Dieses Zitat von Feynman verstehen

Dies könnte eher eine Frage zur Semantik und Interpretation sein, und wenn dies nicht den Community-Richtlinien entspricht, können Sie es mir gerne mitteilen, und ich werde es löschen.

Es spielt keine Rolle, wie schön Ihre Theorie ist, es spielt keine Rolle, wie schlau Sie sind. Wenn es nicht mit dem Experiment übereinstimmt, ist es falsch.

Feynman hat das einmal gesagt.
Dem stimme ich bis zu einem gewissen Grad zu. Aber bedenken Sie, dass die Wellentheorie Dinge wie den photoelektrischen Effekt und die Compton-Streuung nicht erklären konnte, während die Teilchentheorie (womit ich die Existenz von Photonen meine) Interferenz und Beugung nicht erklären konnte.
Nun, sind dann nicht beide Theorien falsch?
Idealerweise sollte es eine Theorie geben, die all dies erklärt. Warum halten wir dann beides für wahr?

Ich würde dies einfach als oberflächliche Bemerkung belassen, aber was Feynman widerspiegelt, ist eine Art Popperianische Sicht der Wissenschaft, an die niemand (nicht einmal Feynman) strikt glaubt ) der popperschen Sichtweise von Kuhn, siehe z. B. sein The Structure of the Scientific Revolution .
Bis wir physikalisch verstehen, wie ein "Wellenteilchen" tatsächlich aussieht und wie es mit seiner Umgebung interagiert, werden Sie zwei oder mehr Theorien haben, die versuchen, dieselben Phänomene auf komplementäre Weise zu beschreiben. Abgesehen von der deterministischen Pilotwellentheorie gibt es derzeit keine andere bekannte Theorie, die dies zu tun scheint.
Weil wir unser Gehirn nicht mit Fakten verwirren wollen. Offensichtlich ist Ihre Intuition richtig. Beide Theorien sind falsch. Leider (oder glücklicherweise!) sind sie beide unglaublich genaue Prädiktoren für tatsächliches Verhalten. Die Botschaft, die viele daraus ziehen, ist, dass es eine zugrunde liegende tiefere Realität oder Wahrheit geben muss, aus der die Eigenschaften und Vorhersagealgorithmen beider Theorien Folgen sind, so wie die Biologie eine Folge der Physik oder die Elektronik eine Folge der Quantenmechanik ist. Aber niemand weiß bis jetzt genau, was diese tiefere Theorie ist.
@DvijD.C. Soweit ich mich erinnere, steht Kuhns Antwort auf Popper in keinem Zusammenhang mit den Bedenken des OP. (Auf jeden Fall wurden Poppers tatsächliche Ansichten seit ihrer ersten Veröffentlichung weitgehend falsch ausgelegt; er war nie ein naiver Falsifikationist.)
@JG Ich dachte, Kuhns Antwort bezieht sich auf die Besorgnis von OP, da Kuhn die Idee ablehnte, dass es ein endgültiges Experiment gibt, das einen Rahmen vollständig ausschließen kann - zumindest nicht auf eine saubere Weise, auf die eine vereinfachende Poppersche Sichtweise hindeuten könnte. Ich kann mich irren, Kuhn habe ich an dieser Stelle schon vor langer Zeit gelesen 😅
@DvijD.C. Das klingt für mich eher nach Quine.
Beachten Sie, dass er nicht sagt: "Wenn es nicht mit ALLEN Experimenten übereinstimmt, ist es falsch". Eine Theorie kann einen begrenzten Anwendungsbereich haben, wie die Beispiele, die Sie gegeben haben. Diese kurze Aussage fängt also eine Wahrheit ein, aber ihr Anwendungsbereich muss sorgfältig festgelegt werden.
Mein Ansatz (sei es dieses Feynman-Zitat oder ähnliche Aussagen von Asimov, Neil dG-T, Sagan usw.) ist einfacher: Die "Theorien" von Verrückten und religiösen Fundies sind völlig losgelöst von der Realität.
Ein weiteres relevantes Zitat könnte seinAll models are wrong, but some are useful
Es gibt keine perfekten Hämmer. Aber es gibt Leute, die sie auf Schrauben verwenden. Es gibt falsch und dann gibt es falsch.
Ich denke, es hilft, dies in einen historischen Kontext zu stellen: Viele der antiken griechischen „Wissenschaftler“ glaubten, dass man die Natur der Realität durch Logik ableiten könnte, was zu logischen (aber falschen) Ideen führte, wie wir sie sehen, indem wir Partikel (Strahlen? ) aus unseren Augen. Die Wissenschaft hat so viel Wissen geschaffen, weil sie im Grunde mit der Annahme beginnt, dass das, was wir beobachten, die wahre Natur der Realität ist und die Logik, mit der wir sie erklären, nur dann richtig ist, wenn sie mit der Beobachtung übereinstimmt.
Ahh, sie sind in der Tat beide falsch, wenn Sie nach festgelegten Kriterien bewerten; aber wenn Sie der Falschheit des einen mit der „Nicht-Falschheit“ der anderen entgegenwirken, dann erhalten Sie am Ende ein Wirrwarr von Falschheit, das gerade so „nicht-Falsch“ ist, dass es gerade richtig sein könnte.
Du hast Recht, beide Theorien sind falsch. Licht ist keine Welle und kein "Teilchen" (im klassischen Sinne der Billardkugel), sondern etwas ganz anderes. Wir haben eine Theorie, die alle unsere Beobachtungen des Lichts erklärt, und sie besagt nicht, dass „Licht sowohl ein klassisches Teilchen als auch eine Welle ist“.

Antworten (6)

[...] die Wellentheorie Dinge wie den Photoelektrischen Effekt und die Compton-Streuung nicht erklären [...]

Das ist wahr. Daher wissen wir, dass die klassische Elektrodynamik nur eine Annäherung ist, die versagt, wenn Quanteneffekte wichtig werden. In vielen, vielen Bereichen von praktischem Interesse ist der klassische Elektromagnetismus phänomenal genau, also ist er sehr nützlich, solange wir uns an diese Bereiche halten.

[...] während die Teilchentheorie (womit ich die Existenz von Photonen meine) Interferenz und Beugung nicht erklären konnte.

Dies ist nicht korrekt. Photonen sind keine klassischen Teilchen, also gehorchen sie nicht unserer naiven Intuition darüber, wie sich Teilchen verhalten. Sie sind Teil der Quantenelektrodynamik und in diesem Rahmen interferieren und beugen sie.

Nach unserem besten Wissen stimmt jedes Experiment, das wir jemals durchgeführt haben, mit der Quantenelektrodynamik überein. Wenn Sie also nach einer Theorie des Elektromagnetismus suchen, die alle unsere aktuellen Beobachtungen erklärt, wäre dies der richtige Ort für Sie. QED ist jedoch im Vergleich zur klassischen Elektrodynamik phänomenal kompliziert, daher verwenden wir nach Möglichkeit letztere (gegebenenfalls fügen wir einige Quanten-„Korrekturen“ von Hand hinzu).

Nun, sind dann nicht beide Theorien falsch?

Dies ist sicherlich möglich. Wir wissen, dass der klassische Elektromagnetismus „falsch“ ist, sofern bekannt ist, dass er nicht mit dem Experiment vereinbar ist. Dasselbe gilt nicht für QED, aber es ist durchaus möglich, dass es Experimente gibt, die wir noch nicht entwickelt haben und die auch einige grundlegende Fehler in QED aufdecken werden. Wenn und wenn solche Experimente durchgeführt werden, müssen wir unser Verständnis des Elektromagnetismus noch einmal neu bewerten - eine spannende Aussicht!

"Nach unserem besten Wissen steht jedes Experiment, das wir jemals durchgeführt haben, im Einklang mit der Quantenelektrodynamik." Die Allgemeine Relativitätstheorie und die Gravitation im Allgemeinen sind nicht mit der QED vereinbar
@thegreatemu Auf welche experimentellen Ergebnisse beziehst du dich?
@thegreatemu auf die Gefahr hin, in eine noch naivere Philosophie einzusteigen, bedeutet das nicht, dass QED nichts über die Schwerkraft sagt, anstatt etwas Falsches über die Schwerkraft zu sagen?
@J.Murray QED erklärt die Wechselwirkungen zwischen Partikeln. Sie können dies über die statistische Mechanik auf makroskopische Objekte erweitern. Streng genommen hat QED keine Schwerkraftinteraktion, aber Sie können sie auf natürliche Weise erweitern, indem Sie ein Graviton einbeziehen. Aber selbst das wäre nicht mit echten GR-Effekten wie der Präzession von Merkur oder der Zeitdilatation in einem Gravitationsbrunnen vereinbar. Dafür braucht man eine Grand Unified Theory der Quantengravitation, die wir noch nicht kennen.
Ich möchte nur darauf hinweisen, dass ich diese großartige Antwort nicht verunglimpfe, sondern nur eine einzige Aussage herauspicke =)
@thegreatemu Keine Sorge, ich empfinde deinen Kommentar überhaupt nicht als abwertend. Kennen Sie QFT in gekrümmter Raumzeit ? Es ist kein Problem, die Effekte zu modellieren, auf die Sie sich beziehen, solange die gekrümmte Hintergrundraumzeit klassisch behandelt wird. Genauer gesagt, die GR- Theorie mag letztendlich mit QED unvereinbar sein, aber das ist etwas anderes als ein experimentelles Ergebnis - tatsächlich ist das Fehlen solcher Ergebnisse ein Teil des Grundes, warum eine Quantentheorie der Gravitation so schwer zu formulieren ist.

Es gibt keine Aussage in einem einzigen Satz, die alles erfassen kann, was eine Theorie gut oder schlecht macht. In ihrem Zusammenhang weist diese Aussage darauf hin, dass es letztendlich darum geht, sich mit der natürlichen Welt so auseinanderzusetzen, wie sie ist, und nicht mit einer abstrakteren Aufgabe wie der Schaffung schöner Ideenstrukturen.

Im Fall der Beugung und des photoelektrischen Effekts ist sowohl das Newtonsche Teilchenmodell als auch das klassische Feldtheoriemodell falsch. In diesem Sinne geht es nicht um „sowohl/als auch“, sondern um „weder noch“. Das Modell der Quantenfeldtheorie kombiniert teilchenähnliche und klassische wellenähnliche Aspekte, aber jetzt dienen die Wörter „Teilchen“ und „Welle“ als Fachbegriffe in Physikdiskussionen, deren letztendliche Bedeutung im Hinblick auf eine sorgfältigere und genauere Betrachtung ausgezahlt wird vollständige Aussage dessen, was die Quantenfeldtheorie behauptet.

(Ein damit zusammenhängendes Problem ist, dass man eine etablierte Theorie nicht sofort beim ersten Anzeichen einer Spannung mit Labordaten aufgeben sollte, da es einfach sein könnte, dass die experimentelle Apparatur schief ging oder ihre Genauigkeit überschätzt wurde.)

Teilchen-Wellen-Dualität sagt nicht einfach, dass die frühere Es-ist-ein-Teilchen- und Es-eine-Welle-Theorie „beide Recht“ haben. Es kombiniert zwei Ideen:

  • Das Messen einer Observablen stellt sicher, dass der physikalische Zustand ein Eigenzustand eines zugehörigen Operators ist, auch wenn dies vorher nicht der Fall war.
  • Für einige Observable können die resultierenden Zustände als teilchenartig interpretiert werden. Für einige andere können die resultierenden Zustände als wellenartig interpretiert werden.

Nach heutigem Verständnis kann alles in der Natur, was in manchen Experimenten wie Teilchen aussehen kann, in manchen anderen Experimenten auch wie Wellen aussehen und umgekehrt. Keine der früheren Theorien ist damit in Einklang zu bringen. Und solche Theorien waren in jedem Fall domänenspezifisch – Elektrizität (Licht) wurde für Teilchen (Wellen) gehalten – was unser derzeitiges Verständnis nicht ist.

Es spielt keine Rolle, wie schön Ihre Theorie ist, es spielt keine Rolle, wie schlau Sie sind. Wenn es nicht mit dem Experiment übereinstimmt, ist es falsch.

Der Begriff "Theorie" bedeutet hier nicht nur mathematische Gleichungen, sondern implizit eine Reihe akzeptabler Bedingungen. Heutzutage wird niemand die Newtonschen Gesetze verwenden, um Bewegungen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschreiben.

Das bedeutet nicht, dass Newtons Gesetze "falsch" sind, es bedeutet nur, dass die Theorie unter bestimmten Umständen nicht sehr gut funktioniert.

Ja, beide liegen falsch. Mit dem „semantischen“ Ansatz behauptet er eine hierarchische Beziehung: An erster Stelle steht „Experiment“, an zweiter Stelle Erklärung.

Einige Annahmen, um dies etwas substanzieller zu machen: Ich nehme an, er bezieht sich auf die Daten oder Beobachtungen aus dem Experiment und ignoriert die Möglichkeit einer falschen Theorie / Beschreibung des Experiments selbst. (Ein Experiment macht zumindest Annahmen darüber, was gemessen wird und was nicht, was, wenn es falsch ist, zu einem falschen Eindruck davon führt, was die Daten überhaupt sind. Wir nehmen an, dass diese Annahmen auch Theorie sind.)

Vielleicht besonders relevant in Ihrem Beispiel. Da wir Theorien erstellen, mag es verlockend sein, sie aufrechtzuerhalten, sei es wegen ihrer offensichtlichen Kohärenz oder ihrer Eleganz bei der Beleuchtung komplexer Phänomene. Aber die Tatsache, dass sie in 99 % der Fälle richtig erscheinen oder Phänomene leichter zu verstehen/erklären sind, sind subjektive Reize, die angesichts der Gesamtheit der Beobachtungen irrelevant sind. Der Rat ist, sich nicht von der Anziehungskraft einer Theorie täuschen zu lassen, die nicht „mit dem Experiment übereinstimmt“; irgendetwas muss mit der Theorie/den Theorien nicht stimmen – ob Sie sich nicht vorstellen können, wie oder warum.

Eine Anmerkung dazu, dass eine Theorie nur richtig oder falsch ist: Es gibt hier ein weiteres semantisches Element, das darin besteht, eine Theorie als eine singuläre, kategorische Erklärung zu behandeln, die richtig oder falsch ist. Theorien implizieren jedoch viele Entitäten und stellen oft mehrere Behauptungen über Beziehungen zwischen ihnen auf.

Es gibt einen Unterschied zwischen „in einer bestimmten Grenze brauchen wir eine andere Theorie“ und „die Theorie stimmt nicht mit dem Experiment überein“.

  • Die Newtonsche Mechanik funktioniert ziemlich gut für alle Experimente und mehr , zu deren Erklärung sie geschaffen wurde.

  • Wir verwenden immer noch die Wellenbeschreibung des Lichts (und es funktioniert in bestimmten Grenzen ziemlich gut).

Was er wohl damit ansprechen wollte, war die Tendenz, schöne Theorien, die nicht durch experimentelle Beobachtungen ausgelöst werden, vor dem Keulen zu bewahren und sie stattdessen durch immer komplexere Erweiterungen zu retten, ist kein guter Trend in der Physik. Vielleicht war er hier der Zeit ein wenig voraus ... (eines meiner Lieblingsbücher zu diesem Thema ist "Trouble with Physics" von Lee Smolin).

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