Philosophie der Naturwissenschaften

Ideale und philosophische Probleme der theoretischen Naturwissenschaft

Methodologische Grundsätze in der theoretischen Physik

Die Etablierung des Systems der theoretischen Physik zu Beginn des 20. Jahrhunderts ist eng verbunden mit den Ideen von J. Maxwell, der Tätigkeit des französischen Mathematikers, Professors der Universität Paris, Henri Poincaré (1854–1912), des niederländischen theoretischen Physikers und Mathematikers Hendrik Anton Lorentz (1853–1928) sowie des deutschen theoretischen Physikers Albert Einstein (1879–1955).

Ein entscheidender Einfluss auf die Entwicklung der theoretischen Physik geht auf das Werk von Einstein zurück. In seiner Arbeit „Physik und Realität“ formulierte Einstein Methoden und Prinzipien der theoretischen Physik, die bis heute ihre Grundlagen bestimmen. Die Hauptaufgabe der theoretischen Wissenschaft sah er darin, ein einheitliches wissenschaftliches Bild der Welt zu erstellen. Die grundlegende Methode theoretischer Forschung verband Einstein mit der Suche nach „allgemeinen elementaren Gesetzen, aus denen durch reine Deduktion ein Weltbild gewonnen werden kann“. Nach Einstein besteht ein abgeschlossenes System theoretischer Physik aus Begriffen, den grundlegenden Prinzipien, die sich auf diese Begriffe beziehen, und den daraus abgeleiteten Folgerungen, die den empirischen Daten entsprechen müssen. Diese Struktur der theoretischen Physik ist vergleichbar mit der euklidischen Geometrie, in der die grundlegenden Prinzipien als Axiome bezeichnet werden.

Physik umfasst eine Gruppe wissenschaftlicher Disziplinen, deren Begriffe auf Messungen basieren und deren Vorstellungen und Aussagen mathematisch ausgedrückt werden können. Theoretische Physik, so Einstein, sollte auf die Vereinheitlichung aller Bereiche der Physik und perspektivisch aller Wissenschaften abzielen, auf der Grundlage einer minimalen Anzahl von Begriffen und fundamentalen Beziehungen, aus denen logisch alle Begriffe und Zusammenhänge der einzelnen Disziplinen abgeleitet werden können. Insbesondere gilt für die Physik als grundlegend, dass ein reales Zustandsbild existiert, unabhängig von jeglichen Messungen oder Beobachtungen, das prinzipiell mit den in der Physik gebräuchlichen Ausdrucksmitteln und entsprechenden Begriffen (materieller Punkt, Feld und andere, die noch zu entdecken sind) beschrieben werden kann.

Einstein formulierte zwei Kriterien für eine physikalische Theorie: 1) die Widerspruchsfreiheit der Theorie gegenüber den empirischen Daten (Kriterium der „äußeren Rechtfertigung“); 2) die logische Einfachheit der Voraussetzungen (Kriterium der „inneren Vollkommenheit“). Diese Kriterien demonstrierte Einstein überzeugend in der Speziellen Relativitätstheorie (SRT), die zur Grundlage der modernen relativistischen Physik wurde.