CARL FRIEDRICH VON WEIZSäCKER „DIE EINHEIT DER NATUR“

FREIE UNIVERSITÄT BERLIN
Institut für Philosophie
Hauptseminar: Transzendentale Physikbegründung bei Kant und C.F. v. Weizsäcker
Seminarleiter: Holm Tetens
Wintersemester 2007/08
Referent: Roman Welsing
TEIL 2: CARL FRIEDRICH VON WEIZSäCKER „DIE EINHEIT DER NATUR“
II.4 „EIN ENTWURF DER EINHEIT DER PHYSIK“ 1
Von Weizsäcker versucht in diesem Vortrag in einem ersten Kapitel zu
z eigen, dass sich die Physik his torisch zur Einheit hin entwickelt hat. Davon
ausgehend stellt er die Vermutung auf, dass die P hys ik in e iner
abgeschlossenen T heorie vollendbar ist und ref lektiert darum auf den
Begriff der abgeschlossenen T heorie. Er vermutet es s ei eine T heorie die
aus m öglichst wenigen G rundannahmen hergeleitet werden kann und keine
kontinuierlich variablen Parameter enthält. D ie s o postulierte E inheit der
P hy sik untermauert nun die zentrale These des z weiten Kapitels: alle
G r undannahmen der einheitlichen Physik folgen aus den Bedingungen der
M öglichkeit v on Erfahrung. D iese T hese wird im letzten Kapitel als
heuristisches Prinzip verwendet, welches der H erleitung dies e r
G r undannahmen dient.
Grundbe griffe
D iesen Ü berlegungen Von We izsäckers l iegen off enbar im Be sonderen die
f olgenden Begriff e und Definitionen zu Grunde:
A bge schlossene T heorie: „eine Theorie die nicht durch kleine Ä nde rungen
verbessert w er den kann“ ( S. 215) und der möglichst wenige Forderungen zu
Gr unde liegen
Quantenmechanik: A llgemein gültige Theorie de r Bewegung die de n
Dualismus aus Teilchen und Kraftfeld aufhebt
E lementarteilchentheo r ie: T h eorie der vorkommenden O bjekte, d.h. von
letzten G rundbausteinen, d e n U robjekten in einem zweidimensionalen
Z ustandsra um
Kosmologie: „Theorie de r G esamtheit der w irk lich existierenden Objekte“
( S .221)
E inheit der Phy s ik: B egriff liche E inheit bedingt durch die Vollendung in
einer abgeschlossenen The o r ie
Wahrscheinlichkeit: Modus des Wissens über die Zukunft
P robleme
I st das Postulat der E inheit d er P hysik notwendig f ür e ine tra nszendentale
Begründung (der gesamten, von Te ilen der Physik)?
Kann e s e ine letzte T h eorie geben, deren G r enzen nicht durch die Physik
definiert werden?
1 Vortrag, unter dem Titel „Die Einheit der Physik“ gehalten auf der Physikertagung in München 1966, gedruckt in
„Physikalische Blätter“ 23, 4-14 (1967)
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( 1) Die geschicht liche Entwicklung der Physik zur Einhe it
Z unä chst mag man s ich ob der f ortschreitenden S pezialisierung der P hysiker
wundern, ob e s s o etwas w ie die Einheit der Physik geben kann. Eine
mögliche Antwort auf dieses Pr oblem is t das f olgende S chema der
E ntwicklung von der Einheit des Entwurfs über die Vielheit der Er fa hrung
zur Einheit:
1. Die Physik nimmt ihren Anfang in einem ersten abgegrenzten Erfahrungsbereich.
2. Ein Erfahrungsbereich wird angemessen durch eine erste abgeschlossene
Theorie beschrieben.
3. Eine erste Theorie zu einem Erfahrungsbereich kennt ihre Grenzen nicht.
4. Die Anwendung der ersten Theorie überschreitet ihren Erfahrungsbereich
5. Die Begriffe einer Theorie sind jenseits Ihres Erfahrungsbereichs ungenügend
6. Genügen die Begriffe einer Theorie der Beobachtung nicht, so ist sie
unvollständig.
7. Die erste abgeschlossene Theorie ist unvollständig
8. Eine unvollständige Theorie kann durch geeignete Begriffe zu einer
abgeschlossenen Theorie ergänzt werden.
9. Es ist geboten eine abgeschlossene Theorie zum aktuellen Erfahrungsbereich zu
haben
10. Es ist geboten die unvollständige Theorie zu einer zweiten abgeschlossenen
Theorie bezüglich eines zweiten abgegrenzten Erfahrungsbereichs zu ergänzen.
Das Bestre ben die Erfahrung in einer einzigen abgeschlossenen T heorie
zu beschreiben liegt also in der Natur der Physik. Iteriert man das obige
S chema so hat man einen historischen Hinweis auf folgende
Beha uptung : E s ist möglich die P hysik in e iner e inzigen
abgeschlossenen Theorie zu vollenden.
D iese Beha uptung lässt s ich nun durch vier Thesen , ergänzt um
geeignete Zusatzannahmen, an f olgendem Argument ve ra nschaulichen:
1. „Die Physik ist heute der begrifflichen Einheit näher als zuvor, weil sie ihrer
abgeschlossenen Gestalt näher ist.“ (S. 209)
1a. Die abgeschlossene Gestalt der Physik impliziert die begriffliche Einheit.
1b. Die Physik ist der abgeschlossenen Gestalt heute näher als je zuvor.
Z1. Die gegenwärtige Entwicklung der Physik lässt sich historisch extrapolieren.
Z2. Diese historische Extrapolation lässt einen Endzustand erwarten.
2. „Die Erreichung dieser“ abgeschlossenen „Gestalt ist eine endliche Aufgabe.“
2a. Die begriffliche Einheit der Physik ist eine endliche Aufgabe.
2b. Die abgeschlossene Gestalt der Physik kann in endlicher Zeit erreicht werden.
3. „Jenseits dieser" abgeschlossenen "Gestalt wird es keine umfassendere
abgeschlossene Theorie mehr geben, die man im bisherigen Sinne des Wortes
Physik nennen wird.“ (S.209)
Z3. Kann eine abgeschlossene physikalische Theorie als solche nicht mehr ergänzt
werden, so ist sie vollendet.
3b. Die Physik ist vollendbar, in einer letzten abgeschlossenen Gestalt.
3c. Die Einheit der Physik in einer einzigen abgeschlossenen Theorie ist möglich.
4. "Die abgeschlossene Physik wird gleichwohl Grenzen der Anwendung haben, die
sie aber als Physik selbst nur ahnen und nicht angeben kann." (S. 209)
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Z unä chst steht und fä llt die S chlüssigkeit dieses A rguments und somit
die Behauptung de r E inheit der Physik off enbar mit den
Z usatzannahmen bezüglich de r historischen E ntwicklung. D a diese
jedoch s e hr vage sind ist ein Beweis aus historischer P erspektive nicht
möglich.
Auch fraglich ist f ü r mich ob These 3a . und mit ihr The se 3b. und 4. zu
halten sind. Dies hängt, so denke ich, an dem Be griff Physik.
Von We izsäcker il lustriert dies e his tori s che Entwicklung nun am
Beispiel der A tomtheorie a ls Ve re inheitlichung der Chemie mit einer
physikalischen Theorie. Ausgehend von der Vorstellung des A toms a ls
des w ahrhaft Se ienden, also einer Theorie über die letzten möglichen
Bausteine, entsteht ein Konflikt zur klassischen M ec hanik, also der
T he orie der durc h K r äfte v erursachten Be w egung. Versucht m an diese
Kr äf te nämlich auf die Undurchdringlichkeit der Atome zurückzuführen,
s o müssen diese al s ausgedehnt und s omit als mit inneren
F r eiheitsgraden belegt angenommen werden. D ies w idersprich t jedoch
dem Konzept der Unteilbarkeit.
D ie L ösung dieses Problem s sei nun die Q uantenmechanik, die den
Begriff des K ra ftfeldes m it dem Teilchenbegri ff im neuen
Wahrscheinlichkeitsbegriff v ereint. S ie ist zunächst zw a r nur die
Ve re inheitlichung von Chemie und klassischer Mechanik. Ergänzt durc h
eine T heorie letzter Bausteine, der Elementarteilchentheorie, ist s ie
nach von Weizsäcker jedoch ein K a ndidat f ür die Ve re inheitlichung der
gesamten Physik.
( 2) Die Einhe it der Physik als philosophisches Problem
Angesich ts des Sc heiterns die E inheit der Physik a us historischer
P erspektive zu beweisen ist ein nä chster möglicher S chritt die Einheit
der Physik als philosophisches P roblem zu behandeln, d.h. „eine
Reflexionsstufe höher zu s t eigen a ls die Physik“ ( S .213) und zunächst
zu fragen unter welchen Bedingungen Physik überhaupt möglich ist.
D ie Antwort darauf ist die zentrale These dieses Kapitels:
„ We r m it hinreichendem D enkvermögen analysieren k önnte, unter
welchen Bedingungen die E rfahrung überhaupt m öglich ist, de r m üsste
z eigen können, dass aus d e n B edingungen bere its alle allgemeinen
Geset z e der P hysik folgen. D ie so herleitbare Physik wäre gerade die
vermutete einheitliche Physik.“ (S.217)
S ystematischer Kommentar zur Be gründung :
O ffe nbar haben w ir es mit transzendentalen Ü berlegungen zu tun. Von
Weizsäcker s ucht n ach d en Bedingungen der Möglichkeit von
physikalischer E r fa h rung. U nser Wissen um die M öglichkeit von
physikalischer E r fa hrung vorrausgesetzt können w ir uns s o ein
physikalisches Wissen a priori e rschliessen. D a s folgende Sc hema gibt
ein Beispiel für ein solches Wissen:
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1. Das Leben ist nicht ohne Erfahrung möglich.
2. Erfahrung heisst aus der Vergangenheit für die Zukunft zu lernen.
3. Wir leben ganz offensichtlich.
4. Wir lernen aus der Vergangenheit für die Zukunft.
5. Das Lernen vollzieht sich in Begriffen.
6. Wer aus der Vergangenheit für die Zukunft lernt erfährt die drei Zeitmodi.
7. Wir denken (in wiederkehrenden) Begriffen.
8. Unser Denken und unsere Erfahrung vollziehen sich in den drei Modi der Zeit.
D ie obige Behauptung ist d amit na türlich noch nicht gezeigt. I hr Ziel
kann es nur s e in e in zukünftiges P rogram m z u definier en das ihre n
Beweis herbeiführt.
Dennoch stellt s ie off ensichtlich einen Zusammenhang z ur e inheitlichen
P hysik her, der einer Er klär ung bedarf. Zunächst einmal hält Von
Weizsäcker die Behauptung de s ersten Kapitels, dass die E inheit der
P hysik möglich ist, aufr ec ht.
E r ergänzt diese Behauptung um die folgende Vermutung :
E ine T heorie ist genau dann e ine abgeschlossene T heorie wenn sie aus
möglichst wenigen Forderungen hergeleitet werden kann.
E in Beisp iel, das diese Vermutung stützt, ist die Re lativitätstheorie.
D iese is t eine abgeschlossene Theorie und sie folgt vollständig aus den
P ostulaten des Relativitätsprinzips und der K onstanz der
L ichtgeschwindigkeit.
I n die Begründung d er T hese gehen diese A nnahmen also off enbar
insofern ein, a ls s i e eine Reduktion der P hysik auf möglichst wenige
P ostulate verspre chen, aus denen w iederum die ge samte theoretische
P hysik folgen kann.
I m Vergleich zu K ant s chlägt Von Weizsäc ker also ein w eitaus
r adikaleres Vorhaben vor. Und dieses Vorhaben, d.h. die gesamte
physikalische T heorie a priori zu be gründen, ist selbstverständlich nur
s innvoll sofern diese letzte Theorie existiert.
( 3) Arbeitsprogramm für d ie Herst ellung der Einheit de r Physik
Das U nternehmen die e inhei tliche P hysik transzendental zu be gründen a lso
s etzt off enbar voraus, dass die einheitliche P hysik gefunden w ird, d.h. auch
als physikalische Theorie akzeptiert ist, insbesondere experimentell.
Da sie insofern ü ber die bestehenden T heorien hinausgeht ist es a lso
zunächst notwendig die T h es e , das s die P hysik a us den B edingungen der
M öglichkeit von Erfahrung f olgt, als „ heuristisches P r inzip“ ( S.219) zur
E rreichung der einheitlichen Physik zu verwenden.
A ls entscheidend gilt hier der obe n erwähnte Z eitbegriff z ur Herleitung de r
Quantenmechanik von der ausgehend e s möglich sein soll eine T heorie
letzter B austeine, a lso eine E lementar teilchentheorie a us de r
Quantenmechanik zu deduziere n.
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