Newton, Licht, Quanten und billardspielende Roboter

[Dieser Eintrag ist im Wesentlichen ein leicht überarbeiteter Repost eines meiner Beiträge aus dem alten elBloggo und die Fortsetzung von "Ein Gedankenexperiment"]

Ein Disclaimer voraus: Es wird Physikalisch. Keine Angst, Formeln wird es hier nicht geben, mir geht es eher um die Veranschaulichung von Grundprinzipien. Gewisse mir näher bekannte Physiker  werden mir mit diesem Eintrag vermutlich wieder vorwerfen, ich würde unzureichend vereinfachen, weil ich zugegebenermassen die Mathematik hinter einigem, über was ich schreiben werde, in der Tat nicht verstanden habe (und vermutlich auch nie verstehen werde). Euch Zweiflern sage ich lediglich: Macht halt selbst ein Blog. Oder kommentiert wenigstens sachbezogen!

Im Ernst: Ich werde hier nicht anfangen, hier Elementarphysik in Reinkultur zu betreiben, mir geht es um Anschauliches und Grundsätzliches. Sollte etwas, was ich verzapfe grob fsachl sein, bitte ich (ernstgemeint) um Korrektur. Sollte ich hingegen nur Feinheiten nicht erwähnen oder “zu grob” verallgemeinern (in dem Sinne, dass die Grundaussage fsachl wird), werde ich den Eintrag nicht ändern.

So, genug vorgewarnt, wir reden heute unter anderem über Quantenmechanik, Einstein, Heisenberg, Nichtdeterminismus, viele Welten und den billardspielenden Roboter.

Die Quantenmechanik an und für sich ist unter (ernstzunehmenden) Physikern quasi unbestritten. Natürlich gibt es für Naturwissenschaften grundsätzlich keine Möglichkeit, Thesen formal zu beweisen, allerdings gibt es durchaus die Möglichkeit, Thesen durch ein widersprüchliches Experiment zu widerlegen. Der Punkt ist: Die grundlegenden Konzepte der Quantenmechanik in ihrer heutigen Form existieren seit, nunja sagen wir ungefähr 1935 und sie wurde seitdem in unzähligen Experimenten bestätigt und meines Wissens nach nie grundsätzlich experimentell widerlegt.

Das muss jetzt erstmal nix heissen, auch die Newton’sche Mechanik galt lange Zeit als die Theorie, nach der die Welt funktioniert, bis 1905 ein Werk namens “Zur Elektrodynamik bewegter Körper” von einem Naseweis namens Albert Einstein erschien. Das Werk ist heutzutage besser als “spezielle Relativitätstheorie” bekannt und postulierte, dass in unserer “normalen” Welt die Newton’sche Mechanik zwar im Prinzip schon stimmt, das aber nicht an ihrer Allgemeingültigkeit liegt, sondern daran, dass wir es im Alltag eher selten mit Geschwindigkeiten zu tun haben, die nahe der Lichtgeschwindigkeit liegen. Dann nämlich passieren recht wilde Dinge, sagte der Herr Einstein, und auch seine These, dass die Lichtgeschwindigkeit die absolut höchste Geschwindigkeit ist und zwar in jedem Bezugssystem (insbesondere auch in bewegten), bringt auch heute noch Menschen zum Grübeln.

Kurz nachdem die Newton’sche Mechanik diesen einen schweren Schlag abbekommen hat (wobei, sie wie gesagt für quasi alle Alltagssituationen auch heute noch hinreichend exakt ist) kam auch schon der zweite Schlag in Form der Quantenmechanik. Das Wesentliche, was der bislang ungebildete Blogleser aus der Quantenmechanik selbst mitnehmen sollte, ist, dass nicht nur im großen Maßstab die Newton’sche Mechanik nicht mehr gilt, sondern dass diese auch im kleinen, atomaren Maßstab nicht gilt. So gibt es plötzlich (vor oder zwischen Messungen) keine Aufenthaltsorte von Elektronen mehr, sondern nur noch sogenannte Wahrscheinlichkeitswolken, die zeigen, wo sich das entsprechende Teilchen mit welcher Wahrscheinlichkeit aufhalten könnte. Ausserdem hat man festgestellt, dass die vorher “bekannte” strikte Trennung zwischen Teilchen und Wellen nicht mehr aufrechterhalten werden kann und sowohl Licht manchmal Teilchencharakter haben kann (zum Beispiel Einsteins Arbeit zum Photoeffekt, die ihm den Nobelpreis bescherte), als auch Teilchen gelegentlich Wellencharakter zeigen können (beispielsweise Elektronen am Doppelspalt). Und nicht nur das, die Heisenberg’sche Unschärferelation besagt, dass wir, wenn wir durch eine Messung den exakten Aufenthaltsort eines Teilchens bestimmt haben, keine Möglichkeit mehr haben, seine Geschwindigkeit zu bestimmen und umgekehrt. Letzteres ist übrigens eine fundamentale, prinzipielle Unmöeglichkeit und basiert eben gerade nicht auf unzulänglichen Messmethoden.

Nun haben wir ein Problem. Bis zu diesem Zeitpunkt war der Sinn und Zweck, quasi das Selbstverständnis der Physik, zu verstehen, wie das Universum funktioniert. Actio und Reactio, klare Ursachen, klare Wirkungen. Plötzlich merkte die Physik, auf fundamentaler Ebene rein prinzipiell keine solche konkreten Aussagen mehr treffen zu können, alles unterhalb einer gewissen Schwelle konnte eventuell noch punktuell wahrgenommen werden, aber je kleiner die Strukturen wurden, desto unschärfer mussten die übrigen Randbeobachtungen werden. Über den Ursprung, quasi den “Grund” für die Quantenmechanik kann nur spekuliert werden, nach heutigem Kenntnisstand wird man sie nie verstehen können. Ausser natürlich, jemand erfindet endlich den Heisenberg-Kompensator.

Kommen wir zum Kernpunkt dieses Blogeintrags: Man kann zwar, wie bereits erwähnt, nach heutigem Kenntnisstand keine definitive Antwort auf die Interpretation der Quantenmechanik geben (wobei es mich nicht wundern würde, wenn noch zu unseren Lebzeiten ein genialer Kopf mal wieder die komplette bekannte Physik umwirft und zeigt, dass es eben doch geht), aber das hat die Physiker nicht daran gehindert doch Theorien aufzustellen und – und das ist in meinen Augen die Abkehr vom traditionellen Wissenschaftsbegriff – einzelne Theorien anderen deshalb vorzuziehen, weil man daran glaubt. Nicht etwa, weil Messungen einer Theorie den Vorzug über die anderen geben, sondern hauptsächlich deshalb, weil man, nunja, es ganz doll so haben will und im Zweifelsfall die eigene Meinung auch mal mit einem resoluten Aufstampfen untermauert.

Drei Theorien haben sich hauptsächlich rausgebildet.

Die bei weitem populärste ist die sogenannte “Kopenhagener Deutung”, die die vorhin erwähnten Wahrscheinlichkeitswolken im Wesentlichen als naturgegebenen Nicht-Determinismus interpretiert. Man kann also ohne Messung den Aufenthaltsort eines Elektrons nicht bestimmen, weil er tatsächlich durch einen reinen Zufallsprozeß bedingt ist. In anderen Worten: “Wir können prinzipiell nicht nah genug rangehen, um es verstehen zu können, also ist es grundsätzlich ein nichtdeterministischer Vorgang”. Ausserdem kann es nicht schaden, an dieser Stelle laut “Nänänänänänänä” zu singen und sich dabei die Augen und Ohren zuzuhalten.

Die zweitpopulärste Deutung ist die sogenannte Viele-Welten-Theorie. Sie besagt ganz im Sinne von Star Trek (und sehr bildlich und vereinfachend gesprochen), dass sich mit jeder “Entscheidung”, die das Elektron “trifft” die Welt, das Universum und der ganze Rest in soviele neue Welten aufspaltet, wie es “Handlungsmöglichkeiten” gibt. In meinen Augen hat diese Deutung zwar einige nette Implikationen (Interessierte Menschen seien hier zum Beispiel auf die Wikipedia verwiesen), widerspricht aber ganz fundamental dem, was meiner Meinung nach der Grundsatz für jede wissenschaftliche Arbeit sein sollte. Gemeint ist, was gemeinhin als Ockhams Rasiermesser bekannt ist, das Prinzip, dass “von mehreren Theorien, die den gleichen Sachverhalt erklären, die einfachste zu bevorzugen ist”. Und in jeder kleinsten Zeiteinheit das bestehende Universum in abermilliarden neue Universen aufzuspalten, das ist hoffentlich nicht nur in meinen Augen ein bisschen viel. Tatsächlich dürfte die Zahl auch für kleinste Zeiteinheiten so unglaublich gigantisch groß sein, dass wir Menschen uns keine Hoffnung drauf machen müssen, jemals auch nur die Größenordnung zu begreifen…

Deutung Nummer Drei ist, vereinfacht gesprochen, elzoidos billiardspielender Roboter. Es existiert also ein Determinismus dahinter, wir sind nur zu doof, ihn zu erkennen. Offiziell heisst die Theorie “Bohmsche Mechanik” und wird hauptsächlich deshalb von den meisten Physikern abgelehnt, weil sie sogenannte verborgene Variablen enthält, also Variablen, die sich jenseits unserer Vorstellungskraft (ganz zu schweigen von Messbarkeit) befinden. Das mögen Physiker nicht, eben weil sie es nicht messen können und – wie wir alle wissen – was man nicht messen kann, existiert nicht. Punkt. Nänänänänänänä.

So, genug erzählt für heute, im nächsten Teil gehts dann weiter in Richtung Gehirn, (Nicht-)Determinismus und Gott.

Piratitätskrise

Der absolute Großteil der Piraten, die ich bisher kennengelernt habe, sind ganz normale Leute und – jedenfalls soweit ich das beurteilen kann – voll in Ordnung.

Da werden sinnvolle Gedanken gut begründet überlegt  und dabei der gesunde Menschenverstand nicht ignoriert.

Wohlgemerkt spreche ich hier von Piraten, die ich mehr oder weniger persönlich kenne. Das sind hauptsächlich welche aus dem Stammtisch Heilbronn, aus dem Bezirksverband Stuttgart, und aus dem Landesverband Baden-Württemberg – ich habe hier fast ausschließlich Menschen kennengelernt, die politisch vernünftig[tm](c) sind. Für die das Grundgesetz mit seinen Werten wie Menschenwürde, Gleichheit, Freiheit nicht nur theoretisch gut ist, sondern das grundsätzliche Prinzip verkörpert, nach dem man sich richten kann und muss, um in einer Gesellschaft zu leben, in der das Leben auch Spaß macht.

Man will grundsätzlich keine ideolotisch richtige Lösung für ein Problem finden, man will die beste Lösung für ein Problem finden. Man will eigentlich nur ein wenig die Welt verbessern und das möeglichst durch eine wissenschaftliche Vorgehensweise unter Ausschluss und Ächtung von Hass und Diskriminierung.

Und dann kommen ein paar Arschlöcher daher und wollen das alles kaputt machen. Seien es nun Leute, die meinen, mit unterschwelligen Fragen und Unterstellungen, den Holocaust in Frage stellen zu müssen, die ein Parteiforum inklusive sämtlicher Daten ohne großartige Abstimmung mit irgendjemandem auf einen privaten Server umziehen zu müssen (wobei ich hier definitiv noch Klärungsbedarf sehe, warum das überhaupt passieren konnte), oder sei es gar durch mindestens ein derzeitiges (Noch?)-Mitglied des Bundesvorstand, der sich anscheinend für den König der Piraten hält und der offenbar entweder den Knall nicht gehört oder (und ich drück fest die Daumen, dass ich hier bestätigt werde) ein U-Boot der Titanic-Redaktion ist.

Deshalb kann ich den Piraten, die derzeit schwer mit dem Gedanken spielen, aus der Partei auszutreten, nur zurufen: Hängt es bitte nicht an einzelnen Vollidioten auf, egal wie laut sie schreien. Die meisten von uns sind eigentlich ganz in Ordnung. Bringt euch ein, aber springt bitte nicht unbedacht über Bord – in den tiefen Gewässern ist es derzeit nach wie vor ungastlicher als im Boot. Ob ich die Situation nach dem Bundesparteitag allerdings noch genauso sehe, wird sich in Bingen zeigen.

Ahoi!

Leicht unsortierte Gedanken zum Filesharing

Vorweg: Ich bin kein Anwalt, will keiner sein und wer mir das unterstellt, den werd ich mal privat aufsuchen müssen :)

Den Königsweg, das einzig zukunftstaugliche Geschäftsmodell kenne ich nicht, behaupte auch nicht ihn zu kennen und zweifel auch, dass es das Eine überhaupt gibt.

Der Punkt hier ist: Filesharing existiert und ist zumindest in jugendlicheren Bevölkerungsschichten ein Massenphänomen. Trotzdem oder gerade deshalb bin ich der Meinung, dass die derzeitige Taktik der Musikindustrie und ihrer Anwälte, die Fans mit empfindlich kostenpflichtigen Abmahnungen zu bedenken, ein absoluter Holzweg ist und möglichst mit sofortiger Wirkung wirksam unterbunden gehört.

Man kann durchaus argumentieren, dass es moralisch fscahl sei, Musikdateien auf der Festplatte vorliegen zu haben, für die man nichts bezahlt hat. Man möge mir dann aber bitte schlüssig herleiten, warum ebendies nur dann tatsächlich illegal ist, wenn man an die jeweilige Datei via P2P-Filesharing gekommen ist, es aber meines Wissens nach legal ist, das absolut selbe Ergebnis zu erzielen, indem man die Streams von Webradios mitschneidet oder gar Youtube-Videos im Zweifelsfall per Browserplugin mit einem Klick automatisiert als MP3 auf die Festplatte holt. Der juristische Unterschied ist hier der Upload an Leute, die man nicht unbedingt kennt. In Anbetracht der alternativen, kostenlosen, legalen Beschaffungsmöglichkeiten ist aber in meinen Augen dieser Unterschied auch irgendwie überholt.

Jedenfalls jaulen ja bekannterweise die Musikindustrie, ausgewählte Jünger und andere Vollpfosten schon seit Jahren mal aus mehr oder weniger unlauteren Gedanken raus: Filesharing is killing music (In den 80ern auch bekannt als: Home taping is killing music). Illegale Downloads (seit Napster so um die Jahrtausendwende groß wurde) seien vom Teufel und niemand kauft heutzutage mehr Musik.

Bis vor wenigen Jahren noch gab es keine Möglichkeit, Musikdateien zu kaufen. iTunes gibt es zwar schon eine Weile, aber lange Zeit davon ausschließlich mit DRM-verseuchten Dateien, was den Kauf nicht unbedingt attraktiv und für Nutzer von Nicht-Mainstream-Betriebssystemen gar unmöglich macht. Es gab zwar oft die Möglichkeit, die gekauften Dateien (in begrenzter Anzahl) auf eine CD zu brennen und dann wieder in ein freies Format zu rippen, aber die Vorteile der digitalen Welt erst nach einem Zwischenschritt in die physikalische Welt nutzen zu können, das kann auch nur Apple den Jüngern als Feature verkaufen ;)

Kommen die Oberspezialisten und pöbeln rum: “Nicht für Musik bezahlen, auf ein genehmes Geschäftsmodell warten und solange Filesharing betreiben ist Erpressung. Und nur weil es viele machen und niemand so richtig juristisch durchblickt macht es das moralisch nicht vertretbar. Der einzige, der darüber zu entscheiden hat, wann, wo und wieviel er für sein Produkt verlangen will, beziehungsweise muss, ist der Musiker selbst.”

Preise für Produkte (und irgendwie widerstrebt es mir im Inneren, von Musik hier als Produkt zu sprechen, dadurch wird sie zu sehr auf den kaufmännischen Aspekt eingedampft und das tut ihr Unrecht) entstehen nicht aus der Luft raus (ausser eventuell bei Software Security Solution Providers und ähnlichem Gesindel ;) ). Man darf die Fixkosten nicht aus den Augen verlieren, muss die Grenzkosten abschätzen (was kostet es, “ein Produkt mehr” herzustellen und an den Endverbraucher zu bringen) und das dann mit der erwarteten Anzahl von Verkäufen irgendwie in Einklang bringen, wobei natürlich der Endpreis auch einen großen Einfluss auf die Verkaufszahlen hat.

Genau hier sitzt auch ein Kernargument: Physikalische CDs verursachen signifikante Grenzkosten. Downloads tun das nicht, ihre Grenzkosten sind so nahe an der 0, dass man sie prinzipiell ignorieren kann.

Nun sieht man aber auch heute noch, dass sich die Preise für CDs und ihre Downloadäquivalente auf ähnlichem Niveau bewegen, so dass selbst einem Laien irgendwie klarwerden muss, dass hier im Zweifelsfall die Downloadpreiskalkulation sehr zu Ungunsten des Verbrauchers geführt wird. 100 verkaufte Downloadalben für je 10 Euro erzeugen nunmal heutzutage den gleichen Gewinn wie 1000 verkaufte Einheiten für je 1 Euro. Und das ist keine Erpressung oder Bevormundung, wie die Musikindustrie gefälligst Preise kalkulieren soll, das ist ein Verbesserungsvorschlag, um P2P vergleichsweise uninteressanter zu machen, denn das ist in meinen Augen der einzige Weg, der zum Ziel führt.

Einfachere Bezahlfunktionen und Zusatzfeatures sind hier ein weiterer Lösungsansatz. iTunes wurde in einer Zeit groß, in der Filesharing schon als “Volkssport” existierte und ich bin mir recht sicher, dass bei deren Erfolg hier nicht die Millionenklagen der Musikindustrie ausschlaggebend waren, sondern eher die Einfachheit des Kaufvorgangs. Mit P2P sind abgebrochene Downloads, Viren, schlechte/falsche Meta-Tags, Fake-Uploads und langsame Geschwindigkeiten bei obskureren Titeln an der Tagesordnung. Amazon MP3, iTunes und Konsorten haben all diese Nachteile nicht, verlangen dafür einen Preis und – huch, Überraschung – die Konsumenten nutzen die Angebote.

Und wenn man dann aus der Überlegung noch einen Schritt weitergeht, kann man in der Tat bei “Kostenlos” landen. Es wird weniger Geld mit dem Verkauf der Musik selbst verdient, aber dafür immer mehr Geld mit Merchandising, Konzerten und anderen knappen Gütern. Freemium-Modelle haben sich nicht nur bei Browserspielen bewährt, sondern können, wie beispielsweise Radiohead als bekannterer Act, oder Sigur Ros als eher obskureres Beispiel vorgemacht hat, auch bei Musik funktionieren.

Kontern die geistig nicht so sehr Begabten: “Musiker allgemein würden dann auch nicht mehr von Einkommen leben, sondern von Spenden. Manche besser, manche schlechter. Aber sie wären keine Produzenten mehr, die einen Beitrag leisten, sondern schlicht und ergreifend Bettler.”

Es ist doch eine ganz normale marktwirtschaftliche Abschätzung, bei welchem Preis (oder auch Preisabstufungen) der Gewinn vermutlich maximiert wird. Ein CD-Album, das nicht unter 100 Euro zu haben ist, wird wie Blei in den Regalen liegen und es gibt durchaus Versuche der Musikindustrie, ein abgestuftes Modell umzusetzen. Warum dann aus Werbe- oder auch Karmazwecken die absolute Grundversion nicht kostenlos sein darf, ohne dass der Künstler sich als Bettler zu fühlen hat, will sich mir nicht erschliessen. Wohlgemerkt werden die offiziellen Musikvideos heutzutage regelmäßig offiziell bei Youtube in hoher Qualität hochgeladen und sind damit auch in ebenso hoher Qualität auch kostenlos und legal gezielt downloadbar.

Lassen wir nochmal die Fans des inkohärenten Denkens zu Wort kommen: “Wenn du illegale Downloads für nicht so schlimm hälst, dann musst du ja gefälligst auch in Bus und Bahn Schwarzfahren, das ist ja genau das selbe!”

Hier ist das Stichwort: Verhältnismäßigkeit. Schwarzfahrer sind mit recht geringem Aufwand zu finden und zu identifizieren. Um das selbe bei Filesharern zweifelsfrei hinzukriegen, sind schon ganz andere Mittel vonnöten. Die Vorratsdatenspeicherung wäre hier zwar denkbar, die Verwendung deren Daten wurde aber eben aufgrund der Verhältnismäßigkeit glücklicherweise vom Bundesverfassungsgericht einstweilen auf schwere Straftaten eingeschränkt und – wie hoffentlich nicht nur ich hoffe – zeitnah komplett gestrichen. Vergleichbar wäre eher, wenn Schwarzfahrerei nur dadurch verhinderbar wäre, jeder Person ein Zwangsimplantat mit RFID und Bezahlfunktion in die Schädeldecke zu implantieren – ungeachtet dessen, ob man die öffentlichen Verkehrsmittel überhaupt nutzen will. Ja, an dieser Stelle hinkt mal wieder der Vergleich zwischen physikalischer Welt und der Welt der Informationen, aber das tun solche Vergleiche irgendwie grundsätzlich.

Jedenfalls: Die großen Künstler gab und gibt es nach wie vor und diese verdienen auch weiterhin Geld mit ihrer Musik, trotz Filesharing. Kleine, junge, aufstrebende Künstler haben dagegen dank Internet plötzlich die Möglichkeit, an den traditionellen Wegen vorbei bekannt zu werden – Mund-zu-Mund-Propaganda ist in Zeiten von Web 2.0 so effizient möeglich wie noch nie vorher.

Mein eigentliches Argument, mit dem ich langsam zum Schluss kommen will: P2P geht nicht mehr weg, egal wie doll man mit dem Fuß aufstampft. Wenn die Musikindustrie überleben will, muss sie Modelle finden um mit Filesharing konkurrieren zu können. Das tut sie langsam aber sicher auch immer mehr, aber das Festhalten an dem, wie es früher war, ist in Anbetracht der fortschreitenden Technik und wachsender Bandbreite halt nicht mehr möglich. Ich sehe aber keinen grundsätzlichen Grund, warum es keine Koexistenz zwischen kostenlosem Filesharing und offiziellen Vertriebskanälen geben können soll.