das sogar ganz einfach aufzulösen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_field_theory

Und mit so einer QFT (es gibt nicht die QFT, QFT ist wie ein Baukasten, mit dem man Theorien bauen kann), kann man dann die Elektrodynamik ganz wunderbar beschreiben:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics

Nun hat das Elektron aber noch mehr Eigenschaften als nur seine Ladung (Ladung ist die Eigenschaft, elektrisch wirksam zu sein). Es gibt auch eine recht nette Erweiterung der Theorie, wo man noch eine weitere wichtige Kraft mit ins Boot holt und alles konsistent beschreiben kann:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electroweak_interaction

Das ist dann aber immer noch nicht alles und jetzt kommen wir schon bei Sachen an, die momentan noch nicht so klar sind. Das Elektron hat nämlich auch noch eine Masse. Du hast sicherlich schon einmal von diesem hier gehört:
http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_mechanism
Das ist also auch noch ein weiteres Teilchen, das mit dem Elektron wechselwirkt. Wenn man das als gegeben ansieht, dann ist das Elektron, wie wir es heute kennen, vollständig beschrieben. Wenn man alles aneinander pappt und auch noch ein paar weitere Teilchen die wir so kennen mit dazu nimmt, dann nennt man das das Standardmodell:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Elementary_particle_interactions.svg
http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_model_(basic_details)

Und jetzt hast du Links, die dich einige Tage beschäftigen dürften, selbst wenn du nur den allgemeinverständlichen Teil liest und den wichtigsten Sublinks folgst. Oder mehrere Monate, wenn du wirklich halbwegs verstehen möchtest, was da abgeht. Aber es sollte hoffentlich klar geworden sein, was so Stand der Dinge ist. Warnung: Ich bin etwas raus aus dem Feld, in den letzten Jahren hat sich sicherlich noch mehr getan.

nobody44

Warum gehst du in ein philosophisches Seminar, wenn du von vornherein nur Sachen anerkennst, wo was "bei rumkommt"? Dein Physik-Studium hast du deiner Aussage nach abgebrochen, da hätte ich mir ja noch vorstellen können, dass man sowas als Nicht-Philosoph "aufgedrückt" kriegt.

Naja, das war etwas überspitz formuliert meinerseits. Vor allem würde ich damit viele Bereiche abwerten, was sicher nicht meine Absicht ist. Es ist bisher nur mein Eindruck, dass die philosophische Ansichtsweise in der Physik nicht viel / nichts verloren hat. Wann "profitiert" die Physik von den Erkenntnissen der Wissenschaftstheorie? Ich könnte jetzt mal ganz naiv die Existenzberechtigung der Wissenschaftstheorie in Frage stellen.

Wenn ich als Physik Student sowas aufgedrückt bekäme, wäre ich echt sauer. Das wäre in meinen Augen so, als würde man dem Germanistik-Studenten Physik-Vorlesungen aufdrücken. Und das will nun wirklich keiner... weder die Studenten, noch die Professoren.

Das Physik Studium habe ich abgebrochen, weil ich mich für Informatik schon immer mehr interessiert habe. Die "richtige" Frage wäre, warum ich mich denn überhaupt für Physik eingeschrieben habe. Und auf diese Frage habe ich bisher nur eine zu persönliche Antwort :).

Wie im Anfangspost schon gesagt, ist die Wissenschaftstheorie teilweise schon interessant, insbesondere der Theorienwandel.

Ein anderes Beispiel, weshalb das Seminar für mich persönlich interessant ist (manchmal, wie gesagt, zur Zeit stecke ich in einer Zwickmühle):
In einem Text wird davon gesprochen, dass man mit einem Mikroskop nicht die physikalischen Objekte beobachtet, denn das, was man durch das Mikroskop sieht, ist nicht das Objekt selbst, sondern nur sein Schatten, und Schatten existieren physikalisch nicht.

Für mich ist jetzt die Antwort interessant, die das ganze physikalisch betrachtet und darlegt, warum das Objekt, was wir beobachten, dennoch existiert, auch wenn der Schatten kein physikalisches Objekt ist. Die Erklärung ist wohl relativ simpel, aber es ist interessant mal eine etwas andere Sichtweise zu betrachten, auch wenn es dann nur darum geht Fehler in dieser Sichtweise zu suchen. Aber wenn es zu philosophisch wird (und Entitäten wie "Dämonen" ins Spiel kommen), dann blockiert mein Verstand, weil er nach Beweisen sucht.

Ausgangspunkt Doppelspaltexperiment: Elektron verhaelt sich mal wie Welle, mal wie Teilchen unter Beobachtung. Was ist nun das Elektron? Teilechen, Welle, Teilchen-Welle oder Wellen-Teilchen? Feynman antwortet darauf sinngemaess: Weder noch!

Ich sehe da bisher kein Problem (ich bin aber auch nicht so bewandert wie manch Physiker hier)? Gibt es eins?

@SeppJ
Danke für die Links, ich werde es mir anschauen.

Gregor

nobody44 schrieb:

Daher meine Frage an euch: Wie genau sind die Elementarteilchen der Physik erforscht worden? Was genau ist ein Elektron?

Sehr genau, obwohl es selbstverstaendlich auch noch offene Fragen gibt, zum Beispiel bezueglich des elektrischen Dipolmoments des Elektrons. Das Elektron hat also durchaus Eigenschaften, die man noch nicht so genau kennt.

Letztendlich wird das aber nicht der zentrale Punkt in der philosophischen Auseinandersetzung mit der Aussagekraft der Physik sein. Dort geht es eher um prinzipielles. Und zwar, dass die Physik "nur" ein mathematisches Modell der Natur liefert. Der Punkt ist jetzt, dass die Physik sehr sehr erfolgreich mit ihrem Modell ist. Das physikalische Modell der Natur ermoeglicht einem unglaublich genaue Vorhersagen bezueglich aeusserst vielen Experimenten. Sogar Vorhersagen der Art "Nach unserem Modell muesste es da noch ein Teilchen XYZ geben" und dann misst man und sieht, dass die Messungen tatsaechlich dazu passen. Im Prinzip kann man also sogar Vorhersagen ueber die Existenz von Dingen machen, die dann tatsaechlich zutreffen. Insofern ist man leicht dazu verleitet, das Modell mit der eigentlichen Natur gleichzusetzen. Aber: Trotz allem liefert die Physik nur ein Modellsystem. Im optimalen Fall ist dieses Modellsystem strukturgleich zur tatsaechlichen Natur. Um das zu gewaehrleisten werden eben jede Menge Experimente in der Physik durchgefuehrt und es wird geguckt, ob es irgendwo zu Inkonsistenzen kommt. Aber selbst wenn es eine 1:1 Abbildung zwischen Natur und Modellsystem gibt, heisst das nicht, dass wir durch das Modellsystem wissen, wie die Natur wirklich ist und was die Natur ausmacht.

In der Mathematik gibt es geometrische Fragestellungen in zwei Dimensionen, die sich wunderbar und elegant loesen lassen, wenn man sie auf eine aequivalente Problemstellung in drei Dimensionen abbildet. Wenn man sich aber nur an die zwei Dimensionen haelt, dann wird die Loesung alles andere als schoen, auch wenn es moeglich ist. Jetzt gibt es in der Physik hochspekulative Theorien, in denen die Natur ein hochdimensionaler Raum ist. 10, 11 oder 27 Dimensionen, keine Ahnung, was da gerade modern ist. Angenommen, so eine Theorie ist irgendwann einmal erfolgreich und setzt sich durch: Heisst das dann, dass die Natur tatsaechlich 27-dimensional ist? Oder ist das nur der mathematische Rahmen, in dem man die Gegebenheiten elegant beschreiben kann?

Teilweise ist man sich in der Physik natuerlich sogar in der Begriffsbildung sehr bewusst, dass man mit Modellsystemen arbeitet. In der Festkoerperphysik ist zum Beispiel oefter mal von "Quasiteilchen" die Rede. Diese Teilchen gibt es nicht bzw. sie sind nur gedankliche Konstrukte. Aber sie beschreiben die Vorgaenge in der Natur in diesem Bereich eben sehr sehr gut.

nobody44 schrieb:

Wann "profitiert" die Physik von den Erkenntnissen der Wissenschaftstheorie?

Gar nicht. Die Physik ist viel zu erfolgreich, um sich von derartigem Gedoens aufhalten zu lassen. Eine Reflektion bezueglich derart uebergeordneter Gedanken ist vor allem dann angebracht, wenn man feststellt, dass etwas extrem schief laeuft. Das ist in der Physik aber momentan nicht der Fall.

Was versteht man in der Wissenschaftstheorie eigentlich unter "Erkenntnis"? Ich habe das Gefuehl, dass die Begriffsvorstellung, die man diesbezueglich hat, nicht mit dem unterschiedlichen Erfolg der verschiedenen Wissenschaften in Einklang zu bringen ist.

nachtfeuer

"Ein Mond kreist..."

Erst lachen, dann lernen
http://www.youtube.com/watch?v=oJjYfXELrWc

Was ist Erkenntnisgewinn? Was ist es nicht?
Was ist alter Wein in neuen Schläuchen?
Was sind manipulierte Daten?
Wer mißbraucht deine Träume (oder deine Ängste und Hoffnungen) und sind diese überhaupt einigermaßen deine eigenen?

http://de.wikipedia.org/wiki/Betrug_und_Fälschung_in_der_Wissenschaft
http://de.wikipedia.org/wiki/Ig-Nobelpreis

Vorschlag: entschärfe dich nobody44

@Gregor
Klar profitiert "die Physik" von wissenschaftstheorietischen Überlegungen, schon allein, um überhaupt die "Daten" oder die empirische Arbeit zu kommunizieren. Du hast keinen blassen Schimmer, wie wichtig Wissenschaftstheoretische Hintergründe und Erfahrungen sind oder sein können. Schade.

Bashar

Gregor, du hast "Ich will hier nicht ernstgenommen werden" ziemlich umständlich ausgedrückt.

Gregor

nachtfeuer schrieb:

Klar profitiert "die Physik" von wissenschaftstheorietischen Überlegungen, schon allein, um überhaupt die "Daten" oder die empirische Arbeit zu kommunizieren. Du hast keinen blassen Schimmer, wie wichtig Wissenschaftstheoretische Hintergründe und Erfahrungen sind oder sein können. Schade.

Das ist doch alles graue Theorie. In der praktischen wissenschaftlichen Arbeit eines Physikers gibt es keine Kommunikation mit Philosophen. Inwiefern soll es dann irgendeinen Einfluss geben? Wo ist der Kontaktpunkt? Man hat als Physikstudent nicht einmal irgendwelche Seminare zu derartigen Themen im Studium.

EDIT: @Bashar: Ich gehe davon aus, dass Du meine Negativäußerung bezüglich des Einflusses der Philosophie meinst. Mir ist sehr klar, dass die sehr provokant ist. Ich sehe keine direkten Berührungspunkte zwischen Philosophie und "heutiger" Physik. Da Du zu dieser Aussage derart entgegengesetzt reagierst... Magst Du die "aktuellen" Einflüsse mal konkretisieren? Ich lerne immer gerne dazu. Ich streite nicht ab, dass man die Entwicklung der Physik durchaus auch unter wissenschaftstheoretischen Gesichtspunkten sehen kann. Wobei ich mir auch in dem Zusammenhang nicht sicher bin, in welche Richtung der Einfluss in der Vergangenheit lief.

nachtfeuer

Gregor schrieb:

Ich lerne immer gerne dazu. Ich streite nicht ab, dass man die Entwicklung der Physik durchaus auch unter wissenschaftstheoretischen Gesichtspunkten sehen kann. Wobei ich mir auch in dem Zusammenhang nicht sicher bin, in welche Richtung der Einfluss in der Vergangenheit lief.

In die Richtung der Aufklärung zum Beispiel
http://de.wikipedia.org/wiki/Aufklärung