Nach den entmutigenden Kommentaren, die auf den Beitrag der letzten Woche über die Parapsychologische Vereinigung folgten, scheint es angebracht, die Behauptung, parapsychologische Phänomene seien mit den bekannten Gesetzen der Physik unvereinbar, im Detail zu erläutern. Der wichtigste Punkt dabei ist, dass es zwar sicherlich viele Dinge gibt, die die moderne Wissenschaft nicht versteht, aber auch viele Dinge, die sie versteht, und diese Dinge lassen Telekinese, Telepathie usw. einfach nicht zu. Was nicht heißen soll, dass wir beweisen können, dass diese Dinge nicht real sind. Das können wir nicht, aber das ist eine völlig wertlose Aussage, denn die Wissenschaft beweist nie etwas; so funktioniert Wissenschaft einfach nicht. Vielmehr sammelt sie empirische Beweise für oder gegen verschiedene Hypothesen. Wenn wir zeigen können, dass psychische Phänomene mit den Gesetzen der Physik, die wir derzeit verstehen, unvereinbar sind, dann besteht unsere Aufgabe darin, die relative Plausibilität von „einige Leute sind schlampiger Forschung, unzuverlässigen Aussagen, Bestätigungsvoreingenommenheit und Wunschdenken zum Opfer gefallen“ gegen „die Gesetze der Physik, die durch eine enorme Anzahl von strengen und hochpräzisen Experimenten im Laufe vieler Jahre getestet wurden, sind auf eine greifbare makroskopische Weise einfach falsch, und niemand hat es je bemerkt.“
Das entscheidende Konzept hier ist, dass wir im Rahmen der modernen Grundlagenphysik nicht nur bestimmte Dinge wissen, sondern auch eine sehr genaue Vorstellung von den Grenzen unseres zuverlässigen Wissens haben. Mit anderen Worten, wir wissen, dass es zwar zweifellos Überraschungen geben wird (als Wissenschaftler hoffen wir alle darauf), dass es aber bestimmte Klassen von Experimenten gibt, die garantiert keine aufregenden Ergebnisse liefern werden – im Wesentlichen deshalb, weil dieselben oder gleichwertige Experimente bereits durchgeführt wurden.
Ein einfaches Beispiel ist das Newtonsche Gravitationsgesetz, das berühmte Gesetz des umgekehrten Quadrats. Es ist ein ziemlich erfolgreiches physikalisches Gesetz, gut genug, um Astronauten zum Mond und zurück zu bringen. Aber es ist sicherlich nicht absolut wahr; tatsächlich wissen wir bereits, dass es aufgrund von Korrekturen der allgemeinen Relativitätstheorie nicht mehr gilt. Nichtsdestotrotz gibt es einen Bereich, in dem die Newtonsche Schwerkraft eine wirksame Annäherung darstellt, die zumindest bis zu einer genau definierten Genauigkeit gut ist. Wir können mit Sicherheit sagen, dass die Newtonsche Theorie bis zu einer gewissen Genauigkeit die richtige Antwort gibt, wenn man sich für die Schwerkraft zwischen zwei Objekten interessiert, die einen bestimmten Abstand voneinander haben und eine bestimmte Masse besitzen. Bei großen Entfernungen und hohen Genauigkeiten wird der Gültigkeitsbereich durch den parametrisierten postnewtonschen Formalismus formalisiert. Es gibt unzählige Möglichkeiten, wie die Bewegung von Testteilchen von der Newtonschen Gravitation (und auch von der allgemeinen Relativitätstheorie) abweichen kann, und wir können Ihnen sagen, wo die Grenzen für jede dieser Möglichkeiten liegen. Bei kleinen Entfernungen kann das quadratische Verhalten des Gravitationsgesetzes sicherlich zusammenbrechen, aber wir können genau sagen, ab welcher Größe es nicht mehr zusammenbricht (etwa ein Zehntel Millimeter). Wir können auch quantifizieren, wie gut sich dieses Wissen auf verschiedene Arten von Materialien erstreckt; wir wissen sehr gut, dass das Newtonsche Gesetz für gewöhnliche Materie funktioniert, aber die Präzision für dunkle Materie ist verständlicherweise nicht annähernd so gut.
Dieses Wissen hat Konsequenzen. Wenn wir einen neuen Asteroiden entdecken, der sich auf die Erde zubewegt, können wir mit Hilfe der Newton’schen Schwerkraft zuverlässig seine künftige Umlaufbahn vorhersagen. Von einem strengen Standpunkt aus könnte jemand sagen: „Aber woher wissen Sie, dass die Newtonsche Gravitation in diesem speziellen Fall funktioniert? Sie wurde für diesen speziellen Asteroiden nicht getestet!“ Und das stimmt auch, denn die Wissenschaft beweist nie etwas. Aber es ist es nicht wert, sich darüber Gedanken zu machen, und jeder, der diese Behauptung aufstellt, würde nicht ernst genommen werden.
Wie bei den Asteroiden, so auch bei den Menschen. Wir sind Geschöpfe des Universums, die denselben physikalischen Gesetzen unterliegen wie alles andere auch. Wie jeder weiß, gibt es viele Dinge, die wir in der Biologie und den Neurowissenschaften nicht verstehen, ganz zu schweigen von den ultimativen Gesetzen der Physik. Aber es gibt viele Dinge, die wir verstehen, und nur die grundlegendsten Merkmale der Quantenfeldtheorie reichen aus, um die Vorstellung endgültig auszuschließen, dass wir Objekte aus der Ferne durch das Wirken reiner Gedanken beeinflussen können.
Das einfachste Beispiel ist die Telekinese, die Fähigkeit, ein Objekt aus der Ferne zu bewegen, indem wir nur psychische Kräfte einsetzen. Zur Verdeutlichung betrachten wir die Kraft des Löffelbiegens, die nicht nur von Uri Geller, sondern auch vom Autor und Klimaskeptiker Michael Crichton behauptet wird.
Was sagen die Gesetze der Physik über das Löffelbiegen? Unten gehen wir die Logik durch.
Löffel bestehen aus gewöhnlicher Materie.
Das klingt unumstritten, ist aber erklärungsbedürftig. Löffel bestehen aus Atomen, und wir wissen, woraus Atome bestehen: aus Elektronen, die durch Photonen an einen Atomkern gebunden sind, der wiederum aus Protonen und Neutronen besteht, die wiederum aus Quarks bestehen, die durch Gluonen zusammengehalten werden. Insgesamt fünf Arten von Teilchen: Up- und Down-Quarks, Gluonen, Photonen, Elektronen. Das ist alles.
Es gibt keinen Platz für zusätzliche Arten von mysteriösen Teilchen, die sich wie eine Aura an die Materie in einem Löffel klammern. Das liegt daran, dass wir wissen, wie sich Teilchen verhalten. Wenn es eine andere Art von Teilchen im Löffel gäbe, müsste es mit der gewöhnlichen Materie, von der wir wissen, dass sie dort ist, in Wechselwirkung treten – sonst würde es nicht haften, sondern einfach hindurchzischen, so wie Neutrinos fast ungestört durch die Erde zischen. Und wenn es eine Art von Teilchen gäbe, das mit den gewöhnlichen Teilchen im Löffel stark genug wechselwirkt, um am Löffel zu haften, könnten wir es in Experimenten leicht herstellen. Die Regeln der Quantenfeldtheorie stellen einen direkten Zusammenhang zwischen den Wechselwirkungsraten von Teilchen und der Leichtigkeit her, mit der wir sie im Labor erzeugen können, wenn wir genug Energie haben. Und wir wissen genau, wie viel Energie in einem Löffel vorhanden ist; wir kennen die Massen der Atome und die kinetische Energie der thermischen Bewegungen innerhalb des Metalls. Alles zusammengenommen können wir ohne Angst vor einem Fehler sagen, dass jedes neue Teilchen, das in einem Löffel existieren könnte, in Experimenten schon vor langer Zeit entdeckt worden wäre.
Noch einmal: Stellen Sie sich vor, Sie haben eine neue Art von Teilchen erfunden, die für die Dynamik von Löffeln relevant ist. Nennen Sie mir seine Masse und seine Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie. Wenn es zu schwer ist oder zu schwach wechselwirkt, kann es nicht erzeugt oder eingefangen werden. Wenn es leicht genug ist und stark wechselwirkt, wurde es in bereits durchgeführten Experimenten bereits mehrfach erzeugt und eingefangen. Es gibt keinen Mittelweg. Wir verstehen das Regime der Löffel vollständig, ungeachtet dessen, was Sie in The Matrix gehört haben.
Materie interagiert durch Kräfte.
Wir wissen seit langem, dass der Weg, Materie zu bewegen, darin besteht, eine Kraft auf sie auszuüben – das Newtonsche Gesetz, F=ma, ist zumindest die zweitberühmteste Gleichung der Physik. Im Zusammenhang mit der Quantenfeldtheorie wissen wir genau, wie Kräfte entstehen: durch den Austausch von Quantenfeldern. Wir wissen, dass es nur zwei Arten von Feldern gibt: Bosonen und Fermionen. Wir wissen, dass makroskopische Kräfte nur durch den Austausch von Bosonen, nicht aber von Fermionen entstehen; das Ausschlussprinzip verbietet es, dass sich Fermionen im gleichen Zustand anhäufen, um ein kohärentes Kraftfeld mit großer Reichweite zu erzeugen. Und, was vielleicht am wichtigsten ist, wir wissen, woran Kräfte koppeln können: an die Eigenschaften der Materiefelder, aus denen ein Objekt besteht. Zu diesen Eigenschaften gehören der Ort, die Masse, der Spin und verschiedene „Ladungen“ wie die elektrische Ladung oder die Baryonenzahl.
An dieser Stelle kommt der vorherige Punkt ins Spiel. Löffel sind nur eine bestimmte Anordnung von fünf Arten von Elementarteilchen – Up- und Down-Quarks, Gluonen, Elektronen und Photonen. Wenn es also eine Kraft gibt, die sich um einen Löffel herum bewegt, muss sie sich mit diesen Teilchen verbinden. Wenn Sie mir sagen, wie viele Elektronen usw. sich in dem Löffel befinden und wie ihre Positionen und Spins angeordnet sind, können wir mit Sicherheit sagen, wie eine bestimmte Art von Kraft den Löffel beeinflussen wird; es sind keine weiteren Informationen erforderlich.
Es gibt nur zwei weitreichende Kräfte, die stark genug sind, um makroskopische Objekte zu beeinflussen – Elektromagnetismus und Schwerkraft.
Natürlich haben wir hart daran gearbeitet, verschiedene Kräfte in der Natur zu entdecken, und bisher haben wir vier identifiziert: die Gravitation, den Elektromagnetismus und die starken und schwachen Kernkräfte. Aber die Kernkräfte sind sehr kurzreichweitig, kleiner als der Durchmesser eines Atoms. Gravitation und Elektromagnetismus sind die einzigen nachweisbaren Kräfte, die sich über größere Entfernungen ausbreiten.
Könnte entweder Gravitation oder Elektromagnetismus für das Verbiegen von Löffeln verantwortlich sein? Nein. Im Falle des Elektromagnetismus wäre es lächerlich einfach, die Art von Feldern nachzuweisen, die notwendig sind, um genügend Kraft auszuüben, um einen Löffel zu beeinflussen. Ganz zu schweigen davon, dass das menschliche Gehirn nicht dafür ausgelegt ist, solche Felder zu erzeugen oder zu bündeln. Aber der eigentliche Punkt ist, dass, wenn es elektromagnetische Felder wären, die den Löffel verbiegen, es sehr, sehr auffällig wäre. (Und der Schwerpunkt läge auf der Beeinflussung von Magneten und Schaltkreisen, nicht auf dem Verbiegen von Löffeln.)
Im Falle der Gravitation sind die Felder einfach zu schwach. Die Schwerkraft akkumuliert sich im Verhältnis zur Masse der Quelle, so dass die Anordnung der Teilchen in Ihrem Gehirn eine viel geringere Gravitationswirkung hat als nur die Lage Ihres Kopfes – und die ist viel zu schwach, um Löffel zu bewegen. Eine Bowlingkugel wäre effizienter, und die meisten Menschen würden zustimmen, dass die Bewegung einer Bowlingkugel an einem Löffel vorbei eine vernachlässigbare Wirkung hat.
Könnte es eine neue Kraft geben, die von der modernen Wissenschaft noch nicht entdeckt wurde? Ja, natürlich! Ich habe sie selbst vorgeschlagen. Physiker sind solchen Möglichkeiten gegenüber keineswegs verschlossen, sie sind sehr aufgeregt darüber. Aber sie nehmen auch die experimentellen Grenzen ernst. Und diese Grenzen zeigen eindeutig, dass eine solche neue Kraft entweder eine sehr kurze Reichweite haben muss (weniger als ein Millimeter) oder viel schwächer sein muss als die Schwerkraft, die eine sehr schwache Kraft ist.
Der Punkt ist, dass solche Kräfte durch drei Dinge charakterisiert werden: ihre Reichweite, ihre Stärke und ihre Quelle (woran sie koppeln). Wie oben erwähnt, kennen wir die möglichen Quellen, die für Löffel relevant sind: Quarks, Gluonen, Photonen, Elektronen. Alles, was wir also tun müssen, ist eine Reihe von Experimenten, die nach Kräften zwischen verschiedenen Kombinationen dieser Teilchen suchen. Und diese Experimente wurden bereits durchgeführt! Die Antwort lautet: Alle neuen Kräfte, die da draußen lauern könnten, sind entweder (viel) zu kurzreichweitig, um sich auf alltägliche Objekte auszuwirken, oder (viel) zu schwach, um leicht beobachtbare Auswirkungen zu haben.
Hier ist ein Diagramm der aktuellen Grenzen für solche Kräfte, das von der Eot-Wash-Gruppe an Juliannes Heimatinstitut stammt. Diese Darstellung bezieht sich auf Kräfte, die an die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen gekoppelt sind; ähnliche Darstellungen gibt es für andere mögliche Quellen. Die horizontale Achse gibt die Reichweite der Kraft an; sie reicht von etwa einem Millimeter bis zu zehn Milliarden Kilometern. Die vertikale Achse gibt die Stärke der Kraft an, und der Bereich oberhalb der farbigen Linien wurde durch ein oder mehrere Experimente ausgeschlossen. Auf Meterskalen, die dem Biegen eines Löffels mit dem Verstand entsprechen, wäre die stärkste mögliche neue Kraft etwa ein Milliardstel der Schwerkraft. Und denken Sie daran: Die Schwerkraft ist viel zu schwach, um einen Löffel zu verbiegen.
Das war’s. Wir sind fertig. Die tiefgreifende Lektion ist, dass die Wissenschaft zwar nicht alles weiß, aber auch nicht „alles möglich“ ist. Es gibt wohldefinierte Bereiche physikalischer Phänomene, in denen wir wissen, wie die Dinge funktionieren, Punkt. Der Ort, an dem man nach neuen und überraschenden Phänomenen suchen sollte, liegt außerhalb dieser Bereiche. Man muss keine aufwendigen Doppelblindprotokolle erstellen, um die Fähigkeiten angeblicher Hellseher zu beurteilen. Unser Wissen über die Gesetze der Physik schließt sie aus. Anderslautende Spekulationen stammen nicht von kühnen Visionären, sondern sind die Träume von Spinnern.
Eine ähnliche Argumentation würde auch für Telepathie oder andere parapsychologische Phänomene gelten. Es ist etwas weniger eindeutig, denn im Falle der Telepathie findet die Beeinflussung angeblich zwischen zwei menschlichen Gehirnen statt und nicht zwischen einem Gehirn und einem Löffel. Das Argument ist genau dasselbe, aber es gibt Leute, die gerne so tun, als würden wir nicht verstehen, wie die Gesetze der Physik im menschlichen Gehirn funktionieren. Es ist sicherlich richtig, dass wir vieles über das Denken, das Bewusstsein und die Neurowissenschaften nicht wissen, aber es bleibt die Tatsache, dass wir die physikalischen Gesetze im Gehirnregime sehr gut verstehen. Um etwas anderes zu glauben, müsste man sich vorstellen, dass einzelne Elektronen anderen physikalischen Gesetzen gehorchen, weil sie sich in einem menschlichen Gehirn und nicht in einem Granitblock befinden. Aber wenn man sich nicht darum schert, die Gesetze der Physik in Bereichen zu verletzen, in denen sie ausgiebig getestet wurden, dann ist tatsächlich alles möglich.
Einige werden argumentieren, dass die Parapsychologie genauso legitim „wissenschaftlich“ sein kann wie die Paläontologie oder die Kosmologie, solange sie der Methodik der wissenschaftlichen Untersuchung folgt. Aber das ist eine etwas zu besserwisserische Haltung, die nicht ganz haltbar ist. Würden die Parapsychologen der Methodik der wissenschaftlichen Untersuchung folgen, würden sie sich ansehen, was wir über die Gesetze der Physik wissen, erkennen, dass ihr angebliches Studienfach bereits ausgeschlossen ist, und innerhalb von dreißig Sekunden würden sie sich für erledigt erklären. Alles andere ist Pseudowissenschaft, ebenso sicher wie die zeitgenössische Erforschung der Astrologie, der Phrenologie oder der ptolemäischen Kosmologie. Die Wissenschaft definiert sich durch ihre Methoden, aber sie kommt auch zu Ergebnissen; und diese Ergebnisse zu ignorieren, bedeutet, diese Methoden zu verletzen.
Es stimmt allerdings, dass alles möglich ist, denn die Wissenschaft beweist nie etwas. Es ist durchaus möglich, dass der nächste Asteroid, der vorbeikommt, eher einem würfelförmigen als einem quadratischen Gravitationsgesetz gehorcht; wir wissen es nie sicher, wir können nur in Wahrscheinlichkeiten und Wahrscheinlichkeiten sprechen. In Anbetracht der obigen Ausführungen würde ich die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein parapsychologisches Phänomen als real erweist, auf etwas (wesentlich) weniger als eine Milliarde zu eins schätzen. Wir können dies mit dem bekannten Erfolg der Teilchenphysik und der Quantenfeldtheorie vergleichen. Das Gesamtbudget für die Hochenergiephysik liegt weltweit wahrscheinlich bei einigen Milliarden Dollar pro Jahr. Ich wäre also gerne bereit, die Erforschung der Parapsychologie mit ein paar Dollar pro Jahr zu unterstützen. Ich wäre sogar bereit, bis zu zwanzig Dollar pro Jahr zu zahlen, nur um sicherzugehen.
Lassen Sie sich niemals nachsagen, dass ich etwas anderes als aufgeschlossen bin.