Basiswissen

Wirkung können sich räumlich nur fortpflanzen, indem sie von einem Raum zu einem direkt angrenzenden, benachbarten Bereich des Raums wandern und immer so fort. Ein physikalischer Effekt kann nicht Raumbereiche überspringen, die keinerlei vermittelnde Zustandsänderung erleben. Das ist das Prinzip der Lokalität. Ob die Zustandsänderungend dafür Zeit benötigen oder nicht ist ein davon abzulösender Aspekt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Eine Kugel prallt gleich auf andere Kugeln. Der Stoß breitet sich dann von Kugel zu Kugel weiter aus. Ohne die Kugeln dazwischen, würde sich keine Wirkung ausbreiten. Die Ausbreitung einer Wirkung benötigt immer einen direkten nachbarschaftlichen Kontakt physikalischer Objekte. Das ist die Grundidee der Lokalität in der Physik. © Nevit Dilmen ☛

Anschaulich im Kugelstoßpendel

An einem Balken hängen mehrere Pendel herab. Stößt man ein Pendel an, dann kann sich ein anderes Pendel nur dann bewegen, wenn es dazwischen Materie gab, die den Stoß Schritt-für-Schritt weitergeben konnte. Zwei Pendel, die völlig voneinander getrennt sind^[8], können keinen Impuls (Bewegung) austauschen. Siehe auch 👉 Kugelstoßpendel

Newtons klassische Mechanik

Isaac Newton stellte zum Ende des 17. Jahrhunderts die Gesetze der klassischen Mechanik auf. Berühmt sind seine drei Axiome und das sogenannte Gravitationsgesetz. Dass die Gravitation nicht unvermittelt wirken kann, war für Newton eine Evidenz, eine Offensichtlichkeit.

ZITAT:

Isaac Newton, 1692: "Tis unconceivable that inanimate brute matter should (without the mediation of something else which is not material) operate upon & affect other matter without mutual contact […] And this is one reason why I desired you would not ascribe innate gravity to me. That gravity should be innate inherent & essential to matter so that one body may act upon another at a distance through a vacuum without the mediation of any thing else by & through which their action or force may be conveyed from one to another is to me so great an absurdity that I believe no man who has in philosophical matters any competent faculty of thinking can ever fall into it. Gravity must be caused by an agent acting constantly according to certain laws, but whether this agent be material or immaterial is a question I have left to the consideration of my readers."^[5]

Der Lichtäther: das große Rätsel

Im 19. Jahrhundert mehrten sich die Belege, dass Licht ein Phänomen mit vielen Eigenschaften von Wellen ist. Formeln, die auf Wasserwellen passen, konnte man ohne große Änderung auch auf die Optik übertragen (z. B. Doppelspaltexperiment). Eine Welle in der Physik ist definiert als die Ausbreitung einer Schwingung im Raum. Und für eine Schwingung muss es immer schwingende Dinge, sogenannte Oszillatoren, geben. So entstand die Frage, was denn bei der Ausbreitung von Licht im Vakuum schwingt, was sind die Oszillatoren einer Lichtwelle? Der hypothetisch angenommene Stoff der Oszillatoren wurden Äther genannt. Die Annahme eines Äthers würde auch das Prinzip der Lokalität befriedigen: eine Schwingung breitet sich nur von einem Oszillator zu einem nächsten benachbarten Oszillator aus. Tatsächlich gibt es heute überzeugende Beweise, dass ein Äther für Licht nicht existiert. Die Frage bleibt dann offen, was im Raum schwingt, sodass die Lichtwelle sich nach dem Prinzip der Lokalität ausbreiten kann. Lies mehr unter 👉 Lichtäther

Einsteins Relativitätstheorie

Nach Einsteins Relativitätstheorie aus dem Jahr 1905 kann sich nichts - auch Information nicht - schneller ausbreiten als mit der Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum. Ein Ereignis A kann demnach also niemals ein Ereignis B innerhalb eine Zeitdauer t beeinflussen wenn A und B weiter als c·t voneinander entfernt sind. Das kleine c steht für die Lichtgeschwindigkeit. Gäbe es Ereignisse, bei denen dieses Gesetz verletzt wird, würde man zumindest im Sinne der Relativitätstheorie von einer Verletzung der Lokalität sprechen. Tatsächlich werden solche Phänomene diskutiert. Siehe auch 👉 Nichtlokalität

Lokalität in der Quantenphysik

Misst man an zwei weit voneinander entfernten Objekten die Farbe des einen Objekts und ist dieses schwarz, dann wird man an dem anderen Objekt niemals weiß messen. Nimmt man an dem ersten Objekt aber gar keine Messung vor, dann kann das zweite Objekt durchaus öfters das Messergebnis weiß haben. Dieser Effekt tritt - in etwas komplizierterer Form - tatsächlich auf.

ZITAT:

John Stewart Bell, 1964: "[…] the requirement of locality, or more precisely that the result of a measurement on one system be unaffected by operations on a distant system with which it has interacted in the past […]"^[6]

Parapsychologie

Gedankenübertragung, Telekinese oder die Vorhersage der Zukunft: unter dem Begriff Parapsychologie werden mögliche Anzeichen für eine Verletzung klassischer naturwissenschaftlicher Prinzipien gesammelt und kritisch geprüft. Eine Verletzung der Lokalität wäre vor allem die sogenannte 👉 Telekinese

Fußnoten

[1] John S. Bell: Indeterminismus und Nichtlokalität. In: Naturwissenschaft und Weltbild – Mathematik und Quantenphysik in unserem Denk- und Wertesystem. Hölder-Pichler-Tempsky, Wien 1992, ISBN 3-209-01466-3, S. 85–98.

[2] F. G. Asenjo. Inconsistent Physics. Principia: An International Journal of Epistemology. 15. 2011. [unter anderem: nonlocality]

[3] Der Mathematiker Stephen Wolfram (geboren 1959) simuliert mit sogenannten Zellularatomaten, einem Computermodell, lokale Strukturen, die über eine Fläche wandern können: Diese setzt er dann mit den Partikeln oder Teilchen der Physik gleich: "There are some aspects of the universe - notably the structure of space and time - that present-day physics tends to assume are continuous.But over the past century it has at least become universally accepted that all matter is made up of identifiable discrete particles." Als Beispiele genannt werden Elektronen, Photonen, Myonen und die 6 Grundtypen der Quarks. In: Stephen Wolfram: A New Kind of Science. 2002. ISBN: 1-57955-008-8. Dort das Kapitel "Elementary Particles" ab Seite 525. Siehe auch 👉 Zellularautomat

[4] Zur "Nichtlokalisierbarkeit von Quantenobjekten" heißt es in einen Lehrbuch der Physik: "In der Quantenmechanik ist es möglich, dass einem Quantenobjekt klassisch wohldefinierte Eigenschaften (z. B. Ort) nicht zugeschrieben werden können." In: Dorn.Bader. Physik SII Gesamtband Gymnasium. Westermann Bildungsmedien. Braunschweig. 2023. ISBN: 978-3-14-152376-8. Siehe auch 👉 Quantenobjekt

[5] Isaac Newton, 1692: "Tis unconceivable that inanimate brute matter should (without the mediation of something else which is not material) operate upon & affect other matter without mutual contact […] And this is one reason why I desired you would not ascribe innate gravity to me. That gravity should be innate inherent & essential to matter so that one body may act upon another at a distance through a vacuum without the mediation of any thing else by & through which their action or force may be conveyed from one to another is to me so great an absurdity that I believe no man who has in philosophical matters any competent faculty of thinking can ever fall into it. Gravity must be caused by an agent acting constantly according to certain laws, but whether this agent be material or immaterial is a question I have left to the consideration of my readers." In: Brief Newtons an Richard Bentley vom 25. Februar 1962. Online: https://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/THEM00258

[6] John Stewart Bell, 1964: "[…] the requirement of locality, or more precisely that the result of a measurement on one system be unaffected by operations on a distant system with which it has interacted in the past […]" In: John Stewart Bell: On the Einstein Rosen Podolsky Paradox. Physics Vol. 1, No. 3, pp. 195—200, 1964. Online: https://journals.aps.org/ppf/pdf/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[7] "the only late medieval optical source to state that light travels instantaneously is Witelo: Dante seems to follow his lead when he states that 'in vetro, in ambra o in cristallo / raggio resplende si, che dal venire / a l'esser tutto non e intervallo' ['in glass, in amber, or in crystal, a ray shines so that there is no interval between its coming and its pervading all' (Pa.29.25-7)]. Witelo says that 'Unimpeded light is necessarily moved in an instant through the whole of a medium proportioned to it". In: Witelo, Perspective, 2, theorem 2; trans. Lindberg in Grant, ed., Source Book 395. Hier zitiert nach: Suzanne Conklin Akbari: Seeing Through the Veil: Optical Theory and Medieval Allegory. University of Toronot Press. 2004. Siehe auch 👉 instantan

[8] Die völlige Trennung der Pendel würde auch heißen, dass zwischen ihnen keine Kräfte wirken, etwa keine eletrischen, magnetischen oder gravitativen Kräfte.