Gravitation und Weltformel

[robbie1967]

Hallo,

Als interessierter Laie frage ich mal an, bezüglich Gravitationskraft in Bezug auf die sog. "Weltformel":

Gravitation ist doch eine geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit.

Daher wird es nicht möglich sein, in eine sogenannte "Weltformel" die alle (bis jetzt bekannten) Naturkräfte vereint, auch noch diese geometrische Eigenschaft (die sich möglicherweise erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn Raum und Zeit die kleinsten Plankeinheiten überschreitet, manifestiert) zu integrieren.

Doppelspaltexperiment => "Teilchen" haben Wellencharakteristik (sogar Moleküle oder Atome).
Erst bei Messung (Wechselwirkung) kollabiert die Wellenfunktion und die Quanten verhalten sich wie Teilchen.

Haben (elektromagnetische) Wellen oder Quanten eine Masse?

Ein Quant / Welle hat doch keine Ruhemasse (ohne Wechselwirkung gar keine Masse), sondern maximal einen Impuls bzw. Frequenz, daher keine gekrümmte vierdimensionale Raumzeit = keine Gravitation in der Quantenwelt.


lg.
robbie1967

[Ich]

Hi Robbie, Willkommen im Forum!

Daher wird es nicht möglich sein, in eine sogenannte "Weltformel" die alle (bis jetzt bekannten) Naturkräfte vereint, auch noch diese geometrische Eigenschaft [...] zu integrieren.
Wieso nicht? Muss man halt die Geometrie auch quantisieren (siehe Schleifenquantengravitation). Sagt ja keiner, dass das leicht ist.
Doppelspaltexperiment => "Teilchen" haben Wellencharakteristik (sogar Moleküle oder Atome).
Erst bei Messung (Wechselwirkung) kollabiert die Wellenfunktion und die Quanten verhalten sich wie Teilchen.
Leider kann ich dir den Thread, in dem das hier gerade diskutiert wird, nicht empfehlen. Meine Kurzversion: Quanten sind nicht Wellen, die bei Messung zu Teilchen werden. Quanten sind weder Welle noch Teilchen, zeigen aber Eigenschaften von beiden. Deine Argumentation geht also nicht.
Egal ob Welle oder Teilchen oder keines von beiden: Energie krümmt die Raumzeit. Auch das klassische elektromagnetische Feld tut das. Wie das im Detail in einer Quantengravitation funktionieren soll ist nicht klar, und es gibt da auch ein paar konzeptuelle Probleme. Aber prinzipiell gibt es keinen Grund, warum das nicht auch quantisiert funktionieren soll.

[robbie1967]

Danke für die Infos.

Mir war nicht bewusst dass auch Energie den Raum krümmt.

Erzeugt z.B. eine hochenergetische Strahlung (Gammastrahlung) eine Raumkrümmung?

Gedanke:
Wenn Masse den Raum krümmt dann vergeht die Zeit langsamer umso näher man dem Massemittelpunkt kommt.
Auch die Länge verändert sich.
Wenn man mitten durch die Erde (Kugelform angenommen) ein Loch bohren würde und den Durchmesser mit einem Massband messen würde und daraus den Umfang errechnen würde so wäre das Ergebnis größer als wenn man ein Maßband rund um die Erde legt und den Umfang direkt misst.

Wenn nun auch Energie (hochenergetische Strahlung) den Raum krümmt, so könnte man anhand der Raumkrümmung oder der Längenkontraktion feststellen wo sich das Photon aufhält.
Dies wäre eine "Messung" der Auswirkungen, ohne eine Wechselwirkung mit dem Photon selbst.

Wenn man diese geometrische Auswirkung auf die Umgebung, beim Doppelspaltversuch messen könnte, dann würde man wissen wo genau das Photon ist und trotzdem würde sich ein Interferenzmuster (Wellencharakteristik) am Target bilden.

Geht dieser Gedanke in die Richtige Richtung?

Ich gehe aber mal davon aus, dass es wohl nie so empfindliche Messinstrumente geben wird.

Beiliegend eine Skizze von mir zu meinem Gedanken.
Messphotonen A werden durch die Raumkrümmung abgelenkt.

Das Messphoton B würde wahrscheinlich durch seine eigene Raumkrümmung auch das Photon A ablenken.

Mathematisch könnte man dann aufgrund der Ablenkung den Ort errechnen?

Ich hoffe, es gibt keine wirkliche Wechselwirkung zwischen Photon A und B denn dann würde Photon A Teilchencharakteristik annehmen und aus wäre es mit dem Interferenzmuster am Target.

[robbie1967]

Bin ich mit solchen Fragen und Gedanken hier unter "Schulphysik und verwandte Themen" richtig?

[Ich]

Doppelter Beitrag.

[Ich]

Erzeugt z.B. eine hochenergetische Strahlung (Gammastrahlung) eine Raumkrümmung?
Ja. Das ist ein Spezialfall des Aichelburg-Sexl-Ultraboost.
Dies wäre eine "Messung" der Auswirkungen, ohne eine Wechselwirkung mit dem Photon selbst.
Wieso wäre das keine Wechselwirkung? Wenn du was messen willst, musst du Energie übertragen, in dem Fall über Gravitationswellen. Abgesehen von der unglaublichen Ineffizienz einer solchen Methode ist das nichts anderes als eine Messung des Photonenortes, mit allen Konsequenzen.
Wenn man diese geometrische Auswirkung auf die Umgebung, beim Doppelspaltversuch messen könnte, dann würde man wissen wo genau das Photon ist und trotzdem würde sich ein Interferenzmuster (Wellencharakteristik) am Target bilden.

Geht dieser Gedanke in die Richtige Richtung?
Nein. Du kennst den Ort, und weg ist das Muster, wie immer.

Bin ich mit solchen Fragen und Gedanken hier unter "Schulphysik und verwandte Themen" richtig?
Kann ich mir nicht vorstellen, wenn ich mich richtig an die Schulzeit erinnere. Aber solang's keinen stört, isses wohl egal.

[robbie1967]

:OT an
Upps jetzt bin ich in den Profibereich verschoben worden.:eek:
Als Laie hätte ich mich das nicht getraut.
Hoffentlich zerreissen mich die Profis nicht.:rolleyes:
OT aus:

Ich dachte immer, dass Strahlung sich gegenseitig nicht beeinflusst.

Gemäß meiner o.a. Skizze würde also dann auch Photon A Teilchencharakteristik annehmen wenn Photon B durch die Raumkrümmung abgelenkt wird?

[Ich]

Ich dachte immer, dass Strahlung sich gegenseitig nicht beeinflusst.
Doch, in der Quantenmechanik schon. Lies das hier (http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2141) im selben Bereich.
Gemäß meiner o.a. Skizze würde also dann auch Photon A Teilchencharakteristik annehmen wenn Photon B durch die Raumkrümmung abgelenkt wird?
Wenn du es so ausdrücken willst, ja.

[Philipp Wehrli]

Hallo,

Als interessierter Laie frage ich mal an, bezüglich Gravitationskraft in Bezug auf die sog. "Weltformel":

Gravitation ist doch eine geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit.

Daher wird es nicht möglich sein, in eine sogenannte "Weltformel" die alle (bis jetzt bekannten) Naturkräfte vereint, auch noch diese geometrische Eigenschaft (die sich möglicherweise erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn Raum und Zeit die kleinsten Plankeinheiten überschreitet, manifestiert) zu integrieren.

Doppelspaltexperiment => "Teilchen" haben Wellencharakteristik (sogar Moleküle oder Atome).
Erst bei Messung (Wechselwirkung) kollabiert die Wellenfunktion und die Quanten verhalten sich wie Teilchen.

Die Quantentheorie scheint mir zunächst gar nicht das Problem zu sein, zumindest nicht der Welle-Teilchen Dualismus. Diese kann meiner Ansicht nach durch die Viele-Welten Interpretation realistisch aufgelöst werden. Und da geometrische Interpretationen realistische Deutungen sind, kommst du wohl auch um die Viele-Welten Interpretation nicht herum.

Das erste Problem bei einer geometrischen Deutung ist aber das folgende:
Durch die Geometrie der Raumzeit sind die Teilchenbahnen in der Raumzeit definiert. Deshalb gilt für Materie das Äquivalenzprinzip: Alle Teilchen fallen gleich schwer, unabhängig von ihrer Form, ihrer Masse und ihrer Dichte. Siehe dazu:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Relativitatstheorie/Gravitation/gravitation.html

Für die anderen Kräfte gibt es aber kein Äquivalenzprinzip. Positiv und negativ geladene Ionen werden im elektrischen Feld in entgegengesetze Richtungen beschleunigt, und zwar in Abhänigkeit ihrer Masse. Wie ist dies möglich, wenn sie doch in der gleichen Raumzeit sind?

Ich denke, ich kann dieses Problem für die Coulombkraft geometrisch lösen:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Klassische_Physik/Coulombkraft_anschaulich/coulombkraft_anschaulich.html

Vieles deutet darauf hin, dass es auch eine Lösung für die starke und die schwache Kernkraft gibt. Diese sind aber mathematisch wesentlich komplizierter.

[robbie1967]

Vielen Dank für die tollen Erklärungen und Infos

Ich dachte immer, dass Strahlung sich gegenseitig nicht beeinflusst.
Gemäß meiner o.a. Skizze würde also dann auch Photon A Teilchencharakteristik annehmen wenn Photon B durch die Raumkrümmung abgelenkt wird?Doch, in der Quantenmechanik schon. Lies das hier (http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2141) im selben Bereich.

Beeinflusst das normale Licht und die Umgebungsstrahlung, bzw. die Teilchen in der Luft dann nicht auch den Doppelspaltversuch?
So müsste dann doch Photon A, gemäß meiner Skizze, durch diese Wechselwirkungen immer Teilchencharakteristik annehmen.

Dann müsste man den Doppelspaltversuch bei absoluter Finsternis und im Vakuum durchführen.


@Philipp Wehrli
Vielen Dank für die Links!

Mit einfacheren verständlichen Erklärungen der dahinterstehenden Mathematik sowie den diversen Annahmen, Theorien und Hypothesen komme ich wesentlich besser zurecht.
Auch geometrisch grafische Darstellungen sind sehr hilfreich.

[Marco Polo]

Beeinflusst das normale Licht und die Umgebungsstrahlung, bzw. die Teilchen in der Luft dann nicht auch den Doppelspaltversuch?
So müsste dann doch Photon A, gemäß meiner Skizze, durch diese Wechselwirkungen immer Teilchencharakteristik annehmen.

Dann müsste man den Doppelspaltversuch bei absoluter Finsternis und im Vakuum durchführen.

Nach meinem naiven Verständnis müsste sich das auch so ähnlich verhalten.

Habe hier noch was gefunden:

http://de.wikipedia.org/wiki/Dekoh%C3%A4renz#Einfluss_der_Umgebung

Gruss, MP

[Ich]

Beeinflusst das normale Licht und die Umgebungsstrahlung, bzw. die Teilchen in der Luft dann nicht auch den Doppelspaltversuch?
Nicht wirklich. Marco Polo hat schon einen treffenden Link gegeben. Du kannst davon ausgehen, dass die Photon-Photon Wechselwirkung um viele Größenordnung schwächer ist als die Photon-Elektron Wechselwirkung, die dort beschrieben ist.