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Vorrede

Ist die aktuelle theoretische Physik nur noch eine einzige Gleichung von ihrer Vollendung entfernt? Oder sind die Hypothesen von Superstrings, mehrdimensionalen Branen, unendlich vielen Blasenuniversen und dunkler Energie eher Anzeichen fortgeschrittener Desorientiertheit?

Ich neige zur zweiten Annahme. Die Diagnose ist Verlust des Realitätsbezugs, und das Heilmittel ist keine neue Gleichung, sondern Ontologie.

Was ist damit gemeint? Folgendes: In der Entwicklung der Physik sind ontologische Fragen – Fragen wie: "Was ist ein Elektron? Woraus besteht es?" oder: "Warum krümmt Masse das Raum-Zeit-Kontinuum?" – ausgeblendet und ontologische Prinzipien ignoriert worden, und der gegenwärtige Zustand der theoretischen Physik ist die letzte Folge dieser Unterlassungen.

Auf dieser Homepage präsentiere ich diejenige Physik, die entsteht, wenn ontologische Überlegungen bei der Bildung physikalischer Hypothesen mit einbezogen werden. Auf diese Weise entfaltet sich eine ontologische Struktur, von der aus der formale Teil der wichtigsten physikalischen Theorien nicht nur verstanden, sondern auch abgeleitet werden kann. Das Ergebnis ist eine Art von Physik, die mit der vorherrschenden Physik formal teils identisch, teils eng verwandt, begrifflich jedoch von ihr völlig verschieden ist, weil sie auf einem ontologischen Fundament ruht.

Hier werde ich versuchen, die Grundzüge dieses Vorgangs zu skizzieren, indem ich auf die wesentlichsten Stationen in der Entwicklung der theoretischen Physik eingehe und dabei ontologische Grundsätze berücksichtige.

Zunächst zu den ontologischen Grundsätzen selbst.

(A1) Über Existenz: Alles, was existiert, übt Wirkungen aus. (Etwas, was mit nichts anderem wechsel­wirkt, existiert nicht.) Wirkungen müssen von etwas ausgehen. Es muss also einen Träger der Wirkungen geben. Träger und Wirkung können nicht voneinander getrennt werden. (Ein Beispiel: die Erde. Sie ist von ihrer Gravitation nicht trennbar. Es gibt sie nur mit Gravitation.) Im Begriff der Existenz sind beide, Träger und Wirkung, untrennbar verbunden. Der Träger allein existiert nicht, die Wirkung allein existiert nicht.

(A2) Was existiert, beansprucht seinen raumzeitlichen Ort exklusiv für sich. Zwei Seiende können sich nicht zugleich am selben Ort befinden.

(A3) Wenn ein Objekt auf ein anderes, räumlich distanziertes Objekt eine Wirkung ausübt, dann muss diese Wirkung durch etwas vermittelt werden, d.h. es muss ein Seiendes geben, das diese Vermittlung leistet.

(A4) Was außerhalb von Raum und Zeit ist, kann nicht Ursache raumzeitlicher Veränderungen sein.

Jede Hypothese, die einem der ontologischen Grundsätze widerspricht, ist falsch.

Nun zur Anwendung.

Newtons Gravitationstheorie widerspricht (A3); In ihr fehlt das vermittelnde Element: eine Wirkung über den leeren Newtonschen Raum hinweg ist unmöglich. Die Theorie ist also falsch. Warum ist sie dennoch so erfolgreich? Weil sie in formaler Hinsicht die Näherung einer Theorie darstellt, in der der ontologische Widerspruch beseitigt ist: Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Hier werden Raum und Zeit zu denjenigen Seienden, die die Vermittlung leisten: vom beeinflussenden zum beeinflussten Objekt führt eine differenzielle raumzeitliche Kausalkette.

Es ist wichtig, zu sehen, dass Raum und Zeit dadurch, dass ihnen Veränderung zuerkannt wird, selbst zu Seienden werden – zu etwas, was existiert. (Etwas, was nicht existiert, kann sich nicht ändern.) Sie treten dadurch aus ihrem bisherigen schattenhaften ontologischen Status als entia rationis bzw. Formen der Anschauung heraus und werden zur Existenz erhoben. Waren sie zuvor bloß die Bühne für die sich entfaltende Wirklichkeit, sind sie nun selbst Akteure.

Maxwells Gleichungen der elektromagnetischen Wechselwirkung produzieren Wellen – Lichtwellen. In der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts wurde vorausgesetzt, dass die Lichtwellen für ihre Fortpflanzung ein Medium benötigen, den sogenannten Äther. Die Äther-Hypothese galt am Ende des neunzehnten Jahrhunderts als vollkommen gesichert. (Maxwell selbst hat viele Jahre lang versucht, seine Gleichungen auf mechanisch-anschauliche Weise aus der Dynamik des Äthers abzuleiten.) Die Gewissheit, dass der Äther existiert, wurde erst dadurch erschüttert, dass die gemessene Geschwindigkeit der Lichtwellen immer gleich war, unabhängig von der Bewegung der Erde relativ zum postulierten Äther.

Durch Einsteins spezielle Relativitätstheorie wurde der Äther überflüssig. Die "Ätherwellen" wurden zu elektromagnetischen Wellen, aus periodischen Veränderungen der Amplitude einer Ätherschwingung wurden periodische Veränderungen der Werte des elektrischen und magnetischen Feldes.

Dazu ist nun Einiges von grundlegender Bedeutung anzumerken:

1. Was ist ein Feld? Die Zuordnung von Zahlen zu Raum-Zeit-Punkten. Diese Zahlen drücken die Stärke (und Richtung) der Wirkung des Feldes im betreffenden Punkt aus. Das bedeutet: das Feld repräsentiert nur die Wirkung.

Gemäß (A1) gilt daher:

S1: Ein physikalisches Feld ist ein Beschreibungsmittel, aber es existiert nicht: Existenz kann ihm nur zusammen mit seinem Träger zuerkannt werden, mit dem es untrennbar verbunden ist. Nach (A3) benötigt aber der Elektro­magnetismus für seine Vermittlung ein Seiendes. Deshalb ist das Medium für die Lichtwellen nur formal überflüssig, ontologisch ist es jedoch notwendig. Der Träger kann nicht einfach durch die Wirkung ersetzt werden, die von ihm ausgeht. Aus ontologischer Sicht ist der Verzicht auf ein Medium nicht zulässig.

2. Raumzeit ist das Medium, das Gravitation vermittelt. Daher existiert sie. Aus der Tatsache, dass Raum und Zeit selbst Seiende sind, lassen sich folgende Schlüsse ziehen:

Gemäß (A3) benötigen alle Wechselwirkungen für ihre Vermittlung ein Seiendes. Dieses Seiende kann jedoch nichts Raumerfüllendes sein, wie dies vom Äther angenommen worden war. Im Newtonschen leeren Raum wäre das möglich, nach der Erhebung des Raums zur Existenz ist es aber ontologisch falsch: gemäß (A2) kann dort, wo etwas existiert, nichts anderes existieren. Der Raum existiert jedoch überall, und deshalb kann es kein weiteres Seiendes geben, durch das irgendeine andere Wirkung zwischen Objekten vermittelt wird.

Das bedeutet:

S2: Jede Wechselwirkung wird durch Raumzeit vermittelt. Jedes Feld muss sich durch Veränderungen der Raumzeit definieren lassen.

Das Medium des Elektromagnetismus ist also ebenfalls Raumzeit. (In der gegenwärtigen Theorie des Elektromagnetismus ist das nicht der Fall. Ich werde weiter unten darauf zurückkommen.)

3. Betrachten wir nun elementare Objekte. Sie existieren, und daher kann nach (A2) dort, wo sie sind, nichts anderes zugleich sein. Das gilt auch für Raum und Zeit, die ja selbst ebenfalls existieren. Das heißt: dort, wo ein Objekt ist, kann nicht Raumzeit sein. Raum und Zeit existieren somit außerhalb von Objekten, und Objekte existieren außerhalb von Raum und Zeit. Damit sind wir jedoch in einen Widerspruch zu (A4) geraten: etwas, was außerhalb der Zeit ist, kann nicht auf etwas einwirken, was in der Zeit ist. Die raumzeitliche Kausalkette, die für die Übermittlung einer Wechselwirkung erforderlich ist, kann nicht bei etwas beginnen, was selbst ohne Zeit ist.

Wenn aber ein Objekt – als Verursacher raumzeitlicher Veränderungen – nicht außerhalb von Raum und Zeit sein kann, dann muss es ein Teil der Raumzeit sein, es muss aus Raum und Zeit bestehen; Objekte sind also Zustände der Raumzeit.

S3: Objekte sind stationäre (oder annähernd stationäre) Zustände der Raumzeit. Das bedeutet: Sie sind Attraktoren der Kontinuumsdynamik.

Eigenschaften von Objekten – wie Masse oder Ladung – sind demnach auf Raumzeitänderungen zurückzuführen.

Aus S1, S2 und S3 ergibt sich folgender Satz:

(S) Raumzeit ist das Einzige, was existiert. Jedes Objekt, jede Wechselwirkung, jeder Prozess – kurz: alles ist Veränderung von Raum und Zeit. Dies ist das ontologische Fundament, von dem die theoretische Physik ausgehen muss.

(Um zur Begründung der Wirklichkeit und ihrer Beschreibung vorzudringen, ist es tatsächlich notwendig, noch einen Schritt weiter zu gehen. Davon kann aber hier noch nicht die Rede sein.)

Welche Art von Physik entsteht auf dieser Grundlage? Obwohl die bisherigen Schlussfolgerungen etlichen Voraussetzungen zu widersprechen scheinen, die in der neuen Physik für selbstverständlich gehalten werden, ist es doch weitgehend dieselbe Physik. In dieser kurzen Vorrede kann ich die dafür benötigten Gedankengänge allerdings nur andeuten – die ausführliche Darstellung bleibt den Arbeiten vorbehalten, die auf der Seite Physik aufgelistet sind.

Die Spezielle Relativitätstheorie folgt aus (S) fast unmittelbar. Der Weg ist, zunächst Raum und Zeit zu trennen und nur ein Raumkontinuum anzunehmen. In diesem Kontinuum gibt es dann ausschließlich Wellen mit Lichtgeschwindigkeit. Andere Geschwindigkeiten müssen demnach als Überlagerungen von Wellen mit Lichtgeschwindigkeit aufgefasst werden. Aus diesen Annahmen lassen sich Lorentz-Transformation und Minkowski-Raum ableiten.

Für die Beschreibung der Gravitation ist es erforderlich, dem Raumkontinuum lokale metrische Änderungen der Länge (Änderungen des Längenmaßes) zuzuschreiben, die longitudinale metrische Flüsse verursachen. Diese Flüsse sind die Gravitation. Auch hier sind, wie bei der speziellen Relativität, Raum und Zeit zunächst getrennt – im Fluss ist die Zeit immer konstant –, und erst beim Übergang von lokaler zu globaler Betrachtung verändert sich die lokale Zeit entsprechend der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Masse ist eine lokale metrische Längen-Deformation, die – in Abwesenheit jeder Störung – einen stationären, zur Masse hin gerichteten beschleunigten metrischen Fluss verursacht. Die Ergebnisse stimmen hier mit denen der Allgemeinen Relativitätstheorie überein.

Materie und Antimaterie sind entgegengesetzte metrische Deformationen. Der metrische Fluss ist bei Materie reell, bei Antimaterie imaginär.

Die elektromagnetische Wechselwirkung folgt aus lokalen metrischen Änderungen des Winkels (Änderungen des Winkelmaßes), die transversale metrische Flüsse verursachen. Elektrische Ladung ist eine lokale metrische Winkel-Deformation, die einen stationären, rotierenden metrischen Fluss um das geladene Objekt herum verursacht.

Positive und negative Ladung sind entgegengesetzte metrische Deformationen. Der metrische Fluss ist bei positiver Ladung reell, bei negativer imaginär.

Die Stärke der Gravitation hängt im selben Maß von der verursachenden Längen-Deformation ab wie die Stärke des Elektromagnetismus von der verursachenden Winkel-Deformation. In diesem Sinn sind die beiden Wechselwirkungen also gleich stark. Da sich bei elektrisch geladenen elementaren Objekten die beiden Deformationen aber um mehr als 40 Größenordnungen unterscheiden, bleiben Gravitation und Elektromagnetismus in nahezu allen realen Situationen getrennt.

Was ist mit der quantenmechanischen Revolution, durch die die Physik in den ersten Jahrzehnten des zwanzigsten Jahrhunderts grundlegend umgestaltet worden ist? Auch hier bewährt sich die Hypothese (S) auf folgende Weise:

Aus (S) folgt, dass die Welt eine Welt aus Wellen ist. Auf Basis dieser Annahme lässt sich die Tatsache einer fundamentalen Quantisierung der Wirklichkeit verstehen und ableiten. Die Struktur des quanten­mechanischen Formalismus wird ontologisch einsichtig. Die nichtlokalen Zusammenhänge zwischen räumlich separierten Systemen, die bereits als bewiesen galten, stellen sich als Artefakte falscher Grundannahmen heraus.

Kurz gesagt: (S) ermöglicht eine lokale und objektive Interpretation der Quantentheorie.

Die Liste der auf (S) basierenden Änderungen bestehender und Ableitungen neuer physikalischer Hypothesen ließe sich noch lange fortsetzen. Da es aber hier nicht um Vollständigkeit geht, will ich an dieser Stelle abbrechen und mich stattdessen dem zweiten Thema meiner Homepage zuwenden:

Auf dem Weg zur Erkenntnis befinden wir uns immer in einem erkenntnistheoretischen Zirkel. Wir stellen Hypothesen auf und prüfen sie, indem wir damit an die Wirklichkeit herantreten. Entweder stimmt die Wirklichkeit – im Rahmen der Messgenauigkeit – mit unserer Hypothese überein, oder sie widersetzt sich. Dann müssen wir unsere Hypothese korrigieren oder es mit einer anderen versuchen. Überprüfung ist das Kriterium, durch das sich die naturwissenschaftliche von anderen Arten der Hypothesenbildung unterscheidet. Ihm verdankt sich der ungeheure theoretische und technische Erfolg der Naturwissenschaft.

Dieser Gedanke lässt sich verallgemeinern. Naturwissenschaft kann sich nicht auf rein fachspezifische Fragen beschränken. Sie verdrängt andere – z.B. religiöse oder esoterische – Erklärungssysteme und wird zur Grundlage einer Weltanschauung. Für diese Weltanschauung gilt nun genau dasselbe, was soeben über einzelne Hypothesen gesagt wurde: Entweder erweist sich unser Verständnis der Wirklichkeit als tragfähig – womit gemeint ist, dass bei seiner umfassenden Anwendung keine unbehebbaren Erklärungslücken und Widersprüche auftreten –, oder die Wirklichkeit erweist sich als widerständig, indem sie uns mit Problemen konfrontiert, die sich unseren Erklärungsversuchen widersetzen. Dann müssen wir unsere Sicht der Wirklichkeit korrigieren oder es mit einer anderen versuchen.

Tatsächlich gibt es einige Fragen, die sich einer Erklärung auf Basis der Naturwissenschaft in ihrer gegenwärtigen Form entziehen. Die Liste dieser Fragen ist zwar kurz, die Fragen selbst sind aber von außerordentlicher Bedeutung. Sie lauten wie folgt:

Warum ist etwas und nicht nichts?

Was ist Seiendes?

Woher stammt das Allgemeine?

Warum gibt es Naturgesetze? (Das sogenannte "Induktionsproblem")

Wie ist Empfindung möglich? (Das Problem der "Qualia")

Existiert Willensfreiheit?

(Es gibt etliche weitere Fragen, die wir zurzeit nicht vollständig beantworten können, weil unser Wissen lückenhaft ist. Dazu gehört etwa die Frage, wie Leben entsteht. Auch unsere Kenntnisse über Selbst­organisation, Evolution und Ontogenese sind begrenzt. In all diesen Fällen können wir die Lücken jedoch durch wissenschaftliche Hypothesen ausfüllen, und die auftretenden Probleme erscheinen nicht als prinzipiell unüberwindliche Hindernisse, sondern als technische Schwierigkeiten.)

In der Naturwissenschaft wird die Existenz von Naturgesetzen zwar als selbstverständlich vorausgesetzt, sie kann jedoch nicht begründet werden. Auch die Herkunft des Allgemeinen ist vollkommen ungeklärt. Die Existenz der Qualia scheint sogar auf eine fundamentale Unvollständigkeit des naturwissen­schaftlichen Weltverständnisses hinzuweisen: Dieses reicht nur bis zur Informationsverarbeitung – der Sprung zum Quale bleibt unverständlich. Für die Hoffnung der Konstrukteure künstlicher Intelligenz, er werde sich als Folge zunehmender Komplexität der Simulationen von Geist eines Tages quasi von selbst ereignen, gibt es keinen rationalen Grund.

Das bedeutet: Solange diese Probleme nicht gelöst sind, wissen wir nicht, in welchem Maß wir dem naturwissenschaftlichen Weltbild vertrauen können.

Die derzeitige naturwissenschaftliche Sicht der Wirklichkeit bietet keine Möglichkeit, die aufgelisteten Fragen zu klären. Wenn man jedoch von der zuvor skizzierten Art von Naturwissenschaft ausgeht – der Naturwissenschaft, die auf einem ontologischen Fundament errichtet ist –, dann werden alle diese Fragen lösbar.

Eine der Fragen ist schon in dieser Vorrede beantwortet worden – die Frage: Was ist Seiendes? Die Antwort war: Alles Seiende ist Veränderung von Raum und Zeit. Jedes Objekt ist ein Attraktor der Kontinuumsdynamik, ein über die Zeit sich erhaltendes Muster aus Veränderungen der Raumzeit.

Ich kann die anderen Fragen hier nicht beantworten – das wird in aller Ausführlichkeit erst in den Arbeiten geschehen, die auf der Seite Philosophie angeführt sind –, aber ich kann zumindest die Grundideen der Antworten skizzieren. Die folgenden Überlegungen sind allerdings so verkürzt, dass sie wohl eher dazu geeignet sind, Interesse zu wecken als Verständnis zu begründen.

Warum ist etwas und nicht nichts? Alles Seiende kann sein oder nicht-sein. Für den Ursprung des Seienden kann jedoch gezeigt werden, dass er weder ist noch nicht-ist. Sein ontologischer Status ist somit weder Sein noch Nicht-Sein, sondern Notwendigkeit – einfach deshalb, weil ihn gedanklich beiseite zu schaffen hieße, ihm als ontologischen Status Nicht-Sein zuzuschreiben, was zuvor ausgeschlossen worden ist. Daher ist der Ursprung des Seienden notwendig, und mit ihm zugleich das aus ihm Hervorgehende, also das Seiende.

Woher stammt das Allgemeine? Die Welt besteht ausschließlich aus Einzelfällen. Die Gültigkeit physikalischer Gesetze erfordert jedoch die Existenz eines Allgemeinen über den jeweiligen Einzelfällen. Woher stammt es? Die Antwort ist wie folgt: Bedingung der Möglichkeit, das Einzelne vom Allgemeinen zu unterscheiden, ist das Vorhandensein von Skalierungen bzw. die Festlegung von Maßeinheiten. Notwendige Voraussetzung von Skalierung ist die Bezugnahme auf Seiendes. (Z.B. ist die Einheit der Länge durch die Wellenlänge eines materiellen Objekts definiert.) Daher muss die Herkunft des Allgemeinen vor allem Seienden liegen, d.h. dort, wo Einzelnes und Allgemeines infolge des Fehlens von Skalierungen ununterscheidbar sind: Der Ursprung des Seienden muss also zugleich der Ursprung des Allgemeinen sein.

Warum gibt es Naturgesetze? Tatsächlich gibt es nur ein einziges Gesetz: dasjenige, das die Wirklichkeit produziert. Alle anderen Gesetze sind daraus abgeleitet. Warum gibt es dieses eine Gesetz? Die Antwort folgt aus Überlegungen zum Ursprung des Seienden, die sich aber nicht so weit verkürzen lassen, dass sie hier Platz finden könnten.

Wie ist Empfindung möglich? Das kann aus dem Unterschied zwischen dem, was die Dinge an sich und dem, was sie für uns sind, d.h. aus dem Unterschied zwischen Wirklichkeit und Beschreibung der Wirklichkeit abgeleitet werden, der hier schon am Beispiel des physikalischen Feldes verdeutlicht worden ist: Von wirklich existierenden Objekten gehen Wirkungen aus, von Objekten in einer Beschreibung der Wirklichkeit gehen keine Wirkungen aus. Wirkliche Dinge sind aktiv, Dinge in Beschreibungen sind passiv. Es lässt sich zeigen, dass sich die metaphysische Qualität Aktivität der Dinge, die zur physikalischen Wirklichkeit gehören, bei der Entstehung von Geist in die metaphysische Qualität Empfindung umwandelt.

Gibt es Willensfreiheit? Ja, es gibt sie, und die Begründung lässt sich durch ein Beispiel andeuten, das trotz seiner Einfachheit doch mehr ist als eine bloße Metapher, weil es wesentliche Elemente der Erklärung enthält.

Betrachten wir ein Gefäß aus Glas. Wenn es angeschlagen wird, dann wird es in Schwingung versetzt und ein Ton erklingt. Es gibt nur ein einziges mögliches Schwingungsmuster, das sich immer ausbildet, unabhängig davon, wie und wo das Gefäß angeschlagen wird. Die Bewegungen der Bestandteile des Gefäßes – der Glasmoleküle – sind daher durch dieses Muster festgelegt. Die Kausalität wirkt vom Ganzen auf das Einzelne, vom Gefäß auf seine Bestandteile, und nicht umgekehrt.

Ähnliches gilt für ein neuronales Netz, das Geist hervorbringt. Das Netz enthält eine Reihe möglicher Aktivitätsmuster sowie Übergänge zwischen diesen Mustern. Die Aktivitäten der Bestandteile des Netzes – der Neurone – sind durch diese Muster und Übergänge festgelegt. Die Kausalität wirkt vom Ganzen auf das Einzelne, vom Netz auf seine Bestandteile, und nicht umgekehrt.

Geistige Zustände sind aber nichts anderes als solche Aktivitätsmuster. Also werden neuronale Aktivi­täten durch geistige Aktivitäten bestimmt und nicht umgekehrt.

Nun benötigen wir noch Folgendes: Das neuronale Netz wird durch seine eigene Aktivität permanent verändert. Deshalb ändern sich auch die Regeln, denen die Abfolge geistiger Zustände gehorcht. Mit anderen Worten: die geistige Tätigkeit ändert ihre eigenen Regeln. Das bedeutet aber, dass im Fall einer Entscheidung erst durch den Entscheidungsprozess selbst festgelegt wird, was geschieht. Auf die Frage, warum eine (entscheidungsfähige) Person so und nicht anders gehandelt hat, ist demnach nur eine einzige Antwort zulässig:

Weil sie es so wollte.

Damit beende ich diese kurze Orientierung. Zuletzt noch eine Auflistung der Themen dieser Homepage. In den Arbeiten, die hier zusammengestellt sind, ist Folgendes enthalten:

- die Antwort auf die Frage warum überhaupt etwas existiert
- die Antwort auf die Frage was Seiendes eigentlich ist
- die Ableitung des fundamentalen Prozesses, der die Wirklichkeit hervorbringt
- die Erklärung der Herkunft der Naturgesetze
- die eigentliche Erklärung warum die Wirklichkeit relativistisch ist
- die lokale und objektive Interpretation der Quantentheorie
- die Auflösung der quantenmechanischen Paradoxien
- eine lokale Beschreibung verschränkter Photonen
- die Beschreibung des grundlegenden Mechanismus der Gravitation
- die Eliminierung der Naturkonstante G (der Gravitationskonstante)
- die Beschreibung des grundlegenden Mechanismus des Elektromagnetismus
- die Vereinigung von Gravitation und Elektromagnetismus
- die geometrische Definition von Antimaterie
- die Begründung der Asymmetrie von Materie und Antimaterie
- die geometrische Erklärung des Atomaufbaus
- die geometrische Begründung einiger wichtiger physikalischer Zusammenhänge
- eine alternative Kosmologie
- eine Erklärung der dunklen Materie und der dunklen Energie
- die Erklärung des Zusammenhangs von Einzelnem und Allgemeinem
- die Lösung des Induktionsproblems
- die Antwort auf die Frage was Geist ist
- die Beschreibung von Materie und Geist durch ein und dasselbe Konzept der Natur
- die Begründung der Willensfreiheit
- die Erklärung der Qualia
- die Erklärung warum informationsverarbeitende Systeme keinen Geist hervorbringen
- die Erklärung warum informationsverarbeitende Systeme keine Empfindungen haben

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