Siebenhundertsiebenundsiebzig

Nachdem ich mich schon auf einigen anderen Blogs darüber ausgelassen habe, auf meinem eigenen aber noch nicht, hole ich das hiermit etwas ausführlicher nach:
Wie inzwischen wohl bekannt sein dürfte, bin ich Physikerin. Physik ist nicht nur (wie ich das sonst oft und gerne formuliere) die Wissenschaft von den Körpern (die miteinander durch Stöße interagieren können), sondern versucht allgemein die (unbelebte) Natur zu beschreiben.

Es sind vier Grundkräfte bekannt:
Die elektromagnetische Wechselwirkung wird gemeinsam mit der schwachen Wechselwirkung in der Quantenflavordynamik (QFD) beschrieben. Für die starke Wechselwirkung ist die Quantenchromodynamik (QCD) verantwortlich. QFD und QCD bilden gemeinsam das Standardmodell, welches mathematisch ausgezeichnet verstanden und experimentell bestätigt ist. Die Lagrangedichte des Standardmodells ist mathematisch konsistent und eichinvariant. Mit Hilfe von Feynman-Diagrammen lassen sich Formeln wie mit einem Baukasten zusammensetzen.
Um elektroschwache und starke Wechselwirkungen zu vereinheitlichen sind die Theoretiker auf der Suche nach Grand Unified Theories (GUTs). Ansätze dazu gibt es einige, aber sie müssen sich auch am Experiment messen. Und dafür sind unsere Messapparaturen derzeit noch unzureichend.
Die vierte Grundkraft ist die Gravitation. Sie wird beschrieben durch die allgemeine Relativitätstheorie (GRT), die im makroskopischen Bereich ebenfalls als gesichert gilt. Im Gegensatz zu den anderen Kräften, bei denen die Wirkung durch den Austausch intermediärer Teilchen beschrieben wird, beruht die GRT auf der Metrik des Raumes, die durch Massen verändert wird.
Die bisherigen Versuche, GUTs mit der GRT zu einer Theory of Everything (TOE) zu vereinheitlichen, haben alle ihre Schwächen.

Keine Angst, ich gehe hier nicht in weitere Details.
Worauf ich eigentlich hinauswollte, ist, dass die Physik nichts erklären kann, sondern lediglich versucht, die Phänomene der Natur zu beschreiben. Dazu nutzt sie als Sprache die Mathematik.
Während die (reine) Mathematik nur in konstruierten, abstrakt-ideellen Räumen (also fernab der Realität) konsistent sein muss, misst sich die Physik am Experiment, also an der Wirklichkeit.
So ästhetisch die sich ergebenden Formeln auch sein mögen, sollte man jedoch niemals vergessen, dass es sich dabei nur um ein Modell handelt, und kein wahres „Abbild“ der Realität darstellt.
Natürlich kann man sich z.B. Quarks als winzigkleine Kügelchen vorstellen. Dies entspricht einfach eher unserer Anschauung als eine Überlagerung mehrdimensionaler Felder von elekromagnetischen Kräften, Farbladungen, Spindichten, Masseverteilungen und was vielleicht sonst noch alles. Aber diese phantastischen Quarkglobuli spiegeln nicht die Realität wider, sondern dienen lediglich als Modell.
Oder nehmen wir die Maxwell-Gleichungen. Mit ihnen lassen sich wunderbar elektromagnetische Felder beschreiben. Aber „warum“ – verdammt noch mal – wirkt die Lorentzkraft senkrecht zur Bewegungsrichtung? Darauf gibt es keine Antwort. Außer vielleicht einem phlegmatisch-pragmatischen „is‘ halt nu‘ ma‘ so“. Pure Deskription statt Erkenntnis.

Das wichtigste Kriterium für eine akzeptable Theorie ist, dass sie die gleichen Ergebnisse liefert, wie die entsprechenden Experimente. Trifft dies für mehrere unterschiedliche Theorien zu, bevorzugt man i.A. die einfacherere.
So ist die klassische Physik mit z.B. der Newtonmechanik in unserem Alltagsleben weiterhin „gültig“, obwohl sie etwa bei extrem hohen Geschwindikeiten oder sehr kleinen Entfernungen versagt. Als „Näherung“ wird sie wohl auch in Zukunft benutzt werden, da sie in ihrer Einfachheit praktisch unschlagbar ist.

Schon relativ einfache Probleme (z.B. die Bewegung dreier sich gegenseitig beeinflussender Körper) sind nicht mehr allgemein analytisch lösbar, selbst wenn die zugrundeliegenden Bewegungsgleichungen als bekannt angesehen werden können.

Unsere gesicherten Erkenntnisse ermöglichen Voraussagen des Verhaltens von Materie in einem gewissen Gültigkeitsbereich. Außerhalb dessen „wissen“ wir gar nichts. Wir können nur versuchen, diesen Gültigkeitsbereich durch geeignete Theorien zu erweitern, die durch Messungen bestätigt werden müssen.
Bis dahin halte ich’s mit der 42.