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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : krümmt ein schwarzes Loch den Raum oder das Licht?



Ionit
28.07.2005, 23:31
Hallo Leute,

ich habe das Forum über Google gefunden und würde gerne eine Frage stellen.

Krümmt die Anziehungskraft eines schwarzen Loches nur "den Raum" oder das Licht - oder Beides?

Ich habe gelesen, dass ein Black Hole den Raum krümmt. Wenn die Masse eines schwarzen Loches in der Lage ist den Raum "ein Stückchen zu krümmen" dann ist die Krümmung doch umso stärker je größer die Masse eines Black Hole ist - oder?

Wenn dies so wäre - was würde mit dem Raum geschehen - wenn ALLE vorhandenen schwarzen Löcher in einem einzigen SUPERRRR-SUPER Schwarzen Loch vereint wären?????

Würde solch eine Masse nicht ausreichen um den Raum nicht nur zu krümmen sondern in sich "zusammenfallen" zu lassen? Könnte solch eine gigantische vereinte Masse nicht in der Lage sein die scheinbar immer schneller werdenden Expansion des Universums aufzuhalten?

Meiner Überlegung nach "frisst" ein "normales" schwarzes Loch zwar alle Planeten, Sterne, Sternensysteme usw. aber nicht "den Raum" selbst. Das schwarze Loch "benutzt" den Raum ja als "Transportschiene" und krümmt Ihn dabei wenn das schwarze Loch "durch das Universum reist". Was würde nun aber passieren wenn die Masse aller schwarzer Löcher auf einen Punkt vereint wäre? Die Krümmung des Raumes müsste doch dann ins Unendliche gehen und somit den Raum selbst in sich zusammen fallen lassen bzw. Ihn "aufsaugen".


Es wäre sehr nett wenn dazu jemand etwas sagen könnte.

Vielen Dank schonmal.

Matthias

Fisch77
29.07.2005, 10:31
Hallo Ionit.

Zuerst einmal besteht das Universum ja bekanntermaßen nicht nur aus der sichtbaren Materie, sondern zum weitaus größten Teil aus nicht sichtbarer Materie (Dark Matter). Ein schwarzes Loch entsteht aus den Komponenten der sichtbaren Materie´, nämlich aus Sternen. Selbst wenn man alle schwarzen Löcher des Universums zusammenfassen würde, wäre das immer noch "nur ein Bruchteil" dessen, was tatsächlich vorhanden ist. Ich könnte mir vorstellen, dass auch die dunkle Materie in der Lage ist, die Raumzeit zu krümmen, wenn sie in entsprechenden Konzentrationen auftritt. Die "Verbiegung" der Raumzeit durch ein einziges schwarzes Superloch wäre wahrscheinlich von Ausmaßen, die man sich kaum vorstellen kann. Aber ich denke nicht, dass dadurch das Universum kollabieren könnte. Das "Gegengewicht" zu dieser Kraft, nämlich die dunkle Materie, würde das mit Sicherheit verhindern.

Bis dann.

Ionit
29.07.2005, 11:57
Hallo Fisch77,

vielen Dank für Deine Antwort.

Ist denn schon bekannt ob "dunkle Materie" auch von schwarzen Löchern erfasst/aufgesaugt werden kann oder ist die theoretische dunkle Materie völlig unabhängig von der Anziehungskraft eines schwarzen Loches?

Fisch77
29.07.2005, 12:07
Hallo Ionit.

Nein, bisher ist darüber noch gar nichts bekannt. Bisher ist die dunkle Materie und auch die dunkle Energie rein hypothetisch. Sie wurde eingeführt, weil die Wissenschaft sich sonst ein sich beschleunigt ausdehnendes Universum nicht erklären konnten. Aber es muss ja so etwas wie eine "treibende Kraft" geben, die diesen Trend aufrecht erhält. Ob und wie die dunkle Materie in Wechselwirkung mit der sichtbaren Materie steht, kann erst beantwortet werden, wenn sie gefunden und untersucht wird. Man darf also gespannt sein. Ich persönlich glaube, dass die beiden "Materiearten" zwar auf eine durchaus miteinander wechselwirken. Mal schauen, was die Zukunft so bringt.

Bis dann.

Illuminati_23
29.07.2005, 15:34
Ich könnte mir vorstellen, dass auch die dunkle Materie in der Lage ist, die Raumzeit zu krümmen, wenn sie in entsprechenden Konzentrationen auftritt.

Jede Masse krümmtdie Raumzeit, selbst die deines Körpers. Wichtig ist dabei dass nicht nur der Raum sondern auch die Zeit gekrümmt wird. Nur so kann Gravitation gleich Raumzeitkrümmung sein.

Sanctitas
11.08.2005, 12:02
Hallo,

Ich hoffe, mit folgenden Zeilen etwas mehr Klarheit in die Thematik "Schwarze Löcher" zu bringen.

Jede uns bekannte Materie unterliegt der Gravitation, einer universell wirkenden Anziehungskraft. Die Gravitation nimmt dabei eine Sonderstellung ein, da alle anderen bekannten Kräfte auch abstoßende Effekte kennen. Dabei ist die Gravitation am wenigsten verstanden.

Wenn sich also Materie gegenseitig anzieht, kommt es zur Verdichtung. Irgendwann kann die Dichte so groß werden, dass Protonen (Wasserstoffkerne) ihre gegenseitige elektrostatische Abstoßung überwinden müssen und eine Kernfusion stattfindet.

Die dabei freiwerdenden Teilchen (Photonen/Licht, alle Teilchen mit hoher kinetischer Energie) üben einen Strahlungsdruck aus, der der Gravitation entgegenwirkt. Der Stern hält in seiner Größe für einige Zeit inne.

Doch irgendwann sind (annähernd) alle Protonen (Wasserstoff) verschmolzen zu Heliumkernen. Der Gravitationsdruck erhöht sich weiter. Weitere Verschmelzungsprozesse können diesen Schrumpfprozess nicht lange aufhalten. Ab der Verschmelzung zu Eisenkernen wird keine Energie mehr frei, um Strahlungsdruck zu erzeugen.

Was passiert dann?

Nach der Quantenmechanik gibt es das Pauli-Ausschließungsprinzip (allerdings nicht für alle Teilchen), dass einen Gegendruck aufbaut. Man erreicht so etwas wie einen einzigen Super-Atomkern.

Es lässt sich aber berechnen, dass ab einer kritischen Massendichte überhaupt kein Gegendruck die Gravitation mehr kompensieren kann. Der Stern schrumpft zusammen zu einem mathematischen Punkt - dem (heute so genannten) Schwarzen Loch.

Die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen, dass Masse die "Raumzeit krümmt". Das ist bisher glänzend experimentell bestätigt.

"Raumzeitkrümmung" bedeutet: Die zentrale Überlegung der Allgemeinen Relativitätstheorie (wenn Du in einem Container ohne Kommunikation nach außen erwachst - der Film "Cube" lässt grüßen - kannst Du durch kein einziges physikalisches Experiment entscheiden, ob Du weit entfernt im Weltraum schwebst, oder ob Du in einem Gravitationsfeld frei fällst) führt zu einem Satz physikalischer Gleichungen mit folgenden Eigenschaften.

1) Es gibt eine Abhängigkeit zwischen Zeit (t) und Raum (x,y,z).

2) Die Gleichungen lassen sich sehr elegant formulieren, wenn man die Zeit, mit der imaginären Einheit i multipliziert, als vierte Raumdimension behandelt. Man spricht deshalb von "Raumzeit".

3) Der Raum (x,y,z) folgt nicht mehr der Euklidischen Geometrie. Vielmehr erscheint der Raum gekrümmt. Z.B. fliegt ein Photon (Lichtstrahl) gemäss Impulserhaltung immer geradeaus (lässt sich auch aus der Wellenmechanik ableiten). In der Nähe massereicher Objekt - z.B. unserer Sonne - wird daher der Lichtstrahl abgelenkt. Das ist experimentell bestätigt. Ebenso bestätigt ist hierdurch ein Teil der Periheldrehung des Merkur.

Wenn ein Objekt ein genügend hohe Massedichte erreicht, wird die Raumzeit derart stark gekrümmt, dass z.B. der Lichtstrahl nicht mehr vorbeifliegt, sondern gar zurück - oder gar nur noch um das Objekt herum.

Lichtstrahlen können die Oberfläche eines Objektes mit hoher Massendichte nicht mehr verlassen, da ihre Energie draufgeht, um gegen das Gravitationsfeld anzusteigen.

Diese Objekte nabeln sich faktisch von der uns zugänglichen/erfahrbaren Welt ab. Man spricht (heute) von schwarzen Löchern.

Die Raumzeitkrümmung ist in unserer Erfahrungswelt sehr unanschaulich. Man kann eigentlich nur Berechungen anstellen: Wie sehen Effekte in der Nähe sehr massereicher Objekte aus für den weit entfernten Beobachter?

Unsere heutige Physik stößt hier an ihre Grenzen. Die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erlauben Singularitäten. Es gibt Widersprüche zur Quantentheorie. Beide Theorien sind in unserer Erfahrungswelt dagegen sehr erfolgreich - z.B. funktioniert UPS dank beider (!) Theorien recht gut.

Sky Darmos
11.08.2005, 12:31
Jede uns bekannte Materie unterliegt der Gravitation, einer universell wirkenden Anziehungskraft. Die Gravitation nimmt dabei eine Sonderstellung ein, da alle anderen bekannten Kräfte auch abstoßende Effekte kennen.

Bei negativer Energiedichte ist die Gravitation auch abstoßend! Das kommt aber nur unter ganz extremen Umständen vor.

Dabei ist die Gravitation am wenigsten verstanden.


Wenn sich also Materie gegenseitig anzieht, kommt es zur Verdichtung. Irgendwann kann die Dichte so groß werden, dass Protonen (Wasserstoffkerne) ihre gegenseitige elektrostatische Abstoßung überwinden müssen und eine Kernfusion stattfindet.

Dazu müssen die Kerne sich nicht einmal ganz auf 10^13 m annähern. Die Kerne tunneln einander entgegen.


Der Stern hält in seiner Größe für einige Zeit inne.

Die Lebensdauer des Sterns ist dabei der Masse umgekehrt proportional.


Ab der Verschmelzung zu Eisenkernen wird keine Energie mehr frei, um Strahlungsdruck zu erzeugen.

Weitere Elemente wie Uran, werden wärend dem Kollaps erzeugt.

Was passiert dann?


Nach der Quantenmechanik gibt es das Pauli-Ausschließungsprinzip (allerdings nicht für alle Teilchen), dass einen Gegendruck aufbaut. Man erreicht so etwas wie einen einzigen Super-Atomkern.

Dieser sogenannte Entartungsdruck kann Kerne von Sternen mit einer Masse von bis zu 1,44 Sonnenmassen stabiel halten. Das ist die Chandrasekhar-Grenze. Dabei bewegen sich die Elektronen schon mit fast Lichtgeschwindigkeit um den Atomkern.


Es lässt sich aber berechnen, dass ab einer kritischen Massendichte überhaupt kein Gegendruck die Gravitation mehr kompensieren kann. Der Stern schrumpft zusammen zu einem mathematischen Punkt - dem (heute so genannten) Schwarzen Loch.

Bis zu einer Masse von 2,5 bis 3 Sonnenmassen kann der Sternenkern einen Neutronenstern bilden. Dabei werden die Elektronen sozusagen in die Protonen gepresst und bilden Neutronen. Das ist die Umkehrung des Beta-Zerfalls.


2) Die Gleichungen lassen sich sehr elegant formulieren, wenn man die Zeit, mit der imaginären Einheit i multipliziert, als vierte Raumdimension behandelt. Man spricht deshalb von "Raumzeit.

Abstände in der Raumzeit sind dabei entweder durch:

s = Wurzel (x^2+y^2+z^2+(tci)^2)
s= Wurzel ((xi)^2+(yi)^2+(zi)^2+(tc)^2)

Der Absolutbetrag ist dabei der selbe. Es ist also Sache der Konvenktion ob man die Zeit oder die drei Raumdimensionen als imaginärwertig betrachtet.


Wenn ein Objekt ein genügend hohe Massedichte erreicht, wird die Raumzeit derart stark gekrümmt, dass z.B. der Lichtstrahl nicht mehr vorbeifliegt, sondern gar zurück - oder gar nur noch um das Objekt herum.

Im eineinhalbfachen des Schwarzschildradius fliegen Lichtstrahlen geschlossene Bahnen. Der Schwarzschildradius ist gegeben durch:

R_SS = 2GM/c^2

Schöne Grüße,
Sky.

Sanctitas
11.08.2005, 14:01
Hallo Sky,

Das mit der negativen Energiedichte verstehe ich nicht ganz.

Naiv denke ich, weniger als keine Energie gibt es nicht.
Selbst die Energiedichte Null geht wegen der Quantenmechanik nicht.

Würde negative Energiedichte nicht folgendes bedeuten?
Ich füttere diesen Bereich mit Photonen, also elektromagnetischer Energie. Bis ich die Energiedichte erreicht habe, verschwinden meine Photonen (inklusive Feld und Impuls)?

Kannst Du das erklären?

Sky Darmos
11.08.2005, 20:59
Naiv denke ich, weniger als keine Energie gibt es nicht.

1) Doch, z.B. haben die virtuellen Teilchen eine so große negative potentielle Gravitationsfeldenergie dass diese ihre Massenenergie komplett aufhebt. Wird den Teilchen durch die Gezeitenkraft des Schwarzen Lochs auseinander gezogen, so werden sie reell. Das eine Teilchen wird emmitiert und das andere Fällt ins Schwarze Loch und gibt ihm eine negative Energie. Das andere Teilchen wird vom SL emmitiert. Dabei nimmt seine potentielle Energie ab. Dem SL ist die Energie des emitierten Teilchens verloren gegangen und es hat zusätzlich eine negative Energie aufgenommen.

2) Strings die um die Extradimensionen gewickelt sind heißen gewundene Strings. Diese haben negative Energie und entsprechen Exotischer Materie. Sie sind nach der Superstringtheorie zahlreich beim Urknall entstanden und haben sich gegenseitig vernichtet.
Die Windungsenergie eines solchen Strings ist gegeben durch

E_w = 2 pi w R T_s

Dabei ist w die Windungszahl, R der Umfang der kompaktifizierten Extradimensionen, also R = Wurzel (G h / 2 pi c^3) und T_s ist die Stringtension (=Stringspannung). Für w sind nur ganzzählige 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 pi c^3) c^2 / 4 pi G

Theoretisch Exisitieren verschiedene Formen von Vakuumenergie. Davon haben einige negative Energiedichte.

An sich ist aber negative Energie auch ein problem da Teilchen mit negativer Energie, b.z.w. mit negativer Frequenz sich in die Vergangenheit bewegen müssten. Sochen Teilchen werden aber nicht beobachtet. Um den Zeitpfeil vollständig erklären zu können muss man wissen wie negative Frequenzen auszuschließen sind, d.h. wie ihre nichtexistenz aus einer Theorie abgeleitet werden kann.

Sanctitas
12.08.2005, 11:38
Hallo,

@Sky Darmos: Du schreibst wie ein theoretischer Physiker. Bist Du einer? Jedenfalls hast Du mich abgehängt, was mein Verständnis angeht (ich bin nur ein kleiner Arbeitnehmer).

Dazu habe ich aber einige kleine Fragen:

Was bedeutet denn "negative Frequenz"? Wo liege ich in folgender Überlegung falsch? Frequenz ist eine Anzahl von Ereignissen pro Zeiteinheit. Weniger als kein Ereignis verstehe ich nicht. Das Zeitintervall mit negativem Vorzeichen als mathematischen Kniff zu verwenden verstehe ich ebensowenig.

Sky Darmos
12.08.2005, 14:04
@Sky Darmos: Du schreibst wie ein theoretischer Physiker. Bist Du einer? Jedenfalls hast Du mich abgehängt, was mein Verständnis angeht (ich bin nur ein kleiner Arbeitnehmer).

Nein, bin ich nicht. Wie in meinem Profil hier steht, bin ich Schüler und habe vor später mal noch Physik zu studieren. Ich beschäftige mich nur Hobbymäßig mit Physik, Kosmologie, Neurobiologie und Philosophie. Das mache ich seit etwa 3 Jahren und habe in dieser Zeit an die 40 oder 50 Bücher über solche Themen gelesen.


Was bedeutet denn "negative Frequenz"? Wo liege ich in folgender Überlegung falsch? Frequenz ist eine Anzahl von Ereignissen pro Zeiteinheit. Weniger als kein Ereignis verstehe ich nicht. Das Zeitintervall mit negativem Vorzeichen als mathematischen Kniff zu verwenden verstehe ich ebensowenig.

Die heutige Physik ist eben Zeitsymmetrisch. Eine negative Frequenz ist eine Anzahl von Schwingungen die in einem negativen Zeitintervall eine Ebene im Raum passieren. Dies ist so zu interpretieren dass sich die negativen Frequenzen in die Vergangenheit bewegen.

Sanctitas
12.08.2005, 14:58
Hallo,

Silly me - ich habe als Neuling gar nicht die Profile wahrgenommen.

Kannst Du mir vielleicht eine Liste empfehlenswerter Literatur zumailen (sanctitas@lycos.de)?

Vielen Dank.

Sky Darmos
12.08.2005, 19:19
Kannst Du mir vielleicht eine Liste empfehlenswerter Literatur zumailen (sanctitas@lycos.de)?

Kein Problem, mach ich. Kannst mir auch ne Mail schreiben wenn du ne Frage hast.

Schöne Grüße, Sky.

Iwona
14.08.2005, 17:08
man hat das Schwarze Loch erst mathematisch erklärt, doch man traute sich zuerst nicht zu glauben, das so etwas wirklich existiert. Soviel ich weiss haben z.B. Eddington, Einstein die harmonische Welt bevorzugt, wo keinen Platz für so etwas wie ein Schwarzes Loch gibt. Eddington hat sich Chandrasekhar widergesetzt, der die Grenze berechnet hatte - oberhalb dieser (Chandrasekhar-Grenze) der Gravitationskollaps nicht mehr aufgehalten werden kann.

Ich weiss es ist schwer zu beweisen, also ich meine - ein Experiment durchzuführen. Man konnte anhand der Beobachtung spekulieren z.B. das die äusserst starke Lichtkrümmung nicht durch ein "White Dwarf" (in Doppelstruktur der Sterne) verursacht ist, sondern durch zwei von ihnen ( dann wäre es ein dreifaches Struktur) und so konnte man dem Schwarzen Loch ausweichen. Das konnte man mit dem Strahlung der Matterie im Umbegung des SL nicht mehr so erklären ( oder ? )

Und wie erklärt man die negative Frequenz ? Ich kann es nicht so gut fassen, wie sie sich in die Vergangenheit bewegen kann. Ausserdem wie wurde es bewiesen, das die Hawking-Strahlung existiert?

Grüsse von Iwona

Sky Darmos
15.08.2005, 00:29
man hat das Schwarze Loch erst mathematisch erklärt, doch man traute sich zuerst nicht zu glauben, das so etwas wirklich existiert.

Zur Zeit der großen Zweifel gab es aber auch erst nur die Schwarschildlösung, die ein stationäres SL beschreibt. Die Kerr-Newman-Lösung für rotierende gelandene SL folgte erst in den 60ern. Die Lösung für geladene SL heißt übrigens Reissner-Nordström-Lösung.


Soviel ich weiss haben z.B. Eddington, Einstein die harmonische Welt bevorzugt, wo keinen Platz für so etwas wie ein Schwarzes Loch gibt.

Einstein hatte nicht wirklich etwas gegen das Schwarze Loch an sich sondern gegen die Singularität im Innern. Er war es ja gerade der die Singularität mit der Einstein-Rosen-Brücke umgehen wollte. Das war auch ein Ansatz von Einstein zu einer Vereinheitlichen Theorie. Dort sollten Elementarteilchen Wurmlöcher sein, durch die magnetische Feldlinien führen.

Eddington hat sich Chandrasekhar widergesetzt, der die Grenze berechnet hatte - oberhalb dieser (Chandrasekhar-Grenze) der Gravitationskollaps nicht mehr aufgehalten werden kann.[/QUOTE]

Den hat am Ende eh keiner mehr ernst genommen.


Ich weiss es ist schwer zu beweisen, also ich meine - ein Experiment durchzuführen. Man konnte anhand der Beobachtung spekulieren z.B. das die äusserst starke Lichtkrümmung nicht durch ein "White Dwarf" (in Doppelstruktur der Sterne) verursacht ist, sondern durch zwei von ihnen ( dann wäre es ein dreifaches Struktur) und so konnte man dem Schwarzen Loch ausweichen. Das konnte man mit dem Strahlung der Matterie im Umbegung des SL nicht mehr so erklären ( oder ? ).

An der Existenz von Schwarzen Löchern gibt es eigentlich schon lange nichts mehr zu rütteln.


Und wie erklärt man die negative Frequenz ? Ich kann es nicht so gut fassen, wie sie sich in die Vergangenheit bewegen kann. ).

Nein, es geht ja gerade darum zu erklären warum es keine negative Frequenzen gibt. Dazu gibt es noch keine allgemein akzeptierte Möglichkeit. Die Twistortheorie könnte das erklären, wenn sie stimmen würde - was ich für unwahrscheinlich halte. Die Vorstellung von einem diskreten Raum ist aber sehr interessant. Das hat mich in letzter Zeit sehr beschäftigt.


Ausserdem wie wurde es bewiesen, das die Hawking-Strahlung existiert?

Das wurde noch gar nicht experimetell nachgewiesen weil SL´s mit einigen Sonnenmassen eine so kalte Strahlung aussenden. Sie liegt nur um eine winzigkeit über dem absoluten Nullpunkt - ist als nicht nachweisbar. Kleine SL die beim Urknall entstanden sein könnten, oder welche die in Teilchenbeschleunigern bald erzeugt werden können, hätten aber eine sehr starke Hawking-Strahlung, die sofort nachweisbar wäre.

Sanctitas
15.08.2005, 09:55
Hallo,

@Sky: Danke für Deine Literaturtipps. Ich werde mir wohl das eine oder anderere Buch zulegen ...

Ich muss aber folgendem Satz widerprechen:
"An der Existenz von Schwarzen Löchern gibt es eigentlich schon lange nichts mehr zu rütteln. "

Noch ist die Physik eine experimentelle Wissenschaft. Und den Beweis für die Existenz schwarzer Löcher gibt es bisher nicht. Es gibt zwar viele Indizien, aber alle bewegen sich innerhalb einer bestehenden Theorie. Einer Theorie, die sich möglicherweise in Zukunft als falsch herausstellen könnte (wäre nicht das erste Mal in der Geschichte der Naturwissenschaften).

Gerade beim Thema Schwarze Löcher versagen die sonst sehr erfolgreichen Theorien Quantenphysik und Relativitätstheorie.

Ich habe das nicht begründbare Gefühl, dass die Physik in eine Krise geraten ist. Eine neue Theorie zeichnet sich noch nicht ab. Ich halte das Postulieren vieler neuer Dimensionen in der Stringtheorie für einen Irrweg.

Sky Darmos
15.08.2005, 11:18
Gerade beim Thema Schwarze Löcher versagen die sonst sehr erfolgreichen Theorien Quantenphysik und Relativitätstheorie.

Sie versagen aber nicht am Ereignishorizont sondern Im Innern des SL, was für Beobachtungen unzugänglich ist.


Ich habe das nicht begründbare Gefühl, dass die Physik in eine Krise geraten ist.

Nicht begründbar?? Ich könnte dir eine sehr lange Liste von Problemen der Quantentheorie und der Relativitätstheorie aufstellen. Natürlich steckt die Physik in einer Kriese!


Eine neue Theorie zeichnet sich noch nicht ab. Ich halte das Postulieren vieler neuer Dimensionen in der Stringtheorie für einen Irrweg.

Ja, die Stringtheorie hat vorhersagentechnisch echt noch nichts geleistet. Ich halte es für lächerlich zu denken dass sich die Widersprüche aufheben wenn man einfach die altbekannten Gesetze auf Strings anwendet. Eine neue Theorie muss die Anzahl der Prinzipien reduzieren. Das tut die Stringtheorie nicht!

prim_ass
31.08.2005, 15:35
Sie versagen aber nicht am Ereignishorizont sondern Im Innern des SL, was für Beobachtungen unzugänglich ist.



Nicht begründbar?? Ich könnte dir eine sehr lange Liste von Problemen der Quantentheorie und der Relativitätstheorie aufstellen. Natürlich steckt die Physik in einer Kriese!



Ja, die Stringtheorie hat vorhersagentechnisch echt noch nichts geleistet. Ich halte es für lächerlich zu denken dass sich die Widersprüche aufheben wenn man einfach die altbekannten Gesetze auf Strings anwendet. Eine neue Theorie muss die Anzahl der Prinzipien reduzieren. Das tut die Stringtheorie nicht!

Eine neue Theorie muss die Prinzipien nicht reduzieren, sondern erklären, und das tut sie im Rahmen der zur Zeit vorhandenen Näherungsgleichungen.

Vorhersagen der Stringtheorien bzw. der M-Theorie:
-Graviton
-Kosmische Strings
-SL als Supraflüssigkeit
-Hawkingstrahlung
-Mini-SL in der Hochatmosphäre durch kosm. Strahlung
-Mini-SL in Teilchenbeschleunigern als Tori oder als Kugel bei entsprechenden Energien
-Gebrochene Ladungszahlen für Teilchen gemäß einem bestimmten Muster
-Supersymmetrie (kann zwar in die Standardtheorie nachträglich eingebaut werden, wurde aber durch Berechnungen der Stringtheorie gefunden und ergibt sich nur aus ihr als integraler Bestandteil)
-Mechanismus der frühen Inflation
-Extradimensionen

Problem: Im Gegensatz zur LQG ist sie nicht Hintergrundunabhängig, aber es sieht so aus, als ob LQG und M-Theorie miteinander vereinigt werden können.

Auch wenn es in den Medien noch nicht publik geworden ist, so befinden wir uns mitten in der dritten Superstringrevolution...

Sky Darmos
03.09.2005, 20:49
Eine neue Theorie muss die Prinzipien nicht reduzieren, sondern erklären, und das tut sie im Rahmen der zur Zeit vorhandenen Näherungsgleichungen.

Jede bisher erfolgreiche Theorie hat die Anzahl der zugrundeliegenden Postulate verringert. Immer mehr muss mit immer weniger Erklärt werden können. Oder anders ausgedrückt: Die Parameter die man "von Hand" einsetzen muss, müssen weniger werden.

Um mal ein Beispiel zu nennen: Die QT beruht auf zwei völlig verschiedenen Prinzipien, der Schrödinger Gleichung und dem Kollaps der Wellenfunktion. Eine Reduzierung der zugrundeliegenden Prinzipien, wäre hier wenn ein fundamentaleres Prinzip gefunden werden würde, das die beiden vorherigen als Näherungen enthält und vereint.

Die Grundlagenphysik ist so voll von Rätseln und die Stringtheorie beantwortet nicht mal einen winzigen Bruchteil davon!
Selbst da wo die Stringtheoretiker meinen weitergekommen zu sein haben sie nur die alten Parameter durch neue Ersetzt. Etwa die Parameter der Teilchenphysik durch die Parameter der Extradimensionen.


Vorhersagen der Stringtheorien bzw. der M-Theorie:
-Graviton.

Das ist eine Nachhersage.

-Kosmische Strings


-SL als Supraflüssigkeit.

Das ist nicht die Stringtheorie sondern eine Theorie mit großen Extradimensionen. Von denen gibt es so viele Versionen dass man da sicher so einiges behaupten kann. Auch dass man das Spektrum der Hawkingstrahlung "vorhergesagt" hat.

Allgemein sollte man erst mal schauen wieviele Parameter in einer Theorie stecken, bevor man sich von einer Nachhersage beeindruckt zeigt. Bei Vorhersagen braucht man gewiss nicht so skeptisch sein.


-Hawkingstrahlung.

Das ist ja nichts Neues. Hat Hawking auch schon 1974 vorhergesagt.


-Mini-SL in der Hochatmosphäre durch kosm. Strahlung
-Mini-SL in Teilchenbeschleunigern als Tori oder als Kugel bei entsprechenden Energien.

Aber nur in Theorien mit großen Extradimensionen. Für die M-Theorie und die gewöhnlichen 5 Superstringtheorien gilt dies nicht. Zudem können die Theoretiker nicht einmal die Energie vorhersagen bei der die SL´s erzeugt werden, sie können lediglich die Ober- und Untergrenzen angeben, die sehr weit auseinader liegen. Ebenso wie die Theorien mit Großen Extradimensionen eine Änderung der Gravitationskonstante unterhalb von 0,01 Millimetern erlaubt hätte. Das wurde aber nicht beobachtet. Solange keine Änderung beobachtet wird können die Theoretiker die Anzahl der Großen Extradimensionen entsprechend erhöhen. So haben sie auch immer was zu tun, da ihre Theorien nie wirklich wiederlegt werden, sie müssen sie nur immer den Beobachtungen anpassen.
Solche "Vorhersagen" beeindrucken mich nun weniger.


-Gebrochene Ladungszahlen für Teilchen gemäß einem bestimmten Muster".

Bei Welchen Energien sind diese zu beobachten? Kann man nicht genau sagen. Hängt von Parametern der Extradimensionen ab. Aber wohl nahe der Planck-Masse. Ist ja noch besser, dann kann die Theorie erst recht nicht wiederlegt werden.


-Supersymmetrie (kann zwar in die Standardtheorie nachträglich eingebaut werden, wurde aber durch Berechnungen der Stringtheorie gefunden und ergibt sich nur aus ihr als integraler Bestandteil).

Die Supersymmetrie ist aber ganz bestimmt auch ein integraler Bestandteil der Supergravitationstheorien. Von denen es übrigens auch 5 gibt.


-Mechanismus der frühen Inflation.

Heißt dass, die Stringtheorie sagt das Inflaton-Teilchen voraus, das die Inflationstheorie frei erfunden hat?


-Extradimensionen.

Ja, mit beliebiger Größe und noch unbekannter Form. Toll.


-Problem: Im Gegensatz zur LQG ist sie nicht Hintergrundunabhängig, aber es sieht so aus, als ob LQG und M-Theorie miteinander vereinigt werden können.

Die Twistortheorie von Roger Penrose, durch die die LQG inspiriert ist, gefällt mir von der Grundidee her, schon besser. Obwohl ich sie nicht führ wahr halte, hat sie mich zu einer eigenen Hintergrundunabhängigen Theorie inspiriert, die einige ihrer Grundideen. Man sollte auch beachten dass die Twistortheorie obwohl sie als Quantengravitationstheorie nicht sehr weit gekommen ist, einige mathematisch Verfahren hervorgebracht hat die den Theoretikern sehr Nützlich waren. Penrose selbst stuft sie (bescheidenerweise), selbst als "vorläufig" ein.

Gruß, Sky.

prim_ass
05.09.2005, 12:17
Nun, die M-Theorie, und um diese geht es seit der zweiten Superstringrevolution 1995, erklärt eben diese Postulate und reduziert sie nicht einfach, sondern sagt mathematisch einwandtfrei die Extradimensionen vorher.

Die Extradimensionen sind kein Postulat, sondern eine mathematische Vorhersage. Das hat mit den Schwingungsvariationen der Strings zu tun.

Alle Teilbereiche, die ja in der Standardtheorie künstlich miteinander verbunden sind, werden durch die M-Theorie erklärt vermittels der Schwingungen von Strings bzw. den Branes.

Übrigens: Mathematisch ist die integrierte Darstellung eines Gravitons (erstmalig in der theoretischen Physik) eine klare Vorhersage. Das Graviton, wie es bereits verstanden wurde, war bislang nur als Einzelphänomen betrachtet worden und künstlich in den Teilchenzoo der Standardtheorie aufgenommen worden. Nicht so in der M-Theorie, hier ist das Graviton integraler und so konstruktiver Bstandteil der Theorie und wird aus den Gleichungen zwanglos vorhergesagt.

Die Twistorentheorie, die aufgrund ihrer Hintergrundunabhängigkeit in der Tat so bedeutsame mathematische Methoden bereitstellt, wurde zumindest in Teilbereichen schon als Bestandteil der M-Theorie identzifiziert. Hier gibt es aber noch einiges zu tun. Die LQG ist daher keine Konkurrenz für die M-Theorie, da sie ja an der alten Krankheit der Quantentheorie leidet und eben die Gravitation nicht kennt.

Die LQG erweist sich aber als hintergrundunabhängiger Rahmen, in dem die M-Theorie eingefasst ist, als sehr vielversprechend und wird sie entsprechend erweitern.

Zur Größe der Extradimensionen:

Hier denke ich herrscht eine falsche Vorstellung. Aufgrund der Arbeiten von Witten et al. weiß man im Rahmen der M-Theorie, dass die Größe einer Extradimension eben in einer Variante der Beschreibung R, in einer anderen, die eben nur eine Transformation darstellt, hingegen 1/R beträgt (das gleiche gilt übrigens für die scheinbare Expansion bzw. Kontraktion des Universums). Eine Unterscheidung von "großen" und "kleinen" Extradimensionen und daher ob man bestimmte Voraussagen nur der einen oder der anderen Stringtheorieversion entnehmen kann, ist mithin künstlich und rührt noch aus einem Denken im Rahmen der Standardtheorie her, was ja keine Abwertung sein soll, sondern eben nur darstellt, dass der herrschende Paradigmenwechsel berücksichtigt werden muss, wenn man solche Aussagen wie oben macht.

Zur Form der Extradimensionen betrachte man bitte die Arbeiten zu den Calabi-Yau-Räumen. Aber ich gebe hier ausdrücklich darin recht, dass man hier noch eine handfeste Kategoresierung braucht. Zumindest benötigen wir eine eindeutige Extraktion der dreilöchrigen Formen. Das steht noch aus. Hier ist noch viel zu tun. Stimmt.

Das zu 99,96%-ige sichere Auffinden eines cosmic string lensing in CSL1, siehe die entsprechend neue Rubrik im Forum, zeigt ja, wohin die Reise geht und dass man somit auch mit dem Auffinden der mini-SL in der Atmosphäre und in Teilchenbeschleunigern bei in der Tat schon bestimmten Energien rechnen muss. Wir haben hier harte Voraussagen, die bis 2010 (plusminus 2 Jahre) bestätigt sein dürften...

Aber das wird sich ja in der Zuklunft, so oder so zeigen, und braucht nun nicht weiter diskutiert zu werden...

Sky Darmos
05.09.2005, 14:32
Nun, die M-Theorie, und um diese geht es seit der zweiten Superstringrevolution 1995, erklärt eben diese Postulate und reduziert sie nicht einfach, sondern sagt mathematisch einwandtfrei die Extradimensionen vorher.

Sie erhöht die Anzahl der Extradimensionen um eine, doch über ihre Form kann sie keine genaueren Aussagen machen. Die Form der Extradimensionen ist nach der Ansicht der meisten Stringtheoretiker ein Parameter und wird es auch bleiben.


Die Extradimensionen sind kein Postulat, sondern eine mathematische Vorhersage. Das hat mit den Schwingungsvariationen der Strings zu tun.

Sie sind eben erforderlich um die Konsistenz einer Theorie zu sichern die mit Superstrings- oder p-Branen arbeitet. Andere Theorien kommen ohne sie aus.


Alle Teilbereiche, die ja in der Standardtheorie künstlich miteinander verbunden sind, werden durch die M-Theorie erklärt vermittels der Schwingungen von Strings bzw. den Branes.

Die Verbindung wird über die Form der Extradimensionen hergestellt. Solange die aber ein Parameter ist, sind wir nicht viel weiter. Sicher lässt sich darüber streiten, da man sich ja auch Fragen sollte, ob nicht auch eine Theorie für alles immer noch Parameter hat. Das ist eine gute Frage. Wieviel müssen wir mit dem Anthropischen Prinzip erklären und was lässt sich aus der Theorie ableiten? Brauchen wir das Anthropische Prinzip?


Das Graviton, wie es bereits verstanden wurde, war bislang nur als Einzelphänomen betrachtet worden und künstlich in den Teilchenzoo der Standardtheorie aufgenommen worden.

Nein, das Standardmodell kennt kein Graviton. Darüber hinaus ist seine Rolle überhaupt nicht klar. Auch in der Stringtheorie nicht. Schließlich besagt die ART dass Gravitation die Manifestation von Raumzeitkrümmung ist. Wo kommen da Gravitonen ins Spiel. Ich denke schon dass sie eine Entscheidende Rolle spielen. Ich denke aber auch dass die Stringtheorie keineswegs die Gravitation erklärt. Ich gebe aber zu dass die Nachhersage des Gravitons ein Pluspunkt für die Stringtheorie darstellt.


Die LQG ist daher keine Konkurrenz für die M-Theorie, da sie ja an der alten Krankheit der Quantentheorie leidet und eben die Gravitation nicht kennt.

Ich bin niemand der die LQG favorisiert. Ich favorisiere keine der bekannten Ansätze zu einer Quantengravitation. Ich wollte nur betonen, dass ich einige der Grundideen der Twistortheorie für in die Richtige Richtung gehend halte. An sich halte ich jedoch keine dieser Theorien für ernsthafte Anwärter für eine Quantentheorie der Gravitation.


Hier denke ich herrscht eine falsche Vorstellung. Aufgrund der Arbeiten von Witten et al. weiß man im Rahmen der M-Theorie, dass die Größe einer Extradimension eben in einer Variante der Beschreibung R, in einer anderen, die eben nur eine Transformation darstellt, hingegen 1/R beträgt (das gleiche gilt übrigens für die scheinbare Expansion bzw. Kontraktion des Universums).

Es gibt hier zwei Größen der Extradimensionen R und 1/R. Alle anderen Größen entsprechen anderen Universen als dem Unseren. Die ganzen Ansätze mit weniger Extradimensionen die dafür Größer sind, bringen noch mehr Postulate ein. Sie gehören aber auch nicht mehr wirklich zur M-Theorie. Es handelt sich um Abspaltungen.


Zur Form der Extradimensionen betrachte man bitte die Arbeiten zu den Calabi-Yau-Räumen. Aber ich gebe hier ausdrücklich darin recht, dass man hier noch eine handfeste Kategoresierung braucht. Zumindest benötigen wir eine eindeutige Extraktion der dreilöchrigen Formen. Das steht noch aus. Hier ist noch viel zu tun. Stimmt.

Nicht die dreilöchrigen Formen entsprechen Symmetriegruppen mit drei Teilchenfamilien. Die Anzahl der Teilchenfamilien ist vom Absolutbetrag der Differenz von ganzzählig- und nichtganzzählig dimensionalen Löchern in den Calabi-Yau-Räumen abhängig.


Das zu 99,96%-ige sichere Auffinden eines cosmic string lensing in CSL1, siehe die entsprechend neue Rubrik im Forum, zeigt ja, wohin die Reise geht.

Kosmische Strings sind eine Vorhersage der GUT, nicht der Stringtheorie.
Ed Witten hat schon 1990 über eine Verbindung zwischen beidem Vermutet. Damals konnte er jedoch nichts konkreteres dazu sagen. Hat sich das heute geändert?
Das Auffinden eines kosmischen Strings überrascht mich aber sehr.


und dass man somit auch mit dem Auffinden der mini-SL in der Atmosphäre und in Teilchenbeschleunigern bei in der Tat schon bestimmten Energien rechnen muss. Wir haben hier harte Voraussagen, die bis 2010 (plusminus 2 Jahre) bestätigt sein dürften...

"Harte Vorrausagen"? Naja. Selbst wenn keine Schwarzen Löcher erzeugt werden, stirbt die Stringtheorie nicht. Schließlich gibt es Ober und Untergrenzen für den Energiebereich bei dem man die Schwarzen Löcher finden wird. Mit der Weiterentwicklung der Teilchenbeschleuniger werden nur einige Varianten der Stringtheorie mit Großen Extradimensionen sterben. Das macht aber nichts. Man kann ja auch immer kleinere und mehrere Extradimensionen ausweichen. Das muss man ja durch die Überprüfung der Gravitationskraft bei kleinen Abständen auch schon machen.
Schwarze Löcher weit unterhalb der Planck-Energie, als eine Vorhersage der M-THeorie zu bezeichnen ist sehr irreführend. Das ist eine Vorhersage einiger Theorien die sich davon abgespalten haben und weniger als 10 Raumdimensionen annehmen, die dafür aber größer sind. Von diesen Theorien gibt es unzählige Varianten. Von knallharten Vorhersagen, kann da nicht die Rede sein.

Gruß, Sky.

prim_ass
06.09.2005, 15:35
@Sky:

Auch wenn ich zunehmend den Eindruck gewinne, dass wir aneinander vorbeireden - so sprichst Du von der Reduzierung von Postulaten, während ich von der Erklärung herrschender Prinzipien spreche - so will ich mal weiter machen.

Postulate und Prinzipien sind zwei vollkommen verschiedene Kategorien.

Meine Bemerkungen bezüglich harter Voraussagen halte ich nicht für irreführend, sie sind im Rahmen der bestehenden Näherungen gut begründet. Auch das, was Du als Abspaltungen ansiehst, mit weniger Raumdimensionen, sind in Wirklichkeit im Rahmen der bestehenden Näherungsgrenzen angesiedelt. Sie betrachten nur spezieller Aspekte der Theorie. So kann man von vermeintlich weniger Dimensionen ausgehen, wenn man die anderen Dimensionen nur genügend komprimiert, um sie hinreichend klein zu halten. Hier ist die 7.Dimension zu nennen, die auf dieser Weise in den Näherungen der Stringtheorien enthalten, aber "versteckt". Mit der Vereinigung in der M-Theorie hat man sie aber dann entdeckt und auch erkannt, dass sie stets auch bei den Untertheorien enthalten war. Eine lustige Geschichte kenne ich noch über den Streit, ob die Strings nun geschlossen oder offen seien. Man hatte da auch zwei "verschiedene" Theorien. Aber natürlich haben beide Arten ihre Berechtigung in der einen Theorie.

Hier spielt das topologische Vermögen der Theorie mit herein. Das, was Du als "große Dimensionen" bezeichnest, sind natürlich immer noch Dimensionen im Mikrometerbereich. Die Neutrinos zeigen uns sehr schön, wie sie von einer Art in die andere übergehen und damit erst die Experimentatoren zum Narren hielten. Anhand dieses Verhaltens kann man die Größe der Extradimensionen aud maximal 0,82 Mikrometern berechnen, als Obergrenze versteht sich.

Nun hindert uns das aber nicht, auch größere Durchmesser in unseren Rechnungen zu verwenden, wenn wir topologisch nachweisen, dass es für diese Formen auch kleinere Dimensionsdurchmesser gibt, wo die Dimensionen aber zueinander verzerrt -"warped"- sind. Das sind die mathematischen Methoden, die nun Eingang gefunden haben: Wir modellieren topologische Äquivalente, in denen wir leichter bestimmte Berechnungen vornehmen können.

So sehen wir zum beipsiel schon heute, dass wir möglicherweise bereits miniSL in der Atmosphäre nachgewiesen haben, was aber noch nicht sicher ist und wir nur noch nicht als solches detektieren können. Ohne die M-Theorie kämen wir erst gar nicht auf den Verdacht in den beobachteten Gamma - Ausbrüchen in unserer Atmosphäre als Quellen solche miniSL zu sehen. Nun können wir zielgerichtet danach forschen (siehe: mini SL in der Atmosphäre? (http://www.wissenschaft.de/sixcms/detail.php?id=233139)).




Hier mal was Allgemeinwissenschaftliches zu Inflation und Stringtheorie (http://www.wissenschaft.de/wissen/news/148896.html)

Auch die Art Deiner Betrachtungsweise ist nicht sachgerecht.
Natürlich hat die GUT keine Strings vorhergesagt, mithin auch keine kosmischen Strings. Die GUT weiß nichts von Strings.
Die andere Richtung ist korrekter: Die Inflationsphase des sehr frühen Universums wurde angenommen, um die Beobachtungsdaten mit der Urknalltheorie in Einklang zu bringen. Linde berechnete, dass daher zu T0 die Inflation starten musste und zu T1 sie wieder stoppen musste. Eine echten Mechanismus, der die Ursache für T0 wie auch für T1 lieferte, existierte nicht. Man nahm halt ein Inflationsfeld an, ohne auch nur eine plausible Idee für Existenzbegründung dieses Feldes zu diesem Zeitraum zu haben.

Es war die M-Theorie, die einen solchen Mechanismus plausibel machte und sogar weitere Voraussagen macht, die dann detektiert werden können, sobald die Technik der Experimentatoren mit den Fortschritten der Theorie aufgeholt hat.

Die Aufblähung der Strings, die eben nicht aus der GUT stammen, ist dann eine Folge der Inflation, nicht aber der Inflationstheorie bzw. der GUT.

prim_ass
06.09.2005, 16:14
@Sky:

Deine Bemerkung zur Anzahl der Löcher des CY-Raumes ist inkorrekt.


Dr.rer.nat. Dipl.Ing. B. Köhler:

Ein Calabi-Yau-Raum kann Löcher haben, durch die er mehrfach zusammenhängend wird. Je nach der Anzahl der Löcher lassen sich die möglichen Schwingungsmuster der Strings in Familien energieärmster Schwingungen einteilen. Da experimentell 3 Teilchenfamilien nachgewiesen sind, kommen Calabi-Yau-Räume mit 3 Löchern als Lebensraum der Strings in Frage. Die genauen Massen und Ladungen der Teilchen hängen aber von der speziellen Form der 3 Löcher ab.

Sky Darmos
07.09.2005, 18:42
@Sky: Deine Bemerkung zur Anzahl der Löcher des CY-Raumes ist inkorrekt.

Bei der von dir zitierten Behauptung handelt es sich sicher um eine Vereinfachung. Vielleicht war da auch die Dimensionszahl der Löcher schon festgelegt. Jedenfalls steht es in "Das elegante Universum" so drin wie ich es aufgeschrieben hab. Auf einer Internetseite über Superstringtheorie stand dasselbe.

Sky Darmos
07.09.2005, 19:35
@Sky:

Auch wenn ich zunehmend den Eindruck gewinne, dass wir aneinander vorbeireden - so sprichst Du von der Reduzierung von Postulaten, während ich von der Erklärung herrschender Prinzipien spreche - so will ich mal weiter machen.

Die Erklärung herschender Prinzipien geschieht durch übergeordnete fundamentalere Prinzipien, und ist daher der Reduzierung der bislang verwendeten Prinzipien gleich. Wenn mehrer Prinzipien voneinader ableitbar sind, dann spreche ich gewöhnlich von einem einzigen Prinzip. Dieses Prinzip ist dann ein Postulat.


Postulate und Prinzipien sind zwei vollkommen verschiedene Kategorien.

Das kommt darauf an wie man die Prinzipien zählt. Jede Theorie geht von einem oder mehreren Postulaten aus, also unbegründeten Annahmen.
Wenn ich jetzt alle Prinzipien die voneinander ableitbar sind zu einem einzigen Zusammenfasse, dann ist es mit dem Postulat identisch. Alle Prinzipien folgen aus einem Postulat. Warum sollte man sie also nicht alle Zusammenfassen. So dass man dann sagen kann "Das und das folgt aus diesem Postulat". Statt "Dies folgt aus diesem Prinzip.
Aber im Grunde sind das ja Therminologie-Streitigkeiten.


So kann man von vermeintlich weniger Dimensionen ausgehen, wenn man die anderen Dimensionen nur genügend komprimiert, um sie hinreichend klein zu halten.

Und was hällt die Dimensionen bei ihrer größe stabil, wärend die drei Dimensionen unserer Alltagswelt dynamisch sind und expandieren. Roger Penrose räumte auch ein dass doch so kleine Extradimensionen unmöglich stabil sein könnten und doch sicherlich kollabieren müssten. Zudem, verstehe ich nicht was das werden soll. Man variert die Dimensionszahl nach Lust und laune, und passt dann ihre Größe entsprechend an. Was ist mit einer Theorie anzufangen die sich so stark den Beobachtungen anpassen kann?


Hier spielt das topologische Vermögen der Theorie mit herein. Das, was Du als "große Dimensionen" bezeichnest, sind natürlich immer noch Dimensionen im Mikrometerbereich. Die Neutrinos zeigen uns sehr schön, wie sie von einer Art in die andere übergehen und damit erst die Experimentatoren zum Narren hielten. Anhand dieses Verhaltens kann man die Größe der Extradimensionen aud maximal 0,82 Mikrometern berechnen, als Obergrenze versteht sich.

Ich finde solche ober und Untergrenzen eben unbefriedigend. Ist sie überschritten fallen eben einige Möglichkeiten weg. Aber ich sehe sehr wenig möglichkeiten die Theorie zu wiederlegen. Jede Gute Theorie sollte doch im Prinzip wiederlegt werden können.


Nun hindert uns das aber nicht, auch größere Durchmesser in unseren Rechnungen zu verwenden, wenn wir topologisch nachweisen, dass es für diese Formen auch kleinere Dimensionsdurchmesser gibt, wo die Dimensionen aber zueinander verzerrt -"warped"- sind. Das sind die mathematischen Methoden, die nun Eingang gefunden haben: Wir modellieren topologische Äquivalente, in denen wir leichter bestimmte Berechnungen vornehmen können.

Das ist mir alles bekannt. Ich kenn die Theorie zwar nur über Populärwissenschaftliche Bücher, doch habe ich da auch alle gelesen die ich auf Deutsch gefunden habe. "Das elegante Universum", "Kosmische Fäden", "Superstrings - Eine einheitliche Theorie der Natur in der Diskussion", "Der Stoff aus dem der Kosmos ist." und einige andere in denen die Theorie kürzer erklärt wurde, wie etwa "Auf der Suche nach der Weltformel" oder "Hyperraum".

Arbeitest du selbst im Bereich der Superstringtheorie?


Die Aufblähung der Strings, die eben nicht aus der GUT stammen, ist dann eine Folge der Inflation, nicht aber der Inflationstheorie bzw. der GUT.

Gewöhnlich handelt es sich aber nicht um die Aufblähung der Strings aus denen die Materie besteht, sondern um einen seltsamen Materiezustand der durch den Symmetriebruch entsteht. In den Strings ist ein falscher Vakuumzustand gefangen. In der Hinsicht hast du recht. Strings tauchen nur nach einer Inflation auf. Ich werde mir die Artikel zu den kosmischen Strings mal ansehen...

Gruß, Sky.

PS: Wir sind eben nicht beide Gleichermaßen von der Stringtheorie begeistert. Das bedeutet nicht das wir einander vorbeireden. Mir war ja schließlich schon bekannt was du mir über die Stringtheorie erzählt hast. Ich stimme dir auch in fast allem zu. Wir bewerten die Ergebnisse nur verschieden. Ich erwarte eben konkretere Vorraussagen von einer Vereinheitlichenden Theorie.
Von einem Zusammenhang zwischen Inflation und Stringtheorie wurde in "Das elegante Universum" spekuliert. Bisher habe ich aber noch nie gehört dass die Stringtheorie das Inflaton-Teilchen vorraussagen würde. Ich schätze aber mal das die Stringtheorie da genauso flexibel ist wie die Inflationstheorie.

PS2: Hast du dir mal meinen Beitrag "The Road to Reality" angesehen?

prim_ass
08.09.2005, 10:32
Bei der von dir zitierten Behauptung handelt es sich sicher um eine Vereinfachung. Vielleicht war da auch die Dimensionszahl der Löcher schon festgelegt. Jedenfalls steht es in "Das elegante Universum" so drin wie ich es aufgeschrieben hab. Auf einer Internetseite über Superstringtheorie stand dasselbe.


Ok, dann lass mich einfach mal mathematisch werden, dennoch ist es mein Bemühen allgemeinverständlich zu bleiben:

Es geht um die Muster energieärmster Schwingungen und die passen zu den uns bekannten Teilchenfamilien, eben jene drei. Diese Schwingungen sind aber im CY Raum über die Euler Charakteristika assoziiert und das heißt nichts anderes als dass wir es mit der Anzahl der Löcher zu tun haben, also drei Löcher.

Was aber auch richtig ist: Mit der Anzahl der Löcher allein ist es nicht getan, man muss auch die Form der Löcher betrachten und hier ihre Windungen in den Loch-Dimensionen. Tatsächlich gibt es da Zusammenhänge bzgl. der Ganzzahligkeit bzw. Nicht-Ganzzahligkeit. Ferner können wir hier wieder nach topologische Äquivalente Formen Aussschau halten. Das kann aber nicht die Anzahl der Löcher betreffen, denn genau diese sind Invariant, was uns ja eben die nötige Stabilität verschafft...

prim_ass
08.09.2005, 10:57
Hallo Sky,

irgendwo habe ich gelesen, dass Du mal Physik studieren möchtest. Das erklärt unsere verschiedenen Ansätze. Ich bin Mathematiker und arbeite in einer Forschungsabteilung eines großen Konzerns. Leider bezahlt dieser mich nicht für Arbeiten zur Stringtheorie, aber Du hasst schon richtig erfasst, dass ich in meiner freien Zeit Berechnungen zur Stringtheorie vornehme. Zur Zeit bin ich damit beschäftigt ein mathematisches Analogon zur M-Theorie zu erarbeiten. Persönlich arbeite ich über Primzahlen und habe da einige Auffälligkeiten gefunden (daher selbstironisch "prim_ass"). Ferner habe ich bemerkt, dass man mit geschickter Primzahlnumerierung und Faltung dreidimensionaler Körper auf Extradimensionen kommt usw. Dafür erarbeite ich einen entsprechenden Formalismus, um dann saubere Kalkulationen vornehmen zu können. Ein Zwischenergebnis ist bereits, dass wir die Zeit neu interpretieren müssen, sie ist nicht einfach ein add on zu den Raumdimensionen, sondern ein add in bzgl. jeder Raumdimension. Zeit steckt im Faltgeschehen des Raumes, daher sind Variationen in den Durchmessern der Raumdimensionen tatsächlicher Bestandteil und keine Willkür der Theorie. Geometrie ist nichts statisches.

Unsere Terminologieschwierigkeiten Postulat / Prinzip rühren nun von den Sichtweisen Mathematik / Physik her. Aber das wäre eine Metadiskussion an anderer Stelle.


Deine Beiträge sind sehr anregend.

Gruß,
prim

prim_ass
08.09.2005, 11:12
Wir sind eben nicht beide Gleichermaßen von der Stringtheorie begeistert. Das bedeutet nicht das wir einander vorbeireden. Mir war ja schließlich schon bekannt was du mir über die Stringtheorie erzählt hast. Ich stimme dir auch in fast allem zu. Wir bewerten die Ergebnisse nur verschieden. Ich erwarte eben konkretere Vorraussagen von einer Vereinheitlichenden Theorie.
Von einem Zusammenhang zwischen Inflation und Stringtheorie wurde in "Das elegante Universum" spekuliert. Bisher habe ich aber noch nie gehört dass die Stringtheorie das Inflaton-Teilchen vorraussagen würde. Ich schätze aber mal das die Stringtheorie da genauso flexibel ist wie die Inflationstheorie.

PS2: Hast du dir mal meinen Beitrag "The Road to Reality" angesehen?

Ganz kurz nur:

Ich berücksichtige in meiner Bewertung der Ergebnisse nur, dass die Theorie eben noch nicht ausformuliert vorliegt. Und da bin ich wirklich begeistert: Denn eine Theorie, die zur Zeit nur Näherungen kennt und noch weiße Flecken hat, aber schon doch solche konkreten Aussagen machen kann und in wirklich sehr kurzer Zeit einen empirische Abgleich ermöglicht (wir sind eigentlich gerade mittendrin), die hat wirklich ein beachtliches Potential. Wir müssen von der Grundstruktur ausgehen (naja gezwungerner Maßen, ;) ). Roger Penrose, den ich sehr schätze ("des Kaisers neue Kleider" sei hier empfohlen), verharrt hier in der gleichen Kritik. Für ihn sind die Extradimensionen bislang nur mathematische Artefakte, aber ich denke, von solchen Zweifeln können uns nur Messungen befreien. Die M-Theorie weißt den Empirikern zur Zeit den Weg und schon sehr bald werden wir mehr wissen...

Zu PS2: Nein, habe ich noch gar nicht gesehen...

Sky Darmos
08.09.2005, 14:11
irgendwo habe ich gelesen, dass Du mal Physik studieren möchtest. Das erklärt unsere verschiedenen Ansätze.

Nun, ja die Stringtheorie hab ich nie als einen vollständigen Ansatz zur Quantengravitation verstanden. Bis vor nicht allzu langer Zeit war ich der Meinung dass die Stringtheorie ein Teil der Wahrheit sein muss. Als einen Vollständigen Ansatz konnte ich sie nie sehen. Dazu ist sie einfach nicht radikal genug. Sie lässt die QT unverändert, kümmert sich nicht um die Vereinigung von U und R, und lässt auch viele andere wirklich fundamentale Probleme links liegen. Es mag sein das an der Stringtheorie etwas dran ist, doch sie als eine "Theorie für alles" zu bezeichnen ist, meiner Ansicht nach stark übertrieben. Ich denke das ist auch einigen Stringtheoretikern bewusst. Warum sonst bemüht sich Ed Witten um eine Vereinigung mit der Twistortheorie? Ich denke zwar nicht das das des Rätsels Lösung ist, doch zeigt es uns doch das einiges Mehr zu einer Quantentheorie der Gravitation nötig ist.


Ich bin Mathematiker und arbeite in einer Forschungsabteilung eines großen Konzerns. Leider bezahlt dieser mich nicht für Arbeiten zur Stringtheorie, aber Du hasst schon richtig erfasst, dass ich in meiner freien Zeit Berechnungen zur Stringtheorie vornehme.

Kommt nicht oft vor dass sich Fachleute hier her verirren. Hier gibt es hauptsächlich Laien.


Zur Zeit bin ich damit beschäftigt ein mathematisches Analogon zur M-Theorie zu erarbeiten. Persönlich arbeite ich über Primzahlen und habe da einige Auffälligkeiten gefunden (daher selbstironisch "prim_ass").

Hast du auch mal versucht zu beweisen, dass es unendlich viele Zwillingsprimzahlen gibt?


Ferner habe ich bemerkt, dass man mit geschickter Primzahlnumerierung und Faltung dreidimensionaler Körper auf Extradimensionen kommt usw.

Du meinst dass man einen dreidimensionalen Raum so falten kann dass er wie ein höherdimensionaler Raum aussieht? Das ist eine sehr interessante Idee. Sie hat eine gewisse Ähnlichkeit mit einer Idee die ich letzten Monat hatte. Was hat das aber mit Primzahlen zu tun?


Deine Beiträge sind sehr anregend.

Vielen Dank. Wäre aber nicht schlecht wenn sie öfters beantwortet werden würden. Ich habe bisher 2 Mal selbst ein Thred eröffnet. Im ersten ging er um das Messproblem der Quantentheorie. Es gab keine einzige Reaktion darauf!
Mit meinem neuen Thred scheint es ähnlich zu sein. Es handelt sich dabei um eine Liste wirklich fundamentaler Fragen. Vielleicht willst du noch Fragen hinzufügen.

Schöne Grüße,
Sky.

Sky Darmos
08.09.2005, 14:27
Roger Penrose, den ich sehr schätze ("des Kaisers neue Kleider" sei hier empfohlen), verharrt hier in der gleichen Kritik.

Hast du auch "Schatten des Geistes" gelesen? Das ist mein Absolutes Lieblingsbuch. Wie du sicher schon gemerkt hast ist Bewusstsein eins der Zentralen Themen mit denen ich mich befasse. In diese Richtung hat mich auch Roger Penrose, mit seinem Buch "Computerdenken" (oder "des Keisers neue Kleider) geführt. Außerdem finde ich die Grundüberlegungen, von denen seine Twistortheorie ausgeht, sehr interessant. In der Zweiten Hälfte von "Superstrings - Kosmische Fäden", geht es nur um die Twistortheorie von Penrose. Es ist interessant zu sehen wo einige der Dinge die Penrose in seinen bekannteren Büchern als Hypothesen äußert, ihren Ursprung haben. Oftmals ist es die Twistortheorie, die ihn da beeinflusst. Z.B. Das Ein-Graviton-Kriterium, entstand ja auch aus gewissen Überlegungen zur Twistortheorie. Ich hab noch "Das Große das Kleine und der Menschliche Geist" gelesen. Im Grunde ist das Buch nur eine Kurzversion von Schatten des Geistes. Ziemlich überflüssig wenn man das schon gelesen hat. "Raum und Zeit von Roger Penrose und Stephan Hawking war auch teilweise sehr interessant. Teilweise aber auch recht schwierig. Hawkings Denkwelt ist von meiner eben auch sehr weit entfernt. Seine Ansätze sind sehr konservativ - er hält die Quantentheorie für den Ausgangspunkt von allem. Ich denke er sollte sich damit abfinden dass die Raumzeit keinen Bezug zum Hilbertraum hat. Eine fundamentale Theorie der Natur muss eben sowohl RT als auch QT abändern!

Schöne Grüße,
Sky.

prim_ass
08.09.2005, 15:53
Hast du auch "Schatten des Geistes" gelesen? Das ist mein Absolutes Lieblingsbuch. Wie du sicher schon gemerkt hast ist Bewusstsein eins der Zentralen Themen mit denen ich mich befasse. In diese Richtung hat mich auch Roger Penrose, mit seinem Buch "Computerdenken" (oder "des Keisers neue Kleider) geführt. Außerdem finde ich die Grundüberlegungen, von denen seine Twistortheorie ausgeht, sehr interessant. In der Zweiten Hälfte von "Superstrings - Kosmische Fäden", geht es nur um die Twistortheorie von Penrose. Es ist interessant zu sehen wo einige der Dinge die Penrose in seinen bekannteren Büchern als Hypothesen äußert, ihren Ursprung haben. Oftmals ist es die Twistortheorie, die ihn da beeinflusst. Z.B. Das Ein-Graviton-Kriterium, entstand ja auch aus gewissen Überlegungen zur Twistortheorie. Ich hab noch "Das Große das Kleine und der Menschliche Geist" gelesen. Im Grunde ist das Buch nur eine Kurzversion von Schatten des Geistes. Ziemlich überflüssig wenn man das schon gelesen hat. "Raum und Zeit von Roger Penrose und Stephan Hawking war auch teilweise sehr interessant. Teilweise aber auch recht schwierig. Hawkings Denkwelt ist von meiner eben auch sehr weit entfernt. Seine Ansätze sind sehr konservativ - er hält die Quantentheorie für den Ausgangspunkt von allem. Ich denke er sollte sich damit abfinden dass die Raumzeit keinen Bezug zum Hilbertraum hat. Eine fundamentale Theorie der Natur muss eben sowohl RT als auch QT abändern!

Schöne Grüße,
Sky.

Zum letzten Satz: siehe meinen Beitrag in "the road..."

Sky Darmos
08.09.2005, 22:21
Hallo prim_ass,

Zitier doch nicht meinen ganzen Beitrag. Ist ja Platzverschwendung und sieht komisch aus. Zudem könntest du meine Fragen ja beantworten, wenn du sie schon zitierst. Hast du nun, die von mir genannten Bücher gelesen oder nicht?

prim_ass
09.09.2005, 09:54
Hallo prim_ass,

Zitier doch nicht meinen ganzen Beitrag. Ist ja Platzverschwendung und sieht komisch aus. Zudem könntest du meine Fragen ja beantworten, wenn du sie schon zitierst. Hast du nun, die von mir genannten Bücher gelesen oder nicht?

Nein, nur die von BG, in grauer Vorzeit, und sein letztes auch nur Teilweise, weil es wenig "Fleisch" enthält, obwohl das mit dem Eimerproblem schon genial aufgearbeitet wurde...

Sky Darmos
09.09.2005, 12:52
Nein, nur die von BG, in grauer Vorzeit, und sein letztes auch nur Teilweise, weil es wenig "Fleisch" enthält, obwohl das mit dem Eimerproblem schon genial aufgearbeitet wurde...

Ich schätze mal du meinst Brain Greene, mit BG. Ich kenne von ihm nur "Das elegante Universum" und "Der Stoff aus dem der Kosmos ist". Was meinst du mit "in grauer Vorzeit"? Die Bücher sind ja nicht sehr alt. Und hast du keine anderen Bücher über Physik gelesen?

prim_ass
09.09.2005, 12:59
Ich schätze mal du meinst Brain Greene, mit BG. Ich kenne von ihm nur "Das elegante Universum" und "Der Stoff aus dem der Kosmos ist". Was meinst du mit "in grauer Vorzeit"? Die Bücher sind ja nicht sehr alt. Und hast du keine anderen Bücher über Physik gelesen?

Also "Das Elegante Universum" muss ja schon vier Jahre oder älter sein, dass ist natürlich im Forschungsbereich in etwa Frühmittelalter, gerade im Bereich der M-Theorie. Die Entwicklung rast förmlich nur so...

prim_ass
09.09.2005, 13:08
Und hast du keine anderen Bücher über Physik gelesen?

Meine Informationsquelle ist arxiv (http://arxiv.org/) .

Gerade in diesem Jahr, aber auch letztes Jahr, sind sehr schöne Fortschritte zu verzeichnen...

Sky Darmos
01.10.2005, 03:11
Wenn dies so wäre - was würde mit dem Raum geschehen - wenn ALLE vorhandenen schwarzen Löcher in einem einzigen SUPERRRR-SUPER Schwarzen Loch vereint wären?????

Würde solch eine Masse nicht ausreichen um den Raum nicht nur zu krümmen sondern in sich "zusammenfallen" zu lassen? Könnte solch eine gigantische vereinte Masse nicht in der Lage sein die scheinbar immer schneller werdenden Expansion des Universums aufzuhalten?

Die Materieverteilung spielt für die Expansionsgeschwindigkeit keine Rolle. Allenfalls kannst du so eine differenzielle Expanion hervorrufen. Dabei würde das Universum nicht in alle Dimensionen gleichermaßen Expandieren. Die Expansionszeit wird dadurch aber nicht verändert. Da spielt nur die über den ganzen Raum gemittelte Materiedichte eine Rolle.
Im Übrigen könnten Alle Himmelskörper zu Schwarzen Löchern kollabieren ohne dass sich an ihren Bahnen auch nur das geringste ändert. Den Unterschied merkt man erst wenn man in die nähe des Horizonts kommt.

Sky Darmos
01.10.2005, 04:48
Hallo prim_ass!

Folgender Link wird dir sicher sehr gefallen:

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

Eine ziemlich spektakuläre Dokumentation von Brain Greene über die Stringtheorie. Die Spezialeffekte sind nicht schlecht.

Schöne Grüße,
Sky.

neutrinologe
06.04.2008, 23:45
Schwarze Löcher krümmen nur das Hirn !

komet007
07.04.2008, 00:12
Ich hoffe Herr Deiters ist noch wach? Ich glaube da flippt mal wieder einer aus!:rolleyes:

MichaMedia
07.04.2008, 00:27
Schwarze Löcher krümmen nur das Hirn !

Wer aus Erfahrung spricht, sollte es wissen!

Infinity
08.07.2008, 09:55
Newton hat in seine "Principia Mathematica" die Gravitationskraft wie alle anderen Kräfte bezeichnet. Nach Einstein verzerrt jedes Objekt mit einer Masse den Raum (so entstehe für ihn die Gravitation). Dazu gehören ja auch schwarze Löcher und wenn ein Lichtstrahl an ein schwarzes Loch vorbeizieht, wird er so stark gekrümmt, dass er nicht entkommen kann. Je nach Geschwindigkeit (bei Licht "300.000 km/s") und Entfernung zum Zentrum des Objekts werden Objekte oder Strahlen unterschiedlich stark abgelenkt.
Durch die extreme Masse des schwarzen Lochs wird der Raum so stark gekrümmt, dass die Zeit im Zentrum, also im tiefsten Punkt bei der Raumzeitkrümmung, stehen bleiben würde (aber das ist Nebensache, jedenfalls kann ein Lichtstrahl vom schwarzen Loch nicht entkommen und der Raum nach Einstein's Vorstellung würde "regelrecht zerreißen", so hab ich es durch Hawkings Buch "Die kürzeste Geschichte der Zeit" erfahren).

Aragorn
08.07.2008, 13:08
In der Schwarzschildmetrik gilt, wenn ein Lichtstrahl tangential im Abstand:

r>1,5 rs ankommt, wird er abgelenkt
r=1,5 rs ankommt, bleibt er auf dem Lichtorbit gefangen
r<1,5 rs ankommt, wird er vom SL verschluckt

Gruß Helmut

Ich
08.07.2008, 13:25
Ersetze rs durch 1,5 rs, und EH durch "Lichtorbit" (nicht der aus der Schweiz) oder so was.

Aragorn
08.07.2008, 13:54
Ups Fehler von mir. Im Rebhahn auf S. 1037 stehts auch wie du es angibts: der Einfanghorizont für Licht ist 1,5*rs.

Gruß Helmut

pauli
08.07.2008, 15:42
zu diesem 1,5rs nochmal:
rs=2GM/c²
G=Grav.konstante
M=Masse des SL

Für einen Lichtstrahl gilt:


r>1,5 rs ankommt, wird er abgelenkt
r=1,5 rs ankommt, bleibt er auf dem Lichtorbit gefangen
r<1,5 rs ankommt, wird er vom SL verschluckt


Was gilt aber für ein deutlich langsameren Asteroiden mit z.B. 0,1c? Wo wird in den Formeln dessen Geschwindigkeit berücksichtigt :confused:

Aragorn
08.07.2008, 16:52
Hallo pauli,

ich bin nicht in der Lage hier irgend etwas gemäß der ART zu rechnen. Laut Sexl liefert eine klassische Rechnung für den radialen Einfall eines Körpers in ein SL das richtige Ergebnis, wenn als Zeit t die Eigenzeit verwendet wird.
Vielleicht gilt dies auch hier? :confused:

Klassisch gerechnet wäre die Umlaufbahn mit Radius r für einen Körper mit der Geschw. v in Einheiten vom Schwarzschildradius rs:

r/rs = 0,5*(c/v)^2

ergebe bei v=0,1c -> r=50*rs

Das ein Lichtstrahl der tangential den Lichtorbit bei re<1,5*rs berührt, heißt nicht das es keinen Weg gäbe den endgültgen Einfang doch noch zu verhindern. Einen Spiegel bei r > rs positioniert und der Lichtstrahl müßte dem SL wieder entkommen können. Bei r=rs ist dann aber endgültig Schluß mit lustig.

Gruß Helmut

Ich
08.07.2008, 17:09
Was gilt aber für ein deutlich langsameren Asteroiden mit z.B. 0,1c? Wo wird in den Formeln dessen Geschwindigkeit berücksichtigt
Du kannst das hier (http://www.gravitysimulation.com/) anschauen, oder das (http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_problem_in_general_relativity), je nach Gusto.

pauli
08.07.2008, 18:19
Das ein Lichtstrahl der tangential den Lichtorbit bei re<1,5*rs berührt, heißt nicht das es keinen Weg gäbe den endgültgen Einfang doch noch zu verhindern. Einen Spiegel bei r > rs positioniert und der Lichtstrahl müßte dem SL wieder entkommen können.
hm, interessanter Gedanke! Ansonsten danke Leute, ist wohl doch ca. 1,5 Nummern zu groß für mich, aber gravitysimulation ist sehr interessant, z.B. goto r<6, mehrerer Objekt und deren Flugbahn - Vergleich Newton, Schwarzschild, Painleve (http://de.wikipedia.org/wiki/Paul_Painlev%C3%A9) (nie vorher von ihm gehört)