Grenzen der Wissenschaft

[seeker]

Da Interesse besteht, hier der neue Thread: (siehe den Thread "Multiversum" von tensor)

Für diejenigen, die sich erstmal grundsätzlich auf das Thema Grenzen einstimmen wollen, hier ein Link:

Harald Lesch - Grenzen des Wissens (4 Teile):

http://www.ardmediathek.de/ard/servlet/ ... Id=1734602

Meine Frage war:

Wird die Wissenschaft in absehbarer Zeit an zunehmenden Stellen einen Endpunkt erreichen, wo neue Theorien überhaupt nicht mehr überprüfbar sein werden? Sind wir schon heute manchmal an diesem Punkt angelangt? Was dann?

Also: Wie lange wird das Ping-Pong Spiel zwischen Theorie und Experiment noch funktionieren?


Ansonsten will ich mich erstmal selbst noch etwas schlauer machen.

Ich bin mal gespannt was herauskommt!

Grüße & ein frohes Neujahr
seeker

[tomS]

Ich sehe das etwas anders.

Die Wissenschaft - insbs. die Physik - versucht mit einem möglichst kleinen Satz allgemeingültiger Regeln ("Naturgesetze", "Theorien", ...) eine möglichst große Vielfalt experimenteller Ergebnisse zu reproduzieren sowie vorherzusagen. Eine neue Regel muss dabei genügend mächtig sein, um zum einen die sie erzwingende Beobachtung zu reproduzieren, und zum anderen weitere, falsifizierbare Vorhersagen zu machen. Umgekehrt muss das Experiment in der Lage sein, Daten zu produzieren, die existierende Regeln verifizieren oder falsifizieren (jeweils mit genügend guter statistischer Aussagekraft).

Nun ist es jedoch so, dass einige heute interessanten Theorien (z.B. die Quantengravitation) nicht aufgrund neuer Experimente sondern ausschließlich aufgrund mathematischer Konsistenz gefordert werden. Teilweise könen diese Theorien keine bzw. keine neuen Vorhersagen machen. Umgekehrt sind die heute möglichen Experimente nicht in der Lage, die o.g. Theorien zu verifizieren oder zu falsifizieren, da die notwendigen Energiebereiche nicht zugänglich sind.

Daher bricht teilw. die Interaktion zwischen Theorie und Experiment ab.

[tomS]

ich gehe sogar noch weiter und behaupte, dass sich immer mehr "Vorhersagen" gänzlich auch indirekten experimentellen Tests entziehen werden ...

[tomS]

Das klingt sehr skeptisch, was du sagst. So extrem wollte ich es nicht verstanden wissen. Ich sehe hier drei Ebenen:
1) das "klassische" Vorgehensmodell der Physik - gegenseitige Befruchtung von Theorie und Experiment
2) eine neue Ebene
3) die reine Mathematik (bzw. Philosophie) ohne experimentelle Begründung

1) ist bekannt; möglicherweise handelt es sich zukünftig um längere Zeiträume, wesentlich indirektere Nachweise etc.
3) ist ebenfalls bekannt und hat nichts mehr mit Physik zu tun - es handelt sich eben um Metaphysik

2) ist neu; wir müssen uns damit auseinandersetzen, dass neue Theorien stärker aufgrund ihrer mathematischen Konsistenz und Einfacheit zu beurteilen sind; häufig wird die experimentelle Faktenlage nicht ausreichen, um zwischen zwei Theorien zu unterscheiden; dann gilt es diese Kriterien anzuwenden

Beispiel:
A) nehmen wir an, wir finden in der Stringtheorie eine Lösung, die exakt unser Universum + Standardmodell reproduziert; nun ist es eine Glaubensfrage, ob wir die Stringtheorie als einfacher betrachten und sagen "die Stringtheorie ist richtig", oder ob wir sie für so komplex halten, dass wir sagen "die Stringtheorie ist unnötig, das nackte Standardmodell ist besser, da einfacher"
B) nehmen wir an, die LQG machte keine neuen Vorhersagen, die sich experimentell überprüfen lassen, aber es gelingt uns, auf sehr einfache Weise die klassisdhe Gravitationstheorie als Limes niedriger Energien abzuleiten und die Konsistenz und Endlichkeit (Singularitätenfreiheit) der LQG u zeigen; dann bin ich geneigt, die LQG als "richtiog" bzw. "zutreffend" zu betrachten, obwohl ich keine neuen experimentellen Befunde habe.

Ich denke, diese Art von Argumentation wird wichtiger werden

[seeker]

Die "historischen" Wissenschaften, also Kosmologie, Evolutionslehre, Geologie, Paläontologie, etc., haben eine zusätzliche Schwierigkeit:

Sie können keine bzw. nur beschränkt Experimente machen, wie das z.B. in der Chemie möglich ist. Man kann nicht reproduzieren.

Das Universum finden wir zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt so vor, wie es ist. Ob sich ein zweites Universum mit den gleichen Anfangsbedingungen ähnlich entwickeln würde ist sehr schwer vorherzusagen. Man kann es zwar vermessen und man hat das große Glück, das man wegen der Lichtgeschwindigkeitsgrenze in die Vergangenheit schauen kann, man kann aber nicht experimentieren (wenn man mal von der Teilchenphysik absieht). Man kann nicht ein neues Universum oder Sonnensystem im Experiment erschaffen, um zu sehen wie es sich entwickelt. Dies ist nur in der Simulation möglich. Eine Simulation kann aber das Experiment nicht ersetzen, sondern nur ergänzen.

Zum Thema habe ich mir ein Buch von Lee Smolin bestellt: "Die Zukunft der Physik: Probleme der String-Theorie und wie es weitergeht"
http://www.amazon.de/gp/product/3421042 ... d_i=301128

Kennt das schon jemand?

Außerdem sehe ich folgendes:
Schon weit bevor uns die prinzipiellen Erkenntnisgrenzen ein Ende der Wissenschaft setzen werden, werden wir technische und finanzielle Grenzen erreichen. Man wird z.B. bis auf unabsehbare Zeit hinaus keine Teilchenbeschleuniger bauen können, die so groß wie die Mondumlaufbahn sind.
Ich ahne auch, dass wir bald ein Intelligenzproblem bekommen bzw. vielleicht schon haben: Die Theorien werden möglicherweise so komplex, dass sie auch die intelligentesten Menschen nicht mehr verstehen oder überblicken können. Hinzu kommt, dass es auch zeitlich gar nicht mehr möglich ist alles zu lesen, was man lesen müsste. Die Informationsflut überschwemmt uns. Was werden wir tun? Künstliche Implantate/Erweiterungen des Gehirns? Computer bauen, die für uns denken?

Beste Grüße
seeker

[seeker]

@tensor
Das ist es ja, was man z.B. mit Computermodellen zur Zeit macht.
In nicht allzu ferner Zukunft wird das aber nicht mehr ausreichen.
Wir werden Computerprogramme/Modelle brauchen und haben, die sich per KI selbst verbessern/programmieren. Spätestens zu diesem Zeitpunkt werden wir unsere eigenen Modelle nicht mehr ohne weiteres verstehen. Man wird vermutlich einen eigenen Wissenschaftszweig brauchen, der die Modelle erforscht und interpretiert.

Der Hintergrund ist doch folgender:
Das Universum ist in seiner Gesamtheit zu komplex und unverständlich. Deshalb machen wir vereinfachende und aufteilende Modelle, die uns das Universum dann verständlich machen. Das setzt aber voraus, dass die erstellten Modelle einfach genug gehalten werden können, dass wir sie noch verstehen.

@tom:
Danke für die sehr interessanten Ausführungen.
Ich denke, an dem Punkt, wo man eine Theorie nicht mehr überprüfen kann, sollte man der Theorie den Vorzug geben, die nützlicher und mathematisch einfacher ist. Wir werden uns wohl noch mehr als bisher von den Begriffen "richtig" und "falsch" verabschieden müssen.

Viele Grüße
seeker

[tomS]

Zum Thema habe ich mir ein Buch von Lee Smolin bestellt: "Die Zukunft der Physik: Probleme der String-Theorie und wie es weitergeht"

...

Kennt das schon jemand?

Ich habe mir vor einigen Jahren in USA das Orginal besorgt. Es geht dabei zentral um die Frage, ob die Stringtheorie eine vernünftige Wissenschaft ist oder nur Spekulation. Ist nicht ganz objektiv, aber (mit etwas Vorsicht) sehr informativ und spannend zu lesen. Smolin hat sicher in vielen Punkten recht. Ich würde auch das Buch von Woit "not even wrong" empfehlen.

[tomS]

@tom:
...
Ich denke, an dem Punkt, wo man eine Theorie nicht mehr überprüfen kann, sollte man der Theorie den Vorzug geben, die nützlicher und mathematisch einfacher ist. Wir werden uns wohl noch mehr als bisher von den Begriffen "richtig" und "falsch" verabschieden müssen.

Ja, genau darauf läuft es hinaus! M.E. sind Theorien sowieso nicht "richtig" oder "falsch", sondern nur mehr oder weniger "passend" bzw. "geeignet".

[gravi]

Ich meine, die Grenzen der Wissenschaft sind aus unserer heutigen Warte nur sehr schwer abzuschätzen.
Wer will denn schon wagen vorauszusagen - wenn die Entwicklung so weiter geht - welches Wissen wir in 1000 oder 10 000 Jahren erlangt haben? Vorstellen kann sich das niemand, aber es könnte schon verdammt fantastisch sein!

Gruß
gravi

[tomS]

mir geht es weniger um derart lange Zeiträume, sondern um die nächsten Jahrzehnte; da erwarte ich einen Paradigmenwechsel weg von der engen Interaktion zwischen Theorie und Experiment, d.h. die Zeiträume werden länger, die Aussagen indirekter. Das zwingt die Theoretiker zu mehr Sorgfalt und zur Entwicklung einer mehr in sich selbst begründeten Theorie. Die Stringheorie hatte genau diese Ansätze (in den 80igern), ist davon aber inzwischen weiter entfernt denn je zuvor. Mathematische Konsistenz, Existenzbeweise etc. werden wichtiger.

[gravi]

@Tom:
Da muss ich Dir im Grunde zustimmen.
Allerdings werden auch in Zukunft von einer guten Theorie fundierte Voraussagen erwartet werden, letztendlich gibt nur die Beweisbarkeit durch das Experiment endgültige Gewissheit. Genau das fehlt den Stringtheorien - sie werden vermutlich nur sehr schwer durch Experimente zu untermauern sein. Hier ist dann die Wissenschaft vielleicht schon an eine Grenze gestoßen und nur durch exponentiell aufgeblähte Mathematik ist sicherlich kein Beweis zu erbringen. Man kann wahrscheinlich Äpfel exakt in Birnen umrechnen auf dem Papier, aber die Natur wird sich nicht darum scheren...

Gruß
gravi

[seeker]

@Tom:
Zustimmung!

Ich glaube, hier liegt sowohl eine Chance als auch eine Gefahr für die theoretische Wissenschaft.
Man wird sehr aufpassen müssen, dass die Theorie nicht zu einem Selbstzweck wird.
Man wird wahrscheinlich die internen Strukturen des Wissenschaftsbetriebes und der Geldmittelverteilung genau im Auge behalten müssen.
In meinem Bereich sehe ich eine zunehmende kapitalistische Einflussnahme auf die Art und Weise wie gearbeitet wird, was mir manchmal Sorgen bereitet. Aber wir haben auch keine Grundfinanzierung, wie die Unis...

Beste Grüße
seeker

[tomS]

Einige Physiker (z.B. Smolin) sind der Meinung, dass diese Grenze mit der Stringtheorie bereits durchbrochen wurde. Ich denke, es handelt sich hier speziell um ein soziologisches Problem, nämlich die Kombination aus nicht gerade gering ausgeprägtem Selbstbewusstsein und teilweise mangelnder fachlicher Sorgfalt sowie Autoritätshörigkeit. Es geht also nicht um die Stringtheorie, sondern um einige Stringtheoretiker ...

... die Stringtheorie macht evtl. gerade eine Phase der Selbstreinigung durch, die relativ schmerzhaft sein dürfte.