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Thesen:

• (1) Die Beschreibung physikalischer Sachverhalte ist nicht notwendigerweise eindeutig.

• (2) Kausalität ist ein wichtiger Begriff zur Beschreibung physikalischen Geschehens, der aber nicht immer anwendbar ist.

(1) U.a. nach Einstein gibt es keinen eindeutigen Weg von einer Beobachtung bzw. einem Experiment zu einer Theorie.

Vielmehr sind für ein und den selben Sachverhalt sogar mehrere verschiedene richtige Beschreibungen bzw. mehrere verschiedene richtige Theorien möglich und in einigen Fällen sogar üblich.

Beispiele:

• Geozentrisches versus heliozentrisches System

  Einem Vorschlag von Prof. Treitz folgend wird mit Hilfe des Simulationsprogramms HELIOGEO gezeigt, dass beide Systeme "kinematisch äquivalent" sind und sich nur durch die Wahl des Bezugssystems unterscheiden.

• Vergleich der beiden Weltsysteme in der Simulation, einmal gesehen von einem fiktiven Beobachter, der im Vergleich zur Sonne ruht, und dann von einem Beobachter*), der im Vergleich zur Erde ruht. Es handelt sich bei der Simulation um ein zweidimensionales Modell; die Planetenbahnen im heliozentrischen System sind kreisförmig angenommen; die Tagesdrehung der Erde ist weggelassen.

  
  

^*) Auch das Modell von Tycho ist ein geozentrisches System. Die Idee dabei ist, dass alle Planeten bis auf die Erde um die Sonne kreisen, die wiederum um die Erde kreist. Ganz falsch ist die Idee nicht. In bildlichen Darstellungen findet man aber eine feststehende Erde, eine Kreisbahn der Sonne um die Erde und dann weitere Kreise für die Bahnen der übrigen Planeten um die Sonne, deren Position nur zu einem bestimmten Zeitpunkt dargestellt ist, während die Kreisbahnen der meisten Planeten die Bewegung der Sonne im Laufe der Zeit zeigen müssten. Sie müssten sozusagen stückweise mittransportiert werden. Dieser Widerspruch zeigt die Problematik des Modells. Es gibt nämlich keinen Beobachter, der zugleich im Vergleich zur Erde ruht (stillstehende Erde) und auch im Vergleich zur Sonne; nur für einen solchen wären die Planetenbahnen Kreisbahnen. Überhaupt ist die Frage, welcher Stern im vermeintlichen Mittelpunkt des Weltalls fest stehen könnte, aus heutiger Sicht irreführend.

Videos von einer neueren Version (2025) des Programms HELIOGEO:








• Download der Simulationsprogramme HELIOGEO (und HOHLWELT)
• Download HELIOGEO (32-bit Windows; ZIP-Datei, ca. 500 kB)

• Im Programm HELIOGEO können Sie wahlweise in beiden Bildern der Welt nebeneinander folgende Situationen darstellen:
  • Bewegungen der 5 Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter) mit und ohne eingezeichnete Bahnen
  • Planetenbahnen allein
  • Vereinfachtes Planetensystem, in dem einzelne Planeten "abgeschaltet" werden
  • Planeten mit einem Streckenzug miteinander verbunden. Die entstehenden Vielecke sind zu allen Zeiten in beiden Bildern der Welt identisch. Besonders daran wird augenfällig klar, dass beide Bilder "kinematisch äquivalent" sind.

    Zu einer vollständigen Äquivalenz wäre es nötig, auch die Kräfte mitzutransformieren. Dann würden in der geozentrischen Beschreibungsweise komplizierte Ausdrücke für vielfältige Scheinkräfte (Trägheitskräfte) entstehen, die möglicherweise eine Aufklärung der dynamischen Zusammenhänge des Planetensystems verhindert hätten.

• Galileis Behauptung, dass das heliozentrische System "wahr" sei, und das geozentrische "falsch", ist damit widerlegt. Es gibt allerdings Gründe, weshalb das heliozentrische System (oder ein nach heutigen Kenntnissen allgemeineres "galaktisches") zu bevorzugen ist [Einfachheit (vgl. "Ockhams Rasiermesser"); ermöglicht das Finden von Gesetzmäßigkeiten und damit - erst Jahrhunderte nach seiner Erfindung - : größere Genauigkeit; Symmetrie]. Man kann sich streiten, ob man solche Argumente noch für physikalisch oder schon für philosophisch/meta-physikalisch hält.

• Unterrichtskonzept dazu

(2) Kausalität oder nicht ?