Bestätigung und Widerlegbarkeit von Theorien

In diesem Thread geht es dadrum zu diskuttieren inwieweit Theorien experimentell bestätigt werden müssen, damit ihre Aussagen annerkannt werden können und als Sekundärfrage wie weit eine Theorie mit ihren Aussagen gehen darf.

Fall 1 will ich an einen einfachen Beispiel deutlich machen, der Vorhersage von Fallbewegungen.
Man nehme einen Ball zur Hand und lasse ihn auf den Boden fallen dabei ermittelt man Messwerte wie zum Beispiel die Zeit von Ort wo der Ball aus der Ruhe gefallen ist bis zum Boden.
Dadraus kann man nun eine Theorie entwickeln, die Fallgesetzte herleiten.

In diesem Fall ist die experimentelle Überprüfung der Theorie also sehr leicht, jeder kann sie durchführen.

Bei Fall 2 wird die experimentelle Überprüfung schon ein wenig schwieriger, es geht um den Effekt der Zeitdilation, den kann man dadurch prüfen in dem man in einem Flugzeug eine Atomuhr plaziert und an dem Ort von das Flugzeug gestartet ist auch noch eine.
Das Flugzeug umkreist die Erde nun einmal und wenn es wieder am selben Ort an dem es gestartet ist gelandet ist, wird man feststellen das die Atomuhren die zur selben Zeit gestartet worden sind, nun unterschiedliche Zeiten anzeigen.
Nun was ist der Unterschied zu Fall 1?
Bei Fall 1 hatten wir aus Beobachtungen die Theorie abgeleitet, bei Fall 2 hatten wir
aus der Theorie (in diesem Fall der speziellen Relativitätstheorie) den Effekt abgeleitet und Fall 2 war um einiges aufwendiger.
Der Effekt wurde schon 1000fach überprüft... man schenkt der speziellen Relativitätstheorie inzwischen glauben.


Bei Fall 3 gehen wir zur aktuellen Situation der Physik über, der M-/String Theorie.
Sie wurde aus der Quantenmechanik hergeleitet und soll diese mit der allgemeinen Relativitätstheorie vereinen.
Doch an der experimentellen Überprüfung happerts ein bisschen... um ihre direkten Aussagen zu überprüfen bräuchte man einen Teilchenbeschleuniger von galaktischen Ausmassen...


Die Fragen sind nun also

1. Wie oft muss ich eine Theorie testen damit ich sie annerkennen kann ?
2. Lohnt es sich eine Theorie zu vertreten, welche nur sehr schwer nachweisbare Aussagen trifft?

@neutrino1

Schöner Thread!

Obwohl ich der Ansicht bin das was mit den heutigen Theorien nicht stimmen kann...

fällt mir dummerweise jetzt auch nichts gutes dazu ein...

*grübel*..... *überleg*.....

Aber zur Fage 1 denke ich das die Theorie einfach einfach sein muss um sie nicht wiederlegen zu können...

weil niemand kann sich etwas unter der raumkrümmung vorstellen und ich finde die abbildungen mit dem "tuch" und der "kugel" sowas von schwachsinnig, da es gar nicht sein kann...

ich stelle mir diese sogenannte raumkrümmung ganz anders vor aber das ist eine andere geschichte....


und zur 2. frage würde ich sagen NEIN

PS: Perfekt ist wo man nichts mehr weglassen kann ;).....

und vom perfektionismus in unseren theorien sind wir noch weit entfernt ;)

MFG
Yakamoz

Ich denke es ist nicht zwingend erforderlich Theorien überhaupt mit Hilfe von Experimenten zu Tatsachen umzuwandeln. Im Gegenteil, es scheint mir sogar gefährlich das zu versuchen, da selbst tausend Experimente nur Teilaspekte abdecken, die nicht allgemein sein müssen. Theorien dienen dazu eine Basis für tieferes Verstehen zu geben. In diesem Zweck sind sie variabel und durchaus brauchbar.

Ich denke die wichtigste Frage dabei sollte immer sein, welchen praktischen Nutzen hat die Theorie?

Lustigerweise gibt es ja einen ganzen haufen Theorien die sich mit allem möglichen befassen, aber oft steht da die Theorie und nicht der praktische Nutzen im Vordergrund.

Aber was Deine Fragen angeht, find ich die sehr interessant. Gerade weil es im bezug zur Anwendung ja irgendwann sehr wichtig wird, wie genau und zutreffend die angewandte Theorie ist.

Zum Problem selber fällt mir eigentlich nur ein, daß, egal wie oft eine Theorie bestätigt wurde, sie immer nur eine Theorie bleiben wird. Denn in der Anwendung sollte man immer wieder mit auftretenden Überraschungen und Ausnahmen rechnen.

Die Theorie bestimmt, was wir beobachten können. (A. Einstein)

Aus dieser Sicht herraus, ist es vieleicht sogar ganz gut, keine Theorie allzu fest zu vertreten. Schließlich könnte uns etwas dadurch entgehen.

Eine "Theorie", die nicht nachweisbar ist, ist keine Theorie sondern lediglich eine These. Leider wird Wort "Theorie" sehr inflationär gebraucht; ich könnte bspw. meine "Theorie" zur Bankenkrise äußern... der Punkt ist, aufgrund dessen haben viele Ideen die populärwissenschaftliche Bezeichnung "Theorie" erhalten, obwohl sie das nicht verdient haben.

Nehmen wir als bekanntes Beispiel die String-Theorie. Die ist immerhin möglicherweise falsifizierbar. Da die dazu notwendigen Versuche aber derzeit nicht gemacht werden können, weil uns dafür das Handwerkszeug fehlt, könnte man es bestenfalls in den Rang einer Hypothese einstufen. Als Hypothese gäbe es immerhin irgendwelche Untersuchungen, die den Gedanken wenigstens erwägenswert machen. Eine Hypothese spiegelt allerdings nicht den wissenschaftlichen Konsens wieder, sprich, die Mehrheit der Wissenschaftler des entsprechenden Fachgebiets sehen das ganze anders. Festlegen, ob die String-"Theorie" nun eine Hypothese ist (und damit wenigstens rudimentären wissenschaftlichen Ansprüchen genügt) oder nur eine These (die kann jeder aufstellen) sei mal dahingestellt - darüber können sich die Physiker streiten.

Ob eine Theorie anerkannt wird hat nicht unbedingt was mit der experimentellen Überprüfung zu tun. Natürlich ist die wichtig, keine Frage. Wichtiger sind aber andere Faktoren: Die Experimente müssen nachvollziehbar sein und optimalerweise auch nachvollzogen werden. Es muss Veröffentlichungen in Fachzeitschriften geben, damit es eine Diskussion darüber geben kann. Vor allem aber muss sie eine bestehende Theorie, die den selben Bereich abdeckt, in irgendeiner Form verbessern. Das muss man sich so vorstellen wie Newton und Einstein. Newtons Formelwerk ist, wenn man es haargenau sieht, nicht richtig. Das merkt man aber nicht, wenn man mit Zahlen rechnet, wie wir sie aus dem täglichen Leben kennen. Sprich: Ich kann stur nach Newton rechnen, das Auto, das ich damit baue, fährt trotzdem. Nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten fallen einem Fehler auf - auf einmal stellt man eine Diskrepanz fest. Und da greift die Relativitätstheorie: Mit ihrer Hilfe kann ich die selben Berechnungen anstellen. Bei geringen Geschwindigkeiten gibt es praktisch keinen Unterschied zu Newton, je schneller ich werde, um so größer wird die Diskrepanz um bei Lichtgeschwindigkeit schließlich unendlich zu werden.



> 2. Lohnt es sich eine Theorie zu vertreten, welche nur sehr schwer nachweisbare
> Aussagen trifft?

Ich würde sagen, das hängt ganz von der Theorie ab. Hättest Du ein Beispiel zur Hand? Generell ist es ja kein Problem, die Vermutung zu hegen, das eine Theorie die Realität treffend abbildet, sofern man die entsprechenden Experimente wertneutral betreibt.


@ Yakamoz

> Aber zur Fage 1 denke ich das die Theorie einfach einfach sein muss um sie nicht
> wiederlegen zu können...

Das ist ein wenig unglücklich formuliert, wenn ich auch denke, Du meinst das richtige. Eine Theorie, die man nicht (wenigstens prinzipiell) widerlegen kann ist keine Theorie. Widerlegbarkeit ist ein sehr wichtiger Faktor. Ich vermute, Du meinst, das es zwar Möglichkeiten gäbe, die Theorie zu wiederlegen, das diese Möglichkeiten aber geprüft worden sind und festgestellt wurde, das die Theorie mit der Beobachtung übereinstimmt. Entschuldige, wenn ich da Haare spalte, aber man muss sehr vorsichtig mit den Formulierungen sein.

Einfachkeit ist entgegen anderslautender Gerüchte kein Faktor für eine Theorie. Es wird sehr gerne gesehen - klar! - aber es ist keine Grundvoraussetzung.

neutrino1 schrieb:1. Wie oft muss ich eine Theorie testen damit ich sie annerkennen kann ?

Das lässt sich nicht beziffern. Wichtiger ist aber, dass deine persönliche Meinung nur als Teil des wissenschaftlichen Konsenses eine Rolle spielt. Soll heißen, die Akzeptanz oder nicht Akzeptanz entscheidet sich in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Die einzige und wichtige Quantifizierung ist wohl die Unterscheidung anhand der Tragweite der Behauptungen die sich aus der Theorie ergeben. Wenn deine Theorie die Farbigkeit von Mineralen der Klasse XYZ erklärt sind die Kosten(im Sinne von Auswirkungen auf alles andere) für eine fälschliche Aufnahme in den Konsens gering. Geht es aber um eine Theorie, die, wie etwa bestimmte Formen der Homööopathie, Behauptungen ermöglicht, die große Teile unseres wissenschaftlichen Weltbildes falsifizieren würden, dann sind die Kosten für eine fälschliche Aufnahme hoch. Weiterhin spielt die Wahrscheinlichkeit der Richtigkeit einer Theorie eine Rolle, bei der Beurteilung der Beweise. Das haut im Prinzip in die selbe Kerbe, widerspricht die Theorie den zentralen Aussagen von Physik, Medizin, Chemie oder anderen Wissenschaften ist die Wahrscheinlichkeit für dessen Richtigkeit gering. Ich würde dir folgende Seite ans Herz legen. Dort wird das Problem eingehend anhand von Beispielen diskutiert. Ein Zitat, dass dieses Problem gut beschreibt ist folgndes: "Extraordinary claims require extraordinary evidence.".

http://www.quackwatch.org/01QuackeryRelatedTopics/extraproof.html

@ Revolanik

> Ich denke es ist nicht zwingend erforderlich Theorien überhaupt mit Hilfe von
> Experimenten zu Tatsachen umzuwandeln.

Es ist nicht nur nicht zwingend erforderlich, es ist definitionsbedingt ausgeschlossen. Eine Theorie ist

eine unbeweisbare Annahme, die auf beweisbaren Fakten ruht

Wie hier im Forum schon mehrfach zu lesen war, hat Wissenschaft und mit ihr die Theorienbildung einen approximativen Charakter. Das heißt, so etwas wie die "absolute Wahrheit" wird nicht erreicht, man versucht lediglich, sich der Realität immer mehr anzunähern.

> http://www.quackwatch.org/01QuackeryRelatedTopics/extraproof.html

Ui, beim querlesen muß ich feststellen, das mir der Text gefällt :-)

Also danke erstmal für die Beteiligung :)

@moredread

Ja du hast schon recht, eine Theorie kann man nicht beweisen nur belegen.

Als direktes Beispiel will ich die String"theorie" nennen.
Sie hat einen ziemlich schönen Ansatz, aber darauf kommt es ja nicht an.
Ich mag die Theorie aber ich bin mir bewusst das sie es bis zum heutigen Tag nicht zu einer Aussage gebracht die man im Experiment hätte bestätigen können.

Ihre Aussagen, kann man halt wirklich nur schwer überprüfen, dazu sind unvorstellbar riesige Teichenbeschleuniger von Nöten.

Nur indirekt könnte man Schlüsse auf ihre Vorhersagen ziehen, zum Beispiel durch Superpartner.

Und das macht mich eben schon ein wenig stutzig... man sollte eine Theorie (sofern die String"theorie" überhaupt eine ist) schon wiederlegen können, auch mit Mitteln die realisierbar sind.

gondolfino schrieb:Ich denke die wichtigste Frage dabei sollte immer sein, welchen praktischen Nutzen hat die Theorie?

Das ist halt immer unterschiedlich, zu wissen das man von der Gravitation angezogen wird sollte man schon wissen... weiß auch denke ich jeder.
Nur im Alltag hilt dir das wissen das sich ein Elektron und ein Positron zu Gammaquanten vernichten nicht so viel.

Oh das zitierte war @gondolfino

Eine Theorie ist wissenschaftlich meiner Meinung eine in sich schlüssige Erklärung eines Gegenstandes oder eines Ablaufes, die überprüfbar sein muss, z. B. durch empirsche Belege. Ein Theorie muss zumindest "theoretisch" falsifizierbar sein. Ist sie nicht mehr falsifizierbar ist es keine Theorie mehr sondern ein Faktum eine Tatsache. Daher ist es natürlich ein Ziel der Forschung Theorien durch Beweise zu einem Faktum zu machen.

Ein stark vereinfachtes Beispiel dazu:

Theorie: Die Erde ist (fast) rund.

Belege: Ich fall nicht runter, wenn ich Richtung Horizont laufe, sondern es geht weiter. Ein Schiff taucht auf offenem Meer plötzlich auf, als würde es von "unten" auftauchen.

Beweis: Ich bau mir eine Rakete und flieg ins Weltall und fliege einmal um die Erde und mach ein Foto von der (fast) runden Erde.

Fazit: Theorie + Beweis = Faktum = Ziel erreicht.

@neutrino1
Eine Theorie muss sogar zwingen falsifizierbar sein. Daher ist für mich die Stringtheorie, die derzeit weder verifizierbar noch falsifizierbar im eigentlichen Sinne keine Theorie sondern eine Hypothese.

@gondolfino

gondolfino schrieb:Lustigerweise gibt es ja einen ganzen haufen Theorien die sich mit allem möglichen befassen, aber oft steht da die Theorie und nicht der praktische Nutzen im Vordergrund.

was soll den der "praktische Nutzen" der String-Theorie oder sonstwas sein? Du hast irgendwa das Prinziop einer Theorie nicht begriffen. Eine Theorie erklärt ein Phänomen so, das man Voraussagen treffen kann die man dann entweder bestätigen oder wiederlegen kann. Ob damit dann igrndwann mal jemand Geld verdient oder was auch immer ist doch völlig egal. Es geht hierbei um Wissensgewinn, nicht um praktischen Nutzen.

der eiffelturm ist eine banane

im kern nicht widerlegbar :D

@jojo

jogo30 schrieb:Daher ist es natürlich ein Ziel der Forschung Theorien durch Beweise zu einem Faktum zu machen.

Man kann eine Theorie nicht beweisen. Um z.B. das Gravitationsgesetz zu BEWEISEN, müsste man allemöglichen Kombinationen aller Massen des Universum in allen Zeiten untersuchen ob sie dem Gravitationsgesetz folgen. Das ist völlig unmöglich, man kann dies höchstens an ein paar Beispielen belegen.

Aber viel wichtiger ist, das man an EINEM Beispiel belegen kann das die Theorie NICHT stimmt. Und das nennt sich Falsifizierbarkeit.

Eine Theorie besteht übrigends IMMER aus zwei Teilen. Die Theorie selbst und eine Angabe des Gültigkeitsbereiches. Und man kann entweder die AUssage oder den Gültigkeitsbereich falsifizieren.

@UffTaTa
Also ich finde Wissensgewinn sehr praktisch. Der praktische Nutzen sprich das Ziel der Stringtheorie bzw. - hypothese wäre es, sämtlich Grundkräfte der Physik einheitlich erklären zu können. Sprich "Theory of Everthing", "Weltformel", "Stein der Weisen" usw.

@UffTaTa
Natürlich kann man Theorien beweisen, zumindest "theoretisch". "Die Erde ist rund" ist eine bewiesene Theorie.

@mcmööp

Wieso ist das im kern nicht widerlegbar?

weil im kern alles eine halluzination bzw illusion sein kann

du kannst mir keinen beweis liefern das du dir grade nicht ALLES einbildest

ist mehr eine philosophische sache und sollte natürlich nie als argumentation verwendet werden :D

@mcmööp
Danke, das wollte ich hören ;-)

kein problem :D

aber ich finde das muss einmal dazu erwähnt werden^^

@neutrino1
'1. Wie oft muss ich eine Theorie testen damit ich sie annerkennen kann ?
2. Lohnt es sich eine Theorie zu vertreten, welche nur sehr schwer nachweisbare Aussagen trifft? "

Ad 1)
Es sollte nicht anerkennen und nicht anerkennen geben sonder verschiedene Grade des Vertrauens.
Mit jedem erfolgreichentest steigt das Vertrauen in die Zuverlaessigkeit der Theorie

Ad2)
Wenn es keine Moegliche keit gibt eine Theorie zu testen gibt es auch keine Moegichkeit sie anzuwenden.
Wenn man sie aber nicht anwenden kann istes auch nicht so furchtbar wichtig ob sie stimmt.