Kurzeinstieg

Vorwort

Der Mensch versucht mit den Instrumenten der Sprache und der Logik die Welt zu verstehen. Zum Verständnis der Natur verwendet man die Fachsprache der Physik sowie die Logik der Mathematik. Wer sich als Einsteiger mit theoretischer Physik auseinandersetzt stellt bald fest, dass scheinbar klare Begriffe wie "Energie, Zeit, ... leicht zu abstrakten mathematische Grössen werden. Damit ist der Punkt erreicht um innezuhalten, und die Bedeutung der Fachbegriffe neu zu verstehen.

Der Philosoph Wittgenstein hat die Bedeutung von Begriffen und Sätzen logisch untersucht. Wittgenstein hat erkannt: "Wir machen uns Bilder der Tatsachen; der Satz ist ein Bild der Wirklichkeit". Damit ist es sinnvoll, diese Bilder entsprechend unserer zunehmenden Erkenntnis zu hinterfragen, anzupassen und neu zu ordnen.

Von Wittgenstein stammt auch die sinngemässe Aussage : "Alle Philosophie ist Sprachkritik. Ihr oberstes Ziel ist die logische Klärung von Gedanken". ( Ob sich nun der Zweck der Philosophie in dieser Aussage erschöpft, sei dahingestellt. )

Ich vertrete die Auffassung, daß man die physikalischen Fachbegriffe von Zeit zu Zeit einer solchen "Sprachkritik" unterziehen sollte. Daher suche ich nach neuen Beschreibungen physikalischer Begriffe, welche sich an meinem Weltmodell der "dynamischen Symmetrie" orientieren. Diese Beschreibungen klingen für einen Physiker sicher ein wenig unorthodox. Das nehme ich aber gerne in Kauf, um für den "Laien" ein geordneteres Verständnis der physikalischen Welt zu vermitteln. Wen meine Ausdruckweise stört, möchte diese einfach als didaktisches Mittel betrachten, um abstrakte physikalische Vorstellungen gedanklich zu sortieren.

Weltmodell

Die "physik-o-sophische" Basisthese : Die Struktur der Welt erscheint als...

Im Wort
Mit "unendlicher Dynamik" ist eine stetige Schwankung des "Nichts" gemeint. Das bedeutet, es entstehen im "Nichts" laufend irgendwelche Eigenschaften. ( Energie, Raum, Bewegung, Felder, usw.) Diese Eigenschaften treten in jeder Stärke, sowohl positiv als auch negativ in Erscheidung. Als Summe aller Eigenschaften ergibt sich die Null. Das bedeutet die Schwankungen gleichen sich symmetrisch aus, sodass wiederum das "Nichts" in Erscheinung tritt. ( Siehe auch Der Symmetriebruch )

Das "unendlich dynamische Nichts" verhält sich etwa wie ein bewegtes Wellenmeer. Die Wellenberge und Wellentäler überlagern sich, und bilden als ihren statistisch durchschnittlichen Zustand eine feste Meereshöhe. Wie in einem tiefen Meer können sich unter Umständen verschiedene stabile Strömungen ausbilden. Diese Strömungen verändern in ihrer Gesamtheit den Meeresspiegel nicht, und zeigen daher stets in den inneren Eigenschaften eine gegenläufige Symmetrie.

Dieses "Wellenmeer" kann unendlich verschiedene Eigenschaften hervorbringen. Alle stabilen Eigenschaften treten dabei als "Dimensionen" in Erscheinung. Die Dimensionen haben ähnlich wie Meeresströmungen gegenläufige Symmetrie. Diese Ordnung der Dimensionen ändert nichts am "Meeresspiegel des Nichts".

Das "Nichts" kann somit eine Ordnung in die "unendliche Dynamik" einbringen. Alle stabil existierenden Dimensionen müssen sich relativ anhand des "Nichts" orientieren. Die Stabilität des Nichts ist folglich auch notwendig für die Stabilität der vorhandenen Dinge. Und ohne die Symmetrie wäre der Grundzustand des "Nichts" nicht stabil zu halten. (*)

Im Bild


Symmetrie
Alle vorhandenen Grössen legen in Ihrer gesamten Symmetrie sozusagen den "Nullpunkt des Nichts" fest. Relativ zu diesem Nullpunkt kann die Grösse aller Eigenschaften bestimmt werden. Die Symmetrie bildet also eine notwendige Eigenschaft eines "stabilen Nichts" innerhalb einer unendlichen Dynamik. (*)

Veranschaulichung:
Die Körpergrösse eines Menschen ist beispielsweise erst messbar, wenn ein "Nullpunkt" definiert wird. Normalerweise definiert man die Fußsohlen eines stehenden Menschen als Nullpunkt, und man misst bis zum Kopf. Man könnte alternativ auch die Körperlänge vom Schwerpunkt aus ermitteln. Das spielt für die Messung keine Rolle, entscheidend ist aber irgend ein fester Nullpunkt. Analog dazu beziehen sich alle stabile Eigenschaften auf einen "Nullpunkt".

Mathematische Bilder

Die "unendlich dynamische Symmetrie" wird in fraktalen Objekten erkennbar. Ein Fraktal ensteht, indem man eine Abbildung ( meist komplexe Funktion ) immer wieder auf sich selbst anwendet. Diese Ergebnisse können graphisch als schöne symmetrische Gebilde dargestellt werden. Die Symmetrie wieder- holt sich dabei immer wieder in den immer kleineren Details der Abbildung. Stellen wir uns vor, wir bewegen uns in unendlich feine Tiefen des Fraktales, und verändern dabei langsam die Parameter der Abbildung. Dann werden wir laufend chaotische Veränderungen, und wieder neue Symmetrien entdecken. Damit erkennen wir einen Ausschnitt der "unendlich dynamischen Symmetrie" :


Ein anderes mathematisches Bild zur "unendlich dynamischen Symmetrie" ist die Entwicklung der Primzahlen. Die Primzahlen erscheinen auf der Zahlengerade in völlig unregelmässigen Abständen. Dieses Verhalten spiegelt gut den Vorgang der unendlichen Dynamik wieder. Die Primzahlenfolge entwickelt sich aber nicht völlig zufällig, sondern verläuft innerhalb mathematischer Regeln. (bzw. Theoreme) Diese Regeln zeigen die übergeordneten Symmetrien der dynamischen Primzahlenfolge.

Beispiele
Die "unendlich dynamische Symmetrie" ist z.B. in folgenden Bereichen erkennbar:

Objekt / Bereich	Dynamik	Symmetrie
Schneeflocken	Individuelle Flockenform	hexagonale Kristallstruktur
Blätter	Individuelle Blattform	Zugehörigkeit zu einer Baumart
Wetter	Strömungswirbel	Klimazonen
Spielende Kinder	Herumalbern	Spielregeln
Musik	Variationen, Synkopen	Tonart, Takt
Psychologie	Freiheit, Experimente	Ethik, Lebensweisheit
Physik	Fluktuationen, Chaos	Dimensionen, Zustände
Mathematik	unentscheidbare Fragen	Sätze
Philosophie	Sein, Freiheit, Wille	Idee, Prinzip, Wille

(*) Philosophischer Ausblick
Dieses "Nichts" ist nicht mit einem absoluten "Nichts" zu verwechseln. Während das "absolute Nichts" keine Eigenschaften besitzt, und damit nicht einmal vom Menschen gedacht werden kann, ( Denken ist bereits eine Eigenschaft..! ) , so ist unser "Nichts" mit der Eigenschaft der "unendlichen Dynamik" ausgestattet. Die Frage nach der Ursache dieser Eigenschaft führt uns zu theologischen Fragen.

(*) Theologischer Ausblick
Beim ersten Nachdenken könnte die Vorstellung aufkommen, die "unendlich dynamische Symmetrie" würde uns eine "Welt ohne Gott" plausibel machen. Man bräuchte dazu die Ursache der "unendlichen Dynamik" nur in sich selbst suchen. Im weiteren Nachdenken ist erscheint es mir aber genau so plausibel, in der "unendlichen Dynamik" den "Finger Gottes" zu erkennen. Es ist für uns nicht zu erkennen, welche Mächtigkeiten die genannte Unendlichkeit aufweist, und worin sie sich gründet. Ausserdem kann die Anzahl, die Abstimmung und die Stabilität der erkennbaren Symmetrien als Indiz für eine Planung gelten. Die Frage nach dieser Vollständigkeit führt uns zu weiteren theologischen Fragen.

Naturmodell

Die Entwicklung der Naturmodelle zeigt das menschliche Bestreben, die Natur mittels der Anwendung von Symmetrien immer besser zu verstehen. Tatsächlich kann das Verhalten der Natur mit der Hilfe von Symmetrien zwischen Raum, Zeit, Materie und Energie sehr erfolgreich modelliert werden. Dieses Prinzip ist heute Grundlage für die "tragenden Säulen der theoretischen Physik", nämlich der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie. Es werden auswändige theoretische Forschungen betrieben, um diese Theorien innerhalb einer einzigen "vereinheitlichten Theorie" zu verschmelzen.

Diese Aufgabe hat sich jedoch als ausserordentlich schwierig herausgestellt, weil beide Theorien sehr unterschiedliche Aspekte der Natur beschreiben. In der Quantenmechanik treffen wir auf das Phänomen der Energiefluktuationen, im Bereich kleinster Distanzen. Dieses "unendlich dynamische" Brodeln der Quantentheorie passt nun gar nicht zu der völlig "sauberen Raum-Zeit Symmetrie" in der Relativitätstheorie. Jede Theorie deckt bis heute nur Ihren Bereich in der Natur ab. Daher ist ein Prinzip gefragt, welches beide Natureigenschaften unfasst.

Ich beschreibe daher einen groben Rahmen für dieses gemeinsame Naturprinzip, mit dem Begriff der "unendlich dynamischen Symmetrie". Dieses Prinzip beschreibt eine Koexistenz von Symmetrie und dynamischen Symmetriebruch, bzw. von Gleichmass und Veränderung, von Ordnung und Chaos, bis hin zum Determinismus und Freiheit.

Die symmetrisch umformbaren Dimensionen


Das Konzept der "unendlich dynamischen Symmetrie" legt nahe, dass die Dynamik selbst chaotischen Schwankungen unterliegt. Diese Fluktuationen des Nichts verhalten sich in etwa wie ein stetig wechselnder, böiger Wind. Leider ist so eine chaotisch wechselnde Dynamik nicht geeignet, um eine bleibende Information zu erzeugen und an einen Beobachter zu vermitteln.

Jede stabile, und damit beobachtbare Dynamik ( = Naturgesetze ) erfordert Symmetrieeigenschaften, welche chaotische Schwankungen gleichrichten, und damit die Instabilität der Dynamik verhindern. ( vgl. konstanter Wind )

Die Beobachtung eines dynamischen Vorganges erfordert also eine gewisse Beständigkeit dieses Vorganges. Die Symmetrie liefert diese Beständigkeit. Folglich sind nur "symmetrisch umformbare Dimensionen" klar erkennbar.

Die Physik
In der Physik beobachten wir den Austausch und die Umwandlung von Energie zwischen verschiedenen Erscheinungsformen. Betrachtet man die Energie als Dimension, so können wir von stetiger Umformung der Dimensionen sprechen. Aus der Symmetrieforderung ergeben sich automatisch die Erhaltungssätze, wie Energieerhaltung, Impulserhaltung, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit...

Es ist Aufgabe der Physik zu beschreiben, welche Grundeigenschaften aus der unendlichen Dynamik entstehen, wie sich diese zu Dimensionen stabilisieren, und welche Symmetrien oder Asymmetrien sich dort bilden können.

Die physikalische Welt erweist sich als ein Bereich gegenläufig symmetrischer Stabilitäten in einem chaotischen Meer vieler Eigenschaften. Das Chaos ergibt sich aus der "unendlichen Dynamik". Die Ordnung ergibt sich aus der Symmetrie.

Die "unendlich dynamische Symmetrie" liefert damit das Wesen physikalischer Vorgänge. Die Dynamik physikalischer Vorgänge ist einfach der Weg der Welt, zu einer universellen Zustandssymmetrie. ( -> Gleichgewicht, Entropiezunahme ).

Physikalische Gesetze sind Möglichkeiten, die "unendliche Dynamik" zwischen den allen daraus stabil formbaren Dimensionen symmetrisch neu aufzuteilen. Daraus lässt sich der Rahmen für eine physikalische "Weltformel" ableiten.

Die Basisthesen

Als Kern dieser Darstellung folgen hier einige Thesen, ohne Erläuterung. Weitere Erklärungen zu den Aussagen sind in den jeweiligen Fragebereichen zu finden.

Die Basisthesen :

1. Als Grundlage des Weltmodelles wird die "unendliche Dynamik" betrachtet.

2. Die unendliche Dynamik bildet durch Symmetrien geordnete Dimensionen.

3. Der physikalische Raum enthält viele Dimensionen verschiedener Ausdehnung.

4. Dimensionen bilden Grundformen als linearer Raum oder als zyklischer Raum.

5. Der 4-dimensionale Bewegungsraum umfasst die 4-dimensionale Raumzeit.

6. Zeit ist Bewegung im zyklischen Raum, und damit nur eine abgeleitete Gösse.

7. Chaos und Ordnung, Freiheit und Determinismus existieren nebeneinander.

8. Die 5 "wichtigsten" Dimensionen sind 3-d Raum, Bewegung, und Energie.

Begriffe

Vorbemerkung
Wenn sie wissenschaftliche Definitionen der verschiedenen physikalischen Grundbegriffe wie z.B. "Raum", "Zeit", "Energie",... suchen, möchte ich Sie auf die entsprechende Fachliteratur bzw. auf populäre Nachschlagewerke verweisen ( wikipedia, Brockhaus, ...).

Hier erscheinen vielmehr einige "unorthodoxe" Umschreibungen zu einigen physikalischen Grundbegriffen. Ziel ist, einige grundlegenden Eigenschaften der Natur anhand des Konzeptes der "unendlich dynamischen Symmetrie" logisch zu verknüpfen.

Zu diesem Zweck umschreibe ich bekannte physikalische Grössen mit den Ausdrücken " Symmetrie, Dimension, Dynamik, Energie, linearer Raum, zyklischer Raum". Diese Ausdruckweise erscheint als roter Faden in meiner Ideensammlung. Es folgt ein Überblick zu der verwendeten Begriffswelt :

Begriff	Beschreibung
Dynamik	Änderung physikalischer Zustände ( räumlich, zeitlich...)
Symmetrie	Gleichmass oder Gegenbildlichkeit verschiedener Gössen
Dimension	eine geordnete, stabile Grundeigenschaft der Natur
Linearer Raum	offene, flache Ausdehnung aus unserer Alltagserfahrung
Zyklischer Raum	geschlossene, kreis- oder schleifenförmige Ausdehnung
Geschwindigkeit	Bewegung im linearen Raum ( Meter/Sekunde )
Zeit	Bewegung im zyklischen Raum ( Sekunde )
Bewegungsraum	Dynamischer (4-dim) Raum, dem stets Bewegung innewohnt
Energie	Dynamikmenge, "Änderungsvermögen" eines Objektes
pot. Energie	Stehende Dynamikmenge im linearen oder zyklischen Raum
kin. Energie	Bewegte Dynamikmenge im linearen oder zyklischen Raum
Impuls	Auslenkung des Raumes durch Energietransport
Kraft	Ungleichgewicht aller Energiedrücke im linearen Raum
Temperatur	positive Energie ("Druck") im linearen Bewegungsraum
Masse	positive Energie ("Druck") im zyklischen Bewegungsraum