Vorurteile zur kosmologischen Konstanten

[tomS]

Rovelli und Bianchi stellen die Frage Why all these prejudices against a constant?

Was ist der Hintergrund?

Rovelli und Bianchi stellen zunächst fest, dass die allgemeinste Wirkung einer Gravitationstheorie die Form



hat, d.h. dass zwei Konstanten, nämlich die Gravitationskonstante sowie die kosmologische Konstante auftreten. Letzterer ist dabei nicht rätselhafter als jede andere Naturkonstante.

Das Rätsel wird erst dann virulent, wenn man die Einstein-Gleichung



umschreibt zu



und den letzten Term als Bestandteil des Energie-Impuls-Tensors betrachtet, d.h.



Damit ist nämlich die Idee verbunden, dass quantenfeldtheoretische Effekte dazu führen, dass 1) die kosmologische Konstante überhaupt von Null verschieden ist und 2) dass sie klein bleibt. Beides ist in der Tat problematisch, denn (1) wird für andere Konstanten ja auch nicht angenommen: niemand versucht, klassisch die Neutrinomasse zu Null zu setzen und sie durch einen rein qm Prozess erst entstehen zu lassen; statt dessen wird die Masse von vorneherein ungleich Null gesetzt. (2) ist problematisch, da die einzige Theorie, die überhaupt in der Lage ist, diese Konstante als Vakuumenergie zu erklären (SUGRA mit SUSY-Brechung) einen um den Faktor 10[up]120[/up] zu großen Wert liefert!

Die Autoren raten dazu, die kosmologische Konstante als das zu sehen, was sie ist - eine Naturkonstante. Danmit verschwindet auch das Rätsel, dass das Universum zu 75% aus etwas besteht, was wir nicht kennen bzw verstehen und möglicherweise alle darauf abzielenden Versuche, diese 75% als irgendeine Art "Dunkler Energie" oder "exotischer Materie" (Quintessenz, Phantom-Energie, Chaplygin-Gas, ...) zu erklären.

Der Artikel ist lesenswert; störende Formeln kann man meist getrost überspringen.

http://arxiv4.library.cornell.edu/abs/1002.3966v2
Why all these prejudices against a constant?
Authors: Eugenio Bianchi, Carlo Rovelli
(Submitted on 21 Feb 2010 (v1), last revised 23 Feb 2010 (this version, v2))
Abstract: The expansion of the observed universe appears to be accelerating. A simple explanation of this phenomenon is provided by the non-vanishing of the cosmological constant in the Einstein equations. Arguments are commonly presented to the effect that this simple explanation is not viable or not sufficient, and therefore we are facing the "great mystery" of the "nature of a dark energy". We argue that these arguments are unconvincing, or ill-founded.

Neben dem Abstract finde ich auch die Schlussbemerkungen spannend:

[...] the cosmological constant term is a completely natural part of the Einstein equations [...] To claim that "the greatest mystery of humanity today is the prospect that 75% of the universe is made up of a substance known as `dark energy' about which we have almost no knowledge at all" is indefensible. [...] Why then all the hype about the mystery of the dark energy? Maybe because great mysteries help getting attention and funding. But offering a sober and scientifically sound account of what we understand and what we do not understand is preferable for science, on the long run.

(Hervorhebungen von mir)

[wilfried]

Tag Tom

Die Autoren raten dazu, die kosmologische Konstante als das zu sehen, was sie ist - eine Naturkonstante.

Nun, ist das nicht ein ganz typisches Phänomen?

In allen Theorien, welche in irgendeiner Form irgendeinen Parameter als Konstante der Natur -extra so hingeschrieben!- ist doch die Frage probat:

Ja ist es denn eine Konstante und hat diese denn irgendwie einen Ursprung "in der Natur"?

Was heisst das "in der Natur"?

Das heisst doch, dass wir es hier mit einer allemein, überall vorkommenden Größe zu tun haben. Eine Größe, welche von jeglichem Ort, von jeglicher RFaumzeit völlig unabhäng war und je sein wird!

Damit ist die "in Frage stellung" doch mehr als probat.

Rovelli und Bianchi haben sicherlich mit ihren Bechreibungen recht. Zumindest nach allen heutigen Kenntnissen.

Nur bezweifle ich, dass gerade diese beiden Herren diesen Spruch tatsächlich so meinen!

Vielmehr glaube ich, dass dieses paper irgendwie etwas zu tun hat mit einer lebhaften Diskussion während einer Tagung, wo eventuell in einer Podiumsdiskussion eine ählich statement zur Diskussion gestellt wurde.

Ich sehe dieses eher als Aufforderung an die Gemeinschaft an, sich mit solchen Fragestellungen ernsthaft zu beschäftigen und eine lass mich mal so sagen:
einen Massstab zu erfinden, eine Checkliste, nach der Größen auf eine solche Allgemeingültigkeit auf einem Prüfstand untersucht werden sollen.

Netten Gruß

Wilfried

[tomS]

Hallo Wilfried,

ich kenne den Hintergrund des Artikels nicht, aber ich finde die Argumentation auch für sich alleine recht überzeugend.

Es gibt zunächst die Frage, warum es diese Konstante gibt, bzw. warum sie ungleich Null ist. Diese Frage gilt es für viele Naturkonstanten zu beantworten. Dann gibt es die Frage, ob diese Konstante tatsächlich eine Konstante ist, oder ob sie irgendwie begründet werden kann. Diese Frage gilt es für alle Naturkonstanten zu beantworten. Dann ist das Rätsel zu beantworten, warum diese Konstante trotz (vermuteter) Quantenkorrekuren klein bleibt. Diese Frage gilt in ähnlicher Weise für die Higgs-Masse.

Und dann gibt es die Frage, wie eine Quantenfeldtheorie diese Kostante überhaupt erst erzeugt und warum dieser Mechanismus um 120 Größenordnung danebenliegt. Ich denke, es ist fair zu sagen, dass dies weniger ein Rätsel dieser speziellen Konstanten ist, als vielmehr ein Versagen des vermuteten Mechanismus.

Stell dir vor, du hast eine biologische Theorie, die wenig über Säugetiere, Reptilien und Vögel sagt, die aber einen Vorschlag macht, wie es zur Entwicklung des Schnabeltieres kommen konnte. Leider sagt diese Theorie voraus, dass das Schnabeltier aussieht wie Puh der Bär. Nun meine Frage: ist eher die Theorie einfach falsch, oder ist das Schnabeltier ein größeres biologisches Rätsel als ein Huhn?

[wilfried]

Tag Tom

kann es sein, dass Du meine Antwort missinterpretiert hast, denn ich sage ja das selbe, wie Du.

Die Argumentation ist schon in Ordnung. Auch an dem ganzen Arktikel habe ich ja nichts zu meckern.

Ich sage eben nur: die Sahce mit diesen Knstanten und ob diese sich nun als naturgegeben herausstellen ist schon eine sehr mühselige Arbeit. Die Beweisführung ist schwer und auch die Endgültigkeit ist schwer.

Das unterstreicht doch exakt Deine Punkte mit den zugegörigen Fragen oder nicht?

Netten Gruß

Wilfried

[tomS]

OK, passt.

Ich hatte den Eindruck, du deutest an, Rovelli hätte noch eine provokante Idee in der Hinterhand.

[wilfried]

Tom

dann war das ein Missverständnis oder eine missverständliche Formulierung in meinem Text

Gruß

Wiflried