Theoretische Physik vor dem Ende??

[rene]

Hi seberta

Über die Energiebeziehungen E=m*c^2 und E=h*f kann der Teilchencharakter "Masse" als Eigenschaft aller Körper in ihren Wellencharakter als Eigenschaft ihrer Schwingung überführt werden.

Newton führte über die Beziehung F=G*M*m/r^2 die Ursache der Gravitation auf die Anziehung der Massen zurück, während Einstein vom Äquivalenzprinzip von Masse und Energie ausging und die Bewegung eines Testkörpers im Gravitationsfeld nicht auf eine Kraft zurückführte (die Gravitationskraft), sondern durch die Krümmung der Raum-Zeit beschrieb. Die durch den Einstein-Tensor G_ik ausgedrückte geometrische Raumkrümmung ist dabei proportional zum Energie-Impuls-Tensor T_ij. Bei einer geringen Krümmung erhält man in guter Näherung den Newtonschen Grenzfall.

Grüsse, rene

[Jogi]

Hi seberta!

Hier hab ich schon mal ansatzweise dargestellt, wie Trägheit in meinem Stringmodell zustandekommt:

Zitat von Jogi

Noch mal zurück zu den beiden Bildern oben:
Die Form, in der der String am Ende der Ani erscheint, ist ziemlich korrekt.
Nur schraubt er sich dann mit den engen Windungen voraus durch den Raum.
Wenn wir uns mal kurz zurück erinnern:
Der String, bzw. sein Vorwärtsimpuls entlang seiner Länge strebt immer zu c.
Und da sehen wir, daß ein so langer String, wenn er diese Form hat, ein Problem bekommt:
Die engen Windungen vorne kommen ja nur sehr langsam voran. Die Stringspitze saust zwar mit c immer im Kreis, aber hinten will der String ja auch mit c weiter.
Geht aber nicht, weil vorne ein Riesenumweg gefahren wird.
Die vorderen Windungen werden von den hinteren quer zu ihrer Bewegung beschleunigt, aber erfolglos, weil es keine querbewegung zu c geben darf.
Das setzt das ganze Gebilde unter Druck von hinten.
Versucht man nun, diesen Druck zu erhöhen, merkt man, daß das Ding träge ist! So kommt Masse, bzw. Trägheit zustande.
Dann kann man sich auch vorstellen, daß die Trägheit mit steigendem Druck von hinten ebenfalls zunimmt.
Wie man den Druck von hinten erhöht?
Kommt dann als nächstes dran, okay?

Das ist aus dem Thread: "Pothonisches" , ich glaube, Seite 22.

Diese Trägheit kann auch als Masse interpretiert werden.
Sie ergibt sich direkt aus der Naturkonstanten c und den (postulierten) Eigenschaften des Strings.
In diesem Beispiel ging es um ein freies Elektron, aber das Prinzip lässt sich theoretisch auch auf ein Graviton anwenden, welches allerdings durch einen wesentlich kürzeren String repräsentiert wird, was dann eben zu dieser extrem geringen Trägheit(Masse) führt.

Das hat aber noch gar nichts mit der Gravitation zu tun, wie wir sie wahrnehmen, das Graviton stellt nur das Austauschteilchen dar.
Wie Gravitation letztlich funktioniert, ist nochmal ein ganz anderes Thema.
Dazu gibt es noch keine abschliessende, gesicherte Erkenntniss, aber eine hochinteressante Theorie, die wiederum mit dem Stringmodell veranschaulicht werden kann.

Darf ich das noch ein Weilchen zurückhalten?

Im Moment bin ich noch sehr beschäftigt, aber wenn ich nächste oder übernächste Woche wieder mehr Muße habe, möchte ich nochmal einen Einstieg in die Thematik wagen.

Gruß Jogi

[seberta]

Hallo, rene und Jogi!

Vielen Dank für Eure Erklärungen, die sehr hilfreich sind.
Ich bin gespannt, wohin die Diskussionen auf diesem Forum noch führen werden.
Wahrscheinlich ist noch viel Arbeit zu leisten hinsichtlich eines Verständnisses von GRAVITATION (gibt es Gravitonen? Besitzen sie eine Masse?), welche Rolle spielt die sog. DUNKLE MATERIE? Welcher Zusammenhang besteht zwischen RAUM und ZEIT angesichts eines (nicht leeren) VAKUUMS, in dem sich Quantenfluktuationen ereignen? Gibt es Grenzen der Beobachtbarkeit, der Messbarkeit? Wenn ja, wo verlaufen diese möglicherweise?
Wie Ihr seht, haben mir eure Antworten Mut gemacht, als Nicht-Physiker weitere Fragen zu stellen!
Viele Grüße
seberta

[rene]

Hi seberta

Der Begriff des Quantenvakuums beinhaltet den Zustand niedrigster Energie, die immer grösser als null ist, selbst bei scheinbar makroskopischer Inaktivität in einem physikalischen System. Vgl. hierzu auch die Diskussion zwischen quantquant und Uli. Dieses "Nichts" als komplexes und strukturreiches Gebilde widerspricht jeglicher klassischen Denkweise, kann aber quantenmechanisch beschrieben und erklärt werden.

Die Grundzustände hangen im wesentlichen von den betrachteten Quantensystemen ab. Die möglichen Zustände werden durch die Wellenfunktion ψ dargestellt. Durch Lösen der Bewegungsgleichung (z.B. Schrödinger oder anderen Differentialgleichungen) erhält man diese Wellenfunktion, aus der sich die Spektren der betrachteten Probleme in Vakuumzustände und angeregte Zustände einteilen lassen. Erstere (die Vakuumzustände) sind als Zustände niedrigster Energie besonders stabil.
Die Zuordnung zwischen den Messwerten und den Erwartungswerten führen auf den harmonischen Oszillator der Quantenmechanik zurück; die Eigenwerte des Hamilton-Operators als Minimalwerte von energetischen Zuständen eines Systems. Quantisiert können sie nur diskrete Energiestufen annehmen und nicht beliebige Werte eines Kontinuums. Der von null verschiedene energetisch tiefstmögliche Zustand ist

1/2*h_quer*Ω mit h_quer=h/(2*pi) und Kreisfrequenz Ω

und vollführt eine Nullpunktschwingung. Somit werden die Wellenfunktionen ψ als Eigenzustände durch die Eigenfunktionen des Hamilton-Operators als Prinzip der kleinsten Wirkung beschrieben. Sie vermitteln zwischen den unterschiedlichen diskreten Energieniveaus die Erzeuger- und Vernichteroperationen der bosonischen virtuellen Austauschteilchen. Bei der Interpretation der Heisenbergschen Unschärferelation kann dem Vakuum für sehr kurze Zeit Energie "entnommen" werden, die sich als virtuelle Teilchenpaare herausbilden (z.B. Elektron/Positron) und wieder zerstört werden.

Unter weiterer Energiezufuhr durch Impulsübertragungspartner können sich die virtuellen Teilchen materialisieren (Hawking-Strahlung). Die Verknüpfung der ART und der QM beschreibt diesen Effekt gut, ohne aber eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern (Singularitäten).

Zwischen den zwei eng aneinander liegenden Metallplatten fehlen bestimmte Anregungszustände der virtuellen Photonen, so dass der Quantendruck von aussen, wo alle Moden wirken, überwiegt und die Casimir-Kraft die Platten zusammendrückt.

Grüsse, rene

[seberta]

Hallo rene!
Danke für Deine erneut sehr hilfreichen Erklärungen!

Du schreibst:
Der Begriff des Quantenvakuums beinhaltet den Zustand niedrigster Energie, die immer grösser als null ist, selbst bei scheinbar makroskopischer Inaktivität in einem physikalischen System. Vgl. hierzu auch die Diskussion zwischen quantquant und Uli. Dieses "Nichts" als komplexes und strukturreiches Gebilde widerspricht jeglicher klassischen Denkweise, kann aber quantenmechanisch beschrieben und erklärt werden.
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Das Quantenvakuum ist also ein OBJEKT der physikalischen Erkenntnis. Es ist also nicht wirklich "Nichts", also kein REINES VAKUUM, sondern als Quantensystem energetisch größer als null.
Kann die Quantentheorie etwas darüber aussagen, wie es überhaupt zu diesen
Energie-Fluktuationen kommt? Wie es möglicherweise zum "Übergang" vom REINEN VAKUUM (= 0?) ins QUANTENVAKUUM kommt?
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Du schreibst:
Unter weiterer Energiezufuhr durch Impulsübertragungspartner können sich die virtuellen Teilchen materialisieren (Hawking-Strahlung). Die Verknüpfung der ART und der QM beschreibt diesen Effekt gut, ohne aber eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern (Singularitäten).

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Kannst Du das bitte noch einmal genauer erklären: Ist die "Verknüpfung" von ART und QM bereits gelungen? Gibt es schon eine von den Experten empirisch überprüfte und bestätigte Theorie der QUANTENGRAVITATION? Wenn NEIN:
Worin besteht die Schwierigkeit, "eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern"?

Grüße zurück!
seberta

[möbius]

Zitat von seberta

Hallo rene!
Danke für Deine erneut sehr hilfreichen Erklärungen!

Du schreibst:
Der Begriff des Quantenvakuums beinhaltet den Zustand niedrigster Energie, die immer grösser als null ist, selbst bei scheinbar makroskopischer Inaktivität in einem physikalischen System. Vgl. hierzu auch die Diskussion zwischen quantquant und Uli. Dieses "Nichts" als komplexes und strukturreiches Gebilde widerspricht jeglicher klassischen Denkweise, kann aber quantenmechanisch beschrieben und erklärt werden.
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Das Quantenvakuum ist also ein OBJEKT der physikalischen Erkenntnis. Es ist also nicht wirklich "Nichts", also kein REINES VAKUUM, sondern als Quantensystem energetisch größer als null.
Kann die Quantentheorie etwas darüber aussagen, wie es überhaupt zu diesen
Energie-Fluktuationen kommt? Wie es möglicherweise zum "Übergang" vom REINEN VAKUUM (= 0?) ins QUANTENVAKUUM kommt?
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Du schreibst:
Unter weiterer Energiezufuhr durch Impulsübertragungspartner können sich die virtuellen Teilchen materialisieren (Hawking-Strahlung). Die Verknüpfung der ART und der QM beschreibt diesen Effekt gut, ohne aber eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern (Singularitäten).

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Kannst Du das bitte noch einmal genauer erklären: Ist die "Verknüpfung" von ART und QM bereits gelungen? Gibt es schon eine von den Experten empirisch überprüfte und bestätigte Theorie der QUANTENGRAVITATION? Wenn NEIN:
Worin besteht die Schwierigkeit, "eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern"?

Grüße zurück!
seberta

Hallo, seberta!
Bisher scheint es keine von der Physiker-Gemeinschaft bestätige gelungene "Vereinigung" von ART und QM zu geben. Die neuesten Vorschläge (LOOP-Theorie) scheinen die meisten mathematischen Probleme gelöst zu haben, sind aber wohl nicht empirisch überprüfbar (jedenfalls bis jetzt!).
Da aber Physik mehr als bloß Mathematik ist (nämlich eine empirisch-experimentelle Naturwissenschaft!), bleibt abzuwarten, was aus dieser "neuesten Mode" der Theoretischen Physiker wird . Ich frage mich, was aus den Vorgänger-Moden (Quarksmodell, String-Theorie, Superstring-Theorie) geworden ist. Spielen die innerhalb der Forschergemeinschaft noch eine Rolle? Wenn ja, wie lange noch?
Na ja: "Moden" kommen und "Moden" vergehn'
Hirschlederne Reithosen bleiben ewig besteh'n!
Bitte entschuldige das kleine Gedicht!
Gruß
möbius

[seberta]

Zitat von möbius

Hallo, seberta!
Bisher scheint es keine von der Physiker-Gemeinschaft bestätige gelungene "Vereinigung" von ART und QM zu geben. Die neuesten Vorschläge (LOOP-Theorie) scheinen die meisten mathematischen Probleme gelöst zu haben, sind aber wohl nicht empirisch überprüfbar (jedenfalls bis jetzt!).
Da aber Physik mehr als bloß Mathematik ist (nämlich eine empirisch-experimentelle Naturwissenschaft!), bleibt abzuwarten, was aus dieser "neuesten Mode" der Theoretischen Physiker wird . Ich frage mich, was aus den Vorgänger-Moden (Quarksmodell, String-Theorie, Superstring-Theorie) geworden ist. Spielen die innerhalb der Forschergemeinschaft noch eine Rolle? Wenn ja, wie lange noch?
Na ja: "Moden" kommen und "Moden" vergehn'
Hirschlederne Reithosen bleiben ewig besteh'n!
Bitte entschuldige das kleine Gedicht!
Gruß
möbius

Du musst Dich für das Gedicht nicht entschuldigen. Poesie ist auch eine Möglichkeit zur Erkenntnis. Wie sagte der MEISTER (A.Einstein) so trefflich:
"Imagination is more important than knowledge".
Wie wahr!!
Findet-
seberta

[möbius]

Zitat von seberta

Du musst Dich für das Gedicht nicht entschuldigen. Poesie ist auch eine Möglichkeit zur Erkenntnis. Wie sagte der MEISTER (A.Einstein) so trefflich:
"Imagination is more important than knowledge".
Wie wahr!!
Findet-
seberta

Wir sind hier aber in einem Physik-, und nicht in einem Poesie-Forum!!!
möbius

[absolut]

Zitat von seberta

Wie sagte der MEISTER (A.Einstein) so trefflich:
"Imagination is more important than knowledge".
Wie wahr!

Für wahr: A. Einstein war ein "Meister" der Science-Fiction !

[seberta]

Zitat von absolut

Für wahr: A. Einstein war ein "Meister" der Science-Fiction !

Der Unterschied zwischen "physical science" und "science fiction" ist die empirisch-experimentelle Überprüf- und Falsifizierbarkeit des AUSGEDACHTEN.
EINSTEIN war Mitglied der "physical science", weil er bereit war, seine Theorien überprüfen und widerlegen zu lassen. Sein EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN Gedankenexperiment, mit dem er die Quantentheorie widerlegen wollte, war falsifizierbar - und führte inzwischen zur Bestätigung der Quantentheorie.
seberta