Das Fundament der Physik

[Bauhof]

Zitat von Ich

Da bin ich im Prinzip deiner Meinung, insbesondere wenn man eventuelle Zusammenhänge zwischen Gravitation und Entropie berücksichtigt.

Hallo ICH,

die Zusammenhänge zwischen Gravitation und Entropie würden mich interessieren [1].

M.f.G. Eugen Bauhof


[1] Aber vielleicht sollte man für dieses Thema einen neuen Thread eröffnen.

[Ich]

Ja, das wäre ein neuer Thread. Ich habe selber vermutlich nicht viel beizutragen zu dem Thema. Lies dich am besten ein mit
http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics
und
http://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity,
dann könntest du vielleicht spezielle Punkte in einem solchen Thread vertiefen.

[Bauhof]

Zitat von Ich

Ja, das wäre ein neuer Thread. Ich habe selber vermutlich nicht viel beizutragen zu dem Thema. Lies dich am besten ein mit
http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics
und
http://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity,
dann könntest du vielleicht spezielle Punkte in einem solchen Thread vertiefen.

Hallo ICH,

danke für diese Hinweise.
Auf der Suche nach den deutschsprachigen Ausgaben dieser Artikel wurde ich zwar nicht fündig, aber ich bin dabei auf diesen interessanten Artikel gestossen, den ich im Unterforum "Aktuelle Meldungen" eingestellt habe.

P.S.
Jetzt erinnere ich mich wieder an die Arbeiten von Stephen Hawking und Bekenstein, die den Zusammenhang zwischen der Entropie und den Schwarzen Löchern erklärten. Vermutlich hast du diese Arbeiten im Sinn gehabt.

[RoKo]

Hallo Ich,

Zitat von Ich

.. Das sind emergente Gesetze, keine fundamentalen. Und ihre Stärke rührt daher, dass sie weder von den mikroskopischen Eigenschaften der Bestandteile eines Systems abhängen noch auf diese anwendbar sind. ..

Sofern du mit "emergente Gesetze" auch den 2. Hauptsatz der TD meinst, möchte ich widersprechen. Das Hamiltonsche Prinzip der kleinsten Wirkung führt bei einem Vielteilchensystem (Gas) zu einem Minimum, dass durch W mögliche Konstellationen realisiert werden kann. dW>=0, also die mikroskopische Variante des 2.Hautsatzes, ergibt sich aus dem Minimierungsprinzip. Da es auch den von dir zitierten Zusammenhang zwischen Entropie und Gravitation gibt, ist der 2.Hauptsatz auch hier anwendbar.

[RoKo]

Hallo zusammen,

aus den bisherigen Antworten auf die Ausgangsfrage "Welche fundamentalen Gesetze der Physik sind so allgemein und universell, dass sie auf alles in der Welt zutreffen?" kann ich nur den Schluss ziehen, dass es keine fundamentalen Gesetze der Physik gibt.

[RoKo]

Hallo zusammen,

im Thread "Verschränkung" im Standard-Forum hatte sich eine Nebendebatte ergeben, die auch für dieses Thema wichtig ist. Ich erlaube mir deshalb eine Zusammenstellung m.E. wichtiger Aussagen.

Zitat von RoKo

Hallo zusammen,

was ist dann fundamental in der Physik?

Zitat von Ich

Symmetrien. Vielleicht.

Zitat von Ich

..Und zum Verhältnis Symmetrie - Energieerhaltung aus ebendiesem Link:

Noch eine Anmerkung: Das Wort "Satz" wie in "Energieerhaltungssatz" oder soundsovielter "Hauptsatz der Thermodynamik" darf durchaus im Sinne der Mathematik verstanden werden:

Diese Sätze können also gar nicht fundamental sein.

Die Frage, die sich mir nun stellt, ist:
Aus welchen Axiomen und bereits bekannten Sätzen sind der Energieerhaltungssatz und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik deduziert worden?

Ist es nicht so, dass diese Sätze aus der Erfahrung abgeleitet sind und daher als Postulate in die Physik eingeführt werden müssten?

[Marco Polo]

Guten Morgen, Roko,

Zitat von RoKo

aus den bisherigen Antworten auf die Ausgangsfrage "Welche fundamentalen Gesetze der Physik sind so allgemein und universell, dass sie auf alles in der Welt zutreffen?" kann ich nur den Schluss ziehen, dass es keine fundamentalen Gesetze der Physik gibt.

in der klassischen Physik betrachtete man die Kraftgesetze für die Gravitation und die elektromagnetische Wechselwirkung als vielfach bestätigte, allgemeine Naturgesetze.
Hinzu kamen im 20. Jahrhundert die schwache Wechselwirkung und die starke Wechselwirkung, nachdem die Radioaktivität und die Atomkerne entdeckt waren.

http://de.wikipedia.org/wiki/Grundkr...fte_der_Physik

Auch die fundamentalen Naturkonstanten sind zu nennen:

http://www.uni-due.de/physik/wende/k...Konstanten.pdf

Reicht das etwa nicht?

Grüsse, MP

[RoKo]

Hallo Marco,

Zitat von Marco Polo

..Reicht das etwa nicht?

Nein - nicht im Sinne der Frage. Nur die Gesamtheit aller Naturgesetze scheint in dem Sinne auf alles zuzutreffen, dass man sich dann das passende heraussuchen kann.

Der philosophische Hintergrund ist die Frage, ob Naturgesetze "a priori" und unabhängig von den Dingen sind.

[Ich]

Zitat von RoKo

Aus welchen Axiomen und bereits bekannten Sätzen sind der Energieerhaltungssatz und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik deduziert worden?

Aus der Zeitinvarianz bzw. den Postulaten der statistischen Mechanik.

Ist es nicht so, dass diese Sätze aus der Erfahrung abgeleitet sind und daher als Postulate in die Physik eingeführt werden müssten?

Nein. Das war historisch so, aber man hat seit über 100 Jahren ein tieferes Verständnis dieser Dinge.

Zitat von amc

Die Begriffe: Symmetrie(bruch), Urknall und Physik stehen aber auch in einem Zusammenhang?

Ja. Man vermutet verschiedene Symmetriebrüche in der Anfangszeit des Universums, die aus einer vereinheitlichen, extrem symmetrischen Physik die heutige Physik machten. Natürlich alles noch reichlich spekulativ.

Wenn du Symmetrien als fundamental vermutest (scheint mir nun auch sinnvoll), welche dieser beiden Aussagen passt dann eher "ins Bild":

- Auch auf großen Skalen ist Energierhaltung zu vermuten.

oder

- Auf großen Skalen ist zu vermuten, dass sich Energie in "Nichts" auflöst.

Das hat mit der Größe der Skalen nichts zu tun. Wie mehrfach erwähnt beruht der Energieerhaltungssatz auf einer "Zeittranslationssymmetrie": wenn ich die gesamte interessierende Welt magisch um einen konstanten Wert (z.B. ein Jahr) in der Zeit verschieben würde, dann würde trotzdem alles gleich ablaufen. Wenn dem so ist, gilt Energieerhaltung auf allen Skalen. Wenn nicht, wie z.B. in den explizit zeitabhängigen kosmologischen Koordinaten, dann nicht. Dort gilt nicht einmal der Impulserhaltungssatz, weil dort auch keine Symmetrie bezüglich einer Verschiebung um eine konstante Strecke besteht.
Stattdessen gibt es eine Symmetrie bezüglich einer Verschiebung um eine konstante "mitbewegte Entfernung". Die führt zu dem "Erhaltungssatz", dass das Produkt aus Skalenfaktor und (pekuliären) Impuls einen Teilchens konstant bleibt. Sprich: alle Impulse werden weniger, wenn das Universum expandiert (=kosmologische Rotverschiebung).

Warum kann die Annahme von Energieerhaltung deines Erachtens kein Axiom sein?

Man kann alles mögliche als Axiom aufstellen und den Rest versuchen abzuleiten. Sinnvoll ist aber immer, etwas höchst allgemeines, einfaches - wie zum Beispiel die Vermutung, dass ein geeignetes Experiment morgen oder in tausend Jahren dasselbe Ergebnis wie heute liefern wird - als Axiom zu verwenden, um damit etwas komplizierteres herleiten zu können. Lies mal das hier, um zu verstehen, wie kompliziert und abstrakt "Energieerhaltung" im Vergleich dazu ist. Sowas verwendet man nicht als Axiom, über so was wundert man sich höchstens.

Falls du subtil ausdrücken wolltest, Physik und Mathematik blieben von meinen Aussagen unberührt, dann lasse das. Sonst gibt es irgendwann nen Symmetriebruch.

?? Ich wollte höchst unsubtil und holzhammerig ausdrücken, dass "Sätze" aus etwas anderem abgeleitet werden und deswegen, wenn überhaupt, besagtes Andere fundamental ist, nicht der Satz. Hat null mit deiner Person zu tun, nur mit deiner Frage. Samma empfindlich, oder wie?

[RoKo]

Hallo Ich,

Zitat von Ich

Man kann alles mögliche als Axiom aufstellen und den Rest versuchen abzuleiten. Sinnvoll ist aber immer, etwas höchst allgemeines, einfaches - wie zum Beispiel die Vermutung, dass ein geeignetes Experiment morgen oder in tausend Jahren dasselbe Ergebnis wie heute liefern wird - als Axiom zu verwenden, um damit etwas komplizierteres herleiten zu können. Lies mal das hier, um zu verstehen, wie kompliziert und abstrakt "Energieerhaltung" im Vergleich dazu ist. Sowas verwendet man nicht als Axiom, über so was wundert man sich höchstens.

Da wird sehr stark die doch höchst unterschiedliche Sicht eines Physikers und eines Ingenieurs deutlich. Aus meiner Sicht ist Energie deshalb höchst allgemein, weil es die einzige Eigenschaft ist, die allen physischen Objekten (Teilchen, Felder) gemeinsam ist. Und jede Art der Veränderung dieser Objekte ist zugleich ein Energieumwandlungsprozess.

Wie mehrfach erwähnt beruht der Energieerhaltungssatz auf einer "Zeittranslationssymmetrie": wenn ich die gesamte interessierende Welt magisch um einen konstanten Wert (z.B. ein Jahr) in der Zeit verschieben würde, dann würde trotzdem alles gleich ablaufen. Wenn dem so ist, gilt Energieerhaltung auf allen Skalen. Wenn nicht, wie z.B. in den explizit zeitabhängigen kosmologischen Koordinaten, dann nicht. Dort gilt nicht einmal der Impulserhaltungssatz, weil dort auch keine Symmetrie bezüglich einer Verschiebung um eine konstante Strecke besteht.

Da stellt sich mir die Frage, ob zeitabhängige Koordinaten noch unter das Prinzip allgemeiner Relativität fallen.