Länge, Entfernung und Warum die Physik

Über Worte und ihren Wert

Wir haben das Wort „baryonisch“ bereits im einleitenden Absatz erwähnt – vielleicht ist dies also der richtige Moment, um zu erklären, was es bedeutet und, scherzhaft gesagt, „womit man es isst“?

Kurz gesagt, wie Sie vielleicht schon von einigen Wissenschaftskommunikatoren gehört haben, besteht das Universum — zu dem wir eine gewisse Beobachtungsbeziehung haben — aus verschiedenen Arten von Materie. Kosmologie und Teilchenphysik beschreiben Elementarteilchen als Träger einer Welle–Teilchen-Dualität, was bedeutet, dass ihre Struktur grundlegend wellenbasiert ist. Nur Materie mit kompatiblen Wellenstrukturen kann mit diesen Elementen interagieren oder sie erkennen und so Informationen über die Existenz der Objekte liefern, die wir beobachten wollen. Diese nachweisbare Materie entspricht der baryonischen Materie — also der gewöhnlichen Materie, aus der Sterne, Planeten und Lebewesen bestehen.

Wir werden hier bewusst die sogenannte Dunkle Materie und Dunkle Energie beiseitelassen, die weiterhin in wissenschaftlichen Diskussionskreisen erörtert werden. Aber was ist mit dem Raum selbst? In welche Kategorie könnten wir dieses „Wesen“ einordnen?

Wie jedes Lebewesen mit hoher Bewegungsfähigkeit sind wir lebenswichtig auf die Wahrnehmung unserer Umgebung angewiesen — auf das Umfeld, das uns hilft, das Gebiet zu erkennen, das wir bewohnen, Ziele zu identifizieren, denen wir uns nähern können, und die Distanzen einzuschätzen, die wir überwinden müssen, um für unser Überleben notwendige Handlungen auszuführen. All dies wird veranschaulicht, bevor wir im eigentlichen Abschnitt über den Raum fortfahren. Dieser Raum ist für uns so selbstverständlich, dass wir selten über seine physikalischen Eigenschaften nachdenken; stattdessen betrachten wir alles andere — Luft, Erde, Steine und alles, womit wir interagieren oder das wir manipulieren können — als Materie.

Und hier nähern wir uns sehr genau der Definition der Entfernung. Im Wesentlichen, wie oben erwähnt, ist unser operatives Element für die Beziehung zur Umwelt die Entfernung. Doch die Entfernung ist nur unsere Darstellung eines Bruchteils des Raums — vereinfacht in anwendbare Maßeinheiten innerhalb dieses Raums. Und wenn der Raum selbst kein konstanter Wert ist, bleibt für uns die Entfernung dennoch konstant. Andernfalls würden alle Koordinatensysteme und Referenzpunkte unsere Anpassungsfähigkeit völlig zerstören, die wiederum strikt von Mustern abhängt, die sich im Laufe des Lebens eines Organismus herausgebildet haben.

Basierend auf aktuellen astrophysikalischen Beobachtungen ist der Raum innerhalb unseres beobachtbaren Horizonts nicht konstant. Intuitiv könnten wir vermuten, dass die Entfernung eng mit dem sich verändernden Rand des sichtbaren „Endes des Universums“ verbunden ist. Dennoch stützen wir uns bei unseren Messungen auf standardisierte Muster, und für unsere Wahrnehmung scheint alles statisch und unveränderlich. Dies wirft eine entscheidende Frage auf: Ist die Entfernung wirklich konstant, oder nur in Bezug auf unsere Messungen und Wahrnehmung?

Dennoch sind Raum und Entfernung von gleicher Natur. Der Unterschied zwischen ihnen liegt hauptsächlich in der Perspektive: Die Entfernung ist eine künstliche Konstruktion, erfunden und angewendet von der Menschheit, während der Raum eine physikalische Realität ist. Und die Entfernung ist nur ein Werkzeug (von vielen), das die Menschheit in ihren manchmal lächerlichen Bemühungen einsetzt, das Universum zu begreifen.

Herr Offensichtlichkeit, oder Gedanken über das tägliche Leben

Versuchen wir eine einfache Rekonstruktion einer gewöhnlichen Ereigniskette, wie es echte Detektive tun würden. Es ist jetzt 12 Uhr mittags, der 1. Dezember 1972 (oder 3072, was im Grunde keine Rolle spielt, solange die Menschheit als biologische Spezies existiert). Ich habe gut geschlafen und bin in ausgezeichneter Stimmung aufgewacht. Beim Aufstehen berührte mein rechter Fuß einen Hausschuh — ich lasse sie immer genau in der Mitte und unter der Bettkante liegen. In diesem einfachen Ausschnitt lassen sich mehrere interessante Tatsachen erkennen, über die wir kaum je nachdenken.

Das Aufwachen ist der Prozess, in dem wir von einem anderen Bewusstseinszustand zur Wahrnehmung zurückkehren, wo wir uns physisch befinden und was geschieht. Dann tritt unser Gedächtnisverarbeitungsmechanismus in Aktion, der zur Wiederherstellung langfristiger, objektorientierter Assoziationsmuster führt — wie Bett, Hausschuhe, Position, Raum, Zweck der Objekte. Und ein dritter Mechanismus ist verantwortlich für die physischen Interaktionen mit Objekten in unserer Umgebung und die Beweglichkeit unseres eigenen Körpers.

In Bezug auf unseren eigenen Körper (ein sehr wichtiger Bestandteil des Systems) verwenden wir unbewusst unsere Rezeptoren als Werkzeuge, um auf jede Handlung zu reagieren und diese zu steuern, basierend auf dem oben erwähnten Gedächtnismustersystem. Und wenn wir uns daran erinnern, dass wir den Hausschuh mit dem rechten Bein berührt haben, bedeutet das, dass wir wissen, wo sich unser Körper ungefähr befindet; mit diesem Bewusstsein schaffen wir einen Drehpunkt, bewegen und drehen unseren Körper so, dass unser Bein im Raum agieren und den Hausschuh ertasten kann. Wir wissen, wie wir unser Werkzeug (das Bein) verwenden müssen, weil wir die Bewegungsparameter unseres Beins im Raum genau kennen. Von diesem Moment an werden diese Parameter zur Ausgangsposition unbewusster Distanzmessungen.

Dann gehe ich ins Badezimmer, um meinen alten Freund, das Nachtgefäß, zu besuchen — ich muss mich beeilen, wenn ich möchte, dass meine Unterwäsche trocken bleibt. Zeit... Woher weiß ich, wie lange der Weg zum Badezimmer dauert, um die Tür zu öffnen und all die Handlungen auszuführen, die notwendig sind, um rechtzeitig das gewünschte Gerät zu erreichen, das mir hilft, meine Unterwäsche vor einem feuchten Schicksal zu bewahren? Rekonstruieren wir die Ereigniskette, die wir unbewusst ausführen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Wenn wir aufstehen, die Hausschuhe anziehen, zur Badezimmertür gehen (es sind ein paar Schritte) und genau wissen, wo wir anhalten und welches Bein wir benutzen müssen, um die richtige Position einzunehmen, den Arm auszustrecken, die Türklinke zu drücken und die Tür zu öffnen, zeigt sich unsere Bewusstheit über alle Parameter unseres Körpers. Aufgrund unserer Lebenserfahrung kennen wir die durchschnittliche Länge eines Schrittes, und je nach erforderlicher Handlung passen wir die Schrittlänge an. Der grundlegende Parameter ist also unser Mustersystem, das die Beinlängen neu berechnet, um die notwendige Schrittlänge vorzukonstruieren. Wenn ich anhalte und den Arm ausstrecke, arbeitet unser Mustersystem auf dieselbe Weise, um die Parameter meiner Hand vorzubereiten.

Aus diesen Beispielen können wir einige Rückschlüsse darauf ziehen, wie wir uns im Raum orientieren — durch Algorithmen, die im Laufe der Evolution für uns entwickelt wurden. Hier lässt sich sogar der natürliche Ursprung der Standardisierung bestimmter Objekte und deren Umsetzung in die Umweltrealität erkennen.

Wie allgemein bekannt ist, ist die Kommunikation zwischen sozialen Lebewesen von entscheidender Bedeutung für ihre Überlebensstrategie. Ihr Hauptzweck ist das Überleben des Individuums. Dies ist ein evolutionäres Axiom, das wir hier nicht weiter diskutieren werden. Dennoch halten die Autoren es für notwendig, im Vorwort einige grundlegende Tatsachen zu betonen.

Von Entomologen wissen wir, dass der Tanz der Bienen als Mittel des Informationsaustauschs dient (oder als Übermittlung wichtiger Daten) über den Standort von ergiebigen, essbaren Blumen. Dieses Tanzritual umfasst seitliche Bewegungen, Haltepunkte und Schwünge, wobei jede Bewegung Informationen über die Flugrichtung, die Dauer des Fluges zum Zielort und über die Art der Nahrungsquelle vermittelt — alles durch die Tänzerin selbst angezeigt.

Im angegebenen Beispiel (Link zur Quelle, siehe „Kommunikation der Bienen – Mehr erfahren“ unterhalb des Absatzes) lässt sich beobachten, dass der Tanz Elemente enthält, die als standardisiert interpretiert werden können — etwa die Dauer der Pausen oder die Richtungsbewegungen. Die Tatsache, dass das Bienenvolk diese Signale versteht, führt uns zu der Schlussfolgerung, dass solches Verhalten unter sozialen Lebewesen unvermeidlich ist.

Ähnlich verhält es sich im menschlichen Sozialleben: Sobald eine Gemeinschaft entsteht, entwickeln sich Begriffe wie Entfernung, Richtung und andere Orientierungselemente. Wir gehen davon aus, dass nur die Menschheit über ein Kommunikationsmittel wie die Sprache verfügt, und das stellt unseren entscheidenden Vorteil dar, der uns von allen anderen biologischen Arten unterscheidet (die Lautäußerung lassen wir hier außer Betracht). Diese Beobachtung führt folgerichtig zu der Erkenntnis, dass wir stets in der Lage sind, alle wichtigen und gesellschaftlich wertvollen Angelegenheiten zu organisieren.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen können wir nun die Methoden und Wege untersuchen, mit denen die Menschheit Entfernungen und deren Messung über verschiedene Kulturen hinweg und aus historischer Perspektive organisiert hat, um ein umfassendes Verständnis des Themas zu erlangen, das wir hier zu beleuchten versuchen...

Ein archäologischer Überblick über die Nabta-Playa-Kultur im Kontext des Artikels (Maßeinheiten in verschiedenen Kulturen).

Ein Überblick über die soziale Hierarchie, Verwaltung und wirtschaftliche Organisation im sumerischen Staat.

Ein Überblick über die Kultur und Gesellschaftsstruktur des alten Ägypten, mit Schwerpunkt auf seinen Messsystemen.

Eine umfassende Untersuchung des soziokulturellen Hintergrunds des antiken Griechenlands und wie daraus seine Messsysteme hervorgingen.

Dieses Kapitel stellt den kulturellen Hintergrund des antiken Roms vor, der die Grundlage für die Entwicklung seines Messsystems bildete.

Der prähistorische Staat Israel und seine kulturbedingte Struktur, auf die sich Messungen und ihre Standardisierung stützen.

Dieses Kapitel ist zwei Kulturen gewidmet, Babylonien und Persien, und hier wird aufgezeigt, warum...

Hier kehren wir zurück zu einer bereits behandelten Kultur, aber aus einem anderen Blickwinkel...

Der kulturelle Hintergrund Persiens hat seine Wurzeln im Assyrischen Reich; ein kurzer Überblick zeigt die soziokulturellen Überschneidungen und das Erbe daraus...

Wir haben viele Kulturen durchquert, und die Welt scheint noch immer kein Ende zu haben. Unsere Reise geht weiter — diesmal...

Die Indus- (Harappa-)Zivilisation, die wir unserem geehrten Leser oben vorgestellt haben, ist nur eines der soziokulturellen Phänomene, die auf den Proto-Kulturen der Region beruhen. In diesem Abschnitt werden wir Ihnen mehrere davon vorstellen.

In diesem Abschnitt versuchen wir, all unsere Zuflüsse zu einem einzigen Strom von Erkenntnissen zu vereinen — von prähistorischen Kulturen bis zu organisierten Königreichen — und zu prüfen, ob unsere auf unvollständigen oder vielleicht spekulativen Methoden beruhenden Vorhersagen sich als zutreffend erwiesen haben.

Dieses Kapitel führt den Leser durch das Gebiet, das wir heute als China kennen. Unser Hauptinteresse liegt natürlich in der Erforschung der Messsysteme dieser Kultur — doch warum nicht die Gelegenheit nutzen, noch ein wenig mehr zu entdecken?

⛩️ Das Qin-Reich (Qin-Dynastie, 221–206 v. Chr.) und ⛩️ das Han-Reich (Westliches Han, 206 v. Chr.–9 n. Chr.; Östliches Han, 25–220 n. Chr.): eine kurze Einführung.

In diesem Abschnitt stellen wir unseren geschätzten Lesern den Hintergrund der Shang-Dynastie vor — ihre staatliche Organisation, die metrologischen Praktiken jener Zeit und einige weitere faszinierende Aspekte dieser frühen chinesischen Zivilisation.