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Wege durch die Zeit ins 21. Jahrhundert

 
Perspektiven und Wahrnehmungen:Kausalität und Unvorhersagbarkeit

(Stiftungsvorlesung)

Prof. Dr. E. C. G. Sudarshan
 

Übersetzung von Hans-Florian Geerdes 

Energie
Frieden
Hinduismus
Holismus
Kommunikation
Kritik
Musik

 

Im täglichen Leben ist die Welt ein rationeller Ort, an dem wir die unmittelbare Zukunft vorhersagen und uns auf sie vorbereiten können. Wir sind aber erstaunt, wenn grundlose Ereignisse stattfinden: Manche von ihnen verstehen wir erst viel später in unserem Leben, andere überhaupt nicht.

Solchem Verständnis geht eine Veränderung unserer Perspektive voraus. Einige Beispiele aus der Physik machen dies anschaulich:

  1. Wenn eine Reihe von Läufern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf einer geraden Bahn laufen, so bleibt ihre relative Ordnung immer erhalten; wenn die gleichen Läufer aber auf einer Kreisbahn laufen, so verlieren sie jeden Anschein der Ordnung und erscheinen chaotisch. Das Chaos wird aber verschwinden, sobald wir die Zahl der absolvierten Runden jedes Läufers einbeziehen. Der zyklische Prozeß ist also kein zyklischer, sondern vielmehr Bewegung auf einer Helix.
  2. Die Landkarten der Erde auf flachen Papierblättern. Einige Verzerrungen und Brüche der Erdoberfläche sind unumgänglich, sie verschwinden aber alle bei der Abbildung auf einem Globus.
  3. Auch Quantensysteme, die in einer Sprache ohne Quantenbegriffe beschrieben werden, bringen Anomalien und Paradoxen mit sich, die sich auflösen, wenn man diese Beschreibung als Abbild einer höheren Quantenrealität betrachtet. Die Grenzen der Nützlichkeit solcher Abbildungen bildet (z.Zt.!) die Forschungsfront der "Dekoherenztheorie".
  4. Bei der Beschäftigung mit dem deterministischen Chaos stößt man auf sich wiederholende Bewegungsschleifen, die man durch die Zählung der durchlaufenen Schleifen entwirren kann.

 

Chaos und Unbestimmbarkeit sind der Preis, den wir für den Luxus einer einfacheren Perspektive und Wahrnehmung zahlen. Eine höhere Perspektive verändert die Wahrnehmung und enthüllt neue Zusammenhänge.

Kausalität und offene Systeme:

 

Wissenschaft und Philosophie beschäftigen sich beide mit unserer Erfahrung der Welt. Die Physik versucht, die Welt als eine Menge von Ereignissen und Prozessen in Raum und Zeit, verbunden durch eine Kausalitätskette, sichtbar werden zu lassen. In einfachen Systemen ist diese Kausalitätskette gleichbedeutend mit der Vorhersagbarkeit späterer Ereignisse und Prozesse, vorausgesetzt, daß der momentane Zustand des Systems bekannt ist. So eine Welt ist also durch ihren Zustand zu jeder Zeit vollständig beschrieben. Der zukünftige Zustand ist ebenso wie die Vergangenheit ein Ausdruck der Gegenwart. Es gibt die Zeit, aber keine Entwicklung. Niemals geschieht etwas wirklich Neues.

Sehr oft beinhalten die Wechselwirkungen des Systems aber Gruppen von Objekten, die sich ständig erweitern und es ist weder möglich noch wünschenswert, diese alle in das System einzubeziehen. Das Wissen um die Gegenwart wird im Laufe der Zeit wertlos, ein schrittweiser Verfall der Kausalitätskette findet statt. Dieser Prozeß bringt, von der Gegenwart in die Zukunft gerichtet, die Entwicklung mit sich, den Sinn der Zeit.

Der Einfluß externer Elemente wird oft als Mittel benutzt, um die Effektivität der Kausalität zu begrenzen und einen gewissen Grad der Unvorhersagbarkeit in das System zu bringen. Bemerkenswert ist, daß der korrumpierende Einfluß der Umgebung nur für die Zukunft, nicht aber für die Vergangenheit in Betracht gezogen wird.

Deterministisches Chaos:

 

Es gibt aber noch einen anderen Mechanismus, der zum Verlust der Vorhersagbarkeit führt, er heißt deterministisches Chaos. Wenn eine Anzahl von Leuten eine offene Strecke entlangläuft und alle vom selben Punkt starten, so wäre ihre Reihenfolge im Verlauf der Zeit durch ihre Geschwindigkeit festgelegt und bliebe deshalb über die Zeit erhalten. Betrachtet man nun die gleichen Läufer auf einer Kreisbahn, so würden sie im Verlauf der Zeit viele Umläufe hinter sich gebracht haben. Ihre Reihenfolge weist keine Relation zu ihren Geschwindigkeiten auf und kann sich deshalb mit der Zeit verändern. Es ist kein Problem, die Position jedes Läufers nach einer gegebenen Zeit zu berechnen, ihre relativen Positionen (ihre Reihenfolge) sind aber chaotisch. Dieser Fall des "Deterministischen Chaos" besagt, daß Ordnung für alle praktischen Belange dem Chaos weicht. Diese besondere Art des Chaos heißt "Deterministisches Chaos", weil wir die Positionen der einzelnen Läufer immer präzise bestimmen können.

Jagat:

 

Wenn man sich entscheidet, die Physik um die Thermodynamik, Kosmologie und direkte persönliche Erfahrung zu erweitern, so finden wir neue Wahrnehmungen der Gesetzmäßigkeit, zum Beispiel wenn wir den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik einbeziehen, der besagt, daß "Entropie (Unordnung) dazu neigt, über die Zeit zu wachsen". Wir haben eine gerichtete Zeit. Die Korruption der Ordnung durch verlorene Beziehungen zur "externen" Welt kann als Erklärung für den zweiten Hauptsatz benutzt werden. Das Deterministische Chaos scheint hingegen ein wirklich eigenständiger Effekt zu sein, unabhängig von den äußeren Bedingungen, die die gleiche Art von Phänomenen mit sich bringen. Auch wenn wir das Universum als ein einzelnes physikalisches System betrachten, so gibt es außerhalb dessen keine physikalische Wirkung, die Maßstäbe für Raum und Zeit liefert, geschweige denn äußerliche Einflüsse, die die Entropie fördern.

Wenn unsere persönliche Erfahrung im Universum betrachtet wird, so planen wir unsere Aktivitäten sicherlich gemäß dieser Kausalitätskette und der wachsenden Entropie. Es ist sehr verlockend anzunehmen, daß wir auch "kaum physisch" sind. Wir kennen zwei verzweigte Bäume: Einerseits den phänomenalistischen, in dem Ursachen bestimmte Wirkungen in der Zukunft haben. Andererseits sind wir aber gelegentlich, meistens wenn wir auf die Vergangenheit zurückblicken, fest davon überzeugt, daß es eine zielgerichtete Kette von Ereignismengen zu geben scheint, bei der die Teleologie gilt: Die Ursache liegt im Resultat und in der Zukunft, die Verzweigungen liegen aber in der Vergangenheit. Das erinnert stark an den eigenartigen Aswatha-Baum, dessen Zweige nach unten und dessen Wurzeln nach oben wachsen; er wird in der Bhagawad Ghita erwähnt (Urdhvamulam athasakham aswattham prahuravyam Gita X). Kann ein und dieselbe Welt, unter verschiedenen Perspektiven betrachtet, so unterschiedliche Beziehungen offenbaren?

Die Ordnung im Chaos wird deutlich:

 

Der entscheidende Punkt ist der Wechsel der Perspektive. Was in der einen Perspektive chaotisch erscheint, sieht in einer anderen wohlgeordnet aus. So können wir zum Beispiel im Fall der Läufer, die auf einer Kreisbahn laufen, die Anzahl der durchlaufenen Runden zu ihrer Position auf dieser Bahn addieren. Dies ist gleichbedeutend damit, den Weg zu entfalten oder auch die Umläufe als Umläufe auf einer Helix anzusehen. Das deterministische Chaos wird nun zu einer einfachen deterministischen Bewegung und kann im vorwärts- und rückwärtsgerichteten Sinne der Zeit betrachtet werden. Es findet kein Informationsverlust und keine Zunahme der Entropie statt. Im begrenzten Fall dieses Systems besitzt man das "Wissen über die drei Zeiten, Vergangenheit, Zukunft und Gegenwart".

Genauso stellt sich der Fall der Korrelationen mit "externen" Objekten dar. Solche Verbindungen können niemals durch Messungen am System zu einem einzigen Zeitpunkt gefunden werden und wenn Korrelationen in der Zukunft auftreten, dann müssen sich auch Korrelationen in der Vergangenheit ergeben haben. In dem Grenzfall, daß wir das vergrößerte Gesamtsystem erforschen können, können sie ausgeschlossen werden, ansonsten bleibt uns nur eine statistische Beschreibung des Subsystems.

Die höhere Perspektive beinhaltet die niedrigere:

 

Der Beobachter mit der höheren Informationsqualität kann nicht nur die Voraussage über den späteren Systemzustand machen, wie er ihn sieht; er kann sie auch auf das niedrigere Niveau der Wahrnehmung projizieren. Der "höhere" Beobachter kann Unterscheidungen zwischen Systemzuständen machen, die für den "niedrigeren" Betrachter der gleiche Zustand sind. So haben wir mit höherer Perspektive auch eine schärfere Wahrnehmung der Welt. Die Welt ist tatsächlich durch unser Wahrnehmungsniveau bestimmt.

Wir haben von Teleologie und Kausalität gesprochen. Das beobachtete System, eingebettet ins Universum, ist in einen doppelten Baum der Korrelationen verstrickt. Wenn diese Korrelationen nur teilweise berücksichtigt werden, so haben wir Kausalität bzw. Teleologie. Dies sind Teilansichten, das Gesamtbild ist ein Netz von Inter- und Intrabeziehungen, deren Brennpunkte die Objekte und Ereignisse sind. Das Subsystem ist bloß ein künstlicher Einschnitt in diese weite Struktur. Ist diese Isolation einmal vorgenommen, so ist es uns nicht mehr möglich, die Beziehungen direkt wahrzunehmen, sie zeigen sich nur als Interferenzen in der Dynamik des Subsystems.

Im Gesamtbild erkennen wir auch die Notwendigkeit, das Universum als Netz von Prozessen zu sehen, die auf Objekte konvergieren und von ihnen divergieren. Tatsächlich verlieren die Objekte an sich - bis auf ihre Bedeutung als Quellen und Senken von Prozessen - an Relevanz.

Sprache und Verzerrung:

 

Das Vergegenwärtigen der Bedeutung der Prozesse ist noch signifikanter in der Quantenwelt, wo die dynamischen Attribute wie Position und Bewegung mit Prozessen identifiziert werden, insbesondere die Prozesse des Wechselns des Bewegungszustandes beziehungsweise der Änderung der Position. Wenn solch eine Vereinigung stattfindet, können wir nicht zur gleichen Zeit beide Qualitäten spezifizieren. Dieses wird manchmal die "Heisenbergsche Unschärferelation" genannt.

Solch eine Unschärferelation ist an sich kein Mangel an Präzision, sondern nur ein Eindruck, der durch die Formulierung in der gewöhnlichen Sprache entsteht. Es verhält sich wie bei dem Versuch, einen Weg auf dem Globus durch eine Linie auf einer Landkarte, die ein ebenes Stück Papier ist, aufzuzeichnen: Die Karte verzerrt, unterschiedliche Karten verzerren unterschiedlich. Es gibt aber auf dem Globus selbst keine Verzerrungen. Dieses einfache Beispiel trifft auf alle Versuche zu, Quantenprozesse konventionell zu beschreiben. Zuweilen fliehen sich die Menschen in außerordentlich hochgezüchtete Logik und komplizierte Rechengesetze, um die Unzulänglichkeiten der Sprache auszugleichen. Man kann also einige Schwierigkeiten überwinden, indem man die geeignete Sprache verwendet, welche oft eine mathematische Sprache ist.

Selbst im täglichen Leben stoßen wir auf den Bedarf an einer umfassenderen Wahrnehmung. Wenn wir eine Skulptur aus einer Perspektive betrachten, so erhalten wir eine Sicht, aus einer anderen Perspektive eine andere. Dies sind verschiedene Sichtweisen; ihre Verschmelzung ist eine dreidimensionale Einheit aller dieser Sichtweisen. Die Realität hat so einen Wesenszug. Keine einzelne Sichtweise ist vollkommen, nur das Konglomerat aus ihnen allen, verschmolzen zu einer Sichtweise auf einem höheren Organisationsniveau. Poetische und andere künstlerische Schöpfung erleichtern diesen Prozeß.

Kann man überhaupt in Quantensprache denken? Während die meisten Leute dies verneinen würden, ist mein Eindruck, daß es viele von uns können und tun. Können wir aber diese Gedanken nacheinander in gewöhnlicher Sprache ausdrücken? Möglicherweise nicht. Sie gehen zwischen pasyanti und vykhari verloren.

Wenn wir nach den Resultaten einer Messung an einem physikalischen System fragen, können wir oft nur eine statistische Antwort geben, beispielsweise wenn wir nach der Anzahl von radioaktiven Zerfällen in einer bestimmten Zeit fragen. Für die Anzahl der Einschläge auf einen Photodetektor, der mit gleichmäßigem Licht beleuchtet wird, erhalten wir eine Vielzahl von Antworten mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsverteilung. Heißt das, daß wir von einem stochastischen Prozeß sprechen können? Solch eine Beschreibung ist sehr praktisch, da man die vernachlässigten Korrelationen zur Umwelt in den stochastischen Prozeß einbauen kann. Es zeigt sich aber, daß solche Beschreibungen nicht auf allen Niveaus möglich sind, beispielsweise beim gefeierten Doppelschlitz-Interferenz Versuch, bei dem geeignetes Licht zwei parallele Schlitze beleuchtet. Das Licht aus diesen beiden Schlitzen fällt auf einen Schirm, wo das Wechselspiel des Lichtes, das auf zwei Wegen zum Schirm gelangt, zu einem Band aus abwechselnden hellen und dunklen Zonen führt. Dieses Muster nennt man "Interferenzmuster". Ein Photon (das Lichtquantum) geht mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% durch jeden der beiden Schlitze. Diese Wahrscheinlichkeiten können - bis auf die Punkte genau zwischen dem hellen und dem dunklen Rand - nicht für das Intensitätsmuster verantwortlich sein. So hat eine Sequenz von Quantenereignissen nicht immer eine statistische Beschreibung. In den seltenen Fällen, in denen sie es hat, spricht man von "Dekohärenz". Die Erforschung der Dekohärenz ist zur Zeit ein sehr aktives Forschungsgebiet. In anderen Fällen ist es nicht von Bedeutung, die Wahrscheinlichkeitsverteilung dynamischer Variablen zu bestimmen. An ihrer Stelle läßt die Quantenmechanik das Konzept der Wahrscheinlichkeitsamplituden zu. Wie gesagt, wenn man das Quantensystem in Amplitudenbegriffen wahrnimmt, dann gibt es keine Probleme. Das Verständnis fordert eine enorme Erweiterung unseres Konzeptrepertoires.

Das Entfalten der Goldenen Helix:

 

Wir wollen wieder zur Diskussion des "Deterministischen Chaos" zurückkehren. Alle diese Bewegungen beinhalten Instabilitäten in dem Sinne, daß geringe Veränderung der Anfangsbedingungen auf lange Sicht zu gewaltigen Veränderungen führen können. Die meisten dieser Bewegungen haben fast zyklische Prozesse. In jedem Umlauf besteht nur ein geringer Unterschied, der aber verstärkt wird. Wenn wir auch die Zahl der Umläufe beachten, können wir deshalb die Bewegung als gleichmäßiger sehen. Die Bewegung muß als Helix in eine zusätzliche Dimension entfaltet werden. Während dies für Fälle wie Turbulenzen in Flüssigkeiten oder Billard mit eiförmigen Kugeln nicht unbedingt wichtig ist, kann die Lektion über das Entfalten von Systemen in größere Systeme für unser Verständnis solcher Ideen wie das Wissen über die drei Zeiten (Trikala jnana) und die Beobachtung von Ruhe in der Bewegung usw. relevant sein.

In einer unveröffentlichten Schrift über "Laya" spielt Professor Surendra Barlingay auf diese feine Wahrnehmung in der Musik an: Während eine Gruppe von Swaras einige Male wiederholt wird, was eine scheinbare Periodizität bildet, ist die Melodie ein feiner Index, der die Anzahl dieser Zyklen zählt. Der wahre Zyklus ist erst das Entfalten der ganzen Sequenz auf einer helischen Zeitsequenz. Die vorhandene Entwicklung bleibt hinter der ausgesprochenen Wiederholung verborgen.

Vielleicht hat dies auch eine Relevanz für die Lektion, die im Kreislauf der Ereignisse gelernt wurde, dem Kreislauf der Wiedergeburt. Wir finden uns oft in der "selben" Voraussage und in der "selben" Schwierigkeit wieder. Wenn wir nun die Wiederholung erkennen, dann gewinnen wir langsam an Weisheit. So wird es in der Gita gesagt, im Dialog zwischen Arjuna und Krishna.

IV 4
(Arjuna)

Später ist deine Geburt, früher die Geburt Vivasvat's; wie soll ich dies verstehen, daß du [die Lehre] zuerst verkündigt hast?

IV 5
(Krishna)

Zahlreich sind meine früheren Geburten, und [auch] deine, o Arjuna. Die kenne ich alle; du kennst sie nicht, o Bedränger der Feinde.

VII 10
(Krishna)

Als den ewigen Keim aller Wesen erkenne mich, o Sohn der Prtha. Der Verstand der Verständigen bin ich, die Würde der würdigen, [...]

 

Wenn unsere Wahrnehmung feiner und vollkommener wird, zeigt die Welt mehr Wesenszüge. Die Natur ist völlig neu, wenn wir uns selbst erneuern. Die Perspektiven bestimmen wirklich das Spektrum der Wahrnehmung. 

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