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

gültige naturwissenschaftliche Argumente und Experimente, dass sie wahr sind. Es handelt sich nicht um Zauberei. Die wissenschaftliche Methode in Kombination mit Daten und der Suche nach Sparsamkeit und Widerspruchsfreiheit hatte den Naturwissenschaftlern gezeigt, wie sie ihr Wissen über das hinaus, was bei unmittelbar zugänglichen Größenmaßstäben intuitiv einsichtig ist, auf ganz andere Ideen ausdehnen können, die sich auf Phänomene beziehen, welche der Intuition nicht entsprechen.
    Der nächste Abschnitt sagt mehr darüber, wie der Begriff des Maßstabs verschiedene theoretische Begriffe systematisch miteinander verbindet und uns gestattet, sie in ein einheitliches Ganzes einzubauen.
    Effektive Theorien
    Unsere eigene Größe liegt zufällig ziemlich genau in der Mitte, wenn man sie in Zehnerpotenzen ausdrückt und auf einer Skala zwischen der kleinsten vorstellbaren Größe und den gewaltigen Ausmaßen des Weltalls anordnet. [6]   Im Vergleich mit der inneren Struktur der Materie und ihren winzigen Bestandteilen sind wir sehr groß, während wir verglichen mit Sternen, Galaxien und der Ausdehnung des Universums äußerst klein sind. Die Größen, die wir am leichtesten verstehen, sind einfach diejenigen, die uns am ehesten zugänglich sind – durch unsere fünf Sinne und durch die elementarsten Messinstrumente. Größenverhältnisse, die weiter entfernt sind, verstehen wir durch Beobachtungen in Kombination mit logischen Ableitungen. Das Größenspektrum mag zwar so aussehen, als enthielte es zunehmend abstrakte und nur schwer zu erfassende Größen, wenn wir uns von unmittelbar sichtbaren und zugänglichen Größenmaßstäben weiter weg bewegen. Aber Technik und theoretische Überlegungen gestatten uns, das Wesen der Materie über einen gewaltigen Bereich von Entfernungen zu bestimmen.
    Bekannte naturwissenschaftliche Theorien gelten für diesen riesigen Bereich und erstrecken sich auf Entfernungen, die so klein wie die winzigen Objekte sind, die vom Large Hadron Collider (LHC) erforscht werden, bis zu den gewaltigen Längenmaßstäben der Galaxien und des Kosmos. Und für jede mögliche Größe von Objekten und Entfernungen zwischen ihnen können verschiedene Aspekte der Gesetze der Physik relevant werden. Physiker müssen die Fülle an Informationen bewältigen, die sich aus dieser gewaltigen Bandbreite ergibt. Obwohl die grundlegendsten Gesetze der Physik, die für winzige Entfernungen gelten, letztendlich für diejenigen Gesetze verantwortlich sind, die sich auf größere Maßstäbe beziehen, sind sie nicht notwendigerweise das effizienteste Mittel, um eine Berechnung durchzuführen. Wenn die zusätzliche Substruktur oder die zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten für eine hinreichend genaue Antwort irrelevant sind, würden wir gerne auf eine praktischere Methode zurückgreifen, um Berechnungen anzustellen und einfachere Regeln effizient anzuwenden.
    Eines der wichtigsten Merkmale der Physik besteht darin, dass sie uns sagt, wie wir den Größenbereich bestimmen können, der für eine beliebige Messung oder Vorhersage relevant ist – entsprechend der Genauigkeit, die wir erreichen können –, und dann die jeweiligen Berechnungen durchführen. Das Schöne an dieser Art und Weise, die Welt zu betrachten, liegt in der Möglichkeit, sich auf die Größenbereiche konzentrieren zu können, die für alles relevant sind, was auch immer uns interessiert, die Elemente zu bestimmen, die in diesen Größenbereichen operieren, und die Regeln, die die Beziehungen zwischen diesen Elementen beherrschen, entdecken und anwenden zu können. Naturwissenschaftler mitteln über physikalische Prozesse, die in unmessbar kleinen Größenbereichen vorkommen, oder ignorieren sie gar (manchmal unwissend), wenn sie Theorien formulieren oder Berechnungen anstellen. Wir suchen relevante Tatsachen aus und lassen Einzelheiten weg, wenn wir es uns erlauben können, und konzentrieren uns auf die nützlichsten Größenbereiche. Das ist die einzige Möglichkeit, mit einer unglaublichen Fülle an Informationen fertigzuwerden.
    Wenn es angebracht ist, sollte man die genauen Details ignorieren, um sich auf das Thema, das einen ineressiert, zu konzentrieren und es nicht mit unwesentlichen Einzelheiten zu verschleiern. Ein Vortrag des in Harvard lehrenden Psychologieprofessors Stephen Kosslyn, den ich vor kurzem hörte, erinnerte mich daran, wie Naturwissenschaftler – und jeder andere auch – es vorziehen, den Überblick über