Themata zur Ideengeschichte der Physik

200 Pages·1984·4.182 MB·German

by  Gerald Holton (auth.)

Gerald Holton
Themata
Zur Ideengeschichte der Physik
Facetten der Physik
Physik hat viele
Facetten: historische, technische
soziale, kulturelle, philosophische und
amüsante. Sie können wesentliche und
bestimmende Motive für die Beschäftigung
mit den Naturwissenschaften sein. Viele
Lehrbücher lassen diese "Facetten der
Physik" nur erahnen. Daher soll
unsere Buchreihe ihnen
gewidmet sein.
Prof. Dr. Roman Sexl
Herausgeber
Eine Liste der erschienenen Bände
finden Sie auf den Seiten 189 bis 192
Gerald Holton
Themata
zur Ideengeschichte der Physik
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Dieses Buch enthält den unveränderten Nachdruck des im Verlag Vieweg im Jahre 1961
erschienenen Bandes 115 der Reihe "DIE WISSENSCHAFT" mit dem Titel "Aufsätze
und Vorträge über Physik und Erkenntnistheorie".
Beigefügt ist eine Liste mit Errata (S. 184)
Die Bilder wurden von Dr. Karl von Meyenn zur Verfügung gestellt.
Alle Rechte vorbehalten
© Springer Fachmedien Wiesbaden 1984
Ursprünglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1984
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die in den §§ 53 und 54 URG ausdrücklich erwähnten Ausnahmen.
ISBN 978-3-528-08585-8 ISBN 978-3-322-88800-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-88800-6
Inhaltsverzeichnis
Einleitung . .......... .
Die Entstehungsphase ..
Die thematische Komponente 4
Anmerkungen ......... . 9
I Thematische Vorstellungen in der Wissenschaft 10
Hypotheses non fingo! ..................... . 11
Themata: Leitmotive der Wissenschaft .. 15
Themata: Die ewigen Fragen ........ . 21
Der thematische Olymp ........... . 24
Themata als Brücke zwischen zwei Kulturen . 25
Anmerkungen .................................. . 26
11 Keplers Universum: Seine Physik und Metaphysik. . . 28
Auf dem Weg zur Himmelsmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Keplers erstes Realitätskriterium: Die physikalische Funktion
der Natur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Keplers zweites Realitätskriterium: Die mathematischen
Harmonien der Natur ...................... . 36
Ein heliozentrisches und ein theozentrisches Universum .. 38
Die Quelle von Keplers Harmonien. 40
Keplers zwei Gottheiten. 42
Anmerkungen ...... . 43
VI Inhaltsverzeichnis
III Die Ursprünge der speziellen Relativitätstheorie 46
1 Kontinuität oder Revolution? .. 46
Kontinuität in Einsteins Arbeit . 47
Revolution als Rückkehr zur klassischen Reinheit ...... . 49
Whittakers Darstellung der Ursprünge von Einsteins Theorie 50
2 Poincares Schweigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56
Die Methoden der kleinen Schritte und der Experimentizismus . .. 56
Gegensätzliche Themata. . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Jenseits von Poincare und Lorentz .......... . 60
3 Einflüsse auf Einsteins Frühwerk 65
Heimlektüre ............. . 66
Maxwell, direkt und indirekt ... . 67
Ernst Mach ..................... . 69
Ein fast vergessener Lehrer ........... . 70
Föppls Darstellung der Maxwellschen Theorie . 72
Andere Hinweise auf Föppl 74
Anmerkungen ...... .. . 77
IV Was bedeutet Genialität in der Wissenschaft? ......... . 83
Einleitung ..................................... . 83
Singularitäten .............................. . 84
Das Feld und das Quant ........................ . 87
Die Bedeutung von Asymmetrien . . . . . 91
Was ist eigentlich "Denken"? ...... . 96
Das ABC der Anschauung ......... . 99
Erfolg in Aarau ....................... . 100
Die Behandlung von Antithesen ....... . 102
Anmerkungen .................. . 104
Inhaltsverzeichnis VII
V Einsteins Suche nach dem Weltbild 107
Die Hintergründe der Relativitätstheorie 109
Der Wettstreit zwischen den Weltbildern 112
Einsteins Kritik ......... . 113
Einsteins frühere Publikationen 115
Einsteins erste Arbeit über Relativität . 117
Einige Lehren ............... . 121
Der Ergebnis der Suche .......... . 123
Die Bedrohung des Einsteinschen Weltbildes . 126
Anmerkungen ...................... . 134
VI Beiträge zu einer Theorie des wissenschaftlichen
Fortschrittes. . ..... . 138
Einleitung .... 138
Das intuitive Modell . 139
Das zweidimensionale Modell . 143
Die Grenzen des zweidimensionalen Modells . 145
Die Funktion von Voraussetzungen . . . . . . . . ..... . 146
Themata ................................. . 150
Der "Zwang zur Verallgemeinerung" .... . 152
Das einheitliche Weltbild als "höchstes Ziel" ... 154
Kein einziges Ereignis darf ausgelassen werden .. 156
Thematischer Pluralismus und die Richtung des Fortschritts .. . 157
Anmerkungen .................................. . 159
VIII In haltsverzeichrtis
VII Der Erfolg heiligt die Mittel: Heisenberg, Oppenheimer
und der übergang zur modernen Physik . . . . . . . . . . . . 162
Ein radikaler Neuerer .............................. 162
Die Reise durch den Begriffsdschungel .................. , 165
Heisenberg und die Tradition ......................... 169
Aufbruch in eine neue Welt ........... . 172
Der Guru mit dem Lötkolben ........................ , 175
Oppenheimer, Heisenberg und die Bombe ................ , 178
Dimensionen historischer Analysen ..................... 179
Anmerkungen ................................... 181
Namen- und Sachwortverzeichnis 184
Einleitung
In den letzten Jahren ist eine neue Betrachtungsweise in der Wissen
schaftsgeschichte entstanden - eine Betrachtungsweise, die ihre fruchtbaren
Ideen aus weit auseinanderliegenden Gebieten sucht, die von Wissenschafts
philosophie und -_Jziologie bis hin zur Psychologie und Ästhetik reichen. Viel
leicht wird bald ein neuer Name für dieses erweiterte Forschungsgebiet erfor
derlich sein; noch wesentlicher sind jedoch seine neuen Fragestellungen, Be
griffe und Modelle.
Anhand spezifischer Fallstudien aus der Physik soll in diesem Buch ge
zeigt werden, in welcher Beziehung die traditionellen Ansichten über die
Denkweise von Wissenschaftlern revisionsbedürftig sind.! Dazu mußte ich
einige neue Begriffe einführen, wie beispielsweise den Begriff "thematischer
Inhalt" der Wissenschaft. Der thematische Inhalt steht gewissermaßen ortho
gonal zu den empirischen oder analytischen Inhalten der Wissenschaft. Ich
werde zeigen, daß Themata eine dominante Rolle in der Entstehung, Durch
setzung oder Ablehnung wissenschaftlicher Ergebnisse spielen. Zahlreiche
unpublizierte Dokumente aus dem wissenschaftlichen Nachlaß Albert Ein
steins erlauben es, dies besonders am Beispiel der Entstehung der speziellen
Relativitätstheorie im Detail nachzuweisen.
Die Entstehungsphase
Bevor wir uns näher mit der Problematik der Themata beschäftigen,
müssen wir zunächst darauf hinweisen, daß wir die "Entstehungsphase" wis
senschaftlicher Arbeiten erst heute zu verstehen beginnen. Einstein hat wie
derholt auf die Bedeutung, aber auch auf die Schwierigkeit derartiger Unter
suchungen hingewiesen: "Wissenschaft als ein existierender, abgeschlossener
[Wissensschatz] ist das objektivste, unpersönlichste [Ding], das die Menschen
kennen; [aber] Wissenschaft in der Phase des Entstehens, als Ziel, ist genauso
subjektiv und psychologisch bedingt wie alle anderen menschlichen Bestre
bungen". An anderer Stelle beschrieb Einstein die Entstehungsphase mit den
suggestiven Worten "persönlicher Kampf". '
Einstein steht mit seiner Meinung über die Bedeutung der Entdeckungs
phase im völligen Gegensatz zu vielen anderen Wissenschaftlern, Historikern
und Philosophen. Eine typische Stellung nimmt Hans Reichenbach ein: "Der
Wissenschaftstheoretiker interessiert sich nicht für die Denkprozesse, die zu
wissenschaftlichen Entdeckungen führen ... , das heißt, er ist nicht am Kontext
der Entdeckung, sondern an dem der Rechtfertigung interessiert." Auch Wissen
schaftshistoriker haben der Entstehungsphase nicht viel Aufmerksamkeit
gewidmet, da sie außerhalb der Sphäre der Wissenschaft liegend, zunächst als
2 Einleitung
ungeeignete Problematik für systematische Untersuchungen erscheinen mag.
Die wenigen Wissenschaftstheoretiker, die sich mit diesen Problemen beschäf
tigt haben, haben sie üblicherweise als "metawissenschaftliche Probleme"
bezeichnet, die sich zwar durchaus in der Grundlage der Wissenschaft verber
gen, aber nicht an ihr teilhaben.
Naturwissenschaftler haben traditionell dazu beigetragen, den persön
lichen Entdeckungszusammenhang zugunsten des Rechtfertigungszusammen
hanges zu unterdrücken und abzuwerten. Meist stimmen sie noch immer mit
Robert Hookes Entwurf der Statuten der Royal Society überein : "Aufgabe der
Royal Society ist es, die Kenntnisse der Natur zu erweitern ... sich aber nicht
mit Theologie, Metaphysik, Moral, Politik, Grammatik, Rhetorik oder Logik
zu beschäftigen." Wissenschaftliche Veröffentlichungen tendieren im allge
meinen dazu, diese Haltung zu verstärken. Viele dieser Veröffentlichungen
sind Rekonstruktionen, die eine schrittweise Entwicklung .mit einfachen Zu
sammenhängen zwischen Experiment, Theorie und tradierten Begriffen vor
täuschen.
Signifikanterweise trifft dies aber gerade auf einige der bedeutendsten
und einflußreichsten Arbeiten nicht zu. In ihnen treten alogische und nicht
lineare Elemente klarer hervor, die dann im Gegensatz zu der logischen
Begriffsbildung stehen. In vielen Fälleh wird die Rolle von Vorurteilen, Vor
lieben, Temperamentsunterschieden, intuitiven Sprüngen, Zufällen, Pech
strähnen ebenso sichtbar, wie die unglaubliche Zähigkeit, mit der einige Ideen
trotz gegenteiliger experimenteller Ergebnisse aufrechterhalten wurden, aber
auch wie Theorien einfach ignoriert wurden, die einige experimentelle Rätsel
schnell gelöst hätten. Immer wieder sind zwei qualifizierte Wissenschaftler
angesichts der "gleichen" Beweislage zu diametral entgegengesetzten Schlüs
sen gekommen. Dies alles läßt sich nur schwer in den konventionellen Vorstel
lungen über Wissenschaftler unterbringen. Doch ist es für jeden offensichtlich,
der inmitten des Wissenschaftsbetriebes lebt.
Im allgemeinen haben Naturwissenschaftler diese Tatsachen nur wider
strebend in ihren Veröffentlichungen, auf die sich Außenstehende normaler
weise berufen, offen diskutiert. Erst in jüngster Vergangenheit waren mehr
und mehr Wissenschaftler bereit, sich von gut informierten Historikern inter
viewen zu lassen und ihnen ihre Skizzen, Notizen, Forschungsinstrumente,
Briefe und andere Dokumente zugängig zu machen. Dadurch fokussiert sich
das Interesse nun auf neue fruchtbare Forschungsgebiete und läßt eine huma
nistischere Haltung gegenüber dem Wissenschaftswachstum entstehen. Lang
sam aber sicher reift so die Untersuchung der persönlichen Entdeckungszu
sammenhänge heran.
Auf diesen Seiten finden sich einige erste Schritte in dieser Richtung.
Dabei sind zwei Tendenzen zu unterscheiden. Zunächst müssen wir die zwei
Bereiche der Naturwissenschaft klarer voneinander abgrenzen, nämlich den
Aspekt des persönlichen Kampfes und die öffentlichen, institutionellen As
pekte. Nur die "öffentliche Wissenschaft"· genügt dem oben zitierten Edikt