Sind Astronomen eigentlich Deterministen?

Ich hatte mich an anderer Stelle (leider vergessen wo) mal über Rupert Ursin gewundert, der in einem Gespräch glaubhaft vermittelte, dass er noch nie von Dunkler Materie und Dunkler Energie gehört hatte. Verwunderlich war das für mich, da er zu diesem Zeitpunkt grade seine Dissertation „Quantenteleportation über lange Distanzen“ bei Anton Zeitlinger dem Beam-Professor in Wien erfolgreich abgeschlossen hatte. Das scheint aber kein Einzelfall zu sein. Auch in der anderen Richtung scheint es erhebliche Wissenslücken zu geben.

In der ersten Folge des neuen Podcasts elementarfragen.de erzählt Florian Freistetter von scienceblogs über seine Arbeit als Astronom. Die zwei Stunden sind recht unterhaltsam, obwohl sie mir persönlich nicht viel neues brachten. Nach 11:19 Minuten kommt jedoch der Hammer:

… es ist nicht so, dass ich mit der Theorie dann vorhersagen könnte, wer nächste Woche im Lotto gewinnt oder so, obwohl es, prinzipiell wär’s möglich, man müsste dann da so viele Variablen reinstecken, dass man dann wirklich, es eben, äh, rein praktisch nicht durchführbar ist. …

Erstaunlicherweise weist nur ein Kommentator darauf hin, dass diese Idee spätestens seit Heisenberg hinfällig ist, da man nicht alle Zustände aller Beteiligten erfassen kann. Aber selbst wenn man diese Daten hätte, könnte man die Zahlen nicht berechnen, da in den Formeln an jeder Ecke ein π oder zum Beispiel ein 1/3 auftaucht. Beides kann man in Formeln gut verwenden, wenn man aber am Ende wissen will, welche Kugel gezogen wird kann man sie nicht gebrauchen. Und weder heutige Rechner noch zukünftige Quantencomputer sind in der Lage, in endlicher Zeit π zu berechnen und diese Aussage läuft zwar auf ein ‚rein praktisch nicht durchführbar hinaus‘ unterscheidet sich aber doch grundlegend.

Ein Astronom, der die Welt für berechenbar hält (und beim Alter des Universums 3 Nullen übersieht), ein Quantenphysiker, der nicht weiss, dass 95% des Universums nicht – oder nur mittels Gravitation – mit der sichtbaren Materie wechselwirkt? Ich glaube ja, die sollten sich mal wieder zusammensetzen bei einem Tee am Kamin und den Feuerhaken schwingen.

Auch Lesch kann kein Licht ins Dunkel bringen

Prof. Lesch hat sicherlich für viele Menschen viel Licht ins Dunkel gebracht. Seine Sendungen bei Bayern Alpha und später im ZDF haben über mehr als zehn Jahre einen tiefen Einblick in die Astronomie gebracht. Der neue Blog von Nicolas Semak elementarfragen.de hatte das Glück in seiner zweiten Astronomiefolge Lesch zu interviewen. Eine gute Sendung, die man sich auf jeden Fall anhören sollte. Nicht zuletzt weil Lesch sich herrlich (und vollkommen zu Recht) über Excellence und Akkreditierung im Rahmen des Bologna-Prozesses aufregt.

Kein Licht ins Dunkel konnte Lesch jedoch bringen, warum er an Gott glaubt. Wahrscheinlich muss man das Konzept des Glaubens verstehen um zu begreifen, warum Leute an irgendwelche göttlichen Wesen glauben. Und liest man diesen Artikel hier (inklusive der momentan über 3500! Kommentare), und erfährt, dass in den USA 10% Atheisten leben (WTF? Nur so wenige!) aber in den dortigen Gefängnissen sitzen nur 0,2% Atheisten. Ich würde mal vermuten, dass unter den Wissenschaftlern signifikant mehr Atheisten sind als 10%. Denn, wie könnte man Wissen schaffen, wenn die größte Antriebskraft nicht der Zweifel sondern die Akzeptanz ist?

NASA: Doch kein intelligentes Leben in unserem Sonnensystem!

Nein, natürlich nicht. Aber die NASA wird am Do. 2.12.2010 um 2 pm EST eine Pressekonferenz veranstalten in der es um irgendwas signifikantes zum Thema ausserirdisches Leben gehen soll.

Die Sache mit dem Punkt

Beim Hören meines Lieblingspodcast Chaosradio Express mit dem schlichten Titel „Mikrokosmos, Makrokosmos“ bin ich wieder über ein Thema gestolpert, das mich seit knapp einem Jahr immer wieder beschäftigt: Kann die von einem Körper ausgehende Gravitation auf einen Punkt reduziert werden.

Newton selbst schreibt in der Principia:

I have now set forth the two major cases of attractions, namely when the centripetal forces decrease in the squared ratio of the distances or increase in the simple ratio of the distances, causing bodies to revolve in conics, and composing centripetal forces of spherical bodies that decrease or increase in proportion to the distance from the center according to the same law — which is worthy of note. (http://plato.stanford.edu/entries/newton-principia/)

Oder kurz:

Das externe Gravitationsfeld einer sphärisch-symmetrischen Massenverteilung ist gleich der einer Punktmasse im Sphärenzentrum.

Mit der 42 auf die schiefe Ebene

Galilei hat eine der schönsten Sätze zum Thema Bewegung ausgeführt:

Kugeln werden auf geneigten Strecken, die in einem Kreis aufgestellt sind, in der gleichen Zeit bis zum Fusspunkt diese Strecken durchlaufen.

Wir sind Gott!

Gott hat etliches vollbracht. Nach eigener Aussage hat er dafür sechs Tage gebraucht. Zunächst musste er dafür jedoch den Kalender erfinden. Noch vor Tag und Nacht kam allerdings Oben und Unten respektive Himmel und Erde. Nach Elementen, Pflanzen, Luft- und Wassertieren und den Tieren auf dem Feld kommen am letzten Tag die Menschen.

Ein Game-Entwickler würde nicht wesentlich anders vorgehen (dazu gibt es ein tolles Video von Jesse Schell). Selbst die Unterscheidung zwischen Vögeln und Fischen auf der einen Seite und Vierbeinern auf der anderen ist aus Sicht eines Programmierers durchaus sinnvoll.

Wesentlich abstrakter beschrieben kann man sagen, dass Gott zuerst die Kräfte und damit ein Koordinatensystem definiert hat. In diesem System hat er dann Materie positioniert. Dann folgte die Reproduktion und als letztes die Reflexion. Mittels dieser Reflexion ist es uns möglich, Kräfte, Materie, Reproduktion und selbst die Reflexion zu erkennen.

Aus der Schöpfungsgeschichte selbst wissen wir, dass Erkenntnis gleichbedeutend ist mit dem Akt des Schaffens selbst. Und tatsächlich haben wir mit Wissenschaft und Technik bis auf die Reflexion alles abbilden können. Entweder als theoretisches Modell oder als reale Produkte wie Klonschafe oder genetisch veränderte Bakterien.

Dann können wir uns doch jetzt endlich der Reflexion selbst zuwenden, oder?

Wir sehen nur, was wir nicht sehen.

In Ergänzung zu dem etwas kurz gehaltenen Artikel „Wir sehen was wir sehen.„, der nur aus der Überschrift besteht muss man doch noch etwas deutlicher werden. Denn eigentlich sehen wir nicht, was wir sehen, sondern wir sehen durch das was wir nicht sehen.

Wenn Photonen auf einen Körper treffen – z.B. eine Tasse – dann wird, je nach Beschaffenheit der Körperoberfläche, ein Teil Photonen absorbiert und ein Teil so umgelenkt, dass sie in unser Auge treffen. Diese Photonen sind allerdings für unser Sehen nur indirekt entscheidend. Denn wir sind durch sie in der Lage, zur ermitteln, welche Photonen uns der Körper vorenthält. Würde die Oberfläche keine Photonen absorbieren, müssten wir entweder eine Spiegelung der Lichtquelle sehen oder rein weisses und somit diffuses Licht sehen. Dies hängt nur von der Struktur der Oberfläche aber nicht von der Farbe ab (natürlich ist die Grenze hier fliessend).

Das Kreuz mit den Schwarzen Löchern

New Scientist veröffentlichte letzte Woche einen Artikel über ein Programm mit dem man simulieren kann, was man sieht, wenn man in ein Schwarzes Loch fällt/fliegt. Das Programm wurde von Thomas Müller und Daniel Weiskopf an der Uni Stuttgart erstellt und ist hier verfügbar (Win und Linux).

Allerdings werfen die Ergebnisse mindestens zwei Fragen auf. Denn erstens bleibt offen, wie die lichtempfindliche Fläche gestaltet ist. Offensichtlich konstruieren die Autoren eine rechteckige Fläche. Und seltsamerweise treffen am Ende der Simulation noch Photonen auf den Rand der Fläche. Allerdings kann eine Fläche nachdem sie unter den Ereignishorizont gefallen ist KEINERLEI Photonen mehr aufnehmen, denn diese müssten sich dazu auf einem Weg bewegen, der sie vom Zentrum des Schwarzen Loches wegführen würde.

Zweitens vergessen die Autoren eine besondere Situation beim Eintritt in den Ereignishorizont. Wenn ausserhalb des Scharzschilds Photonen noch entfliehen können und unterhalb Photonen eingefangen werden, dann muss es Photonen geben, die für eine beobachtbare Zeit auf einer stabilen Bahn um die Masse kreisen. Es muss demnach beim Eintritt in den Ereignishorizont eine Phase geben in der man nichts als einen ungerichteten Blitz sieht.

Gemeinsamkeiten von Gravitation und Information

Gravitation ist sehr merkwürdig. Erstens verliert der Körper, der diese Kraft auf einen anderen ausübt keine Energie und zweitens wirkt sie auch auf einen Körper, wenn sie bereits auf einen anderen Körper gewirkt hat. Damit fällt sie ziemlich aus dem Rahmen.

M.D. und ich haben daher versucht zu ermitteln, ob sie sich somit nicht sehr nahe an den Eigenschaften von Information bewegt. Auch diese verliert sich nicht, wenn sie vermittelt wurde. Und sie ist eben deswegen noch in vollem Umfang verfügbar, wenn sie ein oder x-mal vermittelt wurde.

Problematisch an dem Vergleich ist allerdings, die Tatsache, dass wir keine Informationsvermittlung kennen, die ohne eine Trägerenergie funktioniert. D.h. Information fliesst nur, wenn sie sich Huckepack auf einer Energie bewegen kann. Damit wirkt sie nicht direkt und ist endlich und kostet entweder den Gegenstand selbst oder einen anderen emittierenden Körper permanent Energie.

Insofern scheinen Gravitation und Information auf den ersten Blick nicht vergleichbar zu sein. Es sei denn, auch Gravitation würde nur über andere Kräfte vermittelt. Womit man bei Erik Verlinde und dem lesenswerten Artikel ‚On the Origin of Gravity and the Laws of Newton‚ wäre.

Wir sehen was wir nicht sehen.