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Forderungen an bzw. Grundlagen einer ToE

Jenseits des etablierten Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. Quantengravitation, Supersymmetrie und Supergravitation, Stringtheorien...
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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von positronium » 8. Mai 2011, 14:33

Was Du schreibst, gefällt mir, aber ich weiss nicht, ob das unbedingt zutreffen muss. Einerseits denke ich, die Physik könnte auf Ebene einer ToE so abstrakt sein, dass sie sich unserer Alltagsvorstellung entzieht, andererseits ist unser Verstand auf der Natur gebaut, also warum sollte man sie nicht auch anschaulich begreifen können.
Gepakulix hat geschrieben:Wenn dereinst vielleicht wirklich eine TOE vorhanden sein wird, dann müsste es eigentlich auch das Ende der Forschung im betreffenden Gebiet bedeuten.
Das glaube ich nicht. Man hat dann zwar eine Theorie, welche alles beschreibt, aber trotzdem hat man noch nicht alles bearbeitet. - Es wird dann die Aufgabe der Physiker sein, alle Feinheiten zu studieren und zu versuchen, diese technisch nutzbar zu machen. Auch muss man bedenken, dass man nie reine (Verunreinung) und ideale (z.B. Gitterstruktur von Festkörpern) Materialien haben wird. Gerade das macht aber oft die Besonderheit von Werkstoffen aus, wie Kohlenstoff im Eisen, oder die Dotierung von Silizium.
Ich glaube, dann wird es, zumindest für den Normalmenschen, erst so richtig spannend, wenn man die gesamte Physik technisch zu nutzen lernt.

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von Gepakulix » 8. Mai 2011, 16:55

positronium hat geschrieben:
Gepakulix hat geschrieben:Wenn dereinst vielleicht wirklich eine TOE vorhanden sein wird, dann müsste es eigentlich auch das Ende der Forschung im betreffenden Gebiet bedeuten.
Das glaube ich nicht. Man hat dann zwar eine Theorie, welche alles beschreibt, aber trotzdem hat man noch nicht alles bearbeitet...
Ja, da hast du recht.
Ich bin gedanklich von einer TOE ausgegangen, welche nicht nur definiert ist, sondern welche auch
- von einer breiten Gemeinschaft akzeptiert,
- und welche soweit möglich auch verifiziert wurde
positronium hat geschrieben:... aber ich weiss nicht, ob das unbedingt zutreffen muss. Einerseits denke ich, die Physik könnte auf Ebene einer ToE so abstrakt sein, dass sie sich unserer Alltagsvorstellung entzieht, ...
So eine Möglichkeit existiert auch aus meiner Sicht.
Nur kommt dann eben dazu, dass jeder Forscher schlussendlich auch noch ein Mensch (mit all seinen Unzulänglichkeiten) ist.
Und es fällt auch mir relativ einfach zu sagen: "Das was ich nicht verstehe, das kann durch das menschliche Gehirn nicht verstanden werden". Solch ein Gedanke ist dermassen verlockend, dass man den Entscheid (ob er auch zutrifft) nicht den betreffenden Forschern überlassen darf.

Der Entscheid, dass menschlicher Verstand und Vorstellungskraft nicht ausreicht, das
- sollte erst nach langer Zeit (damit meine ich mehrere Generationen von Stillstand des erreichten Wissens)
- durch die Politik entschieden werden.

Und ich meine wirklich Politik (zumindest solange sie das Geld spendet):
Obwohl die im Bau und Betrieb von AKW's involvierten Atomwissenschaftler vielleicht am besten die Details der Sicherheit in der Atomenergie kennen, so sind sie halt schlussendlich doch auch subjektiv wie alle Menschen. Weitreichende Entscheidungen sollten mit etwas Abstand gemacht werden.

Etwas überspitzt formuliert :) :
Eine Kapitulation der menschlichen Vorstellungskraft darf man nicht einigen Spitzenleuten überlassen, welche nach einigen unvermeidlichen Niederlagen etwas frustriert den menschlichen Verstand abschreiben wollen.

Gruss, Gepakulix

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 8. Mai 2011, 19:07

Um es etwas drastisch zu formulieren: ich kann mir nicht vorstellen, dass wir eine ToE haben, sie aber nicht verstehen
Gruß
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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von Gepakulix » 8. Mai 2011, 20:17

tomS hat geschrieben:Um es etwas drastisch zu formulieren: ich kann mir nicht vorstellen, dass wir eine ToE haben, sie aber nicht verstehen
O.k., einverstanden. Das war etwas unklar formuliert von mir.

Die Theorie selber versteht man schon.
Anders ist es aber mit den betreffenden Aspekten der Physik, welcher durch diese Theorie beschrieben werden.

Etwas einfacher mit einem Beispiel:
Die Theorie der Quantenmechanik selber kann man verstehen (also was die Formeln bedeuten, wie sie anzuwenden sind etc).
Aber die Beschaffenheit der Natur zu verstehen (welche mit dieser Theorie beschrieben wird) ist eine andere Sache.

Gruss, Gepakulix

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 8. Mai 2011, 20:37

Ja, schon klar. Jetzt wird es schwierig, weil man über den Begriff "Verstehen" diskutieren muss. Verstehen wir die Quantenmechanik? In gewisser Weise ja, in gewisser Weise nein (weil sie mit unserem Grundverständnis der klassischen Welt nicht zusammenpasst). In diesem Sinen werden wir auch jede andere Theorie oder die ToE nicht im eigtl. klassischen Sinne "verstehen".
Gruß
Tom

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von Gepakulix » 8. Mai 2011, 21:09

tomS hat geschrieben:...Verstehen wir die Quantenmechanik? In gewisser Weise ja, in gewisser Weise nein (weil sie mit unserem Grundverständnis der klassischen Welt nicht zusammenpasst).
Können wir heute ausschliessen, dass wir dieses jetzige Grundverständnis der klassischen Welt ein Zukunft einmal so modifizieren können, dass nachher die Natur (beschrieben mit der Quantenmechanik) verstehbar wird?
Und das ohne die Grenze ins mythische, göttliche oder extrem abstrakt mathematische überschreiten müssen?
tomS hat geschrieben: In diesem Sinen werden wir auch jede andere Theorie oder die ToE nicht im eigtl. klassischen Sinne "verstehen".
Für mich ist das zwar eine wahrscheinliche Möglichkeit, aber eben noch nicht aus Granit gemeisselt.
Erst wenn
- Generationen von Forschern keine andere Antwort gefunden haben
- oder wenn man Logik herleiten kann, dass alle denkbaren Varianten eines Modells bereits gedacht sind

erst dann wird aus meiner Sicht dieser zitierten Satz auch zwingend richtig.

Gruss Gepakulix

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 8. Mai 2011, 21:21

Ich bin der Meinung, man sollte sich - neben Experimenten - eher von Ergebnissen der Physik, Mathematik und Logik leiten lassen als von unserem "klassischen Weltbild". Daher erwarte ich keine einfache bzw. klassisch verständliche ToE; es ist m.E. schon illusorisch, überhaupt eine ToE zu haben, da uns diese ToE auch sagen müsste, warum sie denn die ToE ist.
Gruß
Tom

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von Gepakulix » 8. Mai 2011, 21:53

tomS hat geschrieben:Ich bin der Meinung, man sollte sich - neben Experimenten - eher von Ergebnissen der Physik, Mathematik und Logik leiten lassen als von unserem "klassischen Weltbild"
Dieser Weg ist für mich aber auch der "Weg des geringsten Widerstands", also nach dem Motto: Wenn das Ziel nicht einfach erreichbar ist, dann suche ich mir ein anderes Ziel.

Das ist auch der Grund, weshalb ich der Ansicht bin dass Ziele nicht durch den Auszuführenden zu setzen sind.
- Die Politik sollte dem Militär die Ziele vorgeben
- Die Gesetze sollten der Exekutiven die Ziele vorgeben
- Die Politik sollte den Genforschern die Ziele vorgeben

Wenn die Menschheit (als Gemeinschaft) diesbezüglich ein Ziel hat (welches sie den Forschenden vorgibt), dann (aus meiner Sicht) eher in Richtung einer verstehbaren ToE (und nicht in der Antwort "42" aus "per Anhalter durch die Galaxis", vgl Wikipedia) wo nur noch der Computer die Antwort versteht.

Beim folgenden bin ich mir nicht sicher, ob es nur "so gehört" oder eine Tatsache ist:
"Einstein konnte sich zeitlebens mit der Quantenmechanik nicht anfreunden".
Ich interpretiere das so: Er ist lieber gestorben im Wissen, dass dieses Gebiet noch voller offener Fragen ist, als des Fortschreitens Willens eine nichtverstehebare Theorie zu akzeptieren (auch wenn sie die Natur noch so erfolgreich beschreiben kann).

Gruss, Gepakulix

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 8. Mai 2011, 22:22

Der Vergleich mit der Politik greift nicht, da wir (meiner Meinung nach) die Natur bzw. Naturgesetze nicht gestalten können.
Gruß
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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von positronium » 8. Mai 2011, 22:40

Gepakulix hat geschrieben:Ich bin gedanklich von einer TOE ausgegangen, welche nicht nur definiert ist, sondern welche auch
- von einer breiten Gemeinschaft akzeptiert,
- und welche soweit möglich auch verifiziert wurde
Ja, das schon, aber das heisst ja noch nicht, dass man, sollte man mit dieser ToE alle bekannten Phänomene korrekt berechnen können, von Seiten der Theorie nichts neues mehr erarbeiten oder entdecken kann. Ich greife einfach aus der Luft: Vielleich würde die Theorie einen Weg aufzeigen, völlig neue, stabile Teilchen oder eine neue Kraft zu erschaffen, welche in der uns bekannten Natur nicht realisiert ist. Ich stelle mir eine solche Theorie als "Baukasten" mit sehr einfachen Elementen vor, die man auf vielfältige Weise kombinieren kann; man muss sich ja beim Lego-spielen nicht an die gedruckten Baupläne halten. :lol:
Gepakulix hat geschrieben:Nur kommt dann eben dazu, dass jeder Forscher schlussendlich auch noch ein Mensch (mit all seinen Unzulänglichkeiten) ist.
Und es fällt auch mir relativ einfach zu sagen: "Das was ich nicht verstehe, das kann durch das menschliche Gehirn nicht verstanden werden". Solch ein Gedanke ist dermassen verlockend, dass man den Entscheid (ob er auch zutrifft) nicht den betreffenden Forschern überlassen darf.
Das sehe ich genau so und so lange Forschung frei ist, wird sich wohl immer jemand daran versuchen, noch tiefer zu steigen. Zu behaupten, an einem gewissen Punkt sei das Ende der Fahnenstange erreicht, wird wahrscheinlich niemand (mehr) wagen, nachdem was die Geschichte immer wieder gezeigt hat.
Gepakulix hat geschrieben:Der Entscheid, dass menschlicher Verstand und Vorstellungskraft nicht ausreicht, das
- sollte erst nach langer Zeit (damit meine ich mehrere Generationen von Stillstand des erreichten Wissens)
- durch die Politik entschieden werden.
Wäre Politik ideal und unfehlbar: Ja.
Gepakulix hat geschrieben:Etwas überspitzt formuliert :) :
Eine Kapitulation der menschlichen Vorstellungskraft darf man nicht einigen Spitzenleuten überlassen, welche nach einigen unvermeidlichen Niederlagen etwas frustriert den menschlichen Verstand abschreiben wollen.
Ich würd's einfach der Zeit überlassen.

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von seeker » 9. Mai 2011, 10:04

Ich möchte noch einen anderen Aspekt der Sache ansprechen:
tomS hat geschrieben:Nun glaube ich nicht, dass wir damit schon die letztgültige Naturerkenntnis besitzen - warum sollten wir - nur glaube ich ebensowenig, dass wenn wir noch tiefer in die Geheimnisse der Natur vordringen, wir wieder auf einfachere, vertrautere Strukturen stoßen. Im Gegenteil, ich bin davon überzeugt, dass die Naturerklärungen in gewisser Weise zwar strukturell einfacher werden (die jetzige Phyik insbs. mit dem Standardmodell der Elementarteilchen ist strukturell eher komplizert, und die spezielle Struktur ist in keiner Weise motivierbar), dass sie dadurch aber nicht realistischer vertrauter werden.

Wir werden uns von Begriffen wie Raum und Dimension, Zeit, Materie verabschieden müssen.
Ich denke, das ist das, was wir alle im Kern gerne glauben.
Man muss hier aber auch berücksichtigen, wie wir unsere Fragen stellen und was wir wissen wollen: Was interessiert uns an der Natur und was nicht?
Ob wir es wollen oder nicht, schon dadurch findet unvermeidlich ein Auswahlprozess statt: Durch selektives Fragen kann man nur selektive Antworten erhalten.

Zum Zweiten ist der Mensch so gemacht, dass er Geschichten haben will. Das ist das, was uns interessiert.
Wir sind ständig am Geschichtenerzählen (uns selbst oder anderen): Die Geschichte meines heutigen Tages, die Geschichte meines Lebens, die Geschichte des Lebens, die Geschichte der Erde, die Geschichte des Universums, ... Auch in den Wissenschaften erzählen wir gewissermaßen nur Geschichten.
Geschichten haben immer eine gewisse Struktur - das ist wichtig! Wir haben es gerne einfach und mit einem Beginn/Anfang (zeitlich, räumlich, logisch, ...) und einem Ende.

Es ist aber unklar, ob uns das Universum wirklich eine Geschichte zu erzählen hat, ob es in seiner inneren Struktur wirklich mit der Struktur in unseren Geschichten kompatibel ist.
Anders ausgedrückt: Es ist letztlich unklar, ob uns das Universum verständlich ist.

Beispiel Reduktionismus:
Unverständliche und komplizierte Dinge werden verständlich, wenn man sie zerlegt und die Teile einzeln betrachtet.
Komplexe Regeln beruhen immer ursächlich auf einfachen Regeln.

Dieses Denken ist sehr verlockend, nützlich und hat uns weit gebracht.

Dennoch habe ich angefangen daran zu zweifeln. Ich glaube, dass der Reduktionismus an Grenzen gestoßen ist und dass wir nach Möglichkeiten suchen müssen über ihn hinauszuschreiten.

Beruhen komplizierte Phänomene immer auf einfachen Phänomenen? Wirklich?
Ist das Kausalkette immer so: Einfach -> komplexer -> noch komplexer -> .... ?

Beispiel: Die Farbe Rot.

Die Gehirntätigkeit beruht auf einfachen physikalischen Regeln, die im Gehirn zu äußerst komplexen Vorgängen verschachtelt sind.
Aus diesem komplexen Vorgang entsteht aber wieder etwas sehr einfaches, nämlich eine Farbwahrnehmung (es könnte statt einer Farbe auch z.B. eine Zahl sein).
Wir haben hier also folgende Kausalkette:

Einfach -> komlex -> einfach

Woher nehmen wir also unseren Glauben, dass wir im Universum bei zunehmendem Verständnis auf immer einfachere Strukturen stoßen werden?
Wenn man seinen Fokus ausschließlich auf einfache Strukturen richtet, übersieht man möglicherweise vorhandene (und grundlegende) komplexere Strukturen leicht.

Dies könnte sogar einen Endpunkt der Wissenschaft darstellen, nämlich dann, falls sich herausstellen sollte, dass wir mit einfachen Strukturen (in unseren Theorien) nicht mehr weiter kommen und dass wir die daher notwendigen komplexen Strukturen prinzipiell nicht beliebig gut durchschauen können.

Den Begriff "ToE" halte ich für reißerisch und für unreflektiert wissenschaftsoptimistisch. Worauf wir allenfalls hoffen dürfen wäre aus meiner Sicht eine vereinheitlichte Theorie der vier Grundkräfte.

Grüße
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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von PeterM » 19. Jun 2011, 10:44

tomS hat geschrieben:
Wir werden uns von Begriffen wie Raum und Dimension, Zeit, Materie verabschieden müssen.
Als physikalischer Laie verstehe ich deine Aussage wie folgt:

du entziehst doch allem, was bisher in irgendeiner Form für uns Gültigkeit hatte die Grundlagen.

Ich erkenne in dieser Aussage nichts mehr. Weder Mathematik, noch irgendein bisher gültiges Axiom. Es fällt weder ein Körper noch trifft er auf. Eigentlich ist doch alles verschwunden.
Auch die viel diskutierte Null und Unendlichkeit haben doch gar keinen Platz mehr

Letztlich bedeutet das doch, dass alle axiomatischen Grundlagen so geändert werden müssen, dass sie eine andere Sicht der “Dinge“ ermöglichen.

Eine Toe zu haben, würde aber u. U. auch bedeuten, dass wir erkennen müssen, dass das Universum nicht über Ergebnisse interpretierbar ist. Wie soll dann etwas fassbar, bzw. verstehbar sein?

Das einzige was ich in deiner obigen Aussage noch erkennen, kann ist lediglich eine Auflösung. Das, was sich da auflöst, was immer es auch ist, kann sich doch nur noch zeigen in Form von Ausdehnung und zusammenziehen.

Die Frage ist, wer die neuen Axiome formulieren soll? Wissenschaftler haben, wie schon kurz angedeutet, ihre Grundlage verloren. Demnach kann das Problem doch nur philosophisch gelöst werden.

Na ja, Axiome haben ja sowieso keine wissenschaftlichen Grundlagen, die kommen ja erst später.

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von AlTheKingBundy » 20. Jun 2011, 07:45

Ich glaube nicht, dass wir uns von den Begriffen wie Raum, Zeit und Masse verabschieden werden müssen. Wenn wir der kleine Ausschnitt einer höherdimensionalen Welt sein sollten, so sind diese Begriffe erfolgreicher Bestandteil unserer Welt, mit Hilfe derer wir diese recht gut beschreiben können. Also müssten sich diese Begriffe zwangsläufig aus einer höherdimensionalen Theorie als Näherung/Grenzwert für unsere Welt ergeben.
Gruß Al

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von PeterM » 20. Jun 2011, 09:58

Hi Al,

momentan werde ich mal wieder von meiner Einfalt gepeinigt. Ich weiß nicht mal mehr was Bewegung ist. Weil Bewegung auch nur wieder über etwas anderes beschrieben wird, bzw beschreibbar ist.

Ich versuche das mal zu erklären. Ich weiß nicht, ob ich es schlüssig hinbekommen werde. Lass mir ein wenig Zeit. Ich formuliere mal etwas.

Ich glaube, dass Tom möglicherweise meint, dass wir ein anderes Denken haben müssen. Ich weiß es aber nicht, das kann er nur selbst sagen.

Tom wird auch nicht so etwas schreiben, ohne darüber nachgedacht zu haben. Das passt nicht.

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von positronium » 20. Jun 2011, 10:12

Ich denke zwar auch nicht, dass solche Begriffe an dem Punkt nicht mehr anwendbar sein werden, aber den Gedanken als solchen kann ich schon nachvollziehen. Ich hatte Toms Aussage so verstanden, dass diese Begriffe durch eine mathematische Vereinheitlichung und Abstraktion unpassend werden, und nur noch eine aus dem zwingenden Zusammenhang gerissene Facette darstellen werden.

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von PeterM » 20. Jun 2011, 11:22

Nun mal zu meinem Versuch:


Wie will ich wissen, was Bewegung ist, wenn ich nicht weiß, was sich da bewegt?

1. Ich kann Bewegung über Ort und Zeit definieren.

2. Ich kann auch definieren, dass Ort und Zeit nicht gleichzeitig bestimmbar sind.

1+2 klären aber auch nicht, was Bewegung im tieferen Sinn ist. Bewegung lässt sich nur über Umwege deuten.

Zudem sind 1+2 grundverschiedene Ausgangspunkte, die gar nicht vereinbar sind.

Scheinbar sind Worte in ihrer Bedeutung oberflächlich. Wie wollen wir dann mit oberflächlichen Bezeichnungen in die Tiefe gehen. Wobei Tiefe in seiner Bezeichnung auch schon wieder oberflächlich ist. Oberflächlich im Sinne von ungenau. Unser Werkzeug (Worte) taugt wahrscheinlich nicht die Bohne um etwas endgültiges zu erfahren. Von unwiderruflichem Wissen ganz zu schweigen.

Mir scheint so, als wenn wir Worte wiederum mit anderen Worten erklären müssen. Dass wäre dann eine Kette ohne ENDE. Damit wäre maximal etwas zusammenhängendes erkennbar. Was ist das für ein Wissen, was eigentlich nichts genaues weiß?

Ich kann zwar sagen, dass ein Körper fällt. Ich kann aber nicht sagen, aus was dieser Körper gemacht ist. Außerdem trägt der Körper selbst eine Bewegung in sich, die nicht unbedingt messbar ist. Ein Körper verharrt demnach ja nur scheinbar im Zustand der Ruhe.

Bewegung wäre etwas, was wir in seine Gänze möglicherweise gar nicht erfassen können. Das macht es so schwierig.


Stillstand und Bewegung hat demnach mehr etwas mit ausdehnen und zusammenziehen zu tun.

Demnach kann etwas, was aus unserer Sicht unendlich ist nicht mehr wachsen, es steht also. Es steht innerhalb seiner Grenzen die nicht da sind, sich aber trotzdem verändern können.

Wenn man alles genau nimmt dann ist Bewegung=Stillstand. Zumindest leite ich das aus dem ab, was uns die Gelehrten versuchen zu erklären.

Ein kluger Mann hat mal gesagt, Worte (Namen) sind Schall und Rauch.

Das Wort lebt in sich und innerhalb seiner Widersprüche.

Das interessante ist, wir kommen über Worte zu einem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Dinge.

Ist doch toll, wir können mit allem was anfangen und wissen tiefgründig nicht warum.

Wie will man das in einer ToE unterbringen? Ich glaube es geht. Aber wie??

Kommt das so ungefähr rüber, was ich meine??

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 26. Jun 2011, 15:08

@Peter, @All: hier nochmal zur Erklärung, was ich mit wir werden uns von Begriffen wie Raum und Dimension, Zeit, Materie verabschieden müssen meine: ich denke, das sind Begriffe, die in unserem Alltagsleben ihre Berechtigung haben, die jedoch in einer elementaren Formulierung der Naturgesetze keine fundamentale Rolle mehr spielen werden. Natürlich sind Begriff wie "Wasser", "Welle" und "Oberfläche" oder "Oberflächenspannung" nicht sinnlos, aber in einer fundamentalen Theorie (hier: aufbauend auf Atomen) sind sie nicht mehr grundlegend, sondern abgeleitet (oder emergent, um ein Modewort zu gebrauchen). Genauso sind "Materie", "Strahlung" und "Feld" bereits heute keine elementaren Begriffe mehr, und analog werden auch Begriffe wie "Dimension" (im Sinne von LÄnge, Breite Höhe), "Dimensionszahl" (Raum: 3) sowie Raum und Zeit sich als emergente Begriffe erweisen, die in einer ToE keine fundamentale Rolle mehr spielen, sondern die ledigloch in bestimmten Grenzfällen noch sinnvoll verwendbar sind
Gruß
Tom

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von PeterM » 26. Jun 2011, 18:10

@ Tom

Ich hoffe, ihr hattet einen erholsamen Urlaub.

Erst mal danke für deine einfachen Formulierungen, das hilft mir immer sehr.

Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, sind viele Dinge, die wir ableiten, einfach nur Effekte, die uns das Leben schwer machen.

Demnach müsste der Aufbau einer ToE auch rein logischer Natur sein. Ich unterstelle hiermit eigentlich, dass ein logischer Aufbau nicht über richtig und falsch oder wahr und unwahr entscheidet. Logik hat für mich etwas übergeordnetes.

Wie ist das mit der Mathematik? In dieser ToE kann doch dann nur das Wesentliche der Mathematik übrig bleiben. Die darin enthaltene Logik.

Was ist mit Zeit, Bewegung, Ort usw. ? Wird das nur noch über das Wort Veränderung o.ä. formuliert?? Oder durch ein Symbol, welches für Veränderung steht? Wie immer auch Veränderung aussehen mag. Eigentlich müsste sich doch alles gleichzeitig verändern.

Was ist mit neuen Begriffen (Symbole)? Die müssten doch auch eingeführt werden. Ich denke, dass die Begriffe, die uns momentan zur Verfügung stehen ja bereinigt werden und dann aber auch zusätzlich durch bisher fehlende Begriffe ersetzt werden müssen.

Was verstehst du unter Grenzfälle? Den Menschen??

Was ist mit den Beobachtern, die dürften doch auch nicht mehr Bestandteil dieser Theorie sein. Der makroskopische Rahmen kann doch nicht mehr diese Bedeutung haben.

Ich weiß nicht, wie ich das formulieren soll, aber man betrachtet diese Theorie von innen heraus, man ist also Teil des Ganzen, sozusagen ein durchlaufender Posten.

Sind meine Gedankenansätze soweit richtig? Oder leite ich auch schon wieder zu viel ab, ohne es richtig zu merken?

Ich will das eigentlich noch gar nicht wissen, aber hast du für dich selbst schon eine ToE vorformuliert?? Den Eindruck habe ich.

Gruß

Peter

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 27. Jun 2011, 08:45

PeterM hat geschrieben:Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, sind viele Dinge, die wir ableiten, einfach nur Effekte, die uns das Leben schwer machen.
Nein, es sind echte physikalische Effekte, die aber eben auf fundamentalere Erklärungen zurückgeführt werden sollen; ob ich die Eigenschaften von Atomen sowie deren Spektren auf die Quantenmechanik zurückführe, oder die Eigenschaften der Raumzeit auf eine unterlagerte Quantengravitation (wie immer die auch aussieht – jedenfalls fremdartig) bliebt sich letztlich gleich. Ich betrachte einen bekannten physikalischen Effekt und suche eine „Erklärung“.


PeterM hat geschrieben:Demnach müsste der Aufbau einer ToE auch rein logischer Natur sein. Ich unterstelle hiermit eigentlich, dass ein logischer Aufbau nicht über richtig und falsch oder wahr und unwahr entscheidet. Logik hat für mich etwas übergeordnetes.
Nicht rein logisch; sie sollte m.E. logisch konsistent sein aber ich glaube nicht, dass es ohne physikalische „Prinzipien“, „Axiome“ oder Intuition geht. Das Problem ist dann natürlich, dass diese Prinzipien weitere Zutaten neben der Logik wären und daher nicht durch die selbst ToE erklärbar. Daher glaube ich nicht, dass es eine allumfassende ToE geben kann, die ihre grundlegenden Prinzipien ebenfalls mit erklärt und die Axiome überflüssig macht.In diesem Sinne gäbe es keine echte ToE sondern nur eine ggf. immer weiter verbesserte Annäherung an eine ToE, ohne diese jedoch tatsächlich zu erreichen. Es geht demnach weniger um die grundlegende Naturerklärung, als vielmehr um eine möglichst gute passende und möglichst einfache Naturerklärung. Dies würde man im strengen Sinne nicht ToE nennen dürfen, da sie ihre eigenen Prinzipien nicht erklären kann.

PeterM hat geschrieben:Was ist mit Zeit, Bewegung, Ort usw. ? Wird das nur noch über das Wort Veränderung o.ä. formuliert?? Oder durch ein Symbol, welches für Veränderung steht? Wie immer auch Veränderung aussehen mag. Eigentlich müsste sich doch alles gleichzeitig verändern.
Bewegung, Zeit und Ort sind Begriffe, die zusammen mit Raum, Dimension usw. entstehen. Betrachte eine fundamentale Theorie, die auf Basis von Atomen und Molekülen die Dynamik und Wechselwirkung von H2O beschreibt. In einem bestimmten Grenzfall kannst du dann Effekte ableiten, die du z.B. als „Wasseroberfläche“ interpretieren kannst. Alleine mit der Physik von H2O hast du das noch nicht. Gleichzeitig mit der Erklärung der Wasseroberfläche bekommst du auch Phänomene wie „Welle“ usf. angeboten. Diese Begriffe sind gewissermaßen in der einfachen Dynamik basierend auf H2O enthalten, so wie der Phänotyp eines Lebewesens in seinen Erbanlagen enthalten ist.

PeterM hat geschrieben:Was verstehst du unter Grenzfälle? Den Menschen??
Nein. Unter Grenzfall verstehe ich z.B. einen bestimmten Energiebereich, für den dann z.B. der Begriff „Raumzeit“ sinnvoll definierbar ist. Das wird im Bereich der Planckenergie nicht mehr gültig sein. Betrachte wieder das Beispiel „Wasser“ basierend auf der Physik von H und O (Wasserstoff und Sauerstoff). Bei einigen tausend Grad sind die Begriffe „Wasser“, „Wasseroberfläche“ usw. schlichtweg unsinnig, da hier sogar das Molekül H2O in einzelne Atome aufbricht; es gibt dieses „Wasser“ nicht. Aber im Bereich von einigen hundert Grad bis hinunter zum absoluten Nullpunkt kann man über Wasser (inkl. Dampf und Eis) vernünftig reden.

PeterM hat geschrieben:Was ist mit den Beobachtern, die dürften doch auch nicht mehr Bestandteil dieser Theorie sein. Der makroskopische Rahmen kann doch nicht mehr diese Bedeutung haben.
Das ist ein fundamentales Problem der QM und wird m.E. durch die heute diskutierten Ansätze für eine ToE nicht gelöst. Evtl. deutet dies darauf hin, dass noch etwas wesentliches fehlt, oder es bedeutet, dass es sich um ein „Scheinproblem“ handelt. Wir sollten das aber besser im Bereich der Quantenmechanik diskutieren, sonst wird dieser Thread hier zu sehr überfrachtet.

PeterM hat geschrieben:Ich will das eigentlich noch gar nicht wissen, aber hast du für dich selbst schon eine ToE vorformuliert?? Den Eindruck habe ich.
Nein, natürlich noch nicht, aber ich sehe einige Theorien, die als Kandidaten (im eingeschränkten Sinne) gelten könnten. Eingeschränkt bedeutet, dass sie ausgehend von einfachen Grundprinzipien und einfachen mathematischen Strukturen die Fülle der Phänomene, Strukturen und der abgeleiteten Begriffe (Raumzeit, Elementarteilchen, Wechselwirkungen, …) erklären könnten, dass sie jedoch eben keine Erklärung für die Grundprinzipien und Strukturen bieten; d.h.es könnte auch andere Theorien geben, die strukturell ähnlich aufgebaut sind, die jedoch ein anderes Universum beschreiben. Warum dann gerade diese Theorie und dieses Universum kann ich damit nicht beantworten.

Als Kandidaten sehe ich
1) eine algebraische Formulierung (Erweiterung) der LQG mit der Möglichkeit, neben der Raumzeit auch die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen als emergente Effekte zu erklären (hatten wir hier im Forum schon diskutiert, allerdings gibt es speziell zu den Elementarteilchen keine mir bekannten Fortschritte)
2) Eine Umformulierung der Stringtheorie, die tatsächlich eine fundamentale mathematisch Struktur aufweist und bestimmte konzeptionelle Schwächen der Stringtheorie überwindet

In beiden Fällen sehe ich nicht, dass festgelegt wäre, warum es gerade diese Theorie sein müsste und keine andere. Man kann das ggf. wieder durch „Übereinstimmung mit dem Experiment = dem Universum) erklären, aber nicht rein logisch.

Als Erklärungsmuster, warum gerade dieses Universum mit diesen Eigenschaften und diese ToE – und keine Andere, sehe ich
1) das anthropische Prinzip, demzufolge verschiedene Universen tatsächlich realisiert sind und wir (= die Menschheit) uns in einem ganz bestimmten für uns geeigneten befinden müssen, da wir sonst anders beschaffen sein müssten oder gar nicht existieren könnten
2) das Prinzip des mathematischen Universums (hatten wir hier im Forum schon diskutiert) demzufolge allen mathematischen Strukturen eine reale Existenz zukommt, und diejenige, die wir sehen und als ToE identifizieren, im Sinne von 1) anthropisch festgelegt ist; demzufolge wäre 2) nur eine Variante bzw. Erweiterung von 1)
3) ein noch zu identifizierendes evolutionäres Prinzip, demzufolge unser Universum (evtl. sogar unsere ToE) in irgendeinem evolutionären Prozess ausgewählt wird, d.h. ein Selektionsmechanismus, demzufolge unser Universum mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 100% so sein muss, wie es ist. Daran glaube ich aber nicht, da ich bezweifle, dass es ein derartiges Prinzip gibt, dass tatsächlich zur Konvergenz führt; im Falle der biologischen Evolution gibt es ja auch keinen einzigartigen Zustand, auf den alles hin konvergiert, sondern eine Fülle von tatsächlich existierende Lebensformen
4) Ein mathematisches Selektionsprinzip, demzufolge nur genau eine mathematische Struktur als ToE physikalisch realisiert sein kann. Ich glaube nicht daran, dass es ein derartiges Prinzip geben kann; und selbst wenn es das gäbe, könnten wir es m.E. nicht erkennen.
Gruß
Tom

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Re: Forderungen an eine ToE

Beitrag von tomS » 27. Jun 2011, 10:04

Mir ist aufgefallen, dass dieser (durchaus sehr spannende) Thread daran krankt, dass wir noch keine vernünftige Definition des Begriffs "Theory of Everything" haben.

Dazu möchte ich zunächst den englischen Wikipedia-Artikel http://en.wikipedia.org/wiki/Theory_of_everything empfehlen:

A theory of everything is a putative theory of theoretical physics that fully explains and links together all known physical phenomena, and predicts the outcome of any experiment that could be carried out in principle.

Demzufolge müsste diese ToE keineswegs "sich selbst" und ihre eigenen Grundlagen erklären bzw. "ihre eigene Einzigartigkeit" enthalten, beweisen oder sonstwie rechtfertigen. Es könnte demnach durchaus verschiedene ToEs geben! "Everything" wäre also in einem eingexchränkten Sinne als "alle physikalischen und messbaren Phänomene" zu lesen, nicht im erweiterten Sinne von "eine Theorie aller möglichen physikalischen Theorien plus einem Selektionsprinziop o.ä.".

Einige Beiträge in diesem Thread (wohl auch teilweise ich selbst) haben das "Everything" weiter gefasst.
Gruß
Tom

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Grundlage einer ToE

Beitrag von positronium » 27. Jun 2011, 13:02

Hallo allerseits,

----------- editiert von TomS am 28.06.2011 -----------

in Zusammenhang mit der Diskussion zu "Forderungen an eine ToE" möchte ich hier eine Umfrage zur Grundlage einer ToE oder anders ausgedrückt: zur Grundlage der Physik starten.

Wodurch seht Ihr die Physik auf unterster Ebene definiert?
(Wenn es weitere denkbare Ansätze gibt, kann ich die sicher noch an die Umfrage anfügen.)

(1) Es gibt ein einfaches Grundprinzip, dessen Eigenschaften logisch herleitbar und konsistent sind.
(2) Es gibt ein Grundprinzip, das alle möglichen Zustände aufweist, deren Vielfalt sich aber in hohem Mass im Zusammenspiel eliminiert.
(3) Es existieren alle mathematisch konsistenten Modelle, und wir leben in einem davon.
(4) Es gibt nur eine mathematische Struktur, weil alle anderen inkonsistent sind.
(5) Es gibt mehrere überlagerte mathematische Strukturen; alle anderen sind inkonsistent.


Mein Favorit ist Punkt 1, aber für wahrscheinlicher halte ich eigentlich 2, weil dieser weniger Annahmen, auch wenn solche begründbar sind, fordert.

Gruss

positronium

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Re: Grundlage einer ToE

Beitrag von tomS » 27. Jun 2011, 15:17

Ich kann keiner deiner Alternativen vollständig zustimmen, evtl. weil ich sie nicht richtig verstehe. Im engeren Sinne sollte eine ToE alle bekannten Phänomene umfassen und in gewisser Weise erklären. Das muss nicht zwingend mittels genau einer mathematischen Struktur möglich sein; d.h. ich plädiere für folgende Option:

Es gibt eine Fülle mathematisch konsistenter Strukturer; weitere, inkonsistente Strukturen betrachten wir zunächst nicht. Mindestens eine, d.h. eine oder mehrere der konsistenten Strukturen sind als physikalische Theorien realisiert; wir leben in einer davon. Da es mehrere konsistente mathematische Strukturen gibt, kann die Mathematik alleine keine einzelne davon eindeutig auszeichnen; d.h. wenn eine einzelne Struktur physikalisch ausgezeichnet ist, dann wird dazu ein zusätzliches, nicht-mathematisches Prinzip benötigt. Es gibt möglicherweise ein einfaches, logisch konsistentes Grundprinzip, allerdings ist dieses nicht alleine logsich herleitbar, d.h. es handelt sich wiederum um ein nicht-mathematsiches Prinzip.

Tegmark lehnt genau dieses zusätzliche Prinzip ab (weil es die Gesamtstruktur im Sinne von Ockhams Razor verkompliziert) und leutet daraus ab, dass alle konsistenten mathematsichen Strukturen als physikalsiche Theorien existieren.
Gruß
Tom

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Re: Grundlage einer ToE

Beitrag von positronium » 27. Jun 2011, 16:18

tomS hat geschrieben:Ich kann keiner deiner Alternativen vollständig zustimmen, evtl. weil ich sie nicht richtig verstehe.
Ich kann das noch etwas präzisieren:
zu 1.: Nehmen wir an, das einfache Grundprinzip sei ein Dominostein und unsere Logik sagt, dass in einem Spiel niemals mehr als zwei gleiche Zahlen auftreten dürfen. Dadurch ergibt sich eine recht überschaubare Zahl Möglichkeiten (soz. Elementarteilchen). Diese können sich ineinander verhaken, verkeilen usw.. So entsteht aus einfachsten Regeln ein komplexes System.
zu 2.: Nehmen wir an, das Grundprinzip sei ein Byte, also gibt es 256 Möglichkeiten, aber es kann hergeleitet werden, dass ein Byte nie alleine existieren kann und eine Zusammenballung von Bytes immer 8 gesetzte Bits aufweisen muss. So kommt man von allen Zuständen zu einer Auswahl.
zu 3.: Der Punkt entspricht dem, was Du über Tegmarks Ansicht geschrieben hast.
zu 4.: Nehmen wir an, die Mathematik würde nur aus den Funktionen sin, cos und tan bestehen. Und aus irgend einem Grund wären Funktionen, welche durch den Koordinatenursprung laufen, inkonsistent. Es wäre also nur cos physikalisch realisiert.
zu 5.: Ist dem Punkt 4 ähnlich, mit dem Unterschied, dass mehr als eine Funktion erlaubt ist - so könnte es sein, dass obwohl eine ToE richtig ist, diese immer aus mehreren unvereinbaren Prinzipien besteht.
tomS hat geschrieben:Im engeren Sinne sollte eine ToE alle bekannten Phänomene umfassen und in gewisser Weise erklären. Das muss nicht zwingend mittels genau einer mathematischen Struktur möglich sein; ...
Das sehe ich aus so, glaube aber trotzdem an nur eine Struktur.
tomS hat geschrieben:...d.h. ich plädiere für folgende Option:

Es gibt eine Fülle mathematisch konsistenter Strukturer; weitere, inkonsistente Strukturen betrachten wir zunächst nicht. Mindestens eine, d.h. eine oder mehrere der konsistenten Strukturen sind als physikalische Theorien realisiert; wir leben in einer davon. Da es mehrere konsistente mathematische Strukturen gibt, kann die Mathematik alleine keine einzelne davon eindeutig auszeichnen; d.h. wenn eine einzelne Struktur physikalisch ausgezeichnet ist, dann wird dazu ein zusätzliches, nicht-mathematisches Prinzip benötigt. Es gibt möglicherweise ein einfaches, logisch konsistentes Grundprinzip, allerdings ist dieses nicht alleine logsich herleitbar, d.h. es handelt sich wiederum um ein nicht-mathematsiches Prinzip.
Das wirft grosse Probleme auf, müsste man ja der Physik einen weiteren, nicht-mathematischen Charakter zuweisen, sozusagen eine experimentelle Eigenschaft. Eigentlich müsste man aber beweisen, dass die anderen Strukturen nicht realisiert sind, was aber nicht möglich sein kann, weil diese Strukturen aufeinander nicht einwirken können dürfen - sonst wären sie ja eine einzige Struktur.

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Re: Grundlage einer ToE

Beitrag von tomS » 27. Jun 2011, 17:36

positronium hat geschrieben:
tomS hat geschrieben:Es gibt eine Fülle mathematisch konsistenter Strukturer; weitere, inkonsistente Strukturen betrachten wir zunächst nicht. Mindestens eine, d.h. eine oder mehrere der konsistenten Strukturen sind als physikalische Theorien realisiert; wir leben in einer davon. Da es mehrere konsistente mathematische Strukturen gibt, kann die Mathematik alleine keine einzelne davon eindeutig auszeichnen; d.h. wenn eine einzelne Struktur physikalisch ausgezeichnet ist, dann wird dazu ein zusätzliches, nicht-mathematisches Prinzip benötigt. Es gibt möglicherweise ein einfaches, logisch konsistentes Grundprinzip, allerdings ist dieses nicht alleine logsich herleitbar, d.h. es handelt sich wiederum um ein nicht-mathematsiches Prinzip.
Das wirft grosse Probleme auf, müsste man ja der Physik einen weiteren, nicht-mathematischen Charakter zuweisen, sozusagen eine experimentelle Eigenschaft. Eigentlich müsste man aber beweisen, dass die anderen Strukturen nicht realisiert sind, was aber nicht möglich sein kann, weil diese Strukturen aufeinander nicht einwirken können dürfen - sonst wären sie ja eine einzige Struktur.
Du hast recht, die Strukturen beeinflussen sich gegenseitig nicht. Wobei zu klären wäre, wie überhaupt zwei Strukturen wie z.B. "rationale Zahlen" und "p-adische Zahlen" einander "mathematisch beeinflussen können"; sie werden ja eher konstruiert, gedacht usw. ... und "sind" dann gewissermaßen. Außerdem hast du recht, dass die Physik einen nicht rein-mathematischen Charakter hätte. Das ist aber auch heute so - letztlich genauso wie die Mathematik selbst, denn gewisse Grundlagen sond jeweils nicht innerhalb des Systems diskutierbar, nämlich physikalische Prinzipien bzw. Axiome. Die Axiome der euklidschen Geometrie sind keine Sätze imRahmen der Euklidschen geometre; sie sind die Voraussetzungen. Genauso ist ein physikalisches Prinzip "die Feldgleichungen folgen aus dem Prinzip der kleinsten Wirkung angewandt auf eine spezielle Lagrangedichte" nicht im Rahmen der (bekannten) Physik hinterfragbar. Ich glaube nicht, dass du grundsätzlich ohne solche Prinzipien auskommst.

Und wie führen wir die Diskussionen in den beiden Threads zusammen?
Gruß
Tom

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Re: Grundlage einer ToE

Beitrag von positronium » 27. Jun 2011, 20:01

tomS hat geschrieben:Wobei zu klären wäre, wie überhaupt zwei Strukturen wie z.B. "rationale Zahlen" und "p-adische Zahlen" einander "mathematisch beeinflussen können"; sie werden ja eher konstruiert, gedacht usw. ... und "sind" dann gewissermaßen.
Um sich darüber Gedanken machen zu können, müsste man sich aber wohl zuerst darüber im Klaren sein, welche Form diese Strukturen aufweisen würden, und wo genau die Unterschiede liegen.
tomS hat geschrieben:...die Physik einen nicht rein-mathematischen Charakter hätte. Das ist aber auch heute so - letztlich genauso wie die Mathematik selbst, denn gewisse Grundlagen sond jeweils nicht innerhalb des Systems diskutierbar, nämlich physikalische Prinzipien bzw. Axiome. Die Axiome der euklidschen Geometrie sind keine Sätze imRahmen der Euklidschen geometre; sie sind die Voraussetzungen. Genauso ist ein physikalisches Prinzip "die Feldgleichungen folgen aus dem Prinzip der kleinsten Wirkung angewandt auf eine spezielle Lagrangedichte" nicht im Rahmen der (bekannten) Physik hinterfragbar. Ich glaube nicht, dass du grundsätzlich ohne solche Prinzipien auskommst.
Ja, da ist natürlich etwas dran.
Im Bereich der in einer ToE verwendeten Mathematik muss man sich aber auch fragen, ob die Axiome nicht vielleicht einfach so grundlegend sind, dass sie so sein müssen, also das zwangsläufige nur für uns in Worte fassen und damit jede andere Formulierung nur ein Konstrukt ist.
tomS hat geschrieben:Und wie führen wir die Diskussionen in den beiden Threads zusammen?
Ein Zusammenführen würde meiner Meinung nach nur dann Sinn machen, wenn sich das Forum zu einem überwiegenden Teil für einen Punkt entscheiden könnte. Wäre das der Fall, könnte man im anderen Thread fragen: Sind diese Forderungen mit der von uns erwarteten Grundlage vereinbar? Und bei der Entwicklung einer Theorie noch viel wichtiger (Darauf wollte ich dort ja auch hinaus.), auf welche Phänomene man sich stärker konzentrieren sollte. Ich schreibe mal: Dächte ich, das Universum sei eine Sinuskurve und glaubte in manchen Phänomenen einen Scheitelpunkt oder eine Nullstelle zu erkennen, konzentrierte ich mich darauf und nicht auf etwas, das zum Beispiel so aussieht, als würde es einmal hoch und einmal runter gehen o.ä..

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