Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

sie auch sein mag – Raum für die mögliche Existenz interessanter neuer Phänomene, die es zu entdecken gilt. Selten ist etwas hundertprozentig sicher, und keine Theorie oder Hypothese bietet die Garantie, dass sie auch unter Bedingungen gilt, unter denen noch keine Tests stattgefunden haben.
    Bestimmte Phänomene können überhaupt nur mit einem gewissen Grad von Genauigkeit in einem festgelegten Gültigkeitsbereich nachgewiesen werden, in dem man sie prüfen kann. Messungen haben immer eine probabilistische Komponente. Viele naturwissenschaftliche Messungen beruhen auf der Annahme, dass es eine zugrunde liegende Wirklichkeit gibt, die wir mit hinreichend genauen Messungen aufdecken können. Wir benutzen Messungen, um diese zugrunde liegende Wirklichkeit so gut, wie wir können (oder so gut, wie es für unsere Zwecke notwendig ist), zu finden. Das ermöglicht dann solche Aussagen wie z.B. dass ein Intervall, das auf eine Reihe von Messungen zentriert ist, den wahren Wert mit einer fünfundneunzigprozentigen Wahrscheinlichkeit enthält. In diesem Fall könnten wir umgangssprachlich sagen, dass unsere Gewissheit 95 Prozent beträgt. Solche Wahrscheinlichkeiten geben uns Aufschluss über die Zuverlässigkeit jeder einzelnen Messung und den vollständigen Bereich von Möglichkeiten und Implikationen. Eine Messung lässt sich nicht gänzlich verstehen, ohne dass man die Unsicherheiten, die mit ihr verbunden sind, kennt und bewertet.
    Eine Quelle der Unsicherheit ist der Mangel an unendlich präzisen Messinstrumenten. Eine solche präzise Messung würde ein Gerät erfordern, das auf eine unendliche Zahl von Dezimalen geeicht wurde. Der gemessene Wert hätte eine unendliche Anzahl sorgfältig gemessener Zahlen nach dem Komma. Experimentalphysiker können keine solchen Messungen vornehmen – sie können ihre Werkzeuge nur so eichen, dass sie mit der verfügbaren Technik so genau wie möglich sind, genauso wie es der Astronom Tycho Brahe vor vierhundert Jahren so meisterhaft vorführte. Eine immer weiter fortgeschrittene Technik resultiert in immer genaueren Messgeräten. Aber dennoch werden Messungen niemals eine unendliche Genauigkeit erreichen, und zwar trotz der vielen Fortschritte, die im Laufe der Zeit stattfanden. Eine systematische Unsicherheit , [48]   die für das Messgerät selbst charakteristisch ist, wird immer übrigbleiben.
    Unsicherheit bedeutet nicht, dass Naturwissenschaftler alle Möglichkeiten oder Aussagen gleich behandeln (obwohl Nachrichtenberichte häufig diesen Fehler machen). Nur selten liegen die Wahrscheinlichkeiten bei 50 %. Sie bedeutet vielmehr, dass Naturwissenschaftler (oder jemand, der auf vollständige Genauigkeit abzielt) Aussagen machen werden, die sagen, was gemessen wurde und was das probabilistisch impliziert, auch wenn diese Wahrscheinlichkeiten sehr hoch sind.
    Wenn Naturwissenschaftler und Wortkünstler äußerst vorsichtig sind, verwenden sie die Wörter Präzision und Genauigkeit unterschiedlich. Ein Apparat ist präzise , wenn die Werte, die man bei wiederholten Messungen einer einzelnen Größe misst, sich nicht sehr stark voneinander unterscheiden. Präzision ist ein Maß für den Grad der Variabilität. Wenn das Ergebnis einer wiederholten Messung kaum variiert, sind die Messungen präzise. Da präziser gemessene Werte einen kleineren Bereich umfassen, wird der Durchschnittswert schneller konvergieren, wenn man wiederholte Messungen vornimmt.
    Genauigkeit gibt andererseits Aufschluss darüber, wie nahe Ihr durchschnittliches Messergebnis am richtigen Ergebnis liegt. Technisch gesprochen reduziert ein wesentlicher Defekt an Ihrem Messgerät seine Präzision nicht – Sie würden jedes Mal denselben Fehler machen – obwohl er sicherlich Ihre Genauigkeit reduzieren würde. Systematische Unsicherheit bezieht sich auf den unvermeidlichen Mangel an Genauigkeit, der für die Messgeräte selbst wesentlich ist.
    In vielen Situationen müssten Sie immer noch viele Messungen machen, um ein richtiges Ergebnis zu erhalten, auch wenn Sie ein vollkommenes Messinstrument bauen könnten. Das liegt daran, dass die andere Quelle der Unsicherheit [49]   statistisch ist, was bedeutet, dass Messungen gewöhnlich viele Male wiederholt werden müssen, bevor man dem Ergebnis trauen kann. Selbst ein genauer Apparat wird nicht unbedingt den richtigen Wert für irgendeine bestimmte Messung liefern. Aber der Mittelwert wird gegen die richtige Antwort konvergieren. Systematische