Deutsches Brights-Forum 2006 - 2014 (ARCHIV)

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Selachoideus hat geschrieben:http://de.wikibooks.org/wiki/Natur
Wird zwar nicht naturalistisches Weltbild, sondern naturwissenschaftliches Weltbild genannt, sehe jetzt aber nicht so viele Unterschiede.

"Die Welt besteht aus Materie und Energie."
(http://de.wikibooks.org/wiki/Natur:_Basis)

Ein häufig vorkommender Kategorienfehler: Energie ist kein Stoff, woraus etwas bestehen kann, sondern eine Eigenschaft physischer Objekte oder Systeme. Zu sagen, die Welt bestünde aus Energie, ist so unsinnig wie zu sagen, Claudia Schiffer bestünde aus Schönheit.

"Energy is not a stuff. (...) [E]nergy is a real, quantitative property (...). Not every property of an object consists of the object's possessing some sort of stuff. For example, to be happy is not to be filled with a large quantity of a special kind of stuff: 'happiness'. A body's velocity does not measure the amount of a stuff that it possesses. Likewise, neither a body's kinetic energy nor a field's energy is stuff. (...) Since energy is a property, any energy (like velocity) cannot exist without something possessing it. Thus, field energy requires a field."
———
"Energie ist kein Stoff. Energie ist eine reale, quantitative Eigenschaft. Nicht jede Eigenschaft eines Objekts besteht darin, dass das Objekt eine bestimmte Art von Stoff besitzt. Zum Beispiel heißt glücklich sein nicht von einer großen Menge einer besonderen Art von Stoff erfüllt sein: 'Glück'. Die Geschwindigkeit eines Körpers misst keine von ihm besessene Stoffmenge. Gleichermaßen ist weder die kinetische Energie eines Körpers noch die Energie eines Feldes Stoff. Da Energie eine Eigenschaft ist, kann keine Energie (wie Geschwindigkeit) ohne etwas existieren, das sie besitzt. Somit erfordert Feldenergie ein Feld." [© meine Übers.]

(Lange, Marc. An Introduction to the Philosophy of Physics: Locality, Fields, Energy, and Mass. Oxford: Blackwell, 2002. p. 152)

Myron hat geschrieben:Energie ist kein Stoff, woraus etwas bestehen kann, sondern eine Eigenschaft physischer Objekte oder Systeme.

Kannst Du das erläutern, wie Du das meinst?

Ich würde eher Raum und Zeit als Eigenschaften der Energie auffassen, während alles Existierende aus Energie besteht. Die Formen der Energie, etwa Materie, lassen sich komplett umwandeln in andere Energieformen.
Was konstant bleibt, ist die Energiemenge, die lediglich eine andere Form annimmt.
Also ist Materie z. B. eine Eigenschaft der Energiemenge, nicht umgekehrt. Die Materie könnte z. B. in Licht umgewandelt werden, wobei der Energiewert bleibt, die selbe Energie nimmt dann die Eigenschaften des Lichts an.

Ein Objekt kann nicht seine Energiemenge wechseln - sonst wäre es nicht mehr das selbe Objekt und es gibt nichts ohne Energie.

Aber was soll man mit der Aussage anfangen, Materie sei eine Eigenschaft von Energie oder umgekehrt, wozu soll das gut sein?

Man könnte natürlich auch sagen, es eine Eigenschaft der Materie ist, sich in Licht umwandeln zu können. Allerdings leuchtet mir nicht der Inhalt ein, der mit solchen Wortspielchen ausgesagt werden soll!?

HFRudolph hat geschrieben:Kannst Du das erläutern, wie Du das meinst?

Das Zitat von Lange spricht doch für sich.

HFRudolph hat geschrieben:Ich würde eher Raum und Zeit als Eigenschaften der Energie auffassen, während alles Existierende aus Energie besteht. Die Formen der Energie, etwa Materie, lassen sich komplett umwandeln in andere Energieformen.
Was konstant bleibt, ist die Energiemenge, die lediglich eine andere Form annimmt.
Also ist Materie z. B. eine Eigenschaft der Energiemenge, nicht umgekehrt. Die Materie könnte z. B. in Licht umgewandelt werden, wobei der Energiewert bleibt, die selbe Energie nimmt dann die Eigenschaften des Lichts an.

1. Eigenschaften, auch physikalische, sind keine Bestandteile physischer Dinge, sondern Seinsweisen (ways things are) derselben.

2. Einsteins berühmte Formel E = mc^2 besagt nicht, dass Energie und Materie äquivalent sind, sondern Energie und Masse. Das ist ein feiner, aber wichtiger Unterschied:

"Misconceptions about E = mc^2:
Although it is far less common today, one still sometimes hears of Einstein's equation entailing that matter can be converted into energy. Strictly speaking, this constitutes an elementary category mistake. In relativistic physics, as in classical physics, mass and energy are both regarded as properties of physical systems or properties of the constituents of physical systems. If one wishes to talk about the physical stuff that is the bearer of such properties, then one typically talks about either 'matter' or 'fields.' The distinction between 'matter' and 'fields' in modern physics is itself rather subtle in no small part because of the equivalence of mass and energy. Nevertheless, we can assert that whatever sense of 'conversion' seems compelling between mass and energy, it will have to be a 'conversion' between mass and energy, and not between matter and energy."
———
"Missinterpretationen von E = mc^2:
Obwohl es heutzutage weit weniger häufig vorkommt, ist immer noch manchmal zu hören, Einsteins Gleichung beinhalte, dass Materie in Energie umgewandelt werden könne. Streng genommen stellt dies jedoch einen elementaren Kategorienfehler dar. In der relativistischen Physik, wie in der der klassischen Physik, werden Masse und Energie beide als Eigenschaften physischer Systeme oder als Eigenschaften der Bestandteile physischer Systeme betrachtet. Wenn man über den physischen Stoff reden will, der der Träger solcher Eigenschaften ist, dann spricht man typischerweise entweder von 'Materie' oder von 'Feldern'. Die Unterscheidung zwischen 'Materie' und 'Feldern' in der modernen Physik ist selbst nicht zuletzt wegen der Äquivalenz von Masse und Energie ziemlich subtil. Nichtsdestoweniger können wir behaupten, dass, egal welcher Sinn von 'Umwandlung' zwischen Masse und Energie zwingend erscheint, es sich um eine 'Umwandlung' zwischen Masse und Energie, und nicht zwischen Materie und Energie handeln muss." [© meine Übers.]

(http://plato.stanford.edu/entries/equivME/#2.1)

3. Wenn, dann ist Energie eine Eigenschaft, ein Zustand des Raumes bzw. der Raumzeit, nicht umgekehrt.
Dabei kommt es darauf an, welche physikalische Ontologie man wählt:

"Was unseren Sinnen als Materie erscheint, ist in Wirklichkeit nur eine Zusammenballung von Energie auf verhältnismäßig engem Raum. Wir können die Materiekörper auch als Regionen im Raum betrachten, in denen das Feld außerordentlich stark ist. Daraus ließe sich ein gänzlich neues philosophisches Weltbild entwickeln, das letzlich zu einer Deutung aller Naturvorgänge mittels struktureller Gesetze führen müsste, die überall und immer gelten. Ein durch die Luft geworfener Stein ist in diesem Sinne ein veränderliches Feld, bei dem die Stelle mit der größten Feldintensität sich mit der Fluggeschwindigkeit des Steines durch den Raum bewegt. In einer solchen neuen Physik wäre kein Raum mehr für beides: Feld und Materie; das Feld wäre als das einzig Reale anzusehen."

(Einstein, Albert, und Leopold Infeld. Die Evolution der Physik. Übers. W. Preusser. Nachdruck, Köln: Anaconda, 2007. S. 263)

Wenn man die materiellen Elementarteilchen als die Bestandteile materieller Dinge als lokale Energiekonzentrate auffasst, dann bedürfen diese aber nach wie vor eines physischen Trägers, d.h. eines physischen Gegenstandes, der sich in jenen energetischen Zuständen befindet; und dabei handelt es sich entweder um Felder oder den Raum bzw. die Raumzeit selbst bzw. Regionen derselben. Doch nun stellt sich die Frage, ob Felder Substanzen (im metaphysischen Sinn) sind oder nicht. Einstein sagt nein:

"Felder sind physikalische Zustände des Raumes."
(A. Einstein, "Das Raum-, Äther- und Feld-Problem der Physik", S. 143)

Als energietragende Ursubstanz, als der eine physikalische Urgegenstand, der der Grundträger aller physikalischer Eigenschaften ist, bleibt damit nur die Raumzeit selbst bzw. Raumzeitgebiete oder -orte übrig.
Das entspricht im Wesentlichen der Ontologie Spinozas (den Einstein bekanntlich verehrte):

Ein einziger Urgegenstand und viele, womöglich unendlich viele Eigenschaften.

"I have insisted that space-time has properties, yet it is not itself had as a property or even a set of properties, and it could not exist without properties. A propertied space-time is a one-object universe and space-time satisfies the correct definitions of 'substratum'."
———
"Ich habe nachdrücklich zum Ausdruck gebracht, dass die Raumzeit Eigenschaften hat, aber nicht selbst als eine Eigenschaft oder gar eine Eigenschaftsmenge gehabt wird, und auch nicht ohne Eigenschaften existieren könnte. Eine Raumzeit mit Eigenschaften ist ein 1-Gegenstand-Universum und die Raumzeit genügt den korrekten Definitionen von 'Substratum'." [© meine Übers.]

(Martin, C. B. The Mind in Nature. Oxford: Oxford University Press, 2007. p. 47)

Myron hat geschrieben:Energie ist kein Stoff, woraus etwas bestehen kann, sondern eine Eigenschaft physischer Objekte oder Systeme.

Hast Du schon mal etwas von Einsteins Formel gehört, nach der die Energie gleich dem Produkt aus Masse und dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit ist?
Hast Du begriffen, was das bedeutet?
Das bedeutet, dass Masse und Energie einander proportional sind, verbunden über einen Proportionalitätsfaktor, der eine Konstante ist. Und das bedeutet, Masse und Energie sind zwei Erscheinungsformen der gleichen Sache. Masse ist in Energie umwandelbar und Energie in Masse.
Energie ist definitiv keine Eigenschaft, sondern das Äquivalent zur Masse.

Und was ist Masse?

Diese Frage stellen sich zur Zeit viele Leute.

Leider hat der LHC gerade Schluckauf. Higgs!

platon hat geschrieben:Energie ist definitiv keine Eigenschaft, sondern das Äquivalent zur Masse.

Sowohl Energie als auch Masse sind Eigenschaften.

Julia hat geschrieben:Und was ist Masse?

"energy. A measure of a system's ability to do work."

"mass. A measure of a body's inertia, i.e. its resistance to acceleration."
———
"Energie. Ein Maß für die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten."

"Masse. Ein Maß für die Trägheit eines Körpers, d.i. sein Widerstand gegen Beschleunigung."

(Daintith, John. A Dictionary of Physics. 6th ed. Oxford: Oxford University Press, 2009. pp. 167 + 319)

Julia hat geschrieben:Und was ist Masse?

Das ist eine analytische Frage, was das Wort bedeutet. Interessanter finde ich die Frage, wie sich Masse verhält.



Schopenhauer hatte schon die interessante Idee, dass "Materie nicht anderes ist als Wirkung".

Energie und Materie sind letztlich dasselbe.
Wie @platon bereits erwähnte: schon mal was von Einstein gehört?

Wer es nicht so mit Naturwissenschaft hat - hier ist eine prima, durchaus auch für Kinder verständliche Erklärung: http://www.abenteuer-universum.de/einstein/energie.html

Sabrist hat geschrieben:Wer es nicht so mit Naturwissenschaft hat - hier ist eine prima, durchaus auch für Kinder verständliche Erklärung: http://www.abenteuer-universum.de/einstein/energie.html

Wenn von der "Äquivalenz von Energie und Materie" die Rede ist, dann ist das missverständlich, um nicht zu sagen falsch.
Siehe: http://plato.stanford.edu/entries/equivME/#2.1

Sabrist hat geschrieben:Energie und Materie sind letztlich dasselbe.

Zunächst ist ontologisch zwischen Eigenschaften (Zuständen, Fähigkeiten) und Dingen/Gegenständen als Eigenschaftsträgern zu unterscheiden. Masse und Energie sind physikalische Eigenschaften und Materie bzw. Materiepartikel und Felder (sofern letztere als selbstständige Dinge, d.i. Substanzen, aufgefasst werden) sind Eigenschaftsträger, die nicht selbst von anderen Dingen als Eigenschaften besessen werden.

Was das Verhältnis von Masse und Energie anbelangt, so stellt sich die Frage, ob das sie betreffende Einstein'sche Äquivalenzprinzip bedeutet, dass sie ein und dieselbe physikalische Eigenschaft sind oder nicht.
(Siehe dazu: http://plato.stanford.edu/entries/equivME)
Wenn ja, dann kann das ontologische Konsequenzen für das Verhältnis von Materie(partikel) und Feldern haben:

"Wie unterscheiden sich Materie und Feld dann aber in physikalischer Hinsicht? Bevor wir noch etwas von der Relativitätstheorie wussten, hätten wir darauf vielleicht folgendermaßen antworten können: Materie besitzt Masse, das Feld dagegen nicht. Das Feld repräsentiert Energie, die Materie dagegen Masse. Wir wissen aber schon, dass eine solche Antwort unzulänglich wäre. Die Relativitätstheorie hat uns gelehrt, dass die Materie als ungeheure Zusammenballung von Energie aufgefasst werden kann, während die Energie andererseits auch materiellen Charakter hat. Auf diese Art können wir also keine Unterscheidung zwischen Materie und Feld treffen, da Masse und Energie eben in qualitativer Hinsicht gar nicht verschieden sind. Zwar ist bei weitem der größte Teil der Energie in der Materie konzentriert, doch besitzt das die Partikeln umgebende Feld ebenfalls Energie, wenn es sich dabei auch um ganz bedeutend geringere Mengen handelt. Wir könnten demgemäß sagen: Materie ist dort, wo sehr viel Energie konzentriert ist; ein Feld ist dort, wo wenig Energie ist. Wenn das aber stimmt, dann ist der Unterschied zwischen Materie und Feld eher quantitativer als qualitativer Natur. Es hat dann keinen Sinn mehr, Materie und Feld als zwei grundverschiedene Dinge zu betrachten, und wir dürfen auch nicht von einer klar definierbaren Oberfläche, einer Scheidewand, zwischen Feld und Materie sprechen."

(Einstein, Albert, und Leopold Infeld. Die Evolution der Physik. Übers. W. Preusser. Nachdruck, Köln: Anaconda, 2007.)

Die klassischen materiellen Objekte, d.i. die gewöhnlichen corpora (Körper) und corpuscula (Körperchen), lassen sich ontologisch als lokale Energiekonzentrate in Feldern interpretieren.
Bleibt die Frage, welcher ontologische Status physikalischen Feldern zuzuschreiben ist.
Aus meiner Sicht ist es verfehlt, diese als selbstständige Eigenschaftsträger (Substanzen) zu betrachten, was bedeutet, dass (wie oben schon angedeutet) nur noch der Raum bzw. die Raumzeit selbst als die fundamentale physische Substanz übrig bleibt. Das heißt, Felder sind im Grunde nichts weiter als raumzeitlich verteilte und veränderliche Energiezustände, und dasjenige, dessen Zustände sie sind, ist der Raum bzw. die Raumzeit selbst. (Diese(r) wiederum kann diskret oder kontinuierlich sein.)

Ein abschließendes Wort zu deiner obigen Aussage:
Wenn Materiepartikel als Energiekonzentrate aufgefasst werden, dann stellt dies einen radikalen ontologischen Kategorienwechsel dar!

"There is a huge ontological shift here: from having objects with their properties and relations as basic and explaining spatiotemporal regions in terms of relations among objects to having regions explaining and replacing relations of objects by field properties and relations of spatiotemporal regions. Their warps and woofs are basic and explain and replace objects.
(...) Einstein declared that he wanted to know the mind of God. Someone asked, 'What kind of God?' Einstein replied, 'Spinoza's God.' This expresses Einstein's ontology."

(Martin, C. B. The Mind in Nature. Oxford: Oxford University Press, 2007. pp. 197-8)

"Per D e u m intelligo ens absolute infinitum, hoc est, substantiam constantem infinitis attributis, quorum unumquodque aeternam et infinitam essentiam exprimit."
———
"Unter G o t t verstehe ich das absolute unendliche Sein, das heißt die Substanz, die aus unendlich vielen Attributen besteht, deren jedes ewige und unendliche Wesenheit ausdrückt."

(Spinoza, Die Ethik, I.6.)

Leider schreibt Spinoza onto-logisch unsauber, dass die Ursubstanz aus ihren Attributen bestehe, was—ich betone es abermals—keinen rechten Sinn ergibt, da kein Ding aus seinen Eigenschaften besteht, d.h. daraus zusammengesetzt ist.
Das führt letzten Endes zu der Einsicht, dass auch die Raumzeit selbst als das eine Urding eine Art materieller "Äther" sein muss (dessen Art von Materialität sich von der uns bekannten wesentlich unterscheiden kann.) Wie es also scheint, lässt sich der Stoff dann doch nicht gänzlich ontologisch hinweginterpretieren.

ujmp hat geschrieben:Das ist eine analytische Frage.

Das war eine pädagogische Frage für platon (und Myron hat sie beantwortet).

Lieber Myron,
wenn du magst, kannst du deine philosophischen Spekulationen gerne mit Atombombenopfern von Hiroshima und Nagasaki diskutieren. Oder gerne auch mit einem Betreiber eines Nuklearkraftwerkes.

Ich sitze hier gerade neben einem Forschungsreaktor, vielleicht kommt ja jemand vorbei mit dem ich das diskutieren kann, ich sag dann bescheid. ;)

Der Begriff der Ontologie hat in der Physik nichts verloren. Welche Art von Ontologie meinst Du denn?
Und was willst Du uns mit der Eigenschaft-Stoff Diskussion sagen. Worauf willst Du hinaus?

Wenn Energie eine Eigenschaft der Raumzeit sein soll, soll das dann heißen, dass die Raumzeit auch ohne Energie existieren könnte? Das würde ich jetzt einfach bestreiten, weil die Raum und Zeit selbst „lediglich“ Relationen sind.

Was willst Du uns sagen?

Unb wieviel Energie steckt nun in einem kubikmeter Raumzeit ? (Vakuum..)

Ohne Energie existiert überhaupt keine Raumzeit. Raum und Zeit sind Dimensionen der Energie.

Man kann keinen Kubikzentimeter Raum bzw. Raumzeit betrachten, wenn nichts außerhalb ist. Die separierte Betrachtung schlägt fehl. In Relation zu was sollte es denn ein Kubikzentimeter sein? Ein Kubikzentimeter ist ja keine konstante Größe. Im absoluten Nichts ohne ein Außerhalb gibt es auch keine Zeit - sonst wäre es kein Nichts.

HFRudolph hat geschrieben:Der Begriff der Ontologie hat in der Physik nichts verloren.

Die Physiker gehen sehr wohl von bestimmten ontologischen Hintergrundannahmen aus:
Ding-Ontologie vs. Ereignis-Ontologie, Stoffteilchen-Ontologie vs. Feld-Ontologie.
Und natürlich haben die physikalischen Theorien ontologische Implikationen; es geht darum, von welcher Art die fundamentalen Entitäten des Kosmos sind. Und es geht, wie gesagt, auch darum, dass allgemein ein kategorialer ontologischer Unterschied zwischen Dingen/Gegenständen (Substanzen) und Eigenschaften (Attributen) besteht.
(Wenn Spinoza recht hat, dann sind unsere Körper in Wirklichkeit gar keine Substanzen, sondern Attributskomplexe, deren Besitzer die Raumzeit ist.)

HFRudolph hat geschrieben:Und was willst Du uns mit der Eigenschaft-Stoff Diskussion sagen. Worauf willst Du hinaus?

Das habe ich doch bereits erläutert.
Der Ausgangspunkt war meine Äußerung, dass Energie als Fähigkeit zur Arbeitsleistung und damit als Eigenschaft keine Art Stoff ist, woraus ein Gegenstand bestehen, zusammengesetzt sein kann.

HFRudolph hat geschrieben:Wenn Energie eine Eigenschaft der Raumzeit sein soll, soll das dann heißen, dass die Raumzeit auch ohne Energie existieren könnte?

Soweit ich weiß, steckt in der Raumzeit wesensmäßig Energie, sodass eine absolut energiefreie Raumzeit wohl physikalisch unmöglich ist. Das sogenannte "Vakuum" ist in Wirklichkeit alles andere als leer.

HFRudolph hat geschrieben:Das würde ich jetzt einfach bestreiten, weil die Raum und Zeit selbst „lediglich“ Relationen sind.

Wenn du den Raum bzw. die Raumzeit relationistisch aus materiellen Objekten und deren Relationen aufbaust, dann musst du eben diese als fundamental betrachten. (*
Was das Wesen des Raumes bzw. der Raumzeit betrifft, so stehen sich die Relationisten und die Substanzialisten gegenüber.
(Einstein zählt übrigens zu letzteren.)

(* Der Theorie der "loop quantum gravity" nach sind Raum und Zeit aus Raum- und Zeitatomen aufgebaut, d.h. in dieser Theorie gelten dann diese als Grundbausteine, zwischen denen bestimmten Beziehungen bestehen.)