Stringtheorie

[SkaG 89]

Hallo!
Ich bin sehr neu in diesem Forum, interessiere mich für Astronomie und Astrophysik, bin jedoch kein wissenschaftlicher Experte auf diesem Gebiet. :(
Ich würde gerne wissen, was die "Stringtheorie" besagt und mit was sie zusammenhängt.
Würde mich sehr freuen, wenn sich jemand die Zeit nehmen würde, mir eine ausführliche Antwort zu schreiben.
MfG
SkaG

[Sky Darmos]

Hallo SkaG 89,

Ich werd mal ein paar Texte dazu hier reinkopieren die ich über das Thema geschrieben hab. Ich beziehe mich dabei ausschließlich auf Versionen der Stringtheorie mit kleinen Extradimensionen. Ich beziehe neuere Überlegungen wonach das Universum auf eine Bran in einem höherdimensionalen Raum beschränkt ist NICHT ein. Vieles in den Texten wiederholt sich, da es irgendwelche Worumtexte sind.

Warum sprengen die Ladungen der Teilchen nicht die Teilchen selbst?

Wenn man sich z.B. ein Elektron als ein kleines Kügelchen mit homogen verteilter Ladung vorstellt, fragt man sich: „Warum stoßen sich die Entgegengesetzten Punkte dieses Elektrons nicht ab (sie sind ja gleich geladen)?“ Wenn man Elektronen als Punktförmig annimmt gibt es keine Entgegengesetzten Punkte – es gibt nur noch einen Punkt. Punktförmige Elementarteilchen führen aber zu zahlreichen Problemen: Um eine elektrische Ladung in eine Kugel mit dem Radius Null zu pressen, bräuchte man eine unendlich große Energie. Daher müsste ein Elektron eine unendlich hohe Energie und damit auch eine unendlich große Masse haben. Außerdem könnte dann das Elektron keine innere Struktur haben, auf die man in einer mechanischen Theorie die Eigenschaften des Elektrons zurückführen könnte. Die Stringtheorie löst diese Probleme: Entgegengesetzte Seiten des Strings stoßen sich nicht voneinander ab, den die Ladung des Strings ist weder an einem bestimmten Punkt lokalisiert, noch kann man sagen dass kleine Ladungen über den gesamten String verteilt sind: Die Ladung wird durch eine bestimmte Schwingung repräsentiert. Diese führt zur Emission eines Strings das einem Botenteilchen entspricht. Dieses überträgt die Kraft. Strings selbst haben weder Masse, noch irgendwelche Ladungen.

Strings haben Schwingungsenergie, Quantenschwingungsenergie, Spannungsenergie (Stringtension), Bewegungsenergie, Rotationsenergie und in extremen Situationen auch Windungsenergie (wenn Strings um die Extradimensionen gestülpt sind (stell dir ein Schlauch mit einem kleinen Gummiband drum rum vor)).

Stringtheorie

Die Stringtheorie ist eine Theorie zur Vereinigung von allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik. Viele Probleme löst diese Theorie dadurch dass sie die fundamentalen Teilchen nicht als punktförmig annimmt. Fundamentale Teilchen sind: Das Elektron, das Myon, das Tau, das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tau-Neutrino. Diese Teilchen gehören zu den sogenannten Leptonen. Dann gibt es noch die Quarks aus denen auch die Nukleonen bestehen (Nukleonen sind Protonen und Neutronen). Es gibt insgesammt 9 Quarks: up, down, strange, charm, bottom und top. Die meisten der Teilchen die ich eben genannt hab treten nur bei sehr hohen Energien in Teilchenbeschleunigern auf und zerfallen gleich in leichtere Teilchen. In der Stringtheorie sind die ganzen fundamentalen Teilchen dünne Schleifen oder Fäden. Diese Strings haben selbst keine Masse, aber sie schwingen und haben daher Schwingungsenergie. Diese Schwingungsenergie entspricht einer bestimmten Masse (E=mc^2). Was du dir unter Masse vorstellst gibt es also gar nicht. Nun gibt es Strings mit verschieden starken Schwingungsmustern. Verschieden schwingende Strings entsprechen verschiedene Teilchen. Nun sind die Stringtheorietiker gezwungen zusätzliche Dimensionen einzuführen um Quantenmechanik und Relativität zu vereinen (ursprünglich 22, doch mit der Einführung der Supersymmetrie waren es dann nur noch 7). Diese Dimensionen sieht man nicht da sie ebenso klein sind wie die Strings selbst. Sie sind zusammengewickelt (in der Fachsprache sagt man dazu kompaktifiziert). Das kannst du dir so vorstellen: Mal angenommen du wärst ein Wesen in einer Welt mit nur einer Raumdimension. Du würdest also in einer Linie leben. Du könntest aber nicht wissen ob dein Universum nicht vieleicht noch eine zusätzliche kleine ringförmige Dimension hat, so dass dein universum in wirklichkeit eine Schlauchoberfläche ist. Genauso fürt nach der Stringtheorie aus jedem Punkt unseres Universums 7 kompaktifizierte Extradimensionen heraus (eine dieser Extradimensionen ist dabei etwas anders beschaffen). Die Art und weise wie die Extradimensionen zusammengerollt sind bestimmt die Eigenschaften der Elementarteilchen.

Superstringtheorie

Ein wichtiger Teil der Superstringtheorie ist dass unsere Welt mehr als 3 räumliche Dimensionen hat. Da man diese Dimensionen nicht sieht, müssen sie Kompaktifiziert (=zu einer bestimmten Form eng aufgewickelt) sein. Einen 3 dimensionalen Raum mit aufgewickelten Dimensionen wirst du dir aber wohl kaum vorstellen können (ich auch nicht). Eine Analogie ist hier ganz hilfreich: Stell dir vor du wärst Bewohner eines eindimensionalen Universums. du könntest dich nur vorwärts und rückwärts bewegen. Du könntest nicht wissen ob dein „Universum“ nicht noch zusätzliche winzige kreisförmige Dimensionen hat. Du wüsstest also nicht ob dein Universum eine mathematische Linie oder doch ein Schlauch mit einer Dicke ungleich Null. Genauso verhält es sich mit unserem Universum: Es könnte aufgewickelte Extradimensionen haben. Die Stringtheorie nimmt an dass es 7 Extradimensionen gibt, die einen Radius haben der der Planck-Länge entspricht (die Planck-Länge ist 1,616101252*10^-33 cm). Du musst dir also vorstellen dass aus jedem Punkt unseres gewöhnlichen Raumes eine kleine 7 dimensionale Kugeln hinausführt. Wenn du deine Hand bewegst, dann bewegen sich die Teilchen, aus denen deine Hand besteht also nicht einfach nur gradewegs in eine Richtung sondern auch durch die Extradimensionen – über die Oberflächen dieser 7 Dimensionalen Kugeln. Noch eine Analogie auf die ich gerade erst gekommen bin: Stell dir eine durchsichtige Rennbahn aus Glas vor. Diese Rennbahn hat lauter kleine Loopings. Die ganze Strecke besteht aus Loopings. Stell dir nun vor du würdest diese Rennstrecke aus der Vogelperspektive aus weiter Entfernung beobachten, während ein kleines rotes Rennauto sie befährt. Das Rennauto würde dir als ein kleiner roter Punkt erscheinen. Die Rennstrecke würdest du gar nicht sehen. Das Auto würde sich für dich vollkommen gradlinig bewegen – von den Loopings würdest du nichts merken. Genauso merken wir nicht dass sich die Teilchen aus denen wir bestehen, auch durch Extradimensionen bewegen.

Nun, zu den Strings selbst: Strings haben keine Masse! Sie können aber dennoch Elementarteilchen mit Masse entsprechen, denn sie führen bestimmte Schwingungen aus. Diese Schwingungen haben natürlich Energie und diese Energie entspricht nach Einsteins Formel E=mc^2 einer bestimmten Masse. Jedes Schwingungsmuster entspricht einem bestimmten Elementarteilchen. Strings haben eine Länge, die in etwa der Planck-Länge entspricht. Von der Form der kompaktifizierten Zusatzdimensionen hängt es ab welch Arten von Schwingungen die Strings ausführen können. Unabhängig von der Form der Zusatzdimensionen gibt es jedoch immer ein Schwingungsmuster dass dem Graviton-Teilchen. Das ist das Teilchen, auf welches man stößt wenn man Gravitationswellen quantisiert. Die Stringtheorie sagt also die Gravitation voraus.

Wellenlängenminimum in der Stringtheorie

Nach Punktteilchentheorien hat jedes Teilchen eine kürzeste Wellenlänge bei der es sich in ein Schwarzes Loch verwandelt. In der Stringtheorie wird dies dadurch verhindert dass die String ab einer bestimmten Energie wieder wachsen. Ihre Wellenlänge kann nicht kleiner sein als die Strings selbst. Daher gibt es auch hier für die Wellenlänge ein Maximum.

Um die Extradimensionen gewundene Strings

In der Stringtheorie tauchen auch Strings auf die um die Extradimensionen gewickelt sind. Diese können sowohl positive als auch negative Energie haben. Sie sind nach der Superstringtheorie zahlreich beim Urknall entstanden und haben sich gegenseitig vernichtet.
Die Windungsenergie eines solchen Strings ist übrigens durch

E_w = 2 π w R T_s

gegeben. Dabei ist w die Windungszahl, R der Umfang der kompaktifizierten Extradimensionen, also R = Wurzel (G h / 2 π c^3) und T_s ist die Stringtension (=Stringspannung). Für w sind nur ganzählige Werte erlaubt.
Gewundene Strings haben aber enorm große Massen, die nahe an der Planck-Masse liegen. Diese ist gegeben durch

M_PL = Wurzel (G h / 2 π c^3) c^2 / 4 G

Ich will hier gleich noch die Frage aufwerfen warum negative Energie bei gewundenen Strings erlaubt sein soll und bei gewöhnlichen Teilchen nach wegen gesucht wird das Auftauchen solcher Teilchen zu verhindern, weil sie ja nicht beobachtet werden. Ein gewöhnliches Teilchen mit negativer Energie müsste sich ja in die vergangenheit bewegen.

Schöne Grüße,
Sky.

[Zap]

Eigentlich wollte ich mich nicht aus dem Urlaub melden. Aber ein paar leichte Kommentare muessen sein.


Punktförmige Elementarteilchen führen aber zu zahlreichen Problemen: Um eine elektrische Ladung in eine Kugel mit dem Radius Null zu pressen, bräuchte man eine unendlich große Energie. Daher müsste ein Elektron eine unendlich hohe Energie und damit auch eine unendlich große Masse haben. Außerdem könnte dann das Elektron keine innere Struktur haben, auf die man in einer mechanischen Theorie die Eigenschaften des Elektrons zurückführen könnte.
Hier ist mal wieder der Unterschied zwischen Modell und Realitaet nicht gewahrt. Es gibt bisher kein einziges experimentelles Indiz dafuer, dass Elektronen und Quarks keine Punktteilchen sind. Man "sieht" bei ihnen keine Anregungszustaende, welche ein eindeutiger Beweis dafuer waeren, dass sie eine Substruktur haben. Somit darf man nicht von einer Problemloesung durch die Stringtheorie sprechen, wenn sie eine "Realitaet" einfuehrt, die erstmal absolut nicht da ist. Natuerlich sind die derzeit gueltigen Modelle noch nicht entgueltig und in der Lage, alles was wir sehen zu erklaeren. Aber die Stringtheorie loest bisher nicht wirklich auch nur ein teilchenphysikalisches Problem.



Viele Probleme löst diese Theorie dadurch dass sie die fundamentalen Teilchen nicht als punktförmig annimmt. Fundamentale Teilchen sind: Das Elektron, das Myon, das Tau, das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tau-Neutrino. Diese Teilchen gehören zu den sogenannten Leptonen. Dann gibt es noch die Quarks aus denen auch die Nukleonen bestehen (Nukleonen sind Protonen und Neutronen). Es gibt insgesammt 9 Quarks: up, down, strange, charm, bottom und top.
Auch hier loest die Stringtheorie kein Problem. Sie hat vielmehr eins, weil man bei den fundamentalen Teilchen (im Moment?) experimentell keine Substruktur sieht. Zu den fundamentalen Teilchen kommen zudem noch die sogenannten (Eich-)Bosonen hinzu, zu denen die Photonen, das W- und das Z-Boson und das Higgs-Boson gehoeren.
Zudem komme ich bei meiner Zaehlung nur auf 6 Quarks.



Die meisten der Teilchen die ich eben genannt hab treten nur bei sehr hohen Energien in Teilchenbeschleunigern auf und zerfallen gleich in leichtere Teilchen.
Das stimmt so auch erstmal nicht. Die W- und Z-Bosonen als Vermittler der schwachen Wechselwirkung treten durchaus ohne Teilchenbeschleuniger auf, obwohl sie eine nicht kleine Ruhemasse haben. Das erlaubt die Heisenbergsche Zeit-Energie-Unschaerfe. Diese sorgt auch dafuer, dass man in einem Nukleon nicht nur 3 sogenante Kosntituentenquarks sieht, sondern einen kompletten "Mesonen-Zoo".



Die Stringtheorie sagt also die Gravitation voraus.
Das kann man so auch nicht sagen. Die Stringtheorie hampelt doch mit den Zusatzdimensionen rum, um die Gravitation ueberhaupt quantisieren zu koennen. Sie faellt also nicht elementar in der Theorie ab, sondern die Theorie ist um die Quantifizierung der Gravitation gestrickt.

Gruss,

Zap

[Sky Darmos]

Hier ist mal wieder der Unterschied zwischen Modell und Realitaet nicht gewahrt. Es gibt bisher kein einziges experimentelles Indiz dafuer, dass Elektronen und Quarks keine Punktteilchen sind. Man "sieht" bei ihnen keine Anregungszustaende, welche ein eindeutiger Beweis dafuer waeren, dass sie eine Substruktur haben. Somit darf man nicht von einer Problemloesung durch die Stringtheorie sprechen, wenn sie eine "Realitaet" einfuehrt, die erstmal absolut nicht da ist. Natuerlich sind die derzeit gueltigen Modelle noch nicht entgueltig und in der Lage, alles was wir sehen zu erklaeren. Aber die Stringtheorie loest bisher nicht wirklich auch nur ein teilchenphysikalisches Problem.

Ich stimme dir vollkommen zu. Diese Texte von mir sind eben relativ alt und damals hab ich die Stringtheorie etwas überbewertet.


Auch hier loest die Stringtheorie kein Problem. Sie hat vielmehr eins, weil man bei den fundamentalen Teilchen (im Moment?) experimentell keine Substruktur sieht. Zu den fundamentalen Teilchen kommen zudem noch die sogenannten (Eich-)Bosonen hinzu, zu denen die Photonen, das W- und das Z-Boson und das Higgs-Boson gehoeren.
Zudem komme ich bei meiner Zaehlung nur auf 6 Quarks.

Hat jemand was anders behauptet? Natürlich 6 Quarks.


Das stimmt so auch erstmal nicht. Die W- und Z-Bosonen als Vermittler der schwachen Wechselwirkung treten durchaus ohne Teilchenbeschleuniger auf, obwohl sie eine nicht kleine Ruhemasse haben. Das erlaubt die Heisenbergsche Zeit-Energie-Unschaerfe. Diese sorgt auch dafuer, dass man in einem Nukleon nicht nur 3 sogenante Kosntituentenquarks sieht, sondern einen kompletten "Mesonen-Zoo".

Das is klar, dass W und Z´s keine Teilchenbeschleuniger brauchen. Als Kraftvermittler treten sie virtuell auf. Um aber reelle W und Z´s zu erhalten muss man viel Energie aufwenden. Übrigens steckt 50% des Impuls eines Nukleons in den Gluonen und nicht in den Quarks.


Das kann man so auch nicht sagen. Die Stringtheorie hampelt doch mit den Zusatzdimensionen rum, um die Gravitation ueberhaupt quantisieren zu koennen. Sie faellt also nicht elementar in der Theorie ab, sondern die Theorie ist um die Quantifizierung der Gravitation gestrickt.

Jao, darüber kannst du dich mit Prim_ass streiten. Ich bin was die Stringtheorie betrifft ziemlich deiner Meinung. Soweit man das bis hierher sagen kann.

Zudem verstehe ich überhaupt nicht wie aus der Stringtheorie eine Gekrümmte Raumzeit folgen soll. Was bringen Gravitonen wenn diese in einem flachen Hintergrundraum angesiedelt werden?

Gruß, Sky.

[Rolf Köhne]

Mir erscheint vor allem die Annahme von Zusatzdimensionen als höchst dubioses Postulat, für dessen Annahme keine bisherige Beobachtung existiert.

Warum gehen die Stringtheoretiker überhaupt von einem zweidimensionalen Gebilde aus? Wenn ich mir einen String als dreidimensionalen Torus vorstelle, dann gibt es 11 Schwingungsmöglichkeiten.

[Flozifan]

Mir erscheint vor allem die Annahme von Zusatzdimensionen als höchst dubioses Postulat, für dessen Annahme keine bisherige Beobachtung existiert.


Die Zusatzdimensionen sind keine Annahme: Wenn man Strings als die elementaren Objekte postuliert, dann folgen die Zusatzdimensionen mathematisch aus diesem Postulat.
Die fehlenden Beobachtungsdaten sind aber ein grosses Problem, denn solange man keine experimentellen Hinweise auf die Extradimensionen findet bleibt die Stringtheorie ein mathematisches Konstrukt, ohne direkte physikalische Relevanz.

Gruss,
Flozifan

[Sky Darmos]

Warum gehen die Stringtheoretiker überhaupt von einem zweidimensionalen Gebilde aus? Wenn ich mir einen String als dreidimensionalen Torus vorstelle, dann gibt es 11 Schwingungsmöglichkeiten.

Welche 11 Schwingungsmöglichkeiten denn??
In der Stringtheorie gibt es im übrigen unendlich viele Schwingungsmöglichkeiten. Es gibt aber 9 unabhänige Richtungen in die ein String schwingen kann. 3 davon sind die uns wohl vertrauten großräumigen Dimensionen. Die restlichen Dimensionen sind kompaktifiziert. Danneben gibt es noch eine etwas andersartige Dimension, die erst 1995 entdeckt wurde, als man genauer nachrechnen konnte. Sie bestimmt die relative Stärke der verschiedenen Kräfte.

Zusätzliche Dimensionen wurden bereits bei Punktteilchentheorien genutzt. Die entsprechenden Theorien heißen Supergravitationstheorien. Es gibt im wesentlichen 5 solche Theorien. Sie stellen Näherungen für die 5 Stringtheorien dar. Man kommt nach der M-Theorie durch das ändern der Stärke der verschiedenen Kräfte von einer Stringtheorie zur anderen.
Wie bei den Superstringtheorien (das "Super" steht für "supersymmetrisch") gibt es hier 7 zusätzliche Dimensionen. Die Wellenfunktionen der Teilchen sollen bei der Bewegung über diese Extradimensionen die Symmetriegruppen eben dieser annehmen. Damit wären die abstrakten Symmetrien der Elementarteilchenphysik in wirklichkeit die Symmetriegruppen eines geometrischen Gebildes. Die verschiedenen Supergravitationstheorien hatten nun verschiedenen Symmetriegruppen. Sie waren alle größer als die Teilchen die wir bisher beobachtet haben nahelegen, doch die anderen Teilchen sollten erst bei viel größeren Energien auftauchen.
Die Supergravitationstheorien können zwar die Symmetriegruppen geometrisch erklären doch leider vermeiden sie die unendlichkeiten nicht. Das ist nun ein Pluspunkt für die Stringtheorie.

Seit die 5 verschiedenen Stringtheorien zur M-Theorie vereint wurden, enthalten sie Dualitäten durch die man auch bei Kopplungskonstanten die größer als 1 sind, weiterrechnen kann.

Gruß, Sky.

[Sky Darmos]

Ich will noch etwas anmerken, zu dem Problem mit der Unendlichen Selbstenergie von Punktteilchen. Wie ich vor 2 Monaten durch etwas nachdenken bemerkte existiert es in der Form gar nicht, wenn man die ART richtig mit einbeziehen wurde! Die Kompremierung der Ladung würde zwar die Energie immer größer werden lassen, doch an irgendeinem Punkt würde sich ein Ereignishorizont um das Teilchen bilden. Wenn die Ladung nun hinter dem Horizont weiter kompremiert werden würde, und folglich auch die Energie weiter zunehmen würde, dann wäre das von Außen ja nicht sichtbar, da ja ersteinmal Gravitationswellen emmitiert werden müssten um die Information nach außen zu übertragen. Da sie jedoch im Horizont gefangen sind können sie das gar nicht.
Wenn man also eine Ladung in eine Kugel vom Radius Null bringt, dann wird die Energie, b.z.w. die Masse der Kugel bis zu einem gewissen Punkt zunehmen, dann aber bleibt sie Konstant. Es gibt also keine Unendlichkeiten, auch ohne Strings.

Damals hoffte ich man könnte so vielleicht die Masse der verschieden Elementarteilchen vorhersagen. Das Kompremieren von verschiedenen Ladungen würde verschiedene Massen erzeugen. Ein Teilchen mit sehr schwacher Ladung, etwa die Neutrinos, hätten auch kaum Masse. Das Trifft für Neutrinos zweifellos zu. Teilchen ohne eigene Ladung, hätten gar keine Masse. Auch das stimmt. Quarks haben eine starke Ladung, eine chromodynamische und eine elektromagnetische. Passend dazu haben sie auch große Massen. Größere als die Elektronen etwa, die nur eine elektrische Ladung und eine Spin (magnetische Ladung) haben.
Es gibt in diesem Bild jedoch viele Ungereimtheiten:

1) Die Energie die man für die Kompremierung einer solchen Ladung benötigen würde, würde davon abhängen wie sie quantisiert ist. Zwei Wolken aus geladenen kleinen Bällchen , mit gleicher Gesamtladung wären unterschiedlich schwer zu kompremieren, wenn die Ladung dabei auf unterschiedlich viele Teilchen verteilt ist. Das liegt daran dass das Paulische Ausschließungsprinzip der Kompremierung entgegenwirkt und dabei kommt es darauf an wie viele verschiede Quantenzustände besetzt werden können. Wer könnte das also sagen.
2) Zudem sollten, meiner Ansicht nach, die Ladungen erst durch die Quantisierung entstehen, denn schließlich beruht die Fähigkeit von Kräfteübertragenden Bosonen ja ausschließlich auf Quanteneffekten.
Warum sollte eine Ladung entstehen wenn man ein Punktteilchen mit Masse kompremiert.
3) Außerdem sagt uns dieses Bild nichts darüber aus, warum Teilchen mit positiver elektrischer Ladung eine Masse haben.
4) Wie wir drei Teilchenfamilien erhalten sollen ist auch recht problematisch. Vielleicht könnte man es irgendwie damit erkläre dass es drei Kräfte gibt (neben der Gravitation). Aber wie soll das gehen?

Aufgrund dieser Probleme habe ich diese Vorstellung schnell wieder verworfen.
Ich hab es trotzdem mal aufgeschrieben, da auch falsche Ideen manchmal ganz interessant sein können (ich heb sie auch auf in meinem Ordner für falsche Ideen).

[Zap]

Übrigens steckt 50% des Impuls eines Nukleons in den Gluonen und nicht in den Quarks.
Das kann man so auch nicht direkt sagen. Zum einen redet man in dem Fall nicht von Impuls, sondern von Masse bzw. Energie. Zum anderen haengt das stark davon ab, in welchem Nukleonmodell man sich aufhaelt. Deswegen spreche ich in den meisten Faellen von Konstituentenquarks und dem dazugehoerigen Modell. In diesem einfachen Nukleonmodell steckt man die ganze Masse einfach in die Quarks. Ein Nukleon hat eine Masse von ca. 900 MeV/c² und besteht in diesem Fall aus 3 Quarks, die ca. eine Masse von je ca. 300 MeV/c² haben. Dieses Modell ist wirklich das einfachste, was man stricken kann und erklaert gerade mal die einfachsten Beobachtungen, wie u. A. die sogenannte Delta-Resonanz. Betrachter man aber Stromquarks, das sind sozusagen die nackten Quarks, so haben diese in einem Nukleon eine Masse von je ca. 6 MeV/c² (so im Durchschnitt). Das bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, die Masse eines Nukleons nur annaehrend zu bilden. Allerdings gibt es dann Modelle, die diesem Rechnung tragen und die fehlende Masse in Mesonen und Gluonen stecken (Als bekannter Vertreter moechte ich da das Cloudy-Bag-Modell nennen. In diesem werden die zentralen Stromquarks von einer Mesonen-Wolke umgeben.). Auch moechte ich erwaehnen, dass es bisher kein elementartheoretiches Modell von einem Nukleon gibt! Alles Modelle arbeiten mit experimentellen Eichgroessen und Potentialen. So kann man zum Beispiel durch die experimentelle Bestimmung der Polarisierbarkeit von Nukleonen Rueckschluesse auf das in ihnen herrschende Potential machen.

Gruss,

Zap

[Rolf Köhne]

Hallo,


Welche 11 Schwingungsmöglichkeiten denn??

Das kann ich nur zeichnerisch darstellen; auch komme ich jetzt auf 12. Ist aber auch egal. Meine Frage war ja, warum man Strings als 2dimensionale Objekte postuliert hat, obwohl wir in einer dreidimensionalen Welt leben. Ich hätte einen dreidimensionalen Ansatz für logischer empfunden. Mehr nicht.

[Sky Darmos]

Meine Frage war ja, warum man Strings als 2dimensionale Objekte postuliert hat, obwohl wir in einer dreidimensionalen Welt leben. Ich hätte einen dreidimensionalen Ansatz für logischer empfunden. Mehr nicht.

Nein, Strings (=Fäden) sind wie der Name schon sagt eindimensionale Objekte. In der M-Theorie werden sie auch 1-Branen genannt. Allgemein handelt es sich um einen bestimmten Typ von p-Branen, wobei p höchstens 9 sein kann. Auf solche Branen stößt man allerdings nur wenn man die Stärke der verschiedenen Kräfte verändert. Sie sind ein mittel die verschieden Stringtheorien in den Rahmen einer übergeordneten Theorie zu fassen.

Gruß, Sky.

[Rolf Köhne]

Nein, Strings (=Fäden) sind wie der Name schon sagt eindimensionale Objekte.
Tschuldigung, hab mich verzählt. :o

[Sky Darmos]

In diesem werden die zentralen Stromquarks von einer Mesonen-Wolke umgeben.

Wir haben ja keine Ahnung wie groß die Massen und Ladungen der Elementarteilchen wirklich sind. Immer werden sie von Vakuumpolarisationswolken umgeben. So ist z.B. das Elektron von einer Hülle virtueller Positronen umgeben, die seine negative Ladung teilweise abschirmen und seine Masse vergrößern.

[Zap]

Wir haben ja keine Ahnung wie groß die Massen und Ladungen der Elementarteilchen wirklich sind. Immer werden sie von Vakuumpolarisationswolken umgeben. So ist z.B. das Elektron von einer Hülle virtueller Positronen umgeben, die seine negative Ladung teilweise abschirmen und seine Masse vergrößern.
Natuerlich haben wir eine Ahnung! Und wir wissen im Rahmen der Messgenauigkeit um die Ladung und Masse der Stromquarks. Das virtuelle Teilchenbild von Dir ist in dieser Form absolut nicht haltbar. Sonst wuerde kein Monitor, Fernseher oder die Bestimmung von e/m nach Busch, das ist das mit dem Hemlholtzspulenpaar und dem Fadenstrahrohr, nicht funktionieren. Zudem gehoert die Elementarladung zu der am Besten bestimmten phys. Groesse.

Gruss,

Zap

[SkaG 89]

Ich habe mir die Antwortnachrichten durchgelesen.
Erst einmal danke, dass du mir die einzelnen Beiträge noch einmal zusammen in einen Thread kopiert hast. :)
Ich hatte mir allerdings schon einzelne Forumthreads zum Thema "Stringtheorie" durchgelesen und mir eine nicht allzu detaillierte Antwort zum allgemeinen Verständnis der Theorie erhofft; natürlich lässt sich diese Theorie nicht in wenigen Sätzem erklären, aber es geht doch weitaus allgemeiner als beschrieben.
Das Gröbste der Erklärung verstehe ich sogar. :rolleyes:
Aber ich frage mich:
Warum geht die Stringtheorie überhaupt von 7 Extradimensionen aus? Woraus berechnet sich das / worauf bezieht sich das? Das verstehe ich überhaupt nicht.
Was genau vereinfacht die Stringtheorie überhaupt? Bei welchen Überlegungen ist sie hilfreich?

MfG
SkaG

[Sky Darmos]

Natuerlich haben wir eine Ahnung! Und wir wissen im Rahmen der Messgenauigkeit um die Ladung und Masse der Stromquarks.

Ja, wir kennen aber nicht die Nackte Masse und die Nackte Ladung der Elementarteilchen. Wir wissen nur wie sie zusammen mit ihren Vakuumpolarisationswolken aussehen. Zudem gibt es einige Probleme mit unendlichen Größen. Durch die Vakuumfluktuationen erhalten die Teilchen unendlich große Energien.


Das virtuelle Teilchenbild von Dir ist in dieser Form absolut nicht haltbar.

Beweis durch Behauptung?


Zudem gehoert die Elementarladung zu der am Besten bestimmten phys. Groesse.

Du sprichst von der gemessenen Elementarladung. Ich spreche von der nackten Ladung. Diese kann weder gemessen, noch aus einer Theorie abgeleitet werden.

[Sky Darmos]

Hallo Ska,

Ich frage mich warum Prim_ass nicht auch ein paar deiner Fragen beantworten will. Er ist hier im Forum der Stringtheorie-Begeistertste von allen.

Da fällt mir ein, es gibt einen Tollen Link zur Stringtheorie. Ein dreistündiges Video einer Dokumentation von Brain Greene! Ich such dir den Link mal kurz raus.


Warum geht die Stringtheorie überhaupt von 7 Extradimensionen aus?

Die Stringtheorie will die verschiedenen Teilchen durch verschiedene Schwinungszustände von Strings beschreiben. Dabei spielt es eine Rolle in wieviele verschiedene Richtungen ein String schwingen kann. Man kann die beobachteten Teilchen nur erklären wenn die Strings in einem solchen Raum schwingen. Ich weiss nicht was alles rauskommen könnte wenn man eine andere Dimensionszahl nehmen würde. Es würden z.B. Tachyonen auftauchen. Das sind Teilchen die sich in die Vergangenheit bewegen und eine imaginäre Energie haben. Nimmt man ihre Existenz an, bricht die Quantentheorie zusammen weil man dann keine niedrigstes Energieniveau mehr definieren kann. Dass die Dimensionszahl mit den Symmetriegruppen der Teilchenphysik zusammenhängt, sieht man auch daran dass die Anzahl der Dimensionen in der Stringtheorie von 26 auf 10 reduziert wurde als, man die Supersymmetrie in die Theorie einführte. Supersymmetrische Theorien ordnen nämlich jedem Boson ein entsprechendes Fermion zu. Z.B. dem Photon wird ein Photino zugeordnet, einem Graviton ein Gravitiono, u.s.w. Die Anzahl der Teilchen verdoppelt sich dadurch. Diese Superpartnerteilchen sind aber so Massereich dass ihre Erzeugung in Teilchenbeschleunigern bisher nicht gelungen ist. Das könnte sich in 2 Jahren ändern. Vielleicht dauert es aber auch länger.


Woraus berechnet sich das / worauf bezieht sich das? Das verstehe ich überhaupt nicht.

Diese Frage ist mir zu unkonkret.


Was genau vereinfacht die Stringtheorie überhaupt? Bei welchen Überlegungen ist sie hilfreich?

Es handelt sich um eine Theorie die die Parameter der Teilchenphysik nicht einfach so hinnimmt, sondern sie aus Eigenschaften von schwingenden Strings und der Form der Extradimensionen abzuleiten.
Sie vermeidet zudem gewisse Unendlichkeiten mit denen Teilchentheorien zu kämpfen haben. Meiner Meinung nach handelt es sich dabei aber Teilweise um Pseudoprobleme. Das habe ich ja schon bei dem Problem mit der Unendlichen Selbstenergie gezeigt. Auch meinen die Stringtheoretiker das Problem mit der Unendlichen Energie des Vakuums zu lösen. Dabei folgt schon aus ganz allgemeinen Überlegungen dass in der Unschärferelation Delta x > 10^-33cm, gelten muss. Klar die Planck-Länge ist Quantengravitation (QG), aber dass diese Relation gilt ist unmittelbar einsichtig, auch ohne QG. Und dann ist auch die Vakuumenergiedichte (VE) nicht unendlich.
Zudem haben die Stringtheoretiker gar nichts erreicht wenn sie die VE von einem unendlich Großen Wert auf einen fast unendlich Großen absenken. Sie müssten eine Vakuumenergie Nahe Null oder Null ableiten. Das können sie aber nicht.

Meiner Ansicht nach sagt die Theorie zu den meisten wichtigen Problemen der Quantengravitation nichts aus. Dennoch kann an ihr einiges Wahres dran sein. Eine Theorie für alles (TOE) ist sie aber keines falls und das kann sie auch niemals sein.

Gruß, Sky.

PS: Vielleicht war ich jetzt negativ genug damit Prim_ass auch mal eine Beitrag schreibt :D

[Zap]

Ja, wir kennen aber nicht die Nackte Masse und die Nackte Ladung der Elementarteilchen. Wir wissen nur wie sie zusammen mit ihren Vakuumpolarisationswolken aussehen. Zudem gibt es einige Probleme mit unendlichen Größen. Durch die Vakuumfluktuationen erhalten die Teilchen unendlich große Energien.

Hallo??? Wir sehen im Experiment unendlich grosse Energien? Wieder einmal mehr wirfst Du Theorie und Praxis durcheinander. Zudem vergisst Du bei den Vakuumfluktuationen wieder einige wesentlichen Erhaltungssaetze. Naemlich den der Ladungserhaltung, der Leptonenerhaltung etc. Diese werden nicht einmal kurzzeitig ausgehebelt. Ein Positron entsteht nicht mal einfach so alleine und schon gar nicht in Horden in einer Wolke. Sondern es entsteht immer mit einem Elektron. Somit hat man immer noch eine Elementarladung zuviel in der Bilanz. Naemlich die, die man messen will. Auch die Messung der Masse eines Elektrons schwankt nicht zwischen den Faktoren 1 und 3, was es nach Deiner Theorie statistisch tun muesste.
Allerdings gebe ich Dir insofern recht, dass man die Ladungsabschirmung, die von virtuellen Teilchen herstammt, durchaus unter Umstaenden beruecksichtigen muss. Das spielt allerdings nur eine Rolle bei sehr dicht beieinanderliegenden Ladungen. Bei einem einzelne Elektron sieht man das allerdings nicht.



Beweis durch Behauptung?
Nein, nicht nur. Nachzulesen sind die Groessen im "Particle Data Booklet" bzw. auf der Webseite der "Particle Data Group". Das ist die "heilige" offizielle Seite, die diese Messgroessen veroeffentlicht. Zudem habe ich genug offensichtlich funktionierende, technische Errungenschaften genannt, die ohne eine genaue Kenntnis der Elektronenladung nicht funktionieren wuerden. Denn die Vakkumpolarisation ist ein stat. Effekt. Ein Elektron hat also nicht staendig genau definierte Begleiter, damit diese Technik auch unter Deinen Bedingungen funktionieren wuerde.



Du sprichst von der gemessenen Elementarladung. Ich spreche von der nackten Ladung. Diese kann weder gemessen, noch aus einer Theorie abgeleitet werden.
Ich habe von den Stromquarks gesprochen und durchaus allgemein verstaendlich gesagt, was man unter diesen zu verstehen hat. Wenn wir also von zwei unterschiedlichen Sachen reden, kannst Du es nicht mir in die Schuhe schieben, sondern musst Dir an die eigene Nase fassen. Ich kann und will nicht immer auf die Basics (Also auf das, was man messen kann und was nicht und wie man auf die Idee kommt, dieses so und nicht anders zu messen und was es aussagt.), eingehen. Aber ich erwarte von jemanden mit einer naturwissenschaftlichen Bildung, dass er ueberprueft, dass "seine" Physik mit der Realitaet noch konsistent ist. Und das erwarte ich umso mehr, je "abgehobener" die Theorie ist. Allerdings scheint das nur zu klappen, wenn man weiss, welche Groessen aus der Theorie sind und welche man der Realitaet entnimmt.


Gruss,

Zap

[Sky Darmos]

Hallo??? Wir sehen im Experiment unendlich grosse Energien?

Ach, es ist so nervig wenn du immer so tust als wusstest du nicht was ich meine...so unverständlich drücke ich mich gar nicht aus...


Wieder einmal mehr wirfst Du Theorie und Praxis durcheinander.

Nein, ich hab mich ganz klar auf die Theorie bezogen als ich von der nackten Masse und nicht von der beobachteten Masse sprach...


Zudem vergisst Du bei den Vakuumfluktuationen wieder einige wesentlichen Erhaltungssaetze. Naemlich den der Ladungserhaltung, der Leptonenerhaltung etc. Diese werden nicht einmal kurzzeitig ausgehebelt. Ein Positron entsteht nicht mal einfach so alleine und schon gar nicht in Horden in einer Wolke. Sondern es entsteht immer mit einem Elektron.

Man, ich kann mir auch nicht die Finger wundtippen. Ich hab eben einen 8 Seiten langen Beitrag zum Geist-Gehirn-Problem geschrieben. Da kannst du keine Vollständigkeit erwarten. Vor allem nicht bei deiner Kleinlichkeit.

Es erschien mir trivial dass virtuelle Teilchen in paaren Entstehen und das somit weiter außen noch eine Wolke mit Elektonen exisitert.


Somit hat man immer noch eine Elementarladung zuviel in der Bilanz. Naemlich die, die man messen will. Auch die Messung der Masse eines Elektrons schwankt nicht zwischen den Faktoren 1 und 3, was es nach Deiner Theorie statistisch tun muesste.

Nein, das müsste sie nicht . Die Polarisationswolke verändert sich nicht. Und das ist auch nicht meine Theorie...


Allerdings gebe ich Dir insofern recht, dass man die Ladungsabschirmung, die von virtuellen Teilchen herstammt, durchaus unter Umstaenden beruecksichtigen muss. Das spielt allerdings nur eine Rolle bei sehr dicht beieinanderliegenden Ladungen. Bei einem einzelne Elektron sieht man das allerdings nicht.

Ahh, solche Beiträge nerven nur noch. Du wiederholst was ich gesagt hast und kritisierst meine Ausdrucksweise.


Ein Elektron hat also nicht staendig genau definierte Begleiter, damit diese Technik auch unter Deinen Bedingungen funktionieren wuerde..

Was willst du damit sagen?



Ich habe von den Stromquarks gesprochen und durchaus allgemein verstaendlich gesagt, was man unter diesen zu verstehen hat.

Damit meinst du die nackten Quarks. Ein Proton setzt sich nicht nur aus diesen Stromquarks (auch Valenzquarks, Konstituentenquarks oder Hauptquarks genannt) zusammen sondern auch aus einem dazugehörigen Quark-Gluonen-See. Der steuert mindestens 50% von Masse, Spin (magnetischer Ladung), Ladung und Impuls bei.

[Zap]

Irgendwie entdecke ich gerade an mir eine masochistische Veranlagung bzw. werde mir dieser bewusst.


Ach, es ist so nervig wenn du immer so tust als wusstest du nicht was ich meine...so unverständlich drücke ich mich gar nicht aus...
Es ist in der Physik nicht ueblich, die Aussagen des Gegenueber derart zu errraten, damit diese Aussagen noch mit der Theorie bzw. experimentellen Befunden uebereinstimmen und man ihnen nicht widersprechen muss.



Nein, ich hab mich ganz klar auf die Theorie bezogen als ich von der nackten Masse und nicht von der beobachteten Masse sprach...
Wieder einmal ignorierst Du die Sachlage. Meine Quellen, die "Particle Data Group", veroeffentlicht in ihren Tabellenwerken experimentell bestimmte Teilcheneigenschaften. Dazu gehoert auch die Masse der Stromquarks. Somit ist absolut nicht klar, wovon Du sprichst.



Man, ich kann mir auch nicht die Finger wundtippen. Ich hab eben einen 8 Seiten langen Beitrag zum Geist-Gehirn-Problem geschrieben. Da kannst du keine Vollständigkeit erwarten. Vor allem nicht bei deiner Kleinlichkeit.
Ich erwarte von jemanden, der sich zu vielen Themenbereichen aeussert, dass er es an jeder Stelle mit der gleichen Gewissenhaftigkeit tut. Du haettest meinen Beitrag zu dem Nukleon-Modell auch durchaus unkommentiert stehen lassen und ihn als Ergaenzung sehen koennen, da es eigentlich an dem nichts von Dir zu kritisieren geben duerfte. Oder hast Du da eine Falschaussage meinerseits erkennen koennen? Wenn ja, dann nenne sie direkt, ohne mit Deiner eigenen Physik zu antworten.



Es erschien mir trivial dass virtuelle Teilchen in paaren Entstehen und das somit weiter außen noch eine Wolke mit Elektonen exisitert.
Weiter aussen existiert eine Wolke mit Elektronen? Ich dachte, dass Teilchen und Antiteilchen entstehen? Woher kommt dann die Elektronenwolke? Soll ich hier wieder raten, was damit richtig gemeint sein koennte? Oder ist es wieder einmal trivial falsch?



Nein, das müsste sie nicht . Die Polarisationswolke verändert sich nicht. Und das ist auch nicht meine Theorie...
Die Polarisationswolke veraendert sich nicht? Ist sie jetzt doch auf die Massenschale gehoben und doch nicht virtuell, so dass die Heisenbergsche-Unschaerferelation fuer Delta-t und Delta-E hier nicht gilt? Oder muss ich jetzt wieder raten, was Du meinen koenntest? Also, die Polarisationswolke kann nicht statisch sein!



Ahh, solche Beiträge nerven nur noch. Du wiederholst was ich gesagt hast und kritisierst meine Ausdrucksweise.
Du glaubst gar nicht, was mich alles nervt!




Was willst du damit sagen?
Da laut Deiner vorherigen Aussage die Polarisationswolke statisch ist, sollte Dir klar sein, was ich damit meine.



Damit meinst du die nackten Quarks. Ein Proton setzt sich nicht nur aus diesen Stromquarks (auch Valenzquarks, Konstituentenquarks oder Hauptquarks genannt) zusammen sondern auch aus einem dazugehörigen Quark-Gluonen-See. Der steuert mindestens 50% von Masse, Spin (magnetischer Ladung), Ladung und Impuls bei.
Ich weiss wahrscheinlich schon "irgendwie", wie sich ein Proton bzw. ein Neutron zusammensetzt. Jedenfalls im Rahmen gueltiger Modelle und was da noch so an aktuellen Sachen passiert. Ich weiss auch, was ein Spin ist. Es ist allerdings keine magnetische Ladung. Denn wie wir aus der klassischen Elektrodynamik von dem alten Maxwell wissen, ist der Magnetismus quellenfrei. Und der Spin ist, wie wir von Dirac wissen, ein relativistischer Effekt. Und ich sagte vorher schon, dass die Zusammensetzung eines Protons vom Nukleonmodell abhaengt, in dem man sich bewegt. Allerdings scheint Dir meine Aussage dazu entfallen zu sein.

Gruss,

Zap

[prim_ass]

@Zap:

Naja, Deine Kritik an die Beiträge sky's mögen ja fundiert sein.

Aber Deine Auslassungen zur Stringtheorie sind ja alles andere als von Fachwissen geprägt, um es mal vorsichtig auszudrücken...

Und daher solltest Du Dich mal mit den Grundlagen der Stringtheorie beschäftigen, wie Du das von Sky bezüglich der QM einforderst...

[SkaG 89]

Da fällt mir ein, es gibt einen Tollen Link zur Stringtheorie. Ein dreistündiges Video einer Dokumentation von Brain Greene! Ich such dir den Link mal kurz raus.

Gib' mir den Link, bitte! Den würd' ich mir sehr gern ansehn!

[prim_ass]

Gib' mir den Link, bitte! Den würd' ich mir sehr gern ansehn!

Zur Zeit läuft auch wieder die Reihe im NDR, gestern ab ca. 23 Uhr, aber es kommen noch die wichtigsten Teile.

[Sky Darmos]

Gib' mir den Link, bitte! Den würd' ich mir sehr gern ansehn!

Hier ist der Link:

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html

Sorry, ich wollte es eigentlich noch machen wärend ich den Beitrag geschrieben hab, aber ich hatte es leider vergessen.

Schöne Grüße,
Sky.

[Sky Darmos]

Hallo prim_ass!


Naja, Deine Kritik an die Beiträge sky's mögen ja fundiert sein.

Wer war es denn der nicht wusste warum man einen klassischen Kanal braucht um die quantenmechanischen Verschränkungseffekte zur Informationsübertragung zu nutzen? Und wer hat trotzdem behauptet er hätte durch irgendwelche Berechnungen gezeigt dass durch diese Effekte die Informationen aus einem Schwarzen Loch erhalten bleiben?
Das warst du! Es ist aber niemand auf dich losgegangen du hättest kein Grundwissen über Quantentheorie und könntest sowas somit überhaupt nicht beweisen! Ich hätte das auch auf gar keinen Fall gemacht. Das ist nicht mein Stil. Das ist der Stil von Zap. Ich hab nie behauptet dass ich allwissend wäre oder sowas. Aber die Art und weise wie Zap meistens seine Kritiken schreibt, bestätigt mich nur. Er bringt fast nie wirkliche Gegenargumente zu meinem Standpunkt sondern greift meinen Standpunkt immer nur über meine Person an. Ich denke ich werde mich einfach nichtmehr auf solche Niveaulose Diskussionen einlassen. In einer Diskussion sollte man immer objektiv bleiben, sonst hat das ganze keinen Sinn.

Gruß, Sky.

PS: Immerhin habe ich bisher auf jede Kritik reagiert und wenn ich unrecht hatte habe ich das immer sofort zugegeben, sobald ich es gemerkt hab. Du scheinst es vorzuziehen nicht mehr zu antworten wenn du unrecht zu haben scheinst. Hab dich ja mehrmals auf meine Kritik in "Informationen aus Schwarzen Löchern" hingewiesen. War übrigens ganz objektive Kritik und nicht so niveaulose wie die von Zap.

[prim_ass]

Hallo prim_ass!



Wer war es denn der nicht wusste warum man einen klassischen Kanal braucht um die quantenmechanischen Verschränkungseffekte zur Informationsübertragung zu nutzen? Und wer hat trotzdem behauptet er hätte durch irgendwelche Berechnungen gezeigt dass durch diese Effekte die Informationen aus einem Schwarzen Loch erhalten bleiben?
Das warst du! Es ist aber niemand auf dich losgegangen du hättest kein Grundwissen über Quantentheorie und könntest sowas somit überhaupt nicht beweisen! Ich hätte das auch auf gar keinen Fall gemacht. Das ist nicht mein Stil. Das ist der Stil von Zap. Ich hab nie behauptet dass ich allwissend wäre oder sowas. Aber die Art und weise wie Zap meistens seine Kritiken schreibt, bestätigt mich nur. Er bringt fast nie wirkliche Gegenargumente zu meinem Standpunkt sondern greift meinen Standpunkt immer nur über meine Person an. Ich denke ich werde mich einfach nichtmehr auf solche Niveaulose Diskussionen einlassen. In einer Diskussion sollte man immer objektiv bleiben, sonst hat das ganze keinen Sinn.

Gruß, Sky.

PS: Immerhin habe ich bisher auf jede Kritik reagiert und wenn ich unrecht hatte habe ich das immer sofort zugegeben, sobald ich es gemerkt hab. Du scheinst es vorzuziehen nicht mehr zu antworten wenn du unrecht zu haben scheinst. Hab dich ja mehrmals auf meine Kritik in "Informationen aus Schwarzen Löchern" hingewiesen. War übrigens ganz objektive Kritik und nicht so niveaulose wie die von Zap.

Tja, Deine Vorhaltungen sind halt falsch. Ich habe das Papier ja hier verlinkt.
Zap reagiert nur auf zwei allgemeine Sätze der Conclusion, geht aber nicht darauf ein, dass in diesem Papier tatsächlich gezeigt wird, dass unabhängig von der Ausgangssituation der Endzustand, so es denn einen gibt - das ist die einzige ungeklärte Annahme - eindeutig ist und damit brauchen wir niemandem im sL, der über klassische Kanäle etwas über die Auswahlkriterien der Massergebnisses sagt. Nein, die Signatur der Hawking - Strahlung ist nicht zufallsverteilt, sondern kann prinzipiell mit dem eindeutigen Endzustand, der ja errechnet wurde, entschlüsselt werden. Damit gibt das sL Informationen über die ursprüngliche Materie wieder frei.

Die Frage ist also: Gibt es einen Endzustand überhaupt? Dieser Endzustand hat aber nichts mit Deiner klassischen Singularität zu tun, nichts mit angeblich unendlicher Dichte. Ja, kommen wir kurz zu Dir:

Du hingegen reagierst stets mit ganz anderen Punkten, die gar nichts zum Thema beitragen. Du willst mir was über Singularitäten erzählen, aber scheinst gar nicht zu wissen, was denn Singularitäten der Raumzeit im Rahmen der QM sind, denn Du redest von unendlicher Dichte, während ich über Quantenzustände spreche. Du antwortest klassisch statt quantenmechanisch. Mach Dir doch mal undliche Materiedichte im Zusammenhang mit der Unbestimmtheitsrelation klar. Ferner sagst Du nichts zum Dokument, außer, dass Du den Link nicht öffnen konntest. Ok, aber warum äußerst Du Dich überhaupt zum Thema, wenn Du ja keine Einsicht in das grundlegende Dokument hast? Warum soll ich denn überhaupt auf solche aus dem Zusammenhang gerissenen "Stellungnahmen" reagieren?

Nö, Ende des Monats reiche ich die Grundlagenarbeit meiner Berechnungen ein, da investiere ich lieber meine Zeit.

Bezüglich der M-Theorie jedenfalls zeigen Eure Äußerungen, dass noch nicht mal die Grundlagen verinnerlicht wurden. Ok, Eure Sache. Aber reagieren muss ich darauf nicht.

[ralfkannenberg]

Hawking - Strahlung

Eine Frage zur Hawking-Strahlung - ich bin leider nur ein Laie: Aufgrund der Quantenfluktuation bzw. Heissenberg'schen Unschärfe-Relation über Energie und Zeit kann es ja zur Spontanbildung eines Teilchens und eines Anti-Teilchens kommen. Meistens zerstrahlen die sich innert sehr kurzer Zeit wieder, sie bilden ja auch die virtuellen Teilchen z.B. im Proton oder Neutron.

Nun können so zwei Teilchen auch am Rande (genauer: Am Ereignis-Horizont) eines Schwarzen Loches entstehen; das Anti-Teilchen fällt ins Schwarze Loch und das normale Teilchen "fliegt" weg. Dadurch dass das Anti-Teilchen im Schwarzen Loch einen Partner findet und zerstrahlt, während das normale Teilchen ja wegfliegt, hat man also den Eindruck, dass ein normales Teilchen vorher im Schwarzen Loch war und hinterher ausserhalb.

Schön und gut. Aber mit gleicher Wahrscheinlichkeit sollte doch auch ein normales Teilchen ins Schwarze Loch fallen können und das Anti-Teilchen wegfliegen. Somit wäre die Bilanz im Durchschnitt gleich Null und es sollte keine Hawking-Strahlung sichtbar sein.

Fazit: Was ist an meiner Überlegung falsch ? :confused:

[Sky Darmos]

Die Frage ist also: Gibt es einen Endzustand überhaupt?

Sollte diese Frage im Rahmen der Stringtheorie nicht eher verneint werden? Schließlich sollten die Strings für einen Rückprall sorgen.


Du hingegen reagierst stets mit ganz anderen Punkten, die gar nichts zum Thema beitragen. Du willst mir was über Singularitäten erzählen, aber scheinst gar nicht zu wissen, was denn Singularitäten der Raumzeit im Rahmen der QM sind, denn Du redest von unendlicher Dichte, während ich über Quantenzustände spreche.

Nein, ich habe alle Variante mit einbezogen, da du dich nicht klar genug ausgedrückt hast. Ich habe für jede Art von Singularität seperate Einwände gebracht!

[Sky Darmos]

Schön und gut. Aber mit gleicher Wahrscheinlichkeit sollte doch auch ein normales Teilchen ins Schwarze Loch fallen können und das Anti-Teilchen wegfliegen. Somit wäre die Bilanz im Durchschnitt gleich Null und es sollte keine Hawking-Strahlung sichtbar sein.

Dein Fehler scheint zu sein dass Teilchen genauso wie Antiteilchen positive Masse und Energie haben. Die Bilanz wird also nicht Null, wenn beides abwechselnd reinfällt.

[ralfkannenberg]

Dein Fehler scheint zu sein dass Teilchen genauso wie Antiteilchen positive Masse und Energie haben. Die Bilanz wird also nicht Null, wenn beides abwechselnd reinfällt.

Wir könnten im Mittel zwei spontane Paarbildungen betrachten. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit betrachte ich der Einfachheit halber nur einen Teilchentyp; die Überlegung ändert sich nicht, wenn ich alle Teilchentypen berücksichtige.
Zufällig fällt bei der einen spontanen Paarbildung das Anti-Teilchen ins Schwarze Loch, bei der anderen das normale Teilchen. Statistisch gesehen dürfte das zutreffend sein; jedenfalls wüsste ich keinen Grund, warum bevorzugt mehr Antiteilchen ins Schwarze Loch hineinfallen sollten.

Wie sieht nun die Bilanz aus ?
Da das Schwarze Loch nicht aus Anti-Materie besteht, befinden sich also n Teilchen im Schwarzen Loch. Nun passieren draussen die beiden spontanen Paarbildungen, d.h. wir haben immer noch n Teilchen im Schwarzen Loch sowie 4 virtuelle Teilchen draussen, je zwei normale Teilchen und zwei Anti-Teilchen. Statistisch gesehen fallen nun ein Anti-Teilchen und ein normales Teilchen ins Schwarze Loch hinein, während ebenfalls ein Anti-Teilchen und ein normales Teilchen draussen verbleiben (und wegfliegen). Das hineinfallende Anti-Teilchen wird nun irgendwo im Schwarzen Loch einen Partner finden und zerstrahlen.

Die Bilanz ist nun die folgende:
im Schwarzen Loch:
Wegen der Zerstrahlung: (n-1) Teilchen + 1 Teilchen, das hineingefallen ist

Draussen: je ein Teilchen und ein Anti-Teilchen, die wegfliegen; es ist nun unerheblich, was mit ihnen passiert.

Fazit: Im Schwarzen Loch waren zuvor n Teilchen und sind immer noch n Teilchen, da das zerstrahlte Teilchen durch das statistisch ebenfalls hineinfallende Teilchen einer spontanen Paarbildung gewissermassen ersetzt wurde.

Und draussen haben wir zwar zwei Teilchen mehr, aber das Anti-Teilchen wird einen Partner finden und ebenfalls zerstrahlen; somit kann das andere draussen wegfliegende Teilchen das draussen zerstrahlte Teilchen in der Bilanz ersetzen.

Woher also kommt nun diese Hawking-Strahlung ? :confused:

[Sky Darmos]

Hallo ralfkannenberg

Wen interessiert es ob die Teilchen zerstrahlen oder wieviele Teilchen im Schwarzen Loch sind. Es geht ja nichts verloren wenn Teilchen zerstrahlen. Außerdem nimmt die Masse des Schwarzen Lochs durch die Verdampfung eh nicht wirklich ab. Im Inneren kann sie ja durch die Blauverschiebung die Masse des Universums schon überschritten haben, was man aber nicht sehen kann, weil ja die Gravitationswellen die so eine Änderung des Gravitationsfeldes übertragen würden, dem Loch auch nicht entkommen können. Es spielt nur eine Rolle was durch den Horizont fällt, und wem das Loch Energie gibt. Ob die Teilchen Zerstrahlen ist sowieso irrelevant da Energie genauso eine Gravitationsquelle ist wie Masse. Du könntest auch aus reinem Licht ein Schwarzes Loch machen, es würde genauso wie eins aus Pizzas aussehen!

Gruß, Sky.

[ralfkannenberg]

Wen interessiert es ob die Teilchen zerstrahlen oder wieviele Teilchen im Schwarzen Loch sind.
Meine Frage ist nur, woher die Hawking-Strahlung kommt. Die Erklärung, die man immer hört, ist die mit dem Trick der spontan-paarerzeugten Anti-Teilchen, die ins Loch hineinfallen. Ich bin zu blond für diese Erklärung und habe aus diesem Grunde nachgefragt.

Und ich habe immer noch keine Antwort ....................

[Sky Darmos]

Die Erklärung, die man immer hört, ist die mit dem Trick der spontan-paarerzeugten Anti-Teilchen, die ins Loch hineinfallen.

Du meinst mit den Teilchen-Antiteilchenpaaren. Es sind ja keine zwei Antiteilchen. Nun, die Erklärung die man immer hört ist richtig. Was hast du dagegen einzuwenden?

[ralfkannenberg]

Du meinst mit den Teilchen-Antiteilchenpaaren. Es sind ja keine zwei Antiteilchen. Nun, die Erklärung die man immer hört ist richtig. Was hast du dagegen einzuwenden?

Dass sich die hineinfallenden Teilchen und Anti-Teilchen statistisch ausmitteln und deswegen gar keine Hawking-Strahlung entsteht !

Gemäss der Erklärung fällt das spontan-paarerzeugte Anti-Teilchen ins Schwarze Loch und lässt draussen ein spontan-erzeugtes Teilchen zurück. Dieses bildet die Hawking-Strahlung. Ich würde diese Strahlung verstehen, wenn bevorzugt nach spontaner Paarerzeugung die Anti-Teilchen ins Schwarze Loch fallen würden. Ich sehe aber wirklich keinen Grund, warum diese bevorzugt hineinfallen sollten und folglich sehe ich 1.) nicht, woher diese Strahlung kommen soll und 2.) nicht, wieso das Schwarze Loch im Laufe der Zeit verdampft.

[Sky Darmos]

Dass sich die hineinfallenden Teilchen und Anti-Teilchen statistisch ausmitteln und deswegen gar keine Hawking-Strahlung entsteht
Gemäss der Erklärung fällt das spontan-paarerzeugte Anti-Teilchen ins Schwarze Loch und lässt draussen ein spontan-erzeugtes Teilchen zurück. Dieses bildet die Hawking-Strahlung.

Wie gesagt, du hast das komplett falsch verstanden. Die Hawkingstrahlung besteht zu gleichem Anteil aus Teilchen und Antiteilchen und beide anteile haben positive Energie.

[ralfkannenberg]

Wie gesagt, du hast das komplett falsch verstanden. Die Hawkingstrahlung besteht zu gleichem Anteil aus Teilchen und Antiteilchen und beide anteile haben positive Energie.
Hmmmm ...
Und wieso zerstrahlt dann das Schwarze Loch im Laufe der Zeit ? :confused:

[Sky Darmos]

Hmmmm ...
Und wieso zerstrahlt dann das Schwarze Loch im Laufe der Zeit ? :confused:

Es gibt den virtuellen Teilchen Energie über seine Gezeitenkraft. Wenn am Schwarzen Loch eine Welle Vakuumfluktuationen vorbeifliegt, dann wird diese Beschleunigt und dadurch reell. Ohne das Schwarze Loch würden die virtuellen Teilchen unmessbare Vakuumfluktuationen bleiben. Ein virtuelles Elektron-Positron-Paar würde z.B. nur etwa 10^-23 Sekunden existieren.

[ralfkannenberg]

Gruss, Ralf :)

[Sky Darmos]

Hallo Ralf,
Ehrlich gesagt war ich etwas erklärungsfaul, weil ich so viele andere Beiträge beantwortet hab. Ich kann dir das auch ausführlicher erklären. Hier aber erstmal ein guter Link zu dem Thema:

http://library.thinkquest.org/C007571/german/advance/core4.htm

Schönes Wochenende,
Sky.

[prim_ass]

Sollte diese Frage im Rahmen der Stringtheorie nicht eher verneint werden? Schließlich sollten die Strings für einen Rückprall sorgen.


Nein! Dieser "Rückprall", den Du meinst sorgt eben nur dafür, dass es nicht zu einer unendlichen Materiedichte kommt. Die Bildung eines Endzustandes bleibt davon i. A. unberührt, die Stringtheorie lässt einen solchen Endzustand zu, ob das aber für ein sL auf jeden Fall gegeben ist, muss noch genauer analysiert werden.



Nein, ich habe alle Variante mit einbezogen, da du dich nicht klar genug ausgedrückt hast. Ich habe für jede Art von Singularität seperate Einwände gebracht!

Nein, hasst Du nicht, Du hasst lediglich darauf hingewiesen, dass angeblich in der Wissenschaft mit Singularität stets die von Dir betonte unendliche Massendichte im sL gebräuchlich wäre... Mehr kam von Dir substantiell nicht. Zumal Deine Behauptung ja auch irreführend ist. Ich habe nirgends gesehen, dass Du in unserem Zusammenhang zum Beispiel auch Raumzeitrisse, die auch Singularitäten in der Raumzeit sind, berücksichtigt hättest etc.

[Zap]

Es gibt den virtuellen Teilchen Energie über seine Gezeitenkraft. Wenn am Schwarzen Loch eine Welle Vakuumfluktuationen vorbeifliegt, dann wird diese Beschleunigt und dadurch reell. Ohne das Schwarze Loch würden die virtuellen Teilchen unmessbare Vakuumfluktuationen bleiben. Ein virtuelles Elektron-Positron-Paar würde z.B. nur etwa 10^-23 Sekunden existieren.
Wie kommst Du denn auf die Sekunden? Also, es gilt die Relation Delta E · Delta t <= hquer/2. Oder? Delta E = 1,22 MeV/c² (das ist die Masse von Proton und Positron.) Ueberschlage ich nun "einfach" diese Formel mit den Exponenten ( e ~ 10^-19, hquer ~ 10^-34, Delta E ~ 10^6, c² ~ 10^17) im Kopf komme ich auf eine Groessenordnung von 10^-5 Sekunden. Das ist schon ein kleiner Unterschied zu Deiner Zahl. Oder habe ich mich mit den Groessenordnungen vertan?

Gruss,

Zap

Sorry, ich muss mich korrigieren. Ich habe Delta E =1,22 MeV/c² angegeben. Das stimmt so nicht, weil das die Masse und nicht die Energie ist. Fuer die Energie bedarf es natuerlich nicht der Lichtgeschwindigkeit. Somit bleibt fuer die Groessenordnung der Zeit 10^-21 Sekunden. Das ist zwar immer noch ein Faktor 100 zu Sky, kommt ihm aber naeher. Haette ich meinen dummen Fehler vorher bemerkt, haette ich den Beitrag ueberhaupt nicht kommentiert.

[Dilaton]

Hallo ihr Stringtheoretiker,

ich hab mich vor einem Jahr mal an die Stringtheorie gewagt, um genau zu sein an die bosonische Stringtheorie.
Naja, weiter als bis zur Quantisierung der Nambu Goto Wirkung bin ich nicht gekommen.
So weit ich mich erinnere, bescheibt dieser Nambu Goto String die alt bekannte Weltlinie als Zweidimensionale Fläche.
Die Viererkoordinaten X in der Lagrangefunktion sind, dann irgendwie abhängig von zwei Parametern X -> X( t, o ) die ihrerseits ne zweidimensionale Mannigfaltigkeit mit ner Metrik g ( t , o ) bilden. Die Felder X( t , o ) werden dann pfadintegralquantisiert.
Soweit so gut, jetzt hab ich ne Stringtheorie für ein Punktteilchen und wie komm ich jetzt zu meinen Eichfelder?
Lassen sich die Eichfelder aus den Metriken g ( t , o ) konstruieren?
Und was ist eigentlich der Nambu Goto String, ist das der Riemannsche Raum
mit der Metrik g ( t , o ) oder sind das die Flächen X ( t ,o ) ????

[prim_ass]

Hallo ihr Stringtheoretiker,

ich hab mich vor einem Jahr mal an die Stringtheorie gewagt, um genau zu sein an die bosonische Stringtheorie.
Naja, weiter als bis zur Quantisierung der Nambu Goto Wirkung bin ich nicht gekommen.


Das reicht, um mir die Antwort erheblich zu erleichtern. Zumal Du Dich vielleicht ärgern wirst, weil Du so kurz vor der Beantwortung dieser Fragen stehengeblieben bist...




So weit ich mich erinnere, bescheibt dieser Nambu Goto String die alt bekannte Weltlinie als Zweidimensionale Fläche.


Nein, eigentlich nicht, wenn man es genau nimmt. Sondern seine Wirkung beschreibt die zweidimensionale Fläche F. Diese Fläche F ist ja eingebettet im Minkowskiraum M (mit n Dimensionen) und einer Metrik m (die uns jetzt aber nicht weiter interessieren muss). Die Fläche F wird nun begrenzt durch zwei geschlossene Kurven Ki und Kf.
F wird nun durch die von Dir schon angegebenen Koordinaten o und t parametrisiert. Für x: T Teilmenge aus R kreuz R auf F Teilmenge aus M hoch n ist ja dann (o,t) auf x (o,t) (den Index j von 0 bis n-1 für die verschiedenen Dimensionen von x schenke ich mir mal), wie Du ja dann richtig schreibst.



Die Viererkoordinaten X in der Lagrangefunktion sind, dann irgendwie abhängig von zwei Parametern X -> X( t, o ) die ihrerseits ne zweidimensionale Mannigfaltigkeit mit ner Metrik g ( t , o ) bilden. Die Felder X( t , o ) werden dann pfadintegralquantisiert.
Soweit so gut, jetzt hab ich ne Stringtheorie für ein Punktteilchen und wie komm ich jetzt zu meinen Eichfelder?
Lassen sich die Eichfelder aus den Metriken g ( t , o ) konstruieren?
Und was ist eigentlich der Nambu Goto String, ist das der Riemannsche Raum
mit der Metrik g ( t , o ) oder sind das die Flächen X ( t ,o ) ????

Zu den Eichfeldern später.

Kommen wir zum String.

Die String Gleichung erhältst Du, wenn du beim integrieren über F auf die dadurch gegebene Lagrangedichte L(x^ , x°) kommst, um die Wirkung S anzugeben.

Hierbei meint x^ = d/do (x(t,o)) und x° = d/dt (x(t,o))

Variierst Du nun die Wirkung S von 0 bis 2pi (die Periode für die o.a. geschlossenen Kurven) dann erhältst Du die Euler - Lagrange - Gleichung für den geschlossenen String:

d/dt dL/dx° + d/do dL/dx^ = 0

(die Indizes für x habe ich mir wieder erspart.)

Du siehst also, du warst mit dem Integral kurz davor.

Nun zum Eichfeld:

Deine Mutmaßung erweist sich als korrekt:

Die Metrik g(x(t,o)) lautet nun:

x^ * x^ vvvvvvv x° * x^

x° * x^ vvvvvvv x° * x°


Da nun S invariant gegenüber der Parametrisierung ist, läßt sich die Matrik g unter zuhilfe folgender Eichbedingungen diagonalisieren:

x° * x^ = 0 und x° * x° = - x^ * x^

[Dilaton]

Was ist eigentlich die Motivation, die hinter der ST steht?
Handelt es sich bei der Stringtheorie nicht ebenfalls um ein geometrische Feldtheorie, ähnlich der ART, auf die das "klassische" Quantisierungskonzept angewandt werden muss?
Was gewinnt man mit der Stringtheorie hinsichtlich einer Quantentheorie metrischer Felder und wie geht diese mit Divergenzen um?
Kann man in der ST Störungstheorie betreiben?
Erklärt die Stringtheorie, das Wesen der Quantenmechanik?
Quantentheorie ist doch ein Konzept, das von der Stringtheorie unberührt bleibt, oder nicht?
Hat die ST wirklich das Potential einer "Theorie für alles" ?
Was denkt Ihr?

[Sky Darmos]

Du scheinst dich mit der Stringtheorie wesentlich besser auszukennen. Trotzdem will ich mal antworten - damit du keine Selbstgespräche führen musst ;)


Was ist eigentlich die Motivation, die hinter der ST steht?

Ich würde sagen, dass das Standardmodell begründet wird. Z.B. warum es gerade die Symmetriegruppe gibt bei den Teilchen die es eben gibt.


Was gewinnt man mit der Stringtheorie hinsichtlich einer Quantentheorie metrischer Felder und wie geht diese mit Divergenzen um?


Diese sollen durch die Ausdehnung der Strings verhindert werden. Z.B. wird die unendliche Selbstenergie von Elementarteilchen verhindert. Es scheint aber niemandem aufzufallen dass es das Problem eingentlich gar nicht wirklich gibt. Wenn man nämlich eine Kugelförmige Ladung immer weiter schrumpfen lässt so wächst ihre Energie nicht bis ins unendliche, sondern bleibt dann konstant wenn sich ein Ereignishorizont um das Teilchen gebildet hat. Wenn es zu einer weiteren Energiezunahmen im innern kommt merkt man davon ausen nichts mehr, weil keine Gravitationswellen entkommen können.

Und beim Vakuum braucht man ebenso keine Strings um unendlichkeiten zu verhindern. Hier reicht es schon zu wissen dass die Unschärferelation bei der Planck-Länge eine Grenze hat, weil da der Schwarzschildradius gleich der Wellenlänge wird. Also auch hier keine Unendlichkeiten.

Die Gravitation scheint ihre Unendlichkeiten überall abschirmen zu können und das auch ohne Strings. Selbst wenn man nun wirklich eine Unendlichkeit sehen will, etwa die Singulatität eines Schwarzen Lochs. Wenn man sich reinstürzt, dann sind die Rollen von Raum und Zeit vertrauscht, so dass man wider keine Singularität sieht.
Ich frage mich wo überhaupt überhaupt die Unendlichkeiten sein sollen die von Strings beseitigt werden sollen.



Kann man in der ST Störungstheorie betreiben?

Anscheinend kann man bei Kopplungen höher als eins die Dualitäten in der M-Theorie ausnutzen um weiter zu rechnen.


Erklärt die Stringtheorie, das Wesen der Quantenmechanik?
Quantentheorie ist doch ein Konzept, das von der Stringtheorie unberührt bleibt, oder nicht?

Die Stringtheorie lässt die QUantenmechanik völlig unverändert. Ihre Prinzipien werden nicht reduziert. Der Kollaps wird nicht aus der Schrödinger Gleichung abgeleitet, und alle anderen Probleme der Quantentheorie bleiben weiterhin bestehen. Die Stringtheorie verliert über sie kein Wort.
Die Theoretiker verschiederner Generationen unterscheiden sich besonders darin wie erst sie diese Probleme sehen. Ich nehme sie sehr ernst. Die übliche Tendenz ist sie als bloß philosophische Fragen zu betrachten. Was nun absolut nicht stimmt. Die Quantenmechanik ist logisch nicht konsistent.


Hat die ST wirklich das Potential einer "Theorie für alles" ?
Was denkt Ihr?

Meine Ansicht dazu hab ich in "Road to Reallity" aufgeschrieben. Dort gibt es eine Liste mit Fragen die eine Theorie für alles beantworten müsste. Anscheinend beantwortet die Stringtheorie fast keine der gestellten Fragen.
Meine Meinung ist deshalb nein. Sie kann allerhöchstens ein kleiner Teil der Wahrheit sein.

Schöne Grüße,
Sky.