Messen als Erkenntnisakt
Inhalt:
1. Maßstäbe werden nicht gemessen sondern gesetzt
2. Alles Messen ist ein Vergleichen
3. Das Maß der Länge
4. Das Maß der Dauer
5. Der Ursprung des Zeitbegriffs
6. Von einer falschen Rede zu falschen Schlüssen
7. Warum es für den Zustand eines Systems auf seine Bewegung nicht ankommt
8. Die restlose Klarheit
Literatur und Anmerkungen
| zurück zum Seitenanfang |
| zurück zum Seitenanfang |
| zurück zum Seitenanfang |
| zurück zum Seitenanfang |
| zurück zum Seitenanfang |
Die Bezeichnung "Chronometer" für eine genau gehende Uhr und die Rede von der "Zeitmessung", bei der es eigentlich um die Zeit eines Ereignisses geht, zu dem dieses stattfindet oder das es benötigt, legen nahe, daß nicht das Ereignis, sondern die Zeit selbst gemessen wird, so als sei sie nicht der Maßstab, sondern der Gegenstand des Messens. Sobald die Zeit fälschlich als Gegenstand und nicht als ein Kognitonsmuster angesehen wird, das es ohne Erinnerungen und ihre Unterscheidung "nach dem nicht weiter zu analysierenden Kriterium des 'Früher' und 'Später'" (Einstein) nicht gäbe, gibt es auch keine Hemmung zu sagen, die Zeit könne durch Einwirkung des physikalischen Universums umgedreht, gedehnt, geschrumpft, gekrümmt oder sonstwie manipuliert werden. In diesem physikalistischen Verständnis von Zeit müßte sie ein mit Wirkungen aufladbarer Stoff mit Mischeigenschaften sein, etwa ein gummiartiges hölzernes Gas mit Pfeilspitzen, aber eindimensional, das als ununterbrochener Strom, in immer gleicher Richtung, nämlich vom Urknall weg, mit Lichtgeschwindigkeit durch die Galaxien rast. Trifft die Zeit dabei auf Körper, schießt sie durch sie hindurch und bewirkt ihr Altern, gleich ob es sich um Atome, Sterne, Uhren oder Organismen handelt. Diese befremdliche Konsequenz einer meßbaren Zeit, für die, wegen des aus den Dingen selbst kommenden Alterns durch radioaktiven Zerfall, Kernfusion oder das genetische Programm, wissenschaftlich überhaupt kein Bedarf besteht, hat aber nun keineswegs einen Ruf nach mehr Wissenschaftlichkeit ausgelöst, denn soll es sich ja gerade um ganz hohe, alle Alltagserfahrung übersteigende Wissenschaft handeln. Deshalb wagen nichteinmal Biologen daran zu zweifeln, daß man um so langsamer altert, je mehr die eigene Bewegung sich dem Tempo mit Lichtgeschwindigkeit daherschießender Zeitpfeile anpaßt: Raser leben länger. Solche, durch tatsächlich keine Erfahrung nahegelegten, wenn auch nicht immer so explizit ausgesprochenen Vorstellungen werden im Namen von Wissenschaft angemutet, weil ausgerechnet messende Wissenschaftler versäumt haben, sich klar zu machen, was der Gegenstand und was der Maßstab ihres Forschens ist.
Die Verkehrtheit geht heutzutage soweit, daß nicht mehr die Veränderung der Dinge in Raum und Zeit Gegenstand teurer Messungen ist, sondern die Veränderung von Raum und Zeit durch die Dinge, um die angebliche "wahre" Systemzeit zu ermitteln, so als gäbe es doch eine objektive Zeit. Aber:
Maßstäbe und ihre Einheiten sind keine Frage der Wahrheit sondern der Gültigkeit. Sie werden nicht durch Tatsachen sondern durch Normen bestimmt. Einzig auf ihnen beruht unser Wissen über Quantitäten
Daher geht jede Uhr, deren Gang vom Zeitnormal abweicht, ganz einfach schlicht falsch, selbst wenn sie die Rolex unter den Atomuhren wäre. Denn ebensowenig wie der Zollstock als Meßmittel, der das Urmeter mit 1,05 Meter mißt, eine Aussage über das Urmeter treffen kann, ebensowenig kann eine Uhr etwas über die Sekunde als das Normal der Messung aussagen, wenn nicht die Sekunde speziell dieser Uhr unter ihren festgelegten Gangbedingungen als Zeitnormal der Internationalen Atomzeit IAT definiert ist. Uhren dienen der Objektivierung unseres Gefühls von Dauer und ermöglichen seine Quantifizierung. Doch messen müssen wir selbst, denn Messen ist der mentale Akt des Kenntnisgewinns, bei dem - durch das In-Relation-Setzen zu einer definierten Größe - eine bisher unbekannte Größe bekannt wird.
Einzig die definierten Größen sind es, die uns Verständnis von Messungen geben und die wissenschaftlich verbindliche und anwendbare Aussagen gestatten. Und mit was will man messen, wenn die Maßeinheiten selbst erst gemessen werden müßten?
An der, aus der unaufhebbaren kognitiven Situation kommenden Grundbedingung aller quantitativen Erkenntnis könnte nichteinmal die umfassendste Theorie über die Struktur der Welt etwas ändern. Würde eine dies fordern, ganz gleich aus welchen Gründen, dann müßte sie unbesehen als "falsch" bezeichnet werden. Es geht also hier nicht um eine neue Metrologie oder um ein neues Verständnis der bestehenden, sondern einzig um ihre richtige Anwendung und die Abwehr unwissenschaftlich Vorgehens. Wer die Metrologie durch Umrechnungsgleichungen abändern muß, damit ein Meßergebnis als seiner Erwartung entsprechend gedeutet werden kann, hat eine falsche Erwartung, was zu erkennen, der Sinn der Metrologie ist! Liegt einem an der Wahrheit, hilft ihm nur, die falsche Erwartung aufzugeben und statt der Normale sich selbst zu korrigieren, so schwer es auch fällt.
| zurück zum Seitenanfang |
7. Warum es für den Zustand eines Systems auf seine Bewegung nicht ankommt
Daß es auf die Bewegung eines Realsystems für die in ihm stattfindenden Prozesse nicht ankommt, solange die Bewegung gleichbleibend ist, zeigt sich z. B. darin, daß das Meter ab 1983 als der Weg des Lichts, den es im Vakuum in 1/299.792.458 s durchläuft, definiert wurde. Die physikalische Erklärung dafür ist der kräftefreie Zustand des Systems "Erde" im relevanten Bereich. Nach Aufgabe der Lichtätherhypothese ist der negative Ausgang der Messungen ihrer Längsbewegung selbstverständlich und gerade eine Bestätigung der Newtonschen Axiome, denn das Verhalten physikalischer Systeme richtet sich nicht nach den vom Beobachter gesehenen Relationen, z. B. der Erde zur Sonne, sondern einzig danach, ob sie kräftefrei sind oder nicht. Nur objektive Kräfte können etwas bewirken und daher geht es in der Mechanik einzig um diese. Anderenfalls steht man nicht auf dem Boden der Wissenschaft. Relationen, wie Geschwindigkeiten, sind nur gedankliche Hilfsmittel, um z. B. das zukünftige Auftreten von Kräften voraussagen zu können und existieren - physikalisch folgenlos - nur in der Vorstellung des Betrachters und gehören mithin zum Reich des Möglichen. Außerdem haben wir es immer nur mit den Normalen eines Systems zu tun, nämlich mit dem, in dem wir messen. Entsprechend gilt für verbindliche Aussagen bei der Zeit immer nur die Internationalen Atomzeit IAT oder die Koordinierte Weltzeit UTC, je nach Erfordernis, und nicht irgendeine Zeitanzeige t' Zufallsbedingungen ausgesetzter Uhren.
Wenn Pendeluhren auf Bergen langsamer gehen als im Tal, was Newton schon untersuchte, Atomuhren dagegen schneller, wie die neuere Forschung zeigt, dann liegt das an der unterschiedlichen Rolle der Schwerkraft bei beiden Arten von Uhren und widerlegt die Behauptung von der Existenz einer alles synchronisierenden objektiven Zeit. Bei der Atomuhr ist die Schwerkraft eine von mehreren störenden veränderlichen Randbedingungen ihres Ganges, deren Störeinfluß mit der Höhe abnimmt. Bei der Pendeluhr ist sie die antreibende Kraft, die mit der Höhe schwächer wird. Mit Abweichungen umgehen zu können ist Sache der Uhrmacher bzw. der Uhrenbenutzer. Irgendein theoretisches Problem ist damit nicht verbunden. Da sollten wir uns nichts mystifizieren lassen. Beim Messen ist es entscheidend, Normale zu verwenden, die gelten, und Meßmittel zu haben, die innerhalb unschädlicher Toleranzen gehalten werden können, z. B. bei Pendeluhren durch Veränderbarkeit der Pendellänge mittels einer Stellschraube unterhalb der Pendelmasse. Wenn Newton eine absolute Zeit und einen absoluten Raum verlangte, dann meinte er mit "absolut" Normale, die von den zu ermittelnden Kräften unabhängig und dadurch zuverlässig sind. Und genau um diese Zuverlässigkeit der Meßmittel unter allen Bedingungen geht es in der Metrologie, die damit umzusetzen versucht, was Newton gefordert hatte, soll Messen diesen Namen verdienen und sollen quantitative Aussagen von Wert sein.
Die Vernunft gibt sich ihre Kriterien selbst. Dadurch sind sie vernünftig und sie sind ihr das Selbst-Verständliche mit deren Hilfe sie versteht. Daher ist sie auch der Herr der von ihr benutzten Maße: sie definiert sie sich, wie sie sie braucht.
Zur Klarheit in der Wissenschaft ist es unverzichtbar, daß Mittel und Objekte der Forschung strikt unterschieden werden, so daß man erkennt, welches der Maßstab und welches das zu Messende ist. Man könnte
auch sagen, daß Realitätssinn und selbstkritische Einschätzung vonnöten sind, um ohne einen Rest zuordnen zu können, was zu den Kognitionsmustern, mit deren Hilfe wir uns die Welt geistig aneignen, und somit zum Menschen und was zu den Dingen gehört. Denn erst nach einer solchen Unterscheidung kann man wissen, was das zu Erforschende ist. Wer Unmeßbares, wie Primärnormale, messen möchte, vergeudet seine Arbeitskraft und das Geld des Steuerzahlers. Und noch etwas: Erkenntnisprobleme wollen nicht "gelöst" sondern aufgelöst werden; sie bedürfen nicht der "Erklärung" sondern der Klärung. Nur Klärung schafft Klarheit. Für Erkenntnisprobleme gilt erst recht das Newtonwort: "hypotheses non fingo."
Literatur und Anmerkungen
© HILLE 1996
8. Die restlose Klarheit
zurück zum Seitenanfang
1)Aus den Prämissen "Die Kinder bewegen sich am Strand" und "Die Sterne bewegen sich am Himmel" wird der oberflächliche, rein das Ortsveränderungssphänomen erfassende (Analogie-)Schluß
"Also sind beide bewegt", obwohl die erste Beobachtung eine mit Kraft verbundene und daher reale Selbstbewegung von Lebewesen betrifft, während die zweite Beobachtung rein im Anschauungsraum des Beobachters existiert und daher kraftfrei ist. Eine Hauptquelle der Verwirrung in Physik und Astronomie seit Aristoteles ist, daß man sich über den unterschiedlichen Realitätsstatus beider Bewegungen bis heute keine Rechenschaft gegeben hat. So kommt es, daß man Sterne und andere Gegenständen "ruhen" oder "sich bewegen" sieht, als seien es Lebewesen, und daß man die Bewegung physikalischer Körper nicht als eine Leistung des Beobachters begreift, sondern sie, wie bei den Lebewesen, als eine Leistung des Bewegten ansieht, ist man doch von der Objektivität seiner Wahrnehmung fest überzeugt. Wo aber etwas geleistet wird, muß natürlich Kraft im Spiel sein, die gemessen werden kann. Weil wir seit der Erfindung der Eisenbahn uns daran gewöhnt haben, daß auch Unbelebtes bewegt werden kann, hängen wir verstärkt dieser falschen unbewußten Erwartung nach, weshalb wir Newtons Erkenntnis, daß es physikalisch nur auf die
Bewegungsänderung ankommt, nicht mehr recht glauben können. Obwohl Einstein mit seinem Vorschlag, die Ätherhypothese aufzugeben, die Ergebnisse der Michelson-Morley-Messungen (auch ein Nullergebnis ist eine Messung!) selbst ausreichend erklärt hatte, versuchte er trotzdem, zusätzlich noch, sich das Ausbleiben des Bewegungsbeweises durch die Relativität von Raum und Zeit plausibel zu machen. Auch hier hat er wieder zwei sich gegenseitig ausschließende "Lösungen" angeboten, die das Geheimnis sind, warum Einstein immerwiedermal Recht zu haben scheint, was uns deshalb nicht beeindrucken sollte.
2)Duden-Lexikon, Bibliographisches Institut Mannheim 1972, S.152
3)Kleine Enzyklopädie: Physik, Verlag Harri Deutsch Thun; Frankfurt/M.1987, S. 434
4)wie3) S.443
5)Isaac Newton, Mathematische Grundlagen der Naturphilosophie, Ausgewählt, übersetzt und herausgegeben von Ed Dellian, Felix Meiner Verlag Hamburg 1988, Philosophische Bibliothek Bd. 394, S.44
6)Stephen Hawking, Eine kurze Geschichte der Zeit, Rowohlt Reinbek 1988, S.189f
7)Albert Einstein, Grundzüge der Relativitätstheorie, Vieweg, Braunschweig 1969, S.5
8)Samuel Clarke, Der Briefwechsel mit G. W. Leibniz von 1715/1716. Übersetzt und herausgegeben von Ed Dellian, Felix Meiner Verlag Hamburg 1990, Philosophische Bibliothek Bd. 423, Leibniz' vierter und fünfter Brief.
| weiter | zurück zum Seitenanfang |