Dunkle Materie und Dunkle Energie mit dem Nudelholz erklärt

[albertus]

Physikalische Einordnung der vorliegenden Thesen

Die dargelegten Überlegungen weisen in der physikalischen Systematik grundlegende Diskrepanzen auf, die einer wissenschaftlichen Konsistenz entgegenstehen. Im Folgenden werden die zentralen Punkte auf ihre physikalische Nachvollziehbarkeit geprüft:

1. Fehlkonzept der komplexen Energien
Die Behauptung, Energien hätten eine „imaginäre Komponente“, die sich bei Quadrierung „auslöscht“, widerspricht der mathematischen Behandlung von Energiezuständen in der Physik.

• Der Fehler: In der Quantenmechanik werden komplexe Zahlen verwendet, um Amplituden zu beschreiben, deren Betragsquadrat eine Wahrscheinlichkeitsdichte ergibt. Eine „Auslöschung von Energie“ durch imaginäre Anteile existiert in keinem physikalischen Gesetz. Energie ist eine skalare Größe, die in abgeschlossenen Systemen erhalten bleibt; ihre mathematische Darstellung erfordert keine physikalisch nicht existenten „Auslöschungs-Mechanismen“.

2. Fehlinterpretation von

und Wellencharakter
Die These, dass Teilchen zwischen einem „Lichtcharakter“ und einem „Teilchencharakter“ in Prozentwerten variieren, ist eine naive Vermischung von Begrifflichkeiten.

• Der Fehler: Der Welle-Teilchen-Dualismus besagt nicht, dass ein Teilchen zu „70% Licht“ oder „30% Masse“ wird. Es handelt sich um komplementäre Eigenschaften, die durch die De-Broglie-Beziehung (
  
  ) mathematisch präzise definiert sind. Eine willkürliche Neudefinition der Energieformel als
  
  ignoriert die SRT vollständig und ist mathematisch nicht konsistent mit den experimentell verifizierten Energie-Impuls-Beziehungen.

3. Unzulässige Analogiebildung (Chladnische Klangbilder)
Die Analogie zwischen Galaxienverteilungen und Chladnischen Klangbildern ist physikalisch unhaltbar.

• Der Fehler: Chladnische Klangbilder entstehen durch stehende Wellen auf einer festen, zweidimensionalen Platte, die durch ein externes Medium angeregt wird. Das Universum besitzt keine „Geigenbogen“-Anregung und keine Begrenzung, an der Reflexion stattfindet. Die großräumige Struktur des Universums basiert auf der Dynamik der Dunklen Energie und Materie innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie (Friedmann-Gleichungen). Eine Analogie, die die zentrale Rolle der Gravitation durch eine mechanische Oberflächenschwingung ersetzt, hat keine physikalische Relevanz.

4. Fehlende mathematische Grundlage
Physik ist die Sprache der präzisen Vorhersage. Die obigen Thesen beschränken sich auf verbale Analogien.

• Das Defizit: Eine physikalische Theorie muss Vorhersagen machen, die sich durch Messungen (Experimente) falsifizieren lassen. Die Auslagerung der mathematischen Formulierung an Dritte ist kein wissenschaftlicher Prozess. Solange keine explizite, konsistente mathematische Herleitung (Differentialgleichungen, Tensorkalkül) vorliegt, handelt es sich um reine Prosa. Eine Theorie, die nicht rechnerisch darstellbar ist, ist per Definition keine physikalische Theorie.

Fazit:
Die vorliegenden Ausführungen basieren auf einer Fehlinterpretation physikalischer Begriffe und einem unzulässigen Transfer von Alltagsobjekten (Feder, Nudelholz, Sandkörner) auf kosmologische Systeme. Da die mathematische Grundlage fehlt und die Konzepte den bestehenden experimentell abgesicherten Gesetzen widersprechen, sind diese Thesen als physikalisches Modell nicht diskussionsfähig.

 

[sanchez]

So, Jetzt habe ich schon geschrieben, dann geht es auch raus:

Hallo allerseits,

hier eine Animation um das vorherige Geschreibsel zu visualisieren.
Zwei Begleitsterne umrunden ein Schwarzes Loch.

Im folgenden verwende ich nur Geometrien in der Animation, Massen sind noch außen vor. Hier expandiert der Raum in konzentrischen Kreisen um das Schwarze Loch. Sei der innere Kreis ein Gummiband, dass man auseinander zieht und so den äußeren Kreis bekommt.

https://imgur.com/a/PiRc9fN

Wie man sieht, sind beide Sterne gleich schnell. Beide legen 12 Längeneinheiten pro 6 Sekunden zurück.

Hier wird Vorausgesetzt:
- die beiden Sterne sind gleichgroß
- die beiden Sterne beeinflussen sich gegenseitig nicht
- Die Masse der Sterne im Vergleich zum Schwarzen Loch ist gering

Ein Ereignishorizont ist ein zweidimensionaler Rand des Universums (und von Ereignishorizonten gibt es viele im All). Wenn jetzt jeder Ereignishorizont ein Rand ist, und sich das All von dort ausdehnt?

Kann man das nicht auf Galaxien anwenden, wenn da Randsterne zu schnell sind?

 

[sanchez]

Hallo Albertus,
zu deinen Bemerkungen:

1) Nur so ne Idee. Ich muss eingestehen, dass war nur so zur Diskussion gestellt, ohne ein schlüssiges Weltbild.

2) Ich habe da vor einem Jahr von einem Doppelspaltexperiment gehört, bei dem ein Spalt einem Feld (ich glaube es war ein magnetisches) ausgesetzt wird. So dass man die Polarisation oder Spin eines Elektrons gemessen hat, und dann sagen konnte, es ist zu einem Teil ca. 66% durch diesen Spalt und zu 33% durch diesen Spalt gegangen. Ich habe im Netz gesucht, und nur Stern Gerlach oder Aharonov–Bohm Experiment gefunden. Aber nicht in dem Sinne wie ich meinte.

Generell glaube ich, dass ein Teilchen, solange es mit einer Wellenfunktion beschrieben wird, es auf die Fläche der Wellenfunktion verteilt ist. Erst durch Messung, bzw. Störung kristallisiert sich ein Ort heraus. Vergleichbar mit einer Seifenblase. Die Oberfläche sei all die Orte wo das Teilchen sein kann. Jetzt nehme ich eine Nadel und steche in die Seifenblase. Dann kollabiert die Blase. Dann sammelt sich an dem Ort, wo die Nadel in die Seifenblase hineinsticht, die Seifenlauge. Das ist wie auch die Wechselwirkung eines Teilchens. Solange es für sich ist, ist es verteilt überall. Aber in dem Moment, wo es Information überträgt, ist es lokal und hat einen Ort.

3) Chladnische Klangbilder. Kann sein, kann nicht sein. Du bemängelst, dass da kein fester Rand wäre, der nötig wäre für das Ausbilden von stehenden Wellen. Unser Beobachtungshorizont ist bei 13,7 Milliarden Lichtjahren. Das könnte man doch als Rand annehmen. Das Universum selbst ist ja viel größer. Keine Ahnung wie man den Radius von 46,5 Milliarden Lichtjahren herleitet.

Und jetzt, nach alledem kommt jetzt ein Punkt, über den ich noch schreiben will:
Die Hubble Spannung.
Ich habe den Eindruck, dass die Wissenschaftler damit beschäftigt sind, eine exakte und allgemeingültige Hubble Konstante zu finden.
So als ob das All an jedem Ort gleichmäßig expandiert. Jetzt kommen da vielleicht noch Einwände, ja da sind Massen, die machen Zeitdilatation, sprich langsamere Expansion.

Nein, der Raum, die Expansion des Raumes hat Ursprünge.
Allein dies: Da sind zwei Massen, die sich berühren. Sie bewegen sich nicht, sie beschleunigen sich nicht. Die machen nichts. Sie sind einfach nur da und ziehen sich an. Was machen die mit dem Raum über die Zeit gesehen (und dass da sie die ganze Zeit durch Graviation zu einander drücken)?

Anderes Argument: die Hubble Spannung. Es gibt die Bestimmung der Hubble Konstante über die Hintergrundstrahlung CMB. Ja, zu dem Zeitpunkt war die Materie im All fein verteilt. Es gab keine Galaxien, keine Sterne und der Wert der Hubble Konstante nach dieser Messung war: 68km/s/Mpc.

Eine andere Messung der Hubble Konstanten an Supernovae und Cepheiden sagt, dass die Hubble Konstante bei 74km/s/Mpc liegt.

Das schreit doch gerade zu danach, dass da wo Masse ist, die Raumexpansion größer ist, als da wo keine Massenansammlungen sind.
Also hier die Hypothese: Anhäufungen von Materie emittieren Raumvolumen und machen die Hubble Konstante größer.

 

[albertus]

@sanchez, danke für die Ausführungen. Du wirfst hier verschiedene Konzepte zusammen, die auf Missverständnissen beruhen:

1. Quantenmechanik: Deine Seifenblasen-Analogie ist eine schöne Illustration, hat aber mit der mathematischen Behandlung der Wellenfunktion in der Quantenmechanik nichts zu tun. Eine Wellenfunktion ist keine räumlich ausgedehnte 'Seifenlauge', sondern eine Wahrscheinlichkeitsamplitude.xxx
   
   
2. Kosmologie: Den Beobachtungshorizont als 'Rand' für stehende Wellen zu bezeichnen, ist ein Kategorienfehler. Ein Beobachtungshorizont ist keine physikalische Barriere. Ohne Randbedingungen gibt es keine stehenden Wellen im Sinne Chladnis.
   
   
3. Hubble-Spannung: Deine Hypothese, dass Massenansammlungen Raum emittieren und so die Expansion beschleunigen, steht in direktem Widerspruch zu den Beobachtungen. Wir sehen, dass gravitativ gebundene Strukturen (Galaxienhaufen) gerade nicht expandieren. Die Expansion findet in den Regionen statt, in denen keine Massen sind (den Voids). Du postulierst hier einen Effekt, der das Gegenteil dessen bewirkt, was wir im Bullet Cluster und anderen Strukturen messen.

Deine 'Ideen' sind kreativ, aber sie ignorieren die grundlegenden astronomischen Beobachtungsdaten. Ein theoretisches Modell, das das Gegenteil dessen vorhersagt, was wir täglich beobachten, ist leider nicht konsistent – unabhängig davon, wie man die Begriffe miteinander verknüpft.

 

[antaris]

@albertus

Hier würde ich etwas vorsichtiger formulieren. Niemand hat bisher eine quantenmechanische Wellenfunktion oder ein „Teilchen an sich“ direkt gesehen. Was wir messen, sind Detektorereignisse, Zählraten, Energiedepositionen, Korrelationen usw. Die Wellenfunktion ist zunächst ein sehr erfolgreiches mathematisches Beschreibungsobjekt; ob sie ontologisch „das Ding selbst“ ist, ist eine zusätzliche Deutung.

Gerade die algebraische QFT zeigt, dass man im Fundament nicht zwingend mit Teilchenbahnen oder Wellenfunktionen starten muss. Im Haag-Kastler/AQFT-Bild ordnet man Raumzeitregionen lokale Operatoralgebren von Observablen zu. Zustände, Teilchenbilder und Wellenfunktionen entstehen dann erst relativ zu einer Darstellung, einem Zustand, einem Beobachter beziehungsweise einem geeigneten Grenzfall.

Besonders in gekrümmter Raumzeit ist der naive globale Teilchenbegriff problematisch: Ohne globale Zeittranslationssymmetrie gibt es im Allgemeinen keinen eindeutig ausgezeichneten Vakuumzustand und keinen kanonischen globalen Teilchenzahlbegriff. Das heißt nicht, dass „alles beliebig“ wäre; lokale Observablen, lokale Messprozesse und der Stress-Energie-Tensor bleiben sinnvoll. Aber es zeigt, dass „Teilchen“ und „Wellenfunktion“ nicht unbedingt die fundamentalsten Begriffe sind.

Deshalb wäre ich mit Aussagen wie „das Teilchen ist dort“ oder „die Welle ist wirklich so ausgedehnt“ vorsichtig. Sauberer ist: Wir haben eine lokal messbare Algebra von Observablen, Zustände darauf und daraus abgeleitete effektive Teilchen- oder Wellenbilder. Diese effektiven Bilder funktionieren oft hervorragend, aber sie sind nicht automatisch identisch mit der Ontologie.

Auch beim „Rand“ sollte man unterscheiden: Ein Detektor, eine Messregion oder eine effektive Lokalisierungsregion kann operational einen Rand definieren. Das ist aber nicht automatisch ein harter physikalischer Rand wie bei einer Platte oder einem Kasten. Genau an solchen Übergängen entstehen viele falsche Analogien -> genau das Thema was mich aktuell treibt.

 

[antaris]

genau das Thema was mich aktuell treibt.

AQFT ist für mich nicht die ontologische Fundamentebene, sondern die epistemische Observablenebene einer möglichen Quantengravitation: lokal, kovariant, algebraisch und nicht primär teilchenontologisch. Sie beschreibt sehr stark, was lokal messbar und algebraisch konsistent formulierbar ist. Was sie aber nicht automatisch liefert, ist die Provenienzseite: Warum gibt es genau diese Lokalisierungsstruktur, diese Kausalordnung, diese Raumzeitregionen und diese lokalen Algebren?


Deshalb muss man die Ebenen trennen. Einerseits die epistemische Beschreibungsebene der lokalen Observablenalgebren; andererseits eine mögliche ontische Generatorstruktur, aus der Lokalisierung, Kausalität, Algebra und effektive Teilchen-/Wellenbilder erst hervorgehen. Erst wenn es ein mathematisch kanonisches coarse-graining oder einen Handoff vom ontischen Fundament zur AQFT-Ebene gibt, darf man diese Ebenen wieder identifizieren oder zusammensetzen.

Das klassische Haag-Kastler/AQFT arbeitet tatsächlich mit einem lokalen Netz:

also sie nimmt Raumzeitregionen O als Indexstruktur und ordnet ihnen lokale Algebren zu. Die Raumzeit-/Kausalstruktur ist dabei normalerweise nicht selbst aus der Algebra generiert, sondern bereits in der Lokalisierungsstruktur vorausgesetzt. Genau deshalb ist die Frage nach der Provenienzseite legitim.


Die eigentliche Forschungsfrage wäre dann nicht: „Welche Teilchen sind fundamental?“, sondern: Welche mathematische Struktur muss das ontische Fundament haben, damit unter geeignetem coarse-graining genau eine lokal kovariante, nicht-kommutative Observablenstruktur vom AQFT-Typ entsteht?

 

[albertus]

@antaris, das ist ein faszinierender Punkt. Du beschreibst hier genau das, was die aktuelle Forschung von der 'Küchenphysik' unterscheidet: Die Anerkennung, dass unsere vertrauten Begriffe (Teilchen, Raumzeit) keine absoluten ontologischen Fakten sind, sondern aus einer tieferen Struktur hervorgehen müssen.

Genau diese Unterscheidung zwischen der epistemischen Observablenebene und einer möglichen ontischen Generatorstruktur ist der Grund, warum Analogien aus der Populärwissenschaft (wie Seifenblasen oder Entropie-Gerede) bei der Lösung der Quantengravitation nicht nur scheitern, sondern sogar in die Irre führen. Wer die mathematische Strenge der AQFT nicht einmal zur Kenntnis nimmt, wird auch nie die Frage nach der Provenienz stellen können – man bleibt bei der bloßen Metapher hängen.

Deine Forschungsfrage zur mathematischen Struktur des ontischen Fundaments ist der Weg, den die Physik gehen muss. Hast du das Gefühl, dass wir in der aktuellen Forschung (vielleicht über Ansätze wie die 'Emergent Gravity' oder ähnliches) schon nah an diesem Handoff zum coarse-graining sind, oder ist die Lücke zwischen der AQFT und diesem Fundament noch ein fast unüberbrückbarer Abgrund?

 

[antaris]

Hast du das Gefühl, dass wir in der aktuellen Forschung (vielleicht über Ansätze wie die 'Emergent Gravity' oder ähnliches) schon nah an diesem Handoff zum coarse-graining sind, oder ist die Lücke zwischen der AQFT und diesem Fundament noch ein fast unüberbrückbarer Abgrund?

Ich glaube das die richtigen Ansätze schon vorhanden sind aber die Ebenen bisher nicht konsequent genug getrennt wurden. Ich glaube die LQG, Bianconi's NGF und Connes nicht-kommutative Geometrie ist am nächsten beim Kern.

Die zu lösenden Probleme liegen m.E. aber nicht zuerst in der Findung neuer Modelle, Ideen oder der Formalisierung einer Theorie, sondern ganz woanders (Stichwort: behebbar aber nicht-kanonisch).

Siehe Beitrag von @Jakito: https://www.physikerboard.de/ptopic,414669.html#414669

 

[sanchez]

1. Hubble-Spannung: Deine Hypothese, dass Massenansammlungen Raum emittieren und so die Expansion beschleunigen, steht in direktem Widerspruch zu den Beobachtungen. Wir sehen, dass gravitativ gebundene Strukturen (Galaxienhaufen) gerade nicht expandieren. Die Expansion findet in den Regionen statt, in denen keine Massen sind (den Voids). Du postulierst hier einen Effekt, der das Gegenteil dessen bewirkt, was wir im Bullet Cluster und anderen Strukturen messen.

Hallo Albertus,

hier muss ich dir vehement widersprechen. O.k. du hast den Faden von Anfang an nicht verfolgt. Kein Problem, man muss ja nicht jeden Furz gelesen haben.

Weiter oben im Faden habe ich geschrieben zum Schiebespiel:

Rechts unten im Rahmen sei ein Schwarzes Loch, das Leerstellen generiert. Die Zahlensteine repräsentieren Sterne. Die Sterne fliegen alle zum Schwarzen Loch hin, nach rechts unten. Während das Leerfeld nach oben links wandert. Das Ganze ist vergleichbar mit Ladungen in einem Stromkreis. Die Elektronen wandern von Plus nach Minus, die Elektronen-Leerstellen wandern von Minus nach Plus.

Und hier eine Animation:

Die Sterne, also jegliche Materie fällt in die Raumlöcher bzw. Leerstellen, die das Schwarze Loch generiert. Dadurch wandern die Leerstellen nach außen, und sammeln sich in den Voids.

Ich will das noch verbessern, und der Realität anpassen. Wirkliche Massen nehmen, Geschwindigkeiten, Ausdehnung.

 

[albertus]

@sanchez, danke für die Animation deines Schiebespiels. Metaphern aus der Halbleiterphysik (Elektronenlöcher) auf die Kosmologie zu übertragen, ist zwar kreativ, aber leider kein Ersatz für ein physikalisches Modell.

Dein Modell scheitert an einem simplen Punkt: Wenn 'Raumlöcher' von den Massen (Schwarzen Löchern) weg zu den Voids wandern würden, dann müssten wir im Zentrum von Galaxienhaufen eine massive lokale Zeitdilatation und eine andere Expansionsrate messen als in den Voids. Die astronomische Beobachtung zeigt jedoch, dass die lokale Hubble-Konstante nicht von der Anwesenheit eines zentralen 'Loch-Generators' abhängt, sondern die Expansion eine Eigenschaft des Raums selbst ist, unabhängig von solchen lokalen 'Sammelstellen'.

Physik ist keine Ansammlung von Analogien, bei denen man sich das 'passende Bild' aussucht. Wenn deine Theorie die Messdaten aus dem Bullet Cluster oder die präzisen Rotationskurven nicht korrekt abbilden kann, dann ist sie – trotz des Schiebespiels – leider wertlos.

Ich für meinen Teil warte auf die 'Verbesserung', die du angekündigt hast – idealerweise mit Zahlen, Massen und Geschwindigkeiten, statt mit Spielzeug-Animationen. Bis dahin bleibt das leider nur ein interessantes Hobby-Projekt ohne physikalischen Bezug.