Zum Verhältnis von Mathematik zu Physik

von Gottfried Anger

Beitrag von Gottfried Anger aus dem Buch Die Relativitätstheorie fällt – 2005, S. 17-18:

Zum Verhältnis von Mathematik zu Physik

Die Mathematik ist die Sprache der Physik, da sich die meisten physikalischen Prozesse einer sinnlichen Wahrnehmung entziehen. Um solche Prozesse beschreiben zu können, benötigt man physikalische Grundgesetze, ein mathematisches Modell und große Teile der Mathematik. Allerdings müssen die mathematischen Ergebnisse an den realen Prozessen auf ihre Gültigkeit nachgeprüft werden, was oft nicht geschieht. Das gilt
besonders für die Medizin. Die Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines komplizierten mathematischen Modells speziell in der Relativitätstheorie, ist bisher kaum durchgeführt worden. Weiter nimmt man an, dass die im Modell vorkommenden Materialparameter bekannt und seit vielen Millionen Jahren gleich geblieben sind. Au7s diesem Grund bleiben viele der Untersuchungen der theoretischen Physik nur mathematische Untersuchungen. Nach Sir Isaac Newton (Principia 1687, deutsche Übersetzung S. 511) dürfen Hypothesen nicht in die Experimentalphysik aufgenommen werden. In dieser leitet man die Gesetze aus den Erscheinungen ab und verallgemeinert sie durch Induktion. Diese Fakten sind bei Untersuchungen über die Entwicklung des Universums unbedingt zu beachten, wo viel zu wenig Informationen vorliegen, um weitreichende Ergebnisse zu bekommen. Daher dürfen viele Untersuchungen über das Universum nur mathematische Untersuchungen sein. Der Physiker Wolfgang Neundorf schreibt: Das fatale an der etablierten Wissenschaft ist nicht so sehr, dass sie sich irrt, das ist menschlich. Fatal ist, dass die amtierende Wissenschaftspäpste ihre Vermutungen als ‚Wissen‘ und ihre, großteils waghalsigen, Theorien als ‚Gesetze‘ ausgeben. Noch schlimmer wird das Ganze dadurch, dass jeder Wissenschaftler, der den manchmal höchst abenteuerlichen Thesen widerspricht, seine Karriere und oft seine Existenz riskiert. Wie abenteuerlich und in weiten Teilen lächerlich und gerade zu grotesk zum Beispiel die theoretische Physik ist, die Anfang und Ende des Universums zu erklären versucht.

Die Physiker haben sich zu wenig mit der Komplexität der Natur auseinandergesetzt. Wichtig ist, die Leistungsfähigkeit von Informationen in den Naturwissenschaften zu analysieren. Vor allem ist die Leistungsfähigkeit der mathematischen Modelle kaum untersucht worden. Dazu benötigt man die inverse Probleme, d.h. die Bestimmung innerer Parameter eines Systems aus Meßwerten, die außerhalb des atomaren Bereiches in den Anwendungen unbedingt beachtet werden müssen und bisher kaum durchgeführt worden sind. Für die Relativitätstheorie fehlen solche Untersuchungen bezüglich der Leistungsfähigkeit des mathematischen Modells fast vollständig. Einsteins Schwierigkeiten haben diese als Ursache. Aber kaum ein Physiker ist bereit, darüber zu sprechen. Ihnen fehlt fast vollständig der dazugehörige mathematische Hintergrund. Die Sinnesorgane von Tieren und von Menschen lösen automatisch gewisse inverse Probleme, die unter dem Begriff Mustererkennung bekannt sind.
[…]
Die Anwendungen der Mathematik in den Naturwissenschaften sind meist überdurchschnittlich schwierig und können nur von sehr erfahrenen Wissenschaftlern durchgeführt werden. Die Entwicklung der inversen Probleme für physikalische Felder begann erst nach 1960, nachdem genügend viele Ergebnisse der mathematischen Grundlagenforschung vorhanden waren. Eine Ursache dürften die automatischen Raumsonden gewesen sein, die Messwerte stabil interpretieren müssen. […] 

Siehe auch:

Zur Leistungsfähigkeit der messenden Physik in den Naturwissenschaften, der Technik und der Medizin 

Abstract:

Die Erkennung der Natur beruht auf der Analyse von Informationen, in der Neuzeit im großen Umfang auf der Analyse von Messwerten physikalischer Felder. Mathematik und Medizin gehören zu den ältesten Wissenschaften. Während sich die Mathematik mit speziellen Fragen beschäftigt, muß sich die Medizin (und die Biologie) mit Fragen komplexer Systeme auseinandersetzen. Das ist ein Grund, warum für komplexe Systeme so wenig Systematik vorhanden ist. Der vorliegende Artikel gibt eine gewisse Antwort darauf. Die mathematische Modellierung physikalischer Prozesse bezüglich komplexer Systeme muß nochmals überarbeitet und dabei die Leistungsfähigkeit der Modelle geklärt werden, eine der zentralen Aufgaben für die Zukunft. Weiterlesen…

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