Der Tunneleffekt und eine Weltraumfahrt, die diesen Namen verdient

Wodurch Grenzgeschwindigkeiten entstehen und wie sie umgangen werden


Langtext
(Kurztext - schon gelesen?)
Überlichtgeschwindigkeiten in der Kosmologie
Geschwindigkeit, Zeit und Kausalität


Inhalt:
Können Fakten sich irren?
Grenzgeschwindigkeit contra Tempolimit
Wie Grenzgeschwindigkeiten umgangen werden
Für die Weltraumfahrt sich geistig rüsten
Keine Kosmologie von Hinterwäldlern betreiben


Können Fakten sich irren?

Anläßlich der kürzlich geführten Debatte um den Tunneleffekt, der bewirkt, daß Mikrowellen, Laserstrahlen und Photonen erwiesenermaßen mit Überlichtgeschwindigkeit bzw. zeitlos ein Hindernis passieren, haben Anhänger der Relativitätstheorie argumentiert, daß die Kausalität eine Überlichtgeschwindigkeit nicht zulassen würde und überlichtschnelle Ereignisse in der Zeit rückwärts laufen. Wie aber kann ein Faktum gegen die Kausalität verstoßen? Können Wellenpakete sich irren? Müßte man da nicht hellhörig werden und sich eindringlich fragen, ob man denn den richtigen Begriff von Kausalität besitzt? In einer längeren Auseinandersetzung mit dem Themenkomplex wurde mir klar, daß man die ungenannten und oft auch unbewußten Hintergrundüberzeugungen, die zur relativistischen Physik geführt haben bzw. derentwegen sie verteidigt wird, wenigstens in den Grundzügen verstehen muß, um ihre Aussagen zur Kausalität der Lichtgeschwindigkeit und Überlichtgeschwindigkeit und Aussagen zur Zeit richtig einordnen zu können.

Kausalität behauptet Determination. Determinieren kommt vom lateinischen "determinare", was "begrenzen" heißt. Nun kann das, was einer Sache bzw. einem Ereignis Grenzen setzt, von außen kommen, z. B. von Gott, aus einem Gesetz oder von einem Mechanismus, was in allen Fällen ein legalistisches Weltbild mit dualistischem Charakter ergibt. Dieses Weltbild behauptet eine von außen auferlegte Setzung, von wem auch immer, und hat die menschliche Weise, für Ordnung zu sorgen, als Vorbild. Oder die Grenzen einer Sache stammen aus ihr selbst, sind Ausdruck ihres Soseins. Dies ergibt ein ur-sächliches, also kausales Weltbild, das sich jedoch nur dem erschließt, der auf der Sachebene und nicht nur auf der Beziehungsebene zu denken vermag. Im kausalen Weltbild sind zwar alle Folgen auch determiniert, aber sie sind eigen- und nicht fremdbestimmt. Daher ist es nicht deterministisch, d. h. es kennt keine Determination um der Determination sondern nur um der Sache willen. Die Eigenbestimmtheit kann z. B. darin bestehen, daß alle Dinge von sich aus bestrebt sind, sich und ihren Zustand zu erhalten, woraus dann Kausalität erwächst. Kausalität gründet auf dem Akausalen, das keiner Ursache sondern nur der Sache bedarf, was sich in der Physik in nicht weiter ableitbaren Erhaltungssätzen zeigt. Ein Kausalgesetz dagegen wäre ein Widerspruch in sich: es behauptet, daß ein Geschehen sowohl von den beteiligten Sachen selbst, als auch zugleich von außen, von einer sachfremden Instanz gesteuert wird.

Dem legalistischen, obrigkeitlichen Denken sind Dinge unheimlich, die basisorientiert sich nur nach ihren eigenen Möglichkeiten richten und sich so "Freiheiten" herauszunehmen scheinen. Es hat wenig Vertrauen in die Mündigkeit der Dinge, leugnet ihre Fähigkeit zur Selbstorganisation und wünscht sich daher alles unter der Kontrolle von steuernden Gesetzen, frei nach Lenin: "Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser". Die Auffassung, die Überlichtgeschwindigkeit wäre ein "Verstoß gegen das kosmische Tempolimit" (FOCUS 19/1995), zeigt ein der Relativitätstheorie zugrundeliegendes und dem Zeitgeist entsprechendes legalistisches Denken. Die Lichtgeschwindigkeit ist nach dem Verständnis der Theorie keine kausale Folge der Kräfte des Atoms und daher auf die Lichtquelle bezogen, die das Lichtquant emittiert, sondern sie wäre eine absolute Größe, unabhängig von kausal relevanten Meßstrecken. Wenn jetzt Anhänger der Relativitätstheorie im Fall des Tunneleffekts gegen ihn mit der Kausalität argumentieren, dann meinen sie die von ihnen vertretene legalistische Variante des Determinismus, denn die tunnelnde Mikrowelle, um die es in der Versuchsanordnung von Nimtz (Universität Köln) und seiner Arbeitsgruppe geht, soll sich ja gerade nicht kausal verhalten dürfen sondern einem nicht aus ihr und dem Tunnel selbst kommenden Gebot unterliegen, dem die Raum-Zeit Geltung verschafft. Da keine Sachgründe erkenntlich sind, denke ich, daß das Kausalargument verfehlt ist. Kausalität, als Eigenbestimmtheit wechselwirkender Sachen, ist gerade nicht die Fremdbestimmung, die dem dogmatischen Deterministen in seiner Sachferne vorschwebt, den wir schon beim leidigen Streit um die Quantenmechanik kennengelernt haben. Auch ihr hat er ständig lautstark "Verletzung der Kausalität" vorgeworfen, wobei er jedoch - genauso wie beim Tunneleffekt - die Mißachachtung seiner legalistischen Vorstellungen meinte, so wenn Einstein argumentierte: "Gott würfelt nicht!", weshalb man auch diese Kausalitätsdebatte wegen Verfehltheit schnellstens ein für allemal beenden sollte.

Die angeblichen Probleme des Tunneleffekts, der Quantenmechanik und der sog. Michelson-Experimente mit der Kausalität, sind in Wahrheit die Probleme des deterministischen Denkens mit den Fakten, was sich die Deterministen als Dogmatiker jedoch nicht eingestehen wollen, weshalb sie zu "beweisen" versuchen, daß Fakten sich irren müssen!

Ideologie blockiert das logische Denken, so daß wir uns über solche irrwitzigen Folgerungen nicht zu wundern brauchen. Hören wir deshalb auf, uns von falschen Kausalitätsvorwürfen beeindrucken zu lassen! Der Irrtum gehört nicht zur unbelebten Natur sondern er ist ein Privileg des Lebendigen, insbesondere des Menschen, der bei Widerspruch die Chance hat, sein Wissen zu erweitern. Aber nur, wenn er dazu bereit ist - eine Bereitschaft, die hier aus Gründen der Ideologie gerade nicht besteht. Wem es wirklich um Aufklärung kausaler Zusammenhänge geht, müsste sich um Sachverständnis bemühen, so wenn er sich die Frage zu beantworten versucht:

Was hat überhaupt der Tunneleffekt, das Tempo einer Gravitationswelle und die Relativbewegung massiver Körper sachlich und kausal mit der von einem Atom erzeugten Geschwindigkeit eines Lichtquants zu tun??? Ich denke, die Antwort kann nur lauten: "Nichts! Absolut und rein gar nichts!" Wie der Name schon sagt, ist die Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Lichts (in Bezug auf seine Quelle und von dieser erzeugt) und ggf. des elektromagnetischen Feldes, während das Tempo des Ortswechsels anderer physikalischer Realitäten kausal mit deren Antriebsquellen und den beteiligten Randbedingungen zu tun hat. Nur eine solche sachgerechte Betrachtung kann zu sachlich gerechtfertigten Urteilen führen.

Dazu schon der Physiker Wilhelm Müller (1880-1968), ehemals Professor in München und Nachfolger von Sommerfeld: "Die Rücksichtnahme auf die wahre Natur der Dinge hört in der Relativitätstheorie vollkommen auf. Der mathematische Formalismus pfuscht geradezu über alle Qualitätsgrenzen skrupellos hinweg und verwandelt das wirkliche Problem in ein Scheinproblem, das mit physikalischen Fragen überhaupt nichts zu tun hat." Physik und Chemie, als Lehre vom Materiellen, müssen bei ihren Erklärungen streng auf materielle Ursachen achten, wenn sie Wissenschaft sein und bleiben wollen. Geschwindigkeiten außerhalb von Wechselwirkungen aber sind keine materiellen Ursachen, weshalb sie nichts bewirken können. Wer solche Wirkungen trotzdem behauptet, steht nicht auf dem Boden der Wissenschaft.


Grenzgeschwindigkeit contra Tempolimit

Kausalbetrachtungen sind Sachbetrachtungen. Nur wer über Sachverständnis verfügt, kann auf der Realebene urteilen. Die kausale Betrachtung einer Geschwindigkeit beginnt damit, daß sie nicht auf einer beliebigen Meßstrecke ermittelt wird, sondern auf einer, die in einem definierten Bezug zur Ursache der Fortbewegung steht, z. B. in Bezug auf die Antriebsquelle selbst, so wie wenn man die Geschwindigkeit eines Pfeils in Bezug auf den Bogenschützen, der ihn abschoß, bestimmt und nicht im Verhältnis zu einem zufällig vorbeirennenden Hund. Welche Höchstgeschwindigkeit relativ zum Startpunkt durch eine Beschleunigung erreicht werden kann, hängt von dem zur Verfügung stehenden Antrieb und ggf. seiner maximalen Nutzung ab, z. B. der möglichen Sehnenspannung eines Bogens.

Prinzipiell gilt, daß keine Sache schneller sein kann, als die sie beschleunigende Ursache.

Der Pfeil kann also von sich aus nicht schneller werden als die Sehne, die ihn davonkatapultierte. Würde er trotzdem von sich aus (also z.B. nicht wegen der Schwerkraft, weil er in einen Abgrund geschossen wurde, oder wegen des Rückenwindes) schneller werden, wäre dies eine Folge ohne Ursache, also ein Verstoß gegen die Kausalität, weshalb es aus den jeweiligen Antrieben kommende Grenzgeschwindigkeiten gibt und nicht ein einziges von außen kommendes für alles geltendes Tempolimit, wie das legalistische Denken tut, das infolge fehlenden Sachverstands jedes Geschehen als eine Folge äußerer Umstände aufgefaßt haben will, z.B. raum-zeitlicher Art. Das Denkmodell ist hier: die Raum-Zeit, als Sensorium und Arm Gottes, sorgt für die Einhaltung seiner von ihm der Natur auferlegten Gesetze. Danach darf nichteinmal ein radioaktives Atom von sich aus zerfallen, wenn es sich gerade so ergibt. Das ist der ideologische Hintergrund des ganzen raum-zeitlichen Geredes, von dem schon Newtons Physik nicht ganz frei war.

Hat in einem Medium ein Probekörper die Geschwindigkeit des Mediums erreicht (z.B. ein Kork in einem Fließgewässer, ein Teilchen in einem Beschleuniger), bricht die vorher schon immer schwächer gewordene, aus seinem abnehmenden Widerstand gegen seine Beschleunigung kommende Wechselwirkung endgültig ab und beschleunigendes Medium und beschleunigtes Objekt treiben wechselwirkungslos nebeneinander her. Das geschieht nicht, weil die Objektmasse auf unendlich angewachsen wäre, sondern - ganz im Gegenteil! - für das Medium verschwunden ist, denn "Masse" ist nur das Maß eines Widerstands und keine Sache und scheint nur in der Wechselwirkung auf. Insofern ist es richtig zu sagen, daß die Masse als Phänomen (und wir haben immer nur mit Phänomenen zu tun) geschwindigkeitsabhängig ist, nämlich von der Relativgeschwindigkeit einer Wechselwirkung. Wo keine Wechselwirkung vorliegt, da ist mv = 0. Und eine "Ruhemasse" ist eine aus dem Impuls errechnete potentielle Masse und kein isolierter Gegenstand der Erfahrung. Wegen des mit dem Körper verbundenen Gravitationsfeldes kann man zwar aus dessen Wirkung auf den Meßwert der beschleunigten Masse schließen: "Sie ist feststellbar durch das Gewicht eines jeden Körpers." (Newton, Principia, Definition I) Doch auch hierbei erfahren wir die Masse nur als Faktor eines Impulses, genau so wie die Kraft, denn beide sind objektiv ein und dasselbe. "Diese Kraft ist immer dem jeweiligen Körper proportional und unterscheidet sich von der Trägheit der Masse nur durch die Art der Betrachtung." (Newton, Principia, Definition III, Erläuterungen, übersetzt von E. Dellian) Statt "Trägheit der Masse" hätte ich konsequenterweise "Trägheit des Körpers" geschrieben bzw. übersetzt, weil eben die "Masse" keine Sache sondern nur das Maß des Widerstands einer Sache ist. Da Masse und Kraft "nur durch die Art der Betrachtung" unterschieden sind, ist es kein Wunder, daß die Masse - wie die Kraft - als Phänomen geschwindigkeitsabhängig ist.

Die Grenzgeschwindigkeit gilt auf alle Fälle für mechanische Ursachen. Da uns der Wirkmechanismus von Feldkräften nicht bekannt ist, muß offen bleiben, ob es für ihre, aus einem energetischen Gefälle kommenden Wirkungen Grenzgeschwindigkeiten gibt. Es erscheint mir jedoch wenig plausibel, über die Ausbreitung des Feldes hinausgehende Beschleunigungsmöglichkeiten anzunehmen, weil dann möglicherweise das Probeobjekt dem Feld vorauseilen würde, was ja nicht sein kann, weshalb wir auch für Felder, bis zum Beweis des Gegenteils, genauso aus ihnen selbst kommende Grenzgeschwindigkeiten annehmen sollten. Gerade für eine kausale Betrachtungsweise ist die Erklärung der Grenzgeschwindigkeit durch ein Tempolimit so überflüssig wie falsch.


Wie Grenzgeschwindigkeiten umgangen werden

Durch Verstehen ihres Ursprungs ist es möglich, Grenzgeschwindigkeiten mit Hilfe der Technik zu umgehen, also Auswege aus einer scheinbar festgeschriebenen Situation zu finden. Eine rundherum abstrahlende Lichtquelle z. B. sendet Lichtquanten aus, die sich in den gegenüberliegenden Richtungen ohne jede Hemmung mit zweifacher Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen und sich mit anderen Quanten ebenso schnell treffen können. Man hat daher gelernt, in Beschleunigern auf der selben Bahn auch materielle Teilchen gegeneinander laufen zu lassen, wodurch sie am Ende mit fast zweifacher Lichtgeschwindigkeit kollidieren, was z. B. in modernen Beschleunigern, wie bei DESY in Hamburg oder bei CERN in Genf, praktiziert wird. Oder man schickt Licht oder Mikrowellen, wie in Köln am Physikalischen Institut von Günter Nimtz, durch einen Tunnel, den es dann zeitlos passiert. Es gibt also sowohl bestens dokumentierte fast doppelte Lichtgeschwindigkeit, als auch unendliche Geschwindigkeit - es kommt eben auf die Versuchsanordnung an. Sicher liegt dazwischen noch ein weites Feld aller möglichen Geschwindigkeiten, über das man kein Gras wachsen lassen sollte, sondern das Fall für Fall abzuklären wäre.

Das wichtigste Prinzip, um die Grenzgeschwindigkeit eines Antriebs zu umgehen, ist es, den Antrieb mitzunehmen, ihn also sich selbst beschleunigen zu lassen, wie dies bei Fahrzeugmotoren der Fall ist. Zur jeweils erreichten Geschwindigkeit des Fahrzeugs geben die Motoren immer noch einen weiteren Schub dazu. Die Beschleunigung der Kolben im Brennraum wird dabei durch Gangschaltungen eines Getriebes zweckmäßig auf den Antrieb übersetzt. Das Getriebe mit seiner Gangschaltung ist ein technisches Mittel, um die aus der Explosionsgeschwindigkeit kommende Grenzgeschwindigkeit der Kolben zu umgehen. Und ebenso wie sich die Explosionsgeschwindigkeit im Brennraum nicht um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kümmert, ebenso strahlt das Licht aus jeder Quelle im Weltraum, auch aus der von Menschen dorthin gesandten, von der Quelle mit seiner eigenen Geschwindigkeit ab und kümmert sich nicht um Taxierungen eines irdischen Beobachters, was anzunehmen ja auch höchst lächerlich wäre.

Raketen jedoch benötigen kein Getriebe, denn für sie gilt einzig Newtons 3. Axiom: actio = reactio. Die aktiv zu erreichende Geschwindigkeit einer realen Rakete gegenüber dem Startpunkt wird nur durch deren Gewicht und den Vorrat an Stützmasse begrenzt, sowie durch die Schwerkraft am jeweiligen Ort der Rakete. Die Geschwindigkeitsänderung durch Gravitation mindert die erreichbare Geschwindigkeit zuerst ganz entscheidend. Durch die Mehrstufigkeit von Raketen hat man bezüglich der Behinderung durch das Gewicht der technischen Ausrüstung auch wieder einen Ausweg gefunden, indem man nicht mehr benötigte Teile, wie Triebwerke und leere Tanks, sich vor dem Zünden einer neuen Stufe entledigt. Die Reduzierung des Gewichts wiederum ist eine immerwährende Aufgabe von Raketenbauern durch die Verwendung leichterer Materialien, z.B. durch zweischalige Kohlenstoff-Verbundfasern, und durch effizientere Treibstoffe und Antriebsverfahren.


Für die Weltraumfahrt sich geistig rüsten

Eine (Ionen-)Rakete mit genügend langer Brenndauer kann, einmal auf die Umlaufbahn gebracht, selbst bei geringer Beschleunigung im Laufe der Zeit jede Geschwindigkeit erreichen. Auch eine vielfache Lichtgeschwindigkeit, weil die Geschwindigkeit nicht für die Rakete sondern nur für den Beobachter existiert, indem er eine Beziehung zwischen der Rakete und einem von ihm als solchen angesehenen Nullpunkt herstellt. Der heutige Mensch ist für die Weltraumfahrt geistig nicht gerüstet, weil er jede Aktion und Geschwindigkeit nur in Bezug auf sich bzw. die Erde zu denken vermag. Das ist ein trauriges Beispiel dafür, wie schwer es Menschen fällt, über sich hinaus zu denken und losgelöst von ihrer irdischen Situation zu argumentieren.

Doch ohne einen vom Beobachter gewählten Bezug gibt es nichts, was man eine "Geschwindigkeit" nennen könnte!

Sie ist keine reale sondern nur eine potentielle Größe, die nur in seinem Kopf existiert. Das Tempo einer Rakete ist eben nicht ihr sondern sein Tempo: es scheint nur im Verhältnis zu dem vom Beobachter benutzten Bezugssystem auf! Dieses Bezugssystem ist er unbewusst in den meisten Fällen selbst, denn der Mensch ist sich das Maß aller Dinge (Protagoras). Alle hier erörterten Probleme der modernen, sich nur im Kopf abspielenden relativistischen Physik entspringen der fehlenden Unterscheidung von Schein und Sein, der eine fehlende Unterscheidung von Beobachter und Beobachtetes zugrundeliegt! Wenn wir von der Gravitation einmal absehen:

Objektiv existiert für die Rakete im All nur das Gesetz der Wechselwirkung zwischen sich und ihrem Strahl!

Wer das nicht begreifen kann oder will, sollte sich nicht Physiker nennen. Das objektive Verhalten der angetriebenen Rakete wird einzig durch Newtons 3. Axiom bestimmt: actio = reactio. Niemand und nichts kann das damit beschriebene Gesetz der Wechselwirkung aufheben. Schon gar nicht der irdische Beobachter! Solange es Energie und damit actio gibt, wird es im Fall der intakten Rakete auch reactio geben. Überlegungen des deutschen Raumfahrtpioniers Eugen Sänger (1905-1964), des ersten Präsidenten der Internationalen Astronautischen Förderation, mit in der Umlaufbahn gestarteten Strahltriebwerken, gingen schon in diese Richtung. Mit einem permanent sich selbst beschleunigenden Beschleuniger könnte wirkliche Weltraumfahrt, die den Namen verdient, betrieben werden. Durch das legalistische Tempolimit, das ohne Angabe von Gründen zu Unrecht die Geschwindigkeit des Lichts zu einer universellen Barriere erklärt hat (nur um negative Lösungen der Lorentz-Transformationen zu verhindern, die deren relativistische Erklärung sofort für jedermann erkenntlich ad absurdum führen würde), verbunden mit einem selbstverschuldeten völligen Unverständnis der Axiome Newtons, ist diese Perspektive heute leider verstellt und man hält ein erdnahes Kreisen, das man vom Boden aus z. T. mit dem bloßen Auge verfolgen kann, wie bei der ISS, schon für Weltraumfahrt, das uns jedoch von Politikern als "Flug zu den Sternen" verkauft wird. Doch der Weltraum beginnt frühestens jenseits des Mondes, wo noch kein Mensch hingekommen ist, gehört der Mond doch noch zum System Erde. Nicht nur die Perspektiven des Tunneleffekts, auch die der Weltraumfahrt und der Kosmologie überhaupt leiden unter der sachlich ungerechtfertigten Vorstellung von einem ehernen Tempolimit, das sich auf alles gelegt hat und das jeden vernünftigen und fortschrittlichen Gedanken im Keime erstickt.

Die Geschwindigkeit allein, d. h. ohne die Wechselwirkung der bewegten Sache mit einer anderen physikalischen Realität, kann unmöglich an irgend etwas irgendwas bewirken, natürlich auch nicht an Meßmitteln, weil dies sonst eine Folge ohne materielle Ursache wäre!

So ist gerade die Relativitätstheorie, mit ihrer Behauptung von der wechselwirkungslosen Geschwindigkeitsabhängigkeit von Parametern, wahrscheinlich die einzige physikalische Theorie, welche die Kausalität negiert, was jedoch gerade ganz im Sinne von Mach ist. Um trotzdem zugleich den Vorwurf der Kausalitätsverletzung abzublocken und sich Einsteins Lehre nicht in das Reich der Wunder verweisen zu lassen, lassen heutige Physiker - um es sich mit keiner Auffassung von Determination zu verderben - opportunistischerweise offen, ob die Parameter bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit tatsächlich verändert sind oder bloß verändert erscheinen. Weil wegen fehlender Referenzmöglichkeit der Unterschied nicht festgestellt werden kann, ist er sowieso dialektischer Natur, weshalb uns das kosmische Tempolimit nicht zu bekümmern brauchte, wenn mit ihm nicht immer wieder in einer, die Vernunft und den Fortgang der Wissenschaft und der Technik fatal beeinträchtigenden Weise argumentiert würde. Dabei ist die Relativitätstheorie in ihrer Intention selbst nur der Versuch, den Schein vom Bewegungseindruck fort auf die materiellen Meßmittel zu lenken, um die "Wahrheit" des Bewegungseindrucks zu Lasten der Maßhaltigkeit der Welt zu retten! Welch eine gigantische Vertauschaktion von Schein und Sein - nur um im Sinne des Neopositivismus zu "beweisen", daß Eindrücke nicht täuschen! Um die wissenschaftliche Reputation zu wahren, muß man am Ende jedoch die Möglichkeit des Scheins einräumen, so daß die ganze Mühe, den Schein zum Sein zu erklären, vergebens war. In den Augen von Anhängern der reinen Lehre nach Mach, über dessen Mitverantwortung für diese Verkehrtheit im Gang der Wissenschaft noch gesprochen werden muß, ist die fehlende Kausalität aber kein Mangel sondern Absicht, da die Kausalität eine abzulehnende "metaphysisch-religiöse Spekulation" (Mach) wäre, so daß die Relativität von Raum und Zeit in ihrer Intention keine Kausalerklärung sondern eine Als-ob-Beschreibung ist: als ob es sich so verhält. Man kann sie akzeptieren oder auch nicht. Sie als materielle Kausalerklärung zu benutzen ist auf jeden Fall falsch und nicht im Sinne Einsteins. Ein Anlaß, stolz zu sein, daß man ohne "so etwas Metaphysischem wie Kräfte" auskommt, wie ich einmal bei Pietschmann gelesen habe, dafür aber die Anschauungsformen Zeit und Raum zu materialisieren und auf Newtons Physik herabzublicken, besteht trotzdem nicht, da man dafür Entscheidungskriterien geopfert hat. Es bleibt festzustellen:

Wer die Geschwindigkeit allein als kausales Argument benutzt, mißachtet gerade die Kausalität.

Erst die Änderung einer Geschwindigkeit zeigt ein kausales Ereignis an, während der bloß "bewegte" Körper sich lediglich akausal in seinem Zustand erhält. Wo wegen des Erreichens einer aus der beschleunigenden Ursache kommenden Grenzgeschwindigkeit die Beschleunigung aufhört, ist nur die Wechselwirkung zwischen Beschleuniger und Beschleunigtem abgebrochen und sonst gar nichts - ob in einem Synchrotron, wenn das Teilchen die Geschwindigkeit des antreibenden elektrischen Feldes erreicht hat, oder ob für ein Segelschiff, wenn es mit voller Windgeschwindigkeit fährt und die Segel anfangen zu flattern. Die Erklärung der Grenzgeschwindigkeit c in einem Beschleuniger mit einer angeblich ins Unendliche angewachsenen "Masse" ist so überflüssig wie märchenhaft und läßt jeglichen Sachverstand vermissen, um den man sich gar nicht erst bemüht, weil er "unökonomisch" wäre. Autoritätsgläubigkeit und mangelnder Sachverstand auch als demokratisches Bildungsideal? So hat sich das die Bundesministerin Bulmahn bestimmt nicht vorgestellt, denn ersparter Sachverstand bringt keine Zinsen. Und Wissen, auf das man sich verlassen kann, schafft man auf diese Weise schon gar nicht.

Doch nun wieder zum sich permanent beschleunigenden Beschleuniger, der partout kein Tempolimit akzeptieren will sondern sich, wie ein jugendlicher Raser auf seiner getunten Maschine, nur den zur Verfügung stehenden Kräften hingibt:

Wenn es möglich ist (und warum eigentlich nicht?), das von Nimtz gezeigte zeitlose Tunneln in ein Strahltriebwerk zu integrieren, würden für die echte Weltraumrakete Jahre zu Wochen und Monaten!
s. die Meldung vom 20.05.2016 am Ende des Kurztextes

Zuvor aber muß noch viel Aufklärung in den Hirnen passieren, obgleich Raketen wirklich nichts Neues mehr sind. Jeder Techniker ist in der Lage, ihr Prinzip zu erklären, so wie Techniker sich mit dem Film seit über 100 Jahren die Tatsache zunutze machen, daß Bewegung etwas ist, was im Kopf des Zuschauers entsteht, während die Gelehrten über ihre Natur noch immer rätseln. Nur fragt die Techniker ja niemand, weil z. B. Einstein dieses oder jenes im Laufe seines langen Lebens gesagt hat oder gesagt haben soll, hinter dem man sein eigenes Unverständnis einfachster aber grundlegender Phänomene, wie die Erfahrung von Masse durch Wechselwirkung oder die Bedeutung einer Grenzgeschwindigkeit, unter Berufung auf ihn bequem verbergen kann. Leider habe ich bis heute von keinem Physiker gehört, der frei ist von emotionalen Vorurteilen und einer eingeschränkten Sicht der Probleme seines Fachs, so daß ich auch nicht weiß, an wen ich mich vertrauensvoll wenden könnte. Keiner der grundlegenden Begriffe kann bis heute als abgeklärt gelten, schon weil oft genug die Erfahrungen mit einer Sache, aufgrund unseres Umgangs mit ihr, unkritisch gleich für die Sache selber gehalten wird. (s. hierzu Text I/B13)

Trotzdem denke und hoffe ich, daß es auch unter den Gelehrten weltweit eine schweigende bzw. zum Schweigen gebrachte, an ungeschönten Wahrheiten interessierte unbekannte Teilmenge gibt, die nur auf den geistigen Durchbruch wartet. Dieser kann in vielerlei Gestalt daherkommen, z. B. in der Form des Tunneleffekts, dessen Möglichkeit man schon in den 50er Jahren, bzw. anderenorts in den 60er Jahren nach Erfindung des Lasers erkannte*, wenn man sich den Tunneleffekt nicht weiterhin wegrechnen, totschweigen oder totreden läßt, oder - wenn keines davon gelingen sollte -, relativieren läßt ("kein Signal", "alles nur Müll", "wer weiß, was Nimtz da gemessen hat"). Bereits die unerwartete Nullmessung im sog. Michelsonexperiment hatte Einstein ja auch mit dem Versagen der Meßmittel "erklärt" - eine im Umgang mit unbequemen Fakten erprobte Strategie ihrer Überwältigung, weil man ja partout nicht klüger werden will. Man achte einmal darauf: wenn Physiker Messungen "interpretieren" geht es immer um das Weginterpretieren unerwünschter Fakten. Ein verzweifelter Versuch, die Zeitlosigkeit des Tunnelns und damit die Existenz von Überlichtgeschwindigkeiten dem Totschweigen bzw. Totreden zu entreißen, wurde lange Zeit jeden Mittwoch von der Wissenschaftsredaktion des Bayerischen Fernsehens in ihrer allnächtlichen Sendung SPACE NIGHT unternommen, wofür man nicht dankbar genug sein könnte, wenn die Sendezeit denn eine bessere gewesen wäre - s. hierzu auch die Hinweise im Kurztext.
*lt. einer Mitteilung hätte bereits Gamov 1928 den Tunneleffekt als Hypothese für den Alpha-Zerfall eingeführt. - Für eine wirkliche Weltraumfahrt ist die heutige bemannte Raumfahrt eine Sackgasse - s. meinen
Kommentar zur Columbia-Katastrophe und die dortigen Nachträge zur chinesischen und US-Raumfahrt.


Keine Kosmologie von Hinterwäldlern betreiben

Mit welcher Geschwindigkeit der Urknall das Plasma auseinandergeschleudert hat wissen wir nicht. Jedenfalls hat die maximale Fluchtgeschwindigkeit und die Lage des Randes des von uns bewohnten Kosmos nur mit der Energie des Urknalls zu tun - gebremst durch die Gravitation, die sich im ausbreitenden intergalaktischen Raum jedoch immer mehr verdünnt, wodurch sich die Fluchtgeschwindigkeit erhöht - und gewiß nichts mit der Lichtgeschwindigkeit und mit der Einwirkung einer plötzlich hinzugetretenen Raum-Zeit oder mit unserem zufälligen Wohnsitz "Erde", der ihn mit Hilfe des Tempolimits vorschreiben würde, wie schnell er sich von uns entfernen darf. Ebenfalls sollten wir im Laufe des Lebens und der Geschichte gelernt haben, daß hinterm Berg auch noch Leute wohnen, so daß wir nicht den alten Fehler wiederholen sollten, subjektive Horizonte für objektive Grenzen zu halten, hier: unseren, durch die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit und das Alter der strahlenden Objekte bedingten kosmischen Horizont gleich zur Grenze der Welt zu erklären, wie das durch Machs Sensualismus gerechtfertigt erscheint, wodurch die Erde wieder zum Mittelpunkt des Universums wird, was natürlich die Hlg. Inquisition begeistert im Kreis tanzen ließe, wenn sie es nicht besser wüßte. (Siehe hierzu auch die nachfolgende Notiz "Vom Rand zum Horizont des Universums" in "Überlichtgeschwindigkeiten in der Kosmologie")

Der Objektivist hat ein Verlangen, seine durch Herkommen und den Beobachterstandpunkt bedingten Horizonte als sachlich begründete Grenzen zu beweisen, um sich so seiner Objektivität zu versichern, denn zutiefst in seinem Innersten spürt er, daß er auf einem schwankenden (aber gut dotierten) Boden steht. Warum sollte er ihn daher verlassen, solange er Zustimmung findet, wenn er sich - ausgestattet mit der Autorität des angeblich sooo objektiven Wissenschaftlers - nur genügend bemüht. Wie Physiker und Mathematiker, die nur Marionetten ihrer Ideologie zu sein scheinen (oder schlimmer noch: denen es an Lauterkeit fehlt) sich dabei nach Kräften blamieren, zeigen im Film des Bayerischen Fernsehens (3. Programm), produziert im Auftrag von MDR und ORB, ihre Reaktionen, wenn sie mit der ihnen mißfallenden Tatsache des Tunneleffekts konfrontiert werden, dessen Prinzip jeder Klempner kausal erklären kann, der einen Rohrquerschnitt verjüngt (denn nichts anderes hat Nimtz getan), um das Tempo des durchströmenden Mediums zu erhöhen. Nur das überproportionale Anwachsen der Geschwindigkeit bleibt erklärungsbedürftig.

Mit welcher Geschwindigkeit rot- und blauverschobenes Licht fremder Galaxien hier eintrifft (was am Photonenstrahl zu messen, ich schon 1992 dem Präsidenten der MPG und dem Bundesforschungsminister vorgeschlagen habe) und wie schnell sich Gravitationswellen bekannter Quellen fortpflanzen, können wir erst wissen, wenn wir deren Tempo einmal gemessen haben. Aufgrund unseres Nichtwissens können wir jedoch nicht von vornherein ausschließen, daß sich Licht- und Relativgeschwindigkeit der Quelle addieren und daß Gravitationswellen sich instantan fortpflanzen, wie wir das beim Tunneleffekt schon kennengelernt haben, oder mit einer ganz anderen als der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, was dann auch wieder keiner wird wahrhaben wollen. (Wäre die Gravitation eine "gekrümmte Raum-Zeit", dann müßten sich ihre Wellen ohne Zeitverlust fortpflanzen, denn die Raum-Zeit kann ja nicht wiederum raum-zeitlichen Bedingungen unterliegen, also die Bedingung ihrer selbst sein, weil dies einen unendlichen Regreß ergäbe.) Ich sehe nicht den geringsten wissenschaftlichen Anlaß, eine Art "Raumkraft" o.ä. einzuführen, die bei allen diesen unterschiedlichsten Kräften, wie ein Pankrator oder von einem solchen bewirkt, zu unseren Gunsten, unter Verletzung der Kausalität, bremsend eingreift. Und einen Weltenherrscher (bei Einstein, der sogar Gott physikalisiert hat: die fernen Fixsternmassen), der die Raum-Zeit als sein Sensorium und Arm benutzt, nur um Einsteins relativistische Erklärung der Lorentztransformationen gerechtfertigt aussehen zu lassen, kann ich mir schon gar nicht vorstellen. Soweit (und daß er sich auch noch das Würfeln abgewöhnt, das ihm soviel Spaß macht, weil es da auch für ihn noch Überraschendes gibt) wird Gottes Liebe zu einzelnen Sterblichen und ihren Einfällen dann wohl doch nicht gehen, auch wenn diese das noch so inständig hoffen.

Aber tatsächlich geht es letztlich wohl umgekehrt darum, daß das Vorhandensein eines nicht aus den Sachen selber kommenden Tempolimits die Existenz eines obersten Gesetzgebers und Lenkers beweisen würde1, weshalb Überlichtgeschwindigkeiten für rechtgläubige Physiker nicht nur "illegal" sondern auch frevelhaft sind. (Detlef Dürr: "Das widerspräche der relativistischen Raum-Zeit"), die so sakrosankt ist, daß man - wie zu Galileis Zeiten gegenüber den Sonnenflecken - lieber hartnäckig seinen Augen (und Ohren) nicht traut, und das im Namen einer "objektiven Wissenschaft". Verkehrter geht es wohl nicht mehr.) Aber wie das mit "Gottesbeweisen" immer so war: bei näheren Hinsehen hat noch keiner standgehalten. Und das ist gut so: ein Gott, den Menschen "beweisen" können, ist nicht wert, daß man an ihn glaubt. Was den Menschen übersteigen soll ist mächtig genug, sich selbst zu beweisen, so wenn es den Menschen scheitern läßt, z. B. an der Aussage, daß nichts schneller als das Licht sein kann, soll es sich nicht nur um ein allzumenschliches Hirngespinst handeln.

¹Nach Maturana reagieren Systeme eigenstrukturdeterminiert, weshalb er, ebenso wie zuvor die Vertreter die Quantenmechanik, Einsteins Versuch, den "transzendentalen Determinismus" zu retten, ablehnt. Während Einstein so einerseits die Welt als von Gott gelenkt versteht, folgte er andererseits mit seiner kinematischen Lehre, die bewußt hinter die Newtonsche Dynamik zurückgeht, der Überzeugung von Mach, daß Ursachen metaphysisch-religiöse Spekulationen seien. Während man so tut, als wolle man diese vermeiden, geht es Einstein und denjenigen, die seine Thesen bedingungslos verteidigen, genau um die Durchsetzung der Metaphysik auf Kosten der Fakten. Wo Newton noch rein kausal, allein durch Wechselwirkungen oder deren Fehlen Phänomene verständlich machen konnte, benötigt der Determinist heute eigens ersonnene Hirngespinste wie Tempolimits, veränderliche Massen, biegbare Räume, dehnbare Zeiten, Weltlinien u.ä., so wie man früher Natur-Ereignisse ebenfalls scheinbar ganz plausibel in Abhängigkeit von Göttern, Dämonen, Nymphen, Trollen u.ä. sah, die es ja ebensowenig gibt. Das ist einer der vielen elementaren Widersprüche des intuitiven Denkens, das auf völlig heterogenen, durch keine Logik kontrollierten Grundannahmen fußt. Das Fatale dabei ist, das jene, die gegensätzliche Positionen zugleich vertreten, immer wieder mal da und dort Recht zu haben scheinen, weshalb man sich von diesen zwangsläufigen "Bestätigungen" einzelner Punkte ihrer Lehren nicht beeindrucken lassen sollte. Daher ist es so wichtig, die vertretenen Positionen in ihrer Gesamtheit zu prüfen, z. B. eben auf Widerspruchsfreiheit, was natürlich mit dem "geringstmöglichen Aufwand an Denkenergie" (Mach) nicht gelingen kann. Die gern in Anspruch genommene "Denkökonomie", eine besser klingende Bezeichnung für Denkfaulheit, verläßt sich bevorzugt auf fragwürdige punktuelle "Beweise", was aber mit den hohen Ansprüchen der Wissenschaft an Prestige und Geld nicht in Deckung zu bringen ist.

© HILLE 1995-2004
Ergänzungen Feb. 03 bzw. Mai u. Juli 04

Überlichtgeschwindigkeiten in der Kosmologie

In einer Anmerkung zu "Public Understanding of Science - genügt das?" in Datei I/C1, habe ich darauf hingewiesen, daß jedes Schwarze Loch das Vorhandensein von Überlichtgeschwindigkeiten beweisen würde, weil es ja dadurch zustande kommt, daß um es herum die Fallgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Lichtes übersteigt. Daß Überlichtgeschwindigkeiten sich voneinander entfernender Galaxien im Kosmos ebenfalls vielfache optische Horizonte erzeugen, hatte ich bereits 1989 unter dem Titel "Vom Rand zum Horizont des Universums" in einer Schrift dargelegt (im Archiv der Bayerischen Akademie der Wissenschaften). Hier die Wiedergabe des entsprechenden Textes:
     "Je besser die Astronomen mit ihren immer raffinierter werdenden Instrumenten die Zeichen am Himmel verstehen, um so mehr nach rot verschobene Strahlung finden sie. Da die meisten Kosmologen von der Expansion des Universums überzeugt sind, wird mit Hilfe der Hubble-Konstante aus der Rotverschiebung die Entfernung von Galaxien und Quasaren abgeleitet. Am "Rand" des Universums soll es Fluchtgeschwindigkeiten von bis zu 90% der Lichtgeschwindigkeit geben. Doch was uns als "Rand" oder "Grenze" erscheint, könnte ganz oder teilweise der [optische] Horizont des Universums sein. Jenseits des Horizontes werden sich astronomische Objekte mit Überlichtgeschwindigkeit relativ zu unserem Standort entfernen, deshalb bleiben sie für uns unsichtbar und unhörbar [Radioastronomie].
     Vom "Rand" des Universums wird man sehr wahrscheinlich ebenso einen rundherum erfüllten Himmel sehen können, wie es auf der Erde der Fall ist. Solange wir selbst keine Asymmetrie feststellen können, gibt es keinen Grund, dies für eine andere Stelle des Kosmos zu behaupten. Das wäre ein streng logischer Gesichtspunkt. Daneben wird es immer, wenn vielleicht auch versteckt, einen psychologischen Standpunkt geben, der sich die Erde als den Mittelpunkt der Welt wünscht, weil dies das menschliche Selbst- und Sendungsbewußtsein stärkt. Der Mittelpunkt der sicht- und hörbaren Welt sind wir tatsächlich, denn die Erde ist, wie jeder andere kosmische Standpunkt auch, wie ein Schiff mitten auf dem Meer bei ruhiger See und klarer Sicht: rundherum ist überall gleichviel Wasser und der Blick geht überall gleichweit hinaus. Wie bei einem Schiff wandert der Horizont mit jedem Beobachtungsstandpunkt mit. Aus unserer Sicht sich gegenüberstehende Galaxien deren Fluchtgeschwindigkeit sich auf 100% der Lichtgeschwindigkeit und mehr addieren, werden sich gegenseitig unsichtbar und unhörbar bleiben. So ist das relativistische Tempolimit schon durchbrochen. Der kosmische Horizont bewegt sich also auch auf vielfache Weise durch das ganze bekannte Universum hindurch, deshalb wird man nicht abstreiten können, daß es diesen [optischen] Horizont gibt. Unser vierdimensionaler Horizont des Universums ist die kosmische Relativität unseres Raumschiffes "Erde".
Ausdrücke in [ ] nachträglich eingefügt. Heute würde ich statt vom "Universum" konsequent nur vom "Kosmos" sprechen, in dem wir uns befinden.


Geschwindigkeit, Zeit und Kausalität

Der messende Beobachter selbst ist bei Messung einer Geschwindigkeit keine Kausalität stiftende Größe, denn sonst müßte er ja in die Vergangenheit des zu Messenden hineinwirken, wenn seine Messung für das Tempo auf dem vorher schon zurückgelegten Weg verantwortlich sein soll. Die Feststellung einer Geschwindigkeit, als die Ableitung des Weges nach der Zeit, bezieht sich immer auf die Vergangenheit des Meßobjekts zu verschiedenen Zeitpunkten, denn die Gegenwart hat keine zeitliche Dimension und was in der Zukunft liegt, kann man nicht vorher schon "messen". Der Vorwurf, des in der Zeit Rückwärtslaufens von Ereignissen, richtiger: des Rückwärtswirkens einer Ursache in die Vergangenheit, träfe also zuerst einmal auf die Relativitätstheorie selber zu, wenn ihre Aussage, daß die Lichtgeschwindigkeit zu jedem Beobachter gleich ist, nämlich c, kausaler Natur wäre, wie von den Tunneleffektgegnern, wegen der Verwechslung von kausal und deterministisch, getan wird. Jeder Zustand ist zwar das Ergebnis einer vorausgegangenen Wechselwirkung, doch eine rein beobachterbezogene und nicht ursachenbezogene Geschwindigkeit einer Sache ist ohne jede wissenschaftliche Aussagekraft. Die Newtonsche Mechanik arbeitet daher auch nicht mit der beobachteten Geschwindigkeit einer Sache, als einer von den Meßbedingungen abhängigen und somit vom Menschen gesetzten zufälligen Größe, sondern nur mit der Änderung ihrer Geschwindigkeit (die sie als Folge einer Kraft definiert), der Beschleunigung (Newton: Änderung der Bewegungsgröße), bei der das subjektive Element v herausdifferenziert ist. Der Eindruck von der Bewegung toter Dinge jedoch ergibt sich als Folge einer Relation, die ein Beobachter hergestellt hat und deren Wahl grundsätzlich in seinem Belieben steht. Es gibt keinen Grund, hinter dem wissenschaftlichen Standard der Newtonschen Mechanik, die durch das Ausscheiden der Tempi zuverlässig objektive Parameter liefert, zurückzufallen. Nur Ideologie oder Unkenntnis opfert leichtfertig Bewährtes. Und die Zeit ist keine Sache sondern ein "Maß der Dauer" (Newton), das selbst nicht meßbar ist sondern definiert werden muß. Maße existieren nicht sondern sie gelten, sind also etwas vom Geist Gesetztes. Erst eine zweckmäßig definierte Größe setzt uns in die Lage, so etwas auszuführen, was "Messung" genannt werden kann, mit der wir uns ein quantitatives Wissen aneignen können!

Da die Metrologie heute nicht zum Allgemeinwissen von Physikern zu gehören scheint, ist auf gravierende Versäumnisse beim propädeutischen Unterricht zu schließen. Und die hingenommene Behauptung, daß Ereignisse in der Zeit rückwärts laufen könnten wie ein Krebs auf der Sandbank, ist allein schon vom erkenntniskritischen Standpunkt aus so abwegig, daß über sie nichteinmal diskutiert werden kann. Eine Geschwindigkeit würde nur dann gegen die Kausalität verstoßen, wenn ein beschleunigter Körper von sich aus schneller als die ihn beschleunigende Ursache werden würde oder wenn es die Wirkung schon vor dem Eintreffen der Ursache gäbe. Das zeitlose Tunneln ist da der Grenzfall, der gerade noch nicht gegen die Kausalität verstößt. Erst wenn Nimtz die herrlichen G-Moll-Akkorde von Mozarts 40. Sinfonie nach dem Tunnel schon hören würde, bevor das Signal den Tunnel erreicht hat, müßte man von einem Wunder sprechen. Aber nach der Quantenphysik wäre selbst das möglich, wie ich schon im TV gehört habe.

© HILLE 1998


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