WOLFRAM SCHOMMERS ZEIT UND REALITÄT PHYSIKALISCHE ANSÄTZE - PHILOSOPHISCHE ASPEKTE DIE GRAUE EDITION

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1 WOLFRAM SCHOMMERS ZEIT UND REALITÄT PHYSIKALISCHE ANSÄTZE - PHILOSOPHISCHE ASPEKTE Y DIE GRAUE EDITION

2 INHALT VORWORT 17 EINLEITENDE BEMERKUNGEN 21 I. ZEIT UND WIRKLICHKEIT, SUBJEKT UND OBJEKT Wenn mich niemand danach fragt, weiß ich es..." Physikalische und subjektive Zeitvorstellungen Zeitvorstellungen und Weltbilder Gottes Plan" Zeit, Kausalität, Naturgesetzlichkeit 35 II. WAS KÖNNEN WIR AUS BEOBACHTUNGEN ÜBER DIE ZEIT WISSEN? 37 II. 1 Das unmittelbare Zeitempfinden Einflüsse der Physik Wissenschaftstheoretische Sicht Wie wichtig sind Alltagserfahrungen? 47 KAPITEL 1 ZEITEMPFINDEN WOHER KOMMT DIE ZEIT? Die Zeit als externes Beschreibungselement Das Zeitsubstrat Gibt es einen privilegierten Prozeß zur Erzeugung von Zeit? Sonderstellung der Zeit 61

3 1.1.5 Uhren existierten bereits vor Beginn der modernen Physik! Hier der Vorgang, dort die Uhr DAS MENSCHLICHE ZEITEMPFINDEN Newtons Zeitauffassung Systemspezifische Zeiten Das Fließen der Zeit Schlußfolgerungen GEGENÜBERSTELLUNGEN Die Welt der externen Zeit Die Welt der systemspezifischen Zeit ÜBERBLICK 85 KAPITEL 2 NEWTONS ABSOLUTE ZEIT DIE ZEIT UND DAS MECHANISTISCHE WELTBILD Mythologische und intellektuelle Bilder von der Wirklichkeit Das mechanistische Weltbild Der strikte Determinismus Zum Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft VERALLGEMEINERUNG DER NEWTONSCHEN WELTMASCHINE DIE GRENZEN DER NEWTONSCHEN MECHANIK HO 2.4 ZUFALLSPHÄNOMENE Ist das Sonnensystem stabil? 113

4 '2.4.2 Der strikte Determinismus wird aufgeweicht Zur Realität der Newtonschen Welt ÜBERBLICK 125 KAPITEL 3 ZEIT UND BEWEGUNG DER GESUNDE MENSCHENVERSTAND IM RAHMEN DER ALLTÄGLICHEN ANSCHAU- UNG UND SEINE GRENZEN Der Bereich der unmittelbaren Alltagserfahrung wird verlassen Der Rahmen der unmittelbaren Alltagserfahrung kann erweitert werden DAS GALILEISCHE RELATIVITÄTSPRINZIP Kraft und Beschleunigung Zeit und Zeitmessung in der klassischen Physik Festlegung des Koordinatensystems Der absolute Charakter der Newtonschen Theorie wird aufgeweicht Die Rolle des Äthers DAS MICHELSON-MORLEY-EXPERIMENT UND DIE FRAGWÜRDIGKEIT ABSOLUTER BEZUGSSYSTEME JEGLICHER ART Der Lichtäther Zur theoretischen Möglichkeit für die Existenz des Lichtäthers Die experimentelle Suche nach dem Lichtäther Konventionelle Erklärungsversuche 152

5 3.4 GRUNDIDEEN DER SPEZIELLEN RELATIVITÄTSTHEORIE Die Lorentz-Transformation Die Voraussetzungen zur Herleitung der Lorentz-Transformation Konsequenzen Additionstheorem der Geschwindigkeiten Der Begriff der Gleichzeitigkeit Bewegte Uhren und der Effekt der Zeitdehnung Das Zwillingsparadoxon TACHYONEN Langsamer als Licht, vorwärts in der Zeit Schneller als Licht, rückwärts in der Zeit GEGENÜBERSTELLUNGEN UND KRITISCHE BEMERKUNGEN Zeit..., als allen bekannt, definiere ich nicht" Zeit ist das, was mit der Uhr gemessen wird WORAUS BESTEHEN RAUM UND ZEIT? I Welche Wirkungen gehen vom absoluten Raum aus? Das Machsche Prinzip Die absolute Raum-Zeit der Speziellen Relativitätstheorie ÜBERBLICK 189

6 KAPITEL 4 PROJEKTIONEN SIND ZEIT UND RAUM AN DIE MASSE GEKOPPELT? Die Masse als Funktion der Geschwindigkeit Das ungewöhnliche Verhalten von Lichtteilchen Die Kopplung von Zeit und Raum an den zu untersuchenden Vorgang Folgerungen Transformationsgesetze für Raum und Zeit DIE WIRKLICHKEIT UND IHR BILD Kann die Masse im" Raum eingebettet sein? Was bedeutet Projektion auf die Raum-Zeit"? Die Projektion der Masse auf die Raum-Zeit Uminterpretation der Bewegungsgesetze NUR EINE WIRKLICHKEIT, ABER EINE BILDERVIELFALT Alternative Bilder Lokale und nichtlokale Darstellungen Alltagsintuition und Darstellungsform Eine Theorie der globalen Muster Das Machsche Prinzip ist erfüllt! Äquivalenz von träger und schwerer Masse BILDTRANSFORMATIONEN Eigenkoordinaten und Eigenzeiten in bewegten Bezugsystemen Relativitätsprinzip Zeiteinheiten in bewegten Bezugssystemen Imaginäre Zeiten 236

7 4.5 KAUSAL ZUSAMMENHÄNGENDE EREIGNISSE Zeitliche Zusammenhänge im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie - Wiederholung Zeitliche Sequenzen im Rahmen von systemspezifischen Zeiten ZUR INNEREN STRUKTUR VON SYSTEMMASSEN Zusammenhang zwischen innerem Prozeß und systemspezifischer Zeit ÜBERBLICK 250 KAPITEL 5 UHREN IM SCHWEREFELD DER ÜBERGANG ZU BESCHLEUNIGTEN BEZUGSSYSTEMEN Uhren im Schwerefeld Die Gleichheit von träger und schwerer Masse ist kein Zufall Der absolute Raum tritt wieder in Erscheinung Die Wirkung ferner Massen DAS ÄQUIVALENZPRINZIP Gleichheit von träger und schwerer Masse: Prinzip statt Zufall Experimente im Gravitationsfeld und bei beschleunigter Bewegung Haben Gravitationskräfte objektive Bedeutung? Kräfte und der Übergang zu beschleunigten Bezugssystemen 268

8 5.3 ZEIT UND RAUM IN BESCHLEUNIGTEN BEZUGSSYSTEMEN Uhren und Maßstäbe auf einem Karussell Geometrie der krummen Flächen Gravitationsfelder nach Einstein Experimentelle Fakten Das Verhalten der Zeit bei Anwesenheit eines Gravitationsfeldes Es liegt keine systemspezifische Zeit vor! Bedeutung für die Kosmologie ZUSTÄNDE DER MATERIE Kollabierende Massen Extreme Verhältnisse Wechselwirkungen Fluchtgeschwindigkeit Die Bildung von Planeten Sterne Neutronensterne Schwarze Löcher Objektklassen Zum experimentellen Nachweis der Schwarzen Löcher Schwarze Zwerglöcher Singularitäten ZEITMASCHINEN UND SCHWARZE LÖCHER Welche Eigenschaften haben Singularitäten? Die Möglichkeit für Zeitschleifen Wurmlöcher Das Großmutterparadoxon Chronologieschutz-Hypothese Gibt es eine Art Kosmische Zensur?

9 5.6 WIE LASSEN SICH ABSOLUTE RÄUME ELIMINIEREN? Der Übergang zur Allgemeinen Relativitätstheorie Situation in der Allgemeinen Relativitätstheorie Läßt sich das Machsche Prinzip vollständig realisieren? Schlußfolgerungen Zusammenfassende Schlußbemerkungen zur Raum-Zeit der Relativitätstheorie ANDERE KONZEPTIONEN Der Probekörper-Effekt Ist Materie in der Raum-Zeit eingebettet"? Zur Metrik des flachen Raumes Können Raum und Zeit als metaphysische Elemente aufgefaßt werden? ÜBERBLICK 346 KAPITEL 6 DER ZEITPFEIL ÜBERGÄNGE VON GEORDNETEN ZU UNGEORDNETEN ZUSTÄNDEN Zeitsymmetrie Boltzmanns Auffassung Kritik an der Wahrscheinlichkeitsauffassung Die Boltzmannsche Stoßtheorie Der Zeitpfeil in der Quantentheorie Subjektivistische Interpretation des Zeitpfeils OFFENE SYSTEME Irreversibilität als Quelle der Ordnung 371

10 6.2.2 Selbstorganisationsphänomene im physikalischen Bereich Schlußfolgerungen VIELFALT VON ZEITPFEILEN Verletzung der Zeitumkehrinvarianz auf elementarer Ebene Andere Zeitpfeile ÜBERBLICK 388 KAPITEL 7 SYSTEMSPEZIFISCHE ZEITEN KONVENTIONELLE QUANTENTHEORIE Der Übergang von der klassischen Mechanik zur Quantentheorie Der Begriff der Wellenfunktion Unbestimmtheit Der Teilchenbegriff in der konventionellen Quantentheorie Komplementarität Objektivität Bemerkungen zum quantenmechanischen Meßprozeß DIE ZEIT IN DER KONVENTIONELLEN QUANTENTHEORIE Ein quantentheoretisches Weltbild wird noch ertastet Die Zeit ist keine systemspezifische Größe Bunges Kritik Zeitpfeil BILDER VON DER WIRKLICHKEIT Sind neue Prinzipien erforderlich? 425

11 7.3.2 Das Prinzip der Wirklichkeitsebenen Zusammenfassung PROJEKTIONEN Einleitende Bemerkungen Andere Räume Der Begriff der Fiktiven Wirklichkeit GRUNDSÄTZLICHE REGELN UND GESETZE Operatoren Zur Bestimmung der Wellenfunktionen Der allgemeine (nichtstationäre) Fall Interpretation der Wellenfunktionen ZEIT Systemspezifische Zeiten Unbestimmtheitsbeziehung für E und t Die Wirklichkeit modellieren Zeitstrukturen Ungleichgewichte, evolutionäre Vorgänge Sein und Werden ZUM BEGRIFF DES TEILCHENS Das freie Teilchen Welle und Teilchen Vergleiche mit der konventionellen Quantentheorie Eine neue Situation Wellenfunktion und Messung Wechselwirkungen Wechselwirkungsprozesse und Raum-Zeit-Strukturen Bewegung und Zeit Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft ÜBERBLICK

12 ANHANG 503 ANHANG A 505 A.l Lorentz-Transformation 505 A.2 Relativistisches Additionstheorem der Geschwindigkeiten 508 A.3 Zur Relativität der Gleichzeitigkeit 509 A.4 Zeitdehnung 510 A.5 Tachyonen oder die Möglichkeit, Ursache und Wirkung zu vertauschen 513 A.6 Der vierdimensionale absolute Raum 515 ANHANG B 518 B. 1 Die Abhängigkeit der Masse von der Geschwindigkeit: Eine allgemeine Beziehung 518 B.2 Verallgemeinerte Transformationsgesetze 520 B.3 Eichsysteme 524 B.4 Zum Verhalten von bewegten Uhren 526 ANHANG C 530 Allgemeine Transformationen 530 ANHANG D 532 D.l Schrödinger-Gleichung 532 D.2 Problem des Meßprozesses 533 D.3 Alternative Räume 535 D.4 Darstellung der Variablen 538 D.5 Operatorgleichungen 540 D.6 Eigenwerte 545 D.7 Zur statistischen Deutung der Wellenfunktion 548 D.8 Unbestimmtheitsbeziehung für E und t (Herleitung) 549 D.9 Wechselwirkungsfreie Systeme 553 D.10 Welle und Teilchen 556 LITERATURHINWEISE 557 REGISTER 563