Wo liegt das Universum? Was ist die Natur des Raumes?

[Beverly]

Hier eine Doku zum Thema Raum:

https://www.youtube.com/watch?v=0vK2DEsVxcc

und hier eine zur Relativitätstheorie:

https://www.youtube.com/watch?v=grb612SXlZE

Wenn es keinen absoluten Raum gibt, wie es die Relativitätstheorie nahelegt, kann die Frage "wo liegt das Universum?" nur in Bezug auf etwas - einen Beobachter - beantwortet werden. Meine Antwort ist: das Universum liegt um mich herum.

 

[ralfkannenberg]

Ich frage mich dann allerdings, warum farahnaz das nicht einfach in der Wikipedia nachliest.

Hallo farahnaz, hallo Bernhard

vermutlich muss man hier ein bisschen helfen, das ist ja nun wirklich nicht ganz trivial.

Ausgangspunkt könnte dieser Wikipedia-Artikel sein: Parallelwelt, wobei ich hier über die Formulierung "Parallelwelt" gar nicht glücklich bin, ich würde da wirklich beim Begriff des "Multiversum", der ja in der zweiten Zeile definiert wird, ansetzen.

Ganz wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind die (kosmische) Inflation, bei dem sich wenige hunderttausend Planck-Zeiten nach dem Urknall das Universum mit riesiger Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt hat, sowie die Feinabstimmung der Naturkonstanten, da werden ja immer wieder die Feinstrukturkonstante und die Gravitationskonstante erwähnt.

Im Übrigen ist dieser Wikipedia-Artikel über die Multiversen mit etwas Vorsicht zu geniessen, denn da werden auch immer wieder nicht-naturwissenschaftliche Aspekte erwähnt. Insgesamt ist vermutlich der englische Wikipedia-Artikel zu bevorzugen: Multiverse.

Des weiteren ist anzufügen, dass diese ganzen Parallelwelten und Multiversen keine Aussage über den "Raum" machen, in den sie eingebettet sind, wobei ich allerdings auch nicht ganz sehe, welchen naturwissenschaftlichen Mehrwert eine solche Betrachtung haben sollte.

Die Betrachtung von "Räumen" sollte man hier mit Vorteil den Mathematikern überlassen, also diverse mathematische Räume wie Vektorräume, Skalarprodukt-Räume, topologische Räume, Banachräume, Hilberträume, Funktionenräume, Tensorräume, Wahrscheinlichkeitsräume u.s.w. u.s.w.; die definieren dann auch klipp und klar, was damit gemeint ist, und kann dann studieren, welche Eigenschaften die jeweils haben.

Als Einstieg würde ich hier die Lektüre von Vektorräumen und dann noch von Skalarprodukträumen bzw. Prä-Hilberträumen empfehlen, alles andere geht dann doch schon sehr ins Detail.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[ralfkannenberg]

Danke für deine Antwort.

1. Warum hat der Physik die Idee vom "absoluten Raumes" aufgegeben? Ist der Grund, dass etwa der Big Bang Modell voraussetzt, dass der Raum und Zeit zusammen entstanden sind?

2. Was ist eine Alternative zum "absoluten Raumes"? Dass der Raum endlich ist und mit der Expansion des Universums wachst?

Hallo farahnaz,

das geschah schon über 50 Jahre früher.

Ich zitiere mal aus Albert Einsteins berühmter Arbeit zur speziellen Relativitätstheorie:

Bewegt sich nämlich der Magnet und ruht der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten ein elektrisches Feld von gewissem Energiewerte, welches an den Orten, wo sich Teile des Leiters befinden, einen Strom erzeugt. Ruht aber der Magnet und bewegt sich der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten kein elektrisches Feld, dagegen im Leiter eine elektromotorische Kraft, welcher an sich keine Energie entspricht, die aber - Gleichheit der Relativbewegung bei den beiden ins Auge gefaßten Fällen vorausgesetzt - zu elektrischen Strömen von derselben Größe und demselben Verlaufe Veranlassung gibt, wie im ersten Falle die elektrischen Kräfte.

Beispiele ähnlicher Art, sowie die mißlungenen Versuche, eine Bewegung der Erde relativ zum "Lichtmedium" zu konstruieren, führen zu der Vermutung, daß dem Begriffe der absoluten Ruhe nicht nur in der Mechanik, sondern auch in der Elektrodynamik keine Eigenschaften der Erscheinungen entsprechen, sondern daß vielmehr für alle Koordinatensysteme, für welche die mechanischen Gleichungen gelten, auch die gleichen elektrodynamischen und optischen Gesetze gelten

Freundliche Grüsse, Ralf

 

[SRMeister]

Viel wichtiger wäre vielleicht die Frage, warum das gegenwärtige Modell des Universums einen absoluten Raum beschreibt (oder sogar vorraussetzt?), wo doch Einstein das Gegenteil sagt. Vielleicht kann mir das ja mal jemand erklären.

freundliche Grüße, SRM

 

[ralfkannenberg]

Viel wichtiger wäre vielleicht die Frage, warum das gegenwärtige Modell des Universums einen absoluten Raum beschreibt (oder sogar vorraussetzt?), wo doch Einstein das Gegenteil sagt. Vielleicht kann mir das ja mal jemand erklären.

Hallo SRMeister,

das verstehe ich nicht: woe kommst Du darauf, dass das gegenwärtige Modell des Universums einen absoluten Raum beschreibt ?


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[SRMeister]

naja, mit Hilfe der Hintergrundstrahlung kann man ja ein Referenzsystem festlegen. Den Bewegungszustand kann ich relativ dazu angeben, also "absolut". Klar ist, das verbietet die Relativitätstheorie nicht. Aber: Dunkle Energie, verstehe man es als Eigenschaft des Raums, wirkt nur isotrop in diesem einen Referenzsystem. Bewege ich mich beispielsweise mit fast LG, so expandiert der Raum plötzlich nicht mehr isotrop relativ zu mir usw.

 

[Bernhard]

@SRMeister: Vermutlich bringt die vereinfachte Bedingung nach Homogenität und Isotropie des Raumes wieder Aspekte eines absoluten Raumes in die Kosmologie. Dabei ist es aber nur eine erfolgreiche Annahme. Die Stringtheorie mit ihren Modellen des Vakuums und die Loopquantengravitation mit ihren Spinnetzwerken gehen sogar noch weiter und basteln fast schon wieder so etwas wie einen Äther zusammen. Je genauer man die Natur betrachtet, desto komplizierter wird sie also.

 

[Sky Darmos]

@SRMeister: Vermutlich bringt die vereinfachte Bedingung nach Homogenität und Isotropie des Raumes wieder Aspekte eines absoluten Raumes in die Kosmologie. Dabei ist es aber nur eine erfolgreiche Annahme. Die Stringtheorie mit ihren Modellen des Vakuums und die Loopquantengravitation mit ihren Spinnetzwerken gehen sogar noch weiter und basteln fast schon wieder so etwas wie einen Äther zusammen. Je genauer man die Natur betrachtet, desto komplizierter wird sie also.

Ein deutscher Physiker hier in Shenzhen hat auch gemeint, dass meine Elementarräume ihn an einen Äther erinnern. Er hat das als Grund genommen meine Theorie keines Blickes zu würdigen. Stringtheorie und Loop-QG würdigt er auch keines Blickes. Entweder zu faul, oder zu konservativ °_°

 

[Bernhard]

Entweder zu faul, oder zu konservativ °_°

Ich schätze mal, dass er einfach ein anderes Spezialgebiet hat ?

 

[ralfkannenberg]

Ein deutscher Physiker hier in Shenzhen hat auch gemeint, dass meine Elementarräume ihn an einen Äther erinnern. Er hat das als Grund genommen meine Theorie keines Blickes zu würdigen.

Hallo Sky,

das verwundert mich nicht: die Cranks und selbsternannten Physiker verwenden oftmals ähnliche Begriffe. Da kann es dann schon passieren, dass ein Prof. auf Durchzug schaltet, wenn er einen Begriff wie "Elementarraum" sieht.

Stringtheorie und Loop-QG würdigt er auch keines Blickes. Entweder zu faul, oder zu konservativ °_°

Was veranlasst Dich zu dieser Einschätzung ? Könnte es nicht auch sein, dass er pro Jahr mit rund einem dutzend solcher Theorien konfrontiert ist und diese deswegen nach einer einfachen Plausibilisierung ablehnt ?

Du musst Dich von diesen dutzend anderen unterscheiden, Du musst letztlich "besser" sein. Vielleicht wäre ein paper mit nur vielleicht 10 Seiten besser, welches nur einen Teilaspekt betrachtet, einen Teilaspekt, der natürlich von Relevanz ist. Diesen aber dann natürlich seriös und auch formal korrekt.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[TomS]

naja, mit Hilfe der Hintergrundstrahlung kann man ja ein Referenzsystem festlegen. Den Bewegungszustand kann ich relativ dazu angeben, also "absolut". Klar ist, das verbietet die Relativitätstheorie nicht.

Genau, das ist völlig in Ordnung.

Die Hintergrundstrahlung definiert tatsächlich ein ausgezeichnetes Bezugssystem (z.B. mittels der Forderung des Verschwindens der Dipolkomponente), aber auch andere Phänomene definieren ein solches (z.B. das Ruhesystem der Milchstraße). Die ART verbietet ja keineswegs, dass bestimmte Ereignisse jeweils ein spezielles Bezugssystem auszeichnen, sie besagt lediglich, dass die Naturgesetze unabhängig von diesen Bezugssystemen formuliert werden können.

 

[TomS]

die Stringtheorie mit ihren Modellen des Vakuums und die Loopquantengravitation mit ihren Spinnetzwerken gehen sogar noch weiter und basteln fast schon wieder so etwas wie einen Äther zusammen.

Da muss man m.E. sauber unterscheiden.


In der Stringtheorie werden letztlich klassische Lösungen der Raumzeit betrachtet, auf denen dann die Dynamik von Quantenfluktuationen, d.h. der Strings (i.A. n-Branen) diskutiert werden. Die klassische Lösung erscheint dabei in der Form M[SUP]4[/SUP] * M[SUP]6[/SUP] wobei ersteres z.B. der Minkowski-Raumzeit, AdS o.ä. entspricht, letzteres z.B. einem kompakten CY-Raum. Die Stringtheorie führt dabei keinen anderen Raumzeitbegriff ein als die ART selbst. Insbs. führt die Stringtheorie keine Quantisierung der Raumzeit selbst durch (lediglich bestimmter Anregungen) und bleibt daher immer noch hinter dem Anspruch zurück, eine "echte" Theorie der Quantengravitation zu lösen. Dieses Problem der Hintergrundabhängigkeit (je eine Stringtheorie je klassischer Lösung) wird ansatzweise durch AdS/CFT adressiert, darf aber sicher nicht als gelöst betrachtet werden.


In der LQG wird dieses Problem von vorneherein dadurch gelöst, dass eine ausschließlich quantisierte Raumzeit ohne jeglichen klassischen Anteil konstruiert wird. Die Theorie ist daher intrinsisch hintergrundunabhängig; es existiert kein absoluter Raum; es existiert nichts, was den klassischen Ätherbegriff rechtfertigen würde.


Viele Untersuchungen im Rahmen der LQG werden jedoch mittels "beschnittener" Modelle durchgeführt, z.B. mittels eines fixierten Graphen (Spinnetzwerkes) oder mittels einer Untermenge der erlaubten Vertizes. Dies sind jedoch lediglich Näherungen aufgrund der mathematischen Komplexität.


Ein umfassenderer Begriff von Raumzeit wird im Rahmen der sog. Group Field Theory entwickelt. Dabei entsteht der Raumbegriff nicht mehr aus einem Spinnetzwerk, sondern aus der Quantisierung auf einem Hilbertraum aller möglichen (Äquivalenzklassen von) Spinnetzwerken.


Wie gesagt, ich sehe nicht, dass das irgendwie den klassischen Ätherbegriff nahelegen würde.