Evolutionäres Universum

[tomS]

Einige Theoretiker (insbs. Susskind, ein Stringtheoretiker) vermuten, dass die Stringtheorie gar nicht in der Lage ist, eine eindeutige Charakterisierung unseres Universums zu produzieren, sondern dass es statt dessen ein Multiversum geben sollte, in dem jeder mögliche Zustand (= jedes mögliche Universum!) mit einer Wahrscheinlichkeit > 0 unendlich oft realisiert sein sollte.

Konkret bedeutet ein Zustand = ein mögliches Universum eine Ansammlung von Naturkonstanten und Parametern (Anzahl Dimensionen, Lichtgeschwindigkeit, Feinstrukturkonstante, el. Ladung, Anzahl Quarks bzw. Leptonfamilien, Wechselwirkungsstruktur = SU(3)*SU(2)*U(1), ...).

D.h. dass wenn z.B. ein Universum mit völlig anderen Parametern und Wechselwitrkungen aus der Stringtheorie ableitbar sein sollte, dann wäre es auch tatsächlich existent. Es gäbe sowohl unser eigenes Universum (also das mit den uns vertrauten Naturgesetzen) als auch dieses andere Universum sowie alle weiteren denkbaren und aus der Stringhtheorie ableitbaren Universen unendlich oft.

Damit kommt man natürlich zu einem anderen Begriff von Wissenschaft, denn die Stringtheorie wäre damit ja eben nicht mehr in der Lage, irgendetwas vorherzusagen. Die einzige Schlussfolgerung, die bleibt ist, dass wir in unserem Universum leben, weil wir (unsere Lebensform Mensch) in einem anders beschaffenen Universum nicht leben kann. Man spricht vom sog. anthropischen Prinzip - das Multiversum bezeichnet man in der Stringtheorie als Landscape (von Universen in einem Multiversum)

Smolin (früher ebenfalls Stringtheoretiker, inzwischen aber wohl der schärfste Widersacher) hat eine ähnliche Schlussfolgerung bereits ca. 10 Jahre früher gezoegn (Landscape: ca. 2004). Seine Erklärung (die er nicht wirklich mag und zu vermeiden sucht - indem er die gesamte Stringtheorie zu vermeiden sucht) weicht in einigen Punkten von der Susskinds ab, hat aber auch einige Parallelen.

Susskind geht davon aus, dass vor und während der Inflation unterschiedliche Symmetriebrüche in unterschiedlichen Regionen dazu geführt haben, dass sich jede dieser Regionen zu einem eigenständigen Universum mit jeweils eigenen Naturgesetzen entwickelt hat - und dass dies auch heute noch durch Quantenfluktuationen weiter geschieht.

Smolin hat vorgeschlagen, dass innerhalb eines schwarzen Lochs aus der Singularität ein von unserem abgetrenntes Tochteruniversum entsteht in dem sich wieder schwarze Löcher bilden usf. Er konstruiert eine Art Evolution des Universums dahingehend, dass bei der Entstehung der Tochteruniversen die alten Naturgesetze des Mutteruniversums quasi mutieren und sich neue herausbilden. Langfristig würden damit die Universen dominieren, in denen am meisten schwarze Löcher entstehen und die sich daher am effizientesten "fortpflanzen" können.

Ich halte diese Theorien für ziemlich absurd. Man verabschiedet sich zunehmend von ernsthafter Wissenschaft und betreibt vermehrt Science Fiction (oder Esoterik).

- Wie seht ihr das?
- Haltet ihr das für abwegig - oder sind wir mit der exakten Naturwisschenschaft tatsächlich an eine unüberwindliche Grenze gestoßen?
- Ist eine kosmische Evolution denkbar? sinnvoll?
- Oder wollen wir daran festhalten, dass wir letztendlich doch ergründen können, warum die Welt so ist, wie sie ist?

Bei Smolin können wir immerhin eine physikalisch sinnvolle Frage stellen: angenommen wir könnten Naturkonstanten oder -gesetze modifizieren: würde unser Universum in die Klasse derjenigen gehören, die tatsächlich die meisten SLs hervorbringen bzw. die sich am effizientesten reproduziert?
Dann wäre die Wahrscheinlichkeit, ein Universum wie unseres anzutreffen maximal und somit hätten wir auch eine "Erklärung", warum die Naturgesetze so sind, wie sie sind.

... ich war zwar in der Kneipe, aber es waren definitv nur zwei Bier und kein Schnaps ...

[Maclane]

Ja spielen wir hier SimMultiverse, oder was?

In der Science Fiction sind Multiversen ja ganz praktisch, weil manche Geschichte sonst keinen Sinn ergeben würde. In der Wissenschaft klingt das für mich dagegen immer wie eine Ausrede: "Wir wissen in unserem Universum nicht mehr weiter, also bauen wir uns einfach ein paar Paralleluniversen, die so sind, wie es uns gerade passt."

Mit anderen Worten, mir ist das alles viel zu willkürlich, um ernst genommen zu werden.
Dass schwarze Löcher neue Universen bilden? Naja, da hat wohl einer sein Rasiermesser vergessen.
Und warum eigentlich so kompliziert? Kramen wir doch einfach die griechischen Götter wieder raus. Das tut's auch...

Also nee... *kopfschüttel*

Diese Multiversums-Geschichten lenken einfach von den wirklichen Problemen ab und sind damit keine große Hilfe.


Gruß Mac

[Stephen]

Ich halte es auch für völlig absurd. Wäre dem so, könnten nämlich die im unten aufgeführten Link dargestellten abstrusen Szenarien tatsächlich "Wirklichkeit" sein:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/natu ... 55,00.html

Anhänger dieser Theorie gibt es natürlich:
"Es gibt eine Welt, in der Al Gore Präsident der USA ist und Elvis Presley noch lebt".
Alexander Vilenkin, Professor an der Tufts University in Medford, Massachusetts

Also da konnte ich einfach nur mit den Kopf schütteln

Gruß, Steffen

[wilfried]

Lieber Tom

das ist eine interessante Sache, die Fragen provoziert:

Du schreibst:

Smolin hat vorgeschlagen, dass innerhalb eines schwarzen Lochs aus der Singularität ein von unserem abgetrenntes Tochteruniversum entsteht in dem sich wieder schwarze Löcher bilden usf. Er konstruiert eine Art Evolution des Universums dahingehend, dass bei der Entstehung der Tochteruniversen die alten Naturgesetze des Mutteruniversums quasi mutieren und sich neue herausbilden. Langfristig würden damit die Universen dominieren, in denen am meisten schwarze Löcher entstehen und die sich daher am effizientesten "fortpflanzen" können.

Nehmen wir mal an, das sei so. Dann muss jedoch die Energie- oder Impulsbilanz unseres niversums eine Schieflage besitzen. Entweder wir finden eine Korrespondenz zur fehlenden Masse (dunkle Materie ...oder sind es Kohlenstoffstreifchen) oder das ganze ist von dieser Sicht her gesehen bereits "Unsinn".

Ich kenn die exakte Faktenlage der Energie/Impulsbilanz nicht, aber wenn ich dieser Erörterung folge, dann heisst es doch, dass jedes!!! SL solch einen Pfad in ein anderes geartetes Universum bilden muss.

Ebenso muss das auch umkehrbar sein. Damit kann auch Impuls aus einem andern Universum zu uns fliessen.

Das hiesse doch dann, dann dass wir eine andauernde Quantenfluktuation unbekannten Ursprungs hätten, die mal in diese, mal in die andere Richtung -salopp ausgedrückt- wirken müsste.

Ferner wären die Modellvorstellungen der SLs dann offensichtlich falsch oder grob unvollständig. Ich habe ja solche Modelle hier im Forum bereits gezeigt. Das sind MAPLE Berechnungen die den gängigen Modellen folgen. Aber, wenn Smolin Recht haben sollten, dann müssten über die verbindung z.B. die Einstein-Rosen Brücke Impusaustausche mit Nachbaruniversen passieren. Klar, dass das bei diesen Modellen nicht passiert, denn die sind dafür auch nicht erstellt. Aber wie muss denn ein SL beschrieben sein, damit ein Informationsaustausch (Energie, Impuls Strömung) mit einem Nachbaruniversum passiert?


Dann erwähnst Du auch

Wechselwirkungsstruktur = SU(3)*SU(2)*U(1), ...)

Ja hiesse das dann, dass die Lie Gruppe U(n) nicht mehr hermitisch wäre??? Was heisst das dann für den Spin? Träten dann unerwartete Spinoren auf?

Mit Smolins Anschauung wäre dann auch das Standartmodell falsch im einfachsten oder weniger dramatischen Fall unvollständig.

Was hat denn das für eine Auswirkung, wenn Smolins Aussagen richtig wären?

Wenn ich mir auch den einstein Tensor anschaue, dann muss sich hier auch eine unvollständigkeit befinden, denn der Ausdehnungskoeffizient (Hubble -ich sage nicht Hubble Konstante!!) müsste oder besser muss dann völlig anders aussehen. Vor allen Dingen hätten wir dann ja im Universum an allen SLs sowas wie Divergenzfelder, die aols Energiespender oder Energieabsauger fungieren würden.

Bestimmt wären beide Formen vorhanden. Das müsste einen deutlichen Einfluss einer Nichtlinerität im niversum hervorrufen, so was wie Wirbelfelder oder dergleichen?

Das sind so meine ersten Gerdanken zu diesem Thema

Gruß

Wilfried

[tomS]

Ich hab zur Viele-Welten Interpretation einen neuen Thread aufgemacht:

http://abenteuer-universum.de/viewtopic.php?t=786

Tatsächlich sagt die Viele-Welten Interpretation meines Wissens nach keinen neuen Phänomene voraus, sondern interpretiert ausschließlich den mathematischen Formalismus um. Man kann sich also für die eine oder andere philosophische / ontologische Interpretation entscheiden, ohne dass dadurch an der mathematische / physikalische Gehalt geändert würde.

Das ist bei der Theorie von Smolin anders! Sie behauptete letztendlich, dass man im Inneren des SLs neue Physik findet. Oder anders herum: Smolin würde seine Theorie wohl auf den Müllhaufen werfen, wenn letztendlich nur ein philosophisches Konstrukt dabei herauskäme (ich weiß nicht, ob Smolin seine Theorie heute noch weiterverfolgt.)
Ein weiterer Unterschied ist, dass die Viele-Welten Interpretation auf einem einmal definierten Satz von physikalischen Gesetzen basiert, die Theorie von Smolin aber einen evolutionären Wandel dieser Gesetze postuliert. Anders formuliert: in allen Universen der Viele-Welten Interpretation gelten dieselben physikalischen Gesetze – nicht so bei den Universen von Smolin.
Außerdem sind bei Smolin die anderen Universen quasi durch dynamische Prozesse mit unserem verbunden bzw. aus unserem entstanden. Bei Everetts Theorie findet dagegen eine vollständige Vervielfachung der gesamten Welt für jeden möglichen physikalischen Vorgang mit mehreren möglichen Ergebnissen statt. Die neuen Universen bei Smolin entstehen immer nur innerhalb schwarzer Löcher, die neuen Welten Everetts dagegen zu jedem beliebigen Zeitpunkt in unendlicher Vielfalt.
Man könnte aber sicher beide Theorien kombinieren, sie widersprechen sich nicht.
Grundsätzlich behandeln die Theorien von Everett und Smolin ganz unterschiedliche Themen.

Dann zu den Ideen von Wilfried:

Zur Fluss von Energie und Impuls zwischen den Universen: dazu kann ich ggw. nichts sagen. Das Problem ist, dass man dazu die Gesetze der Entstehung der anderen Universen quantenmechanisch formulieren müsste, und dies ist ggw. nicht exakt möglich. Ich werde dazu die Papiere von Smolin nochmal lesen. Was man jedoch ausschließen kann ist, dass die anderen Universen irgendeinen Einfluss auf unser Universum hätzen, denn das verhindert ja der Ereignishorizont.

Zur Wechselwirkung SU(3)*SU(2)*U(1) o.a.: Das hat zunächst nichts mit den Spinoren zu tun. Die SU(3) steht für die QCD der Quarks und Gluonen, die SU(2)*U(1) für die elektroschwache Theorie der Leptonen sowie der Photonen und der W-und Z-Bosonen. Nur Quarks und Leptonen sind Fermionen und werden durch Spinorfelder beschrieben, die Bosonen durch Vektorfelder. Eine Änderung der Wechselwirkung bedeutet, dass es z.B. andere SU(n) oder SO(n) geben könnte. Diese enthalten teilweise die bekannten Wechselwirkungen, teilweise auch nicht. D.h. dass es z.B. keine starke Wechselwirkung oder keinen Elektromagnetismus (der uns bekannten Form) mehr gäbe. Es gibt auch noch andere Gruppen, die grundsätzlich in Frage kommen, insbs noch die E(6), E(7) und E(8). SU(5), SO(10) und E(6) wurden als Erweiterungen de Standardmodells bereits diskutiert, ohne dabei auf derartige exotische Theorien Bezug zu nehmen.

Die uns bekannten Spinoren beruhen auf einer besonderen Eigenschaft der Lorentzgruppe SO(3,1), die eine Erweiterung zu einer sog. Spingruppe erlaubt; diese hat wiederum eine Verbindung mit einer sog. Clifford-Algebra (wer die Dirac-Gleichung kennt: die Dirac-Matrizen gehören zu so einer Clifford-Algebra).
In vier Dimensionen ist die SO(3,1) äquivalent zu SU(2)*SU(2). Dies sind jedoch andere SU(2) als die o.g. bei der elektroschwachen WW. Dass es zwei SU(2) für den Spin gibt sieht man daran, dass es für die Diracgleichung mit Vierer-Spinoren eine nicht-relativistische Näherung gibt, die die bekannte Schrödingergleichung mit Spin ist. Dabei bleibt nur eine SU(2) übrig und führt auf die bekannten Zweier-Spinoren. Die zweite SU(2) verschwindet bei dieser Nährung.

Wenn sich nun die Dimension des Universums ändert, dann ändern sich auch die Eigenschaften der Spinoren, z.B. geht die Eigenschaft SU(2)*SU(2) verloren. Aber es gibt weiterhin Spinoren, Vektoren usw. die Dimensionen der Darstellung wäre dann jedoch andere. (Achtung: es ist ein Zufall, dass in vier Dimensionen die Spinoren ebenfalls vier Komponenten haben – normalerweise ist die Zahl der Komponenten der Spinoren eine andere als die Dimension des Raumes!)

Man kann die o.g. verschiedenen Wechselwirkungen mit den Eigenschaften verschiedener Dimensionen kombinieren, z.B. kann man beliebige SU(N)-Wechselwirkung in beliebigen Dimensionen D mit Lorentzgruppe SO(D-1,1) formulieren.

Alle diese Theorien bedeuten im Wesentlichen, dass diese unterschiedlichen Möglichkeiten prinzipiell existieren und wir nur „zufällig“ in einem Universum mit einer bestimmten Struktur leben. Die grundsätzliche Frage lautet also:
Warum leben wir in einer vierdimensionalen Raumzeit, und warum hat das Standardmodell gerade die Wechselwirkungsstruktur SU(3)*SU(2)*U(1)? Darauf gibt es heute keine vernünftige Antwort, trotz der Anstrengungen im Rahmen der Stringtheorie.

[wilfried]

hmmm, lieber Tom

Dein letzter Satz

Warum leben wir in einer vierdimensionalen Raumzeit, und warum hat das Standardmodell gerade die Wechselwirkungsstruktur SU(3)*SU(2)*U(1)? Darauf gibt es heute keine vernünftige Antwort, trotz der Anstrengungen im Rahmen der Stringtheorie.

erinnert mich and die Diskussion mit den "Modellen".
Wir haben es beim Standardmodell erstens mit einem Modell und zweitens mit einem zum Standard erhobenen Gebilde zu tun.

Wer eigentlich sagt, dass dieses universell gültig sein muss. Es tut seine Pflicht, insoweit wir dieses verstehen. Aber wenn wir in die modernsten Ecken unserer Überlegungen schauen, so finden wir zur Zeit keine oder nur sehr wenige und auch noch für die meisten Menschen dieser Erde völlig unverständliche Beschreibungen.

Ich glaube die "vernünftige" Antwort werden wir nicht erleben. Die Denkrichtungen, ob nun Stringser oder SchleifenQuanten Leute sind trotz ihrer Unterschiedlichkeit mit vielen Ähnlichkeiten behaftet. Wenn ich dann Arbeiten sehe, die sich mit Kausaler Dynamischer Triangulation oder mit Dreibein / Vierbein Algorithmen oder cih zitiere Smolin:

Betrachte ein Gebiet R einer raumartigen Cauchy-Fläche, auf der eine Verteilung aus freien Gravitonen und Materie, die die positive Energiebedingung erftüllt, gegeben ist. Wenn <N> die Zahl der Gravitonen im Anfangszustand ist und wenn Nc(t) die Zahl der Ereignisse { Absorption oder Streuung eines Gravitons durch die Materie { bis zur Zeit t angibt, dann gilt:

Nc(t)
----- < 1
<Ni>

für allle Zeiten t, die in der Zukunft der Anfangskonfiguration liegen. In
Worten heißt dies, daß nur eine gewisse Zahl von Gravitonen in endlicher
Zeit mit der Materie wechselwirken.

Solch ein Satz ist doch knallhart formuliert, sagt er doch aus, dass Gravitation alles andere als konstant ist.

Damit kann sich doch niemals ein thermodynamisches Gleichgewicht einstellen, denn wir haben ja Komponenten aus Materie und Gravitation zu berücksichtigen!! Und damit wechselwirkt nur ein Teil der Strahlung mit Materie. Deshalb kann wohl kein Gleichgewichtszustand erreicht werden und in dieser Konsequenz sind Prozesse, die Gravistrahlung berücksichtigen offensichtlich irreversibel und deshalb kann es keine intrinsische Entropie geben.

L. Smolin. The thermodynamics of gravitational radiation. Gen.Rel.Grav.,
16(3):205{210, 1984.

L. Smolin. On the intrinsic entropy of the gravitational eld. Gen.Rel.Grav,
17(5):417{437, 1985.


Für mich hat das alles einen gewissen mystischen Charakter, Ich komme mehr und mehr zu dem Punkt, an dem ich mich in meinen Sessel zurücklehne und sage:

was soll denn das alles eigentlich? Haben wir mit unseren mathematischen Methoden in der Physik nur eine auf engstem Raum begrenzte (kosmologisch gesehen) Physik beschrieben? Diese zwar sehr gut und präzise, aber eben nur begrenzt.

Gestattet mir hier die ketzterische Frage:
Selbst Planck ersetzte die tatsächlich emittierenden und absorbierenden Wandatome durch elektrisch geladene, lineare harmonsiche Oszillatoren. Und jede für sich besaß/besitzt eine ganz bestimmte Eigenfrequenz!
Das EM Feld im Hohlraum tauscht solange mit diesen Oszillatoren Energie aus, die der Gleichgewichtszustand erreicht ist!
Die revolutionäre Erkenntnis Plancks war die, dass diese Oszillatoren nur in solchen Zuständen schwingen, welche sich als ganzzahlige Vielfache eines elemtaren Energiequants e_0 darstellen.

So und jetzt mit dieser Rückendeckung Plancks und der Aussage Smolins kann nicht auf eine Quantisierung der Gravitation geschlossen werden. Denn die Transformation einer beliebigen Form von Energie in Gravitationsstrahlung ist offensichtlich (immer??) ein irreversibler Prozess und kann nie wieder vollständig absorbiert werden.
Damit kann uach niemals(???) ein Detektor gebaut oder erdacht werden, der den Quantenzusatnd der Gravitation, besser des gravitationsfelds ermitteln kann.
Stets wird ein Teil der Information verloren gehen, da eben nicht die gesamte Strahlung absorbiert wird.
Auch ist es damit unmöglich (meine Ansicht!!) eine unitäre Zeitentwicklung anzugeben.

Habe ich jetzt das Gebäude der Quantentheorie zertrümmert??

Ich sehe schon, ich werde in Schutt und Asche gehauen von Euch...Geht nett mit mir um, ich will noch segeln gehen!!!
Warum eigentlich soll Gravitation überhaupt quantisiert werden???

Netten Gruß von einem allmählich völlig verwirrtem

Wilfried

[tomS]

Hallo Wilfried,

was du da von Smolin zitierst kenne ich nicht (müsste ich also erst lesen) und ist so natürlich etwas aus dem Zusammenhang gerissen. Einige Hintergrundinfos zu Smolin: Der Mann hat früher an der Stringtheorie gearbeitet und festgestellt, dass man damit in eine "intellektuelle Falle" geraten ist. Er hat wohl ca. zwei Jahrzehnte an der Schleifenquantengravitation mitgearbeitet und ist damit wohl einer wenigen (der einzige?) Physiker, der wohl auf beiden Seiten als Experte bezeichnet werden kann. Im Rahmen der Schleifenquantengravitation wird zum Großteil sehr "konservative" Physik betrieben, weit entfernt von Mystik und Science Fiction. Gleichzeitig gibt es jedoch einige (wiederum wenige) Physiker, die in dem eher konservativen (jedoch sehr vielversprechenden Forschungszweig einige grundsätzliche Probleme sehen. Wir hatten das an anderer Stelle hier im Forum bereits diskutiert (Rovelli: Zeit und Raum sind keine grundlegenden Konstrukte; Penrose: muss die Quantenmechanik durch etwas Fundamentaleres ersetzt werden). Smolin vertritt wohl die Ansicht, das die Schleifenquantengravitation uns bzgl. der Quantengravitation sehr viel weiter bringen wird als irgendein anderer aktueller Forschungszweig, dass damit das Ende aber noch lange nicht erreicht ist.

Man vergleiche das mit Einstein: er ahnte (oder wusste?) bereits während seiner Arbeit an der SRT, dass diese nie das letzte Wort sein kann, da sie inkompatibel mit Gravitation ist, dass er aber eben zuerst die SRT bewältigen muss.

Ob nun Smolins Aussagen, auf die du dich beziehst, in den eher konservativen oder den revolutionären Bereich seiner Arbeit fallen, und wie sie damit im Kontext (!) zu bewerten sind, weiß ich nicht.

Zu den Details deiner Kritik: Man kann bereits in der QED eine Hyperfläche konstruieren, auf der zum einen Elektronen, zum anderen Photonen definiert werden (ob jetzt klassisch, oder in der vollen QED, ist egal). Dann gilt das, was Smolin über die Gravitation sagt, genauso für die QED: in endlicher Zeit werden nur endlich viele Photonen mit den Elektronen wechselwirken. Physikalisches Beispiel gefällig? Die Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung, die man heute beobachtet, sind teilweise seither nicht mehr mit Materie in Wechselwirkung getreten. Das thermodynamische Gleichgewicht haben sie bereits aus ihren Anfangsbedingungen mitbekommen (z.B. Inflation). Das thermodynamische Gleichgewicht erfordert ja auch nicht, dass dies in endlicher Zeit vollständig erreicht wird, sondern nur, dass dies für „genügend viele“ der Wechselwirkungspartner gilt. Damit ist für jedes thermodynamische System ein Bruchteil der Teilchen eben nicht im thermodynamischen Gleichgewicht. Insgs. gelten deine Einwände für jede beliebige Quantenfeldtheorie – d.h. sie gelten m.E. eben nicht.

Bzgl. Irreversibilität verhält sich ein System ohne schwarze Löcher nicht anders wie ein normales Quantensystem auch.

Bzgl. Unitarität bereitet die Schleifenquantengravitation keine Probleme, sie hat eine normale Hilbertraumstruktur und einen selbstadjungierten Hamiltonoperator. Allerdings kann man nicht mehr von Zeitenwicklung sprechen, da der normale Zeitentwicklungsoperator U = exp iHt für physikalische Zustände identisch Eins ist: H|phys) = 0; also U|phys) = 1*|phys). Dies ist ein Ergebnis der Diffeomorphismeninvarianz der Theorie. Damit ist eine Interpretation von t als Zeit unmöglich geworden: es ist keine Zeit, sondern nur eine willkürliche Koordinate! Trotzdem ist die Theorie unitär.

Die Theorie der Schleifenquantengravitation erlaubt es, quantentheoretische Ansätze für kosmologische Modelle und für SLs zu formulieren (kennst du: Loop Quantum Cosmology). Diese Ansätze führen zu keinerlei Verlust von Information oder Unitarität.

Der einzige Hinweis, dass die Gravitation zu einem Verlust an Information und damit zu Nicht-Unitarität führt, ist die berühmte Hawkingstrahlung. Dazu gibt es aber einige Einschränkungen:
- dies gilt nur für schwarze Löcher
- die Berechnung ist semiklassisch, d.h. es handelt sich nur um eine Näherung
es gibt wiederum Ansätze (s.o.), in denen das rein thermische Hawkingspektrum eine Art Feinstruktur erhält, die die Information bzgl. der Mikrozustände des SLs widerspiegeln. Damit würde auch hier die Information und Unitarität erhalten bleiben.

Zusammenfassung: es ist längst nicht alles so hoffnungslos, wie du schreibst.

[wilfried]

Danke Tom

für Deine Antwort. Ich werde etwas später darauf zurückkommen. Aber erst muss ich noch etwas lesen.

Gruß

Wilfried

[tomS]

Zu dem Thema der "String-Landscape" bzw. dem "anthropischen Prinzip" gab es vor einigen Jahren eine heiße Diskussion zwischen Smolin und Susskind. Smolin erklärte, dass das anthropischen Prinzip generell nicht dazu geeignet ist, irgendwelche physikalischen Vorhersagen zu machen und daher als physikalisches Prinzip fallengelassen werden sollte.

Dazu gibt es eine sehr interessante Seite im Web, die die Ansichten beider direkt nebeneinander stellt:
http://www.edge.org/3rd_culture/smolin_ ... skind.html

[wilfried]

Lieber Tom

dieses anthropische Prinzip besagt, dass alle Naturkonstanten gerade den "richtigen" Wert haben, und dass schon kleine Änderungen der Zahlenwerte Leben wie wir es kennen unmöglich machen würde.

Es wird sogar zwichen dem schwachen und dem starken AP unterschieden.

Das schwache AP behandelt Eigenschaften der Physik, die verantwortlich für die Entwicklung des Lebens sind

Das stakre AP besagt die physikalischen Eigenschaften des Universums MÜSSEN!! für die Entwicklung des Lebens verantwortlich sein. Damit muss es noch ein zur Zeit unbekanntes Gesetz oder eine Gesetzmäßigkeit geben, welche für des Lebens Ursprung verantwortlich zeichnet.

Das ist ein sehr großes philosophisches Thema mit hoher Brisanz in vielen Facetten unseres Lebens.

Gruß

Wilfried

[wilfried]

Lieber Tom

zu dem Diskussionsstoff Smolin und Quantengravi:

Seit ca. 1995 ist eine konsistente Formulierung der QG bekannt, derweil deren Anfänge bis zu Beginn der 60er Jahre reichen!!


Ausgehend von der ART, besser der metrischen Darstellung der klassischen Einstein Relativitätstheorie, hat man die 3-Metrik raumartiger hyperflächen mit konstanter Zeit als Konfigurationsvariable genommen. Das war, wie sich dann erwies ungünstig, da die Zwangsbedingungne der gravi in den metrischen Variablen zu sehr komplizierten nichtpolynomialen Formen führte.

Ashtekar selber gab erst Mitte der 80er einen völlig neuen Denkanstoss und veröffentlichte eine alternative Formulierung der ART. In seiner Darstellung verwendet er komplexe Eichfelder einer lokalen Eichgruppe, welche die Rolle der fundamentalen Variablen übernommen haben.

Das Große daran ist das kleine darin:

Denn diese Darstellung zeigte eine bemerkenswerte Analogie zur Yang-Mills Theorie, die dann acuh Ashtekars Weg weiter befruchtete. Dadurch erst lies sich die für eben die Yang-Mills Theorie entwickelte Schleifen Darstellung auch für die ART verwenden.

Der durchbruch war der, dass hier die Verbindung der gravitationstheorei mit der Knotentheorie vereinbar wurde. Quantenzustände der Gravitation ergaben sich in der Schleifendarstellung als spezielle Invarianzen von Knoten geschlossener Kurven auf einer räumlichen 3-Mannigfaltigkeit.

Das war die Einführung der Quanten-Spin Netzwerke, die sich damit als diskrete Modelle der Garvitation darstellten.

Auch zeigten sich die Ashtekar Variablen als einfache polynomilae Form für die bereits erwähnten Zwangsbedingungen der Quantengravitation. Erstmals wurden dadurch explizite Angaben "exakter" Quantenzustände ermöglicht. Hervorzuheben in diesem Zusammenhang ist der von Dir bereits erwähnte Chern-Simons-Zustand.
Die Entwicklung zeigte etwas später, dass sich komplizierte Wellenfunktionale des Grvifelds kontruieren liessen. Der Chern-Simons-Zustand blieb dabei die einzige Lösung der quantisierten einsteingleichungen mit einem definierten semiklassischen Grenzwert.


R. Arnowitt, S.Deser, C.W. Misner, "Gravitation An introduction to current research", L.Witten, Wiley, New York 1962

J.A.Wheeler "Relativity and Topology", C.DeWitt, B.S.DeWitt Gordon and Breach, New York 1964
A.Shtekar, "Lectures on nonperturbative canonical gravity", Worls Science, Singapur, 1991

A. Shtekar, Phy.Rv. D36, 2955, 1987 & Phy.Lett., 57, 2244, 1986
---------------------------------------------------------
Anmerkung: Strenggenommen gilt die letzte Aussage nur für eine nichttrivilae kosmologische Konstante. Der semiklassische Chern-Simons-Zustand im Fall einer verschindend kleinen kosmologischen Konstanten wurde von Ezwawa untersucht. Es stellte sich dabei heraus, dass die über diesen Zustand beschriebenen semiklassischen Raumzeit-4-Mannigfaltigkeiten verschiedene Pathologien aufweisen.

K. Ezawa, Phys. Rev. D53, 5651, 1996

Interessanterweise hat die Erforschung des erwähnten Chern-Simons-Zustands in der Ashtekar Darstellung in den letzten Jahren an Bedeutung verloren. Wahrscheinlich aus dem Grund, da die physikalische Signifikanz der Wellenfunktion in den dargestellten komplex definierten Ashtekarvariablen nur sehr durchführbar oder einschätzbar war. Zur physikalischen Interpretation müssen komplizierte Realitätsbedingungen implementiert werden. Und das auf quantenmechanischem Niveau.

Ich kenn den aktuellen Stand dieser Forschung nicht, vieleicht weisst Du Tom oder Ray mehr darüber.

Auch wurden reele statt komplexe Darstellungen der Ashtekar Variablen diskutiert. Deren Existenz ist zurückführbar auf die in der Definition des garivtationellen Eichfelds. Das hat Immirzi entdeckt und dazu einen Parameter angegeben. Aber auch hier ergaben sich sehr komplizierte Zwangsbedingungen der Quantengravitation, für die der Chern-Simons-Zustand keine Lösung enthielt.

R.Loll, Phys.Rev. D54, 5381, 1996

Mal soweit als Zusatzpunkte zu den Ausführungen von Tom.

Gruß

Wilfried

[tomS]

Wow! ich hab natürlich Kommentare dazu, aber das schreib ich nicht mal so auf die Schnelle hin!

Nur ganz kurz zum Ausgangspunkt der Diskussion:

Alles, was Wilfried über das Programm er Quantengravitation (genauer: Schleifenquantengravitation) schreibt, ist solide Physik, die zum einen in sich und mathematisch konsistent ist und zum anderen sehr nah vor ihrer echten Überprüfbarkeit steht.

Die anderen Ausführungen Smolins haben damit wenig zu tun und sind rein spekulativ! Insbs. kann er seine Ideen zu den SLs und den daraus neu geborenen Universen nicht daraus herleiten!

[wilfried]

Lieber Tom

deshalb habe ich meine Ausführungen auch so geschrieben, da ich Smolin rein philosophisch ansehe und ihn seitens der reinen Wissenschaft nicht recht verstehe. eben wegen seiner spekulativen Art.

Gruß

Wilfried

[tomS]

... diese Darstellung zeigte eine bemerkenswerte Analogie zur Yang-Mills Theorie. ... lies sich die für eben die Yang-Mills Theorie entwickelte Schleifen Darstellung auch für die ART verwenden.

Die Analogie besteht in dem formal identischen Gauß-Constraint G sowie der lokalen Eichsymmetrie SU(2). Letztere wird erst in den Ashtekar Variablen sichtbar, die Formulierung mittels Metrik hat keine SU(2) Symmetrie.
Deutliche Unterschiede liegen zum einen in der Invarianz der ART unter beliebigen vierdimensionalen Koordinatentransformationen, was sich durch das Auftreten des Diffeomorphismus-Constraints D äußert, zum anderen in der Invarianz der ART unter Zeit-Reparametrisierung, was sich durch das Auftreten eines Hamiltonian-Constraints H äußert.
H und D kennt man aus „alten“ Formulierung vor Ashtekar.
Konkret gilt für einen Zustand |phys> im physikalischen Hilbertraum
G|phys> = 0
D|phys> = 0
H|phys> = 0

... Verbindung der Gravitationstheorie mit der Knotentheorie

.
Es gibt zwar eine gewisse Verbindung zur Knotentheorie, diese selbst wird jedoch nicht genutzt. Es wird eher umgekehrt in der Knotentheorie ein ähnliches Konstrukt wie in den Yang-Mills-Theorien verwendet.

... Einführung der Quanten-Spin Netzwerke, ... als diskrete Modelle der Gravitation

Die Spin-Netzwerke erhält man erst nach der Quantisierung als „Basisvektoren im physikalischen Hilbertraum. D.h. man kennt damit Lösungen der o.g. Constraint Gleichungen. Das ist äußerst überraschend, da dies für die eigentlich einfachere SU(2) Yang-Mills Theorie nicht gelungen ist! Unterschied ist eben der Constraint D. Ohne ihn ist die von Wilfried beschriebene Vorgehensweise „nichts wert“.

... einfache polynomiale Form für die bereits erwähnten Zwangsbedingungen der Quantengravitation

Wie wir unten sehen werden ist diese Form heute nicht mehr aktuell.

... erwähnte Chern-Simons-Zustand.

Für diejenigen, die mal googeln wollen: im Rahmen der Quantengravitation spricht man (nach dem „Entdecker“) vom sogenannten Kodama-State.

...Anmerkung: ... nur für eine nichttriviale kosmologische Konstante. ... im Fall einer verschindend kleinen kosmologischen Konstanten ... beschriebenen semiklassischen Raumzeit-4-Mannigfaltigkeiten verschiedene Pathologien ...

Das gilt meines Wissens heute immer noch, allerdings glauben wir ja heute, dass wir eine positive Kosmologische Konstante annehmen dürfen. Es gibt aber Arbeiten zu anderen semiklassischen Lösungen der Theorie, die unabhängig vom Kodama-State sind.
Auch der Chern-Simons-Zustand ist aus den Yang-Mills Theorien bekannt. Dort sieht es ebenfalls so aus, als ob er eine exakte Lösung der Gleichungen wäre, allerdings sind diese Lösungen wiederum pathologisch. Unterschied ist im Wesentlichen wieder D.

...hat die Erforschung des erwähnten Chern-Simons-Zustands ... in den letzten Jahren an Bedeutung verloren. ... Zur physikalischen Interpretation müssen komplizierte Realitätsbedingungen implementiert werden.

Nein! Wie du unten schreibst, ersetzt man inzwischen die komplexen Ashtekar-Variablen durch die reellen Barbero-Variablen, für die keine Realitätsbedingung mehr notwendig ist. Die Barbero-Variablen haben zwar andere Nachteile, aber mit dem Kodama-State hat das nichts zu tun. Gerade weil wir heute von einer positven kosmologischen Konstante ausgehen, ist der Kodama-State interessant.
Aber natürlich sind wir noch an anderen Zuständen = Lösungen der Theorie interessiert; niemand geht davon aus, dass es nur eine Lösung gibt, denn auch die klassische ART hat ja viele davon.

...Ich kenn den aktuellen Stand dieser Forschung nicht, vielleicht weisst Du Tom oder Ray mehr darüber.

Ich kenne ein paar ziemlich aktuelle Papiere, aus denen ich einige Infos zusammentragen kann.

... Auch wurden reelle statt komplexe Darstellungen der Ashtekar Variablen diskutiert. ... Definition des gravitationellen Eichfelds

.
Entdeckt hat’s - glaube ich – Barbero; Immirizi hat das dann verallgemeinert. Jedenfalls heißt das Gravitationseichfeld Barbero-Zusammenhang, der darin verwendete Parameter ß Immirizi-Parameter. Manchmal kombiniert man auch zu Barbero-Immirizi.

...komplizierte Zwangsbedingungen der Quantengravitation, für die der Chern-Simons-Zustand keine Lösung enthielt.

Grundsätzlich ist das so: das Eichfeld A ist die Summe zweier Terme
A = Q +ßK;
Q ist dabei ein sogenannter Spin-Zusammenhang analog dem Christoffelschen = metrischen Zusammenhang, K ist die sogenannte „äußere Krümmungsform“.
ß ist ein freier Parameter; diese Freiheit ist eine Art „Symmetrie“ der klassischen Theorie. ß geht insbs. nicht in die Bewegungsgleichungen und Lösungen der ART ein!
Bei der Quantisierung geht ß wieder nicht in die Operatorbeziehungen zwischen A und der konjugierten Variablen („Feldstärke“) E ein, jedoch in den Hamiltonoperator H und andere Operatoren. Daher hängen viele Ergebnisse der QG vom Wert von ß ab, z.B. die Quantisierung von Fläche und Volumen sowie die thermische Strahlung schwarzer Löcher. ß ist jeweils ein multiplikativer Faktor. ß kann mathematisch zunächst jeden beliebigen komplexen Wert annehmen, man geht jedoch davon aus, dass aus physikalischen Gründen ß reell gewählt werden muss. Dann kann man ß einmal durch Vergleich mit dem Experiment festlegen.
Wählt man ß = i (rein imaginär), dann erhält man die einfachen Ashtekar-Variablen und den einfachen polynomialen Constraint für H (G und D sind immer einfach). Man hat jedoch ein komplexes A, damit komplexe E und schlussendlich eine komplexe Metrik g. Die Metrik der ART ist jedoch rein reell, also muss man eine weitere Bedingung einführen, die dafür sorgt, dass wenn man mit reellem A startet, A für alle Zeiten reell bleibt. Dann löst man die Theorie unter dieser Einschränkung. Leider ist die Realitätsbedingung so kompliziert zu lösen, dass einem die ursprüngliche Vereinfachung nicht weiterhilft.
Wählt man ß dagegen rein reell, dann erhält man nicht-polynomiales H, muss dafür aber keine weitere Bedingung einführen. Thiemann hat dann gezeigt, wie man das nicht-polynomiale H durch einen einfachen Ausdruck erzeugen kann, so dass die Theorie lösbar wird. Seither ist ß = i keine ernsthafte Wahl mehr.

Der Fairness halber sollten nun einige offene Punkte kommen, aber die sind nicht leicht zu formulieren, da zum einen noch direkte Experimente fehlen (indirekte dürften demnächst erste Ergebnisse produzieren) und da zum anderen die meisten offenen Punkte sehr technischer Art sind:
1) Vergleicht man die Quantisierung der ART mit der normalen Quantenmechnanik, so fällt etwas auf: In der Schleifendarstellung führt man so was ähnliches wie einen Winkel ein (Einzelheiten sind egal). Das ist so, wie wenn man in der normalen Quantenmechanik den Ort x und den Impuls p betrachtet, dann feststellt, dass man mit exp ix/L besser rechnen kann und zuletzt das Ergebnis bekommt, dass man sowie einen Kreis mit Umfang L und keine Gerade für x vorliegen hat, dass also x strenggenommen gar nicht existiert. Jedenfalls rechnet man jetzt mit exp ix/l und p und ist glücklich ... Aber irgendwie hat man den Eindruck, dass man auch gleich auf die richtige Formulierung kommen hätte können und versucht deswegen auszutesten, was passiert, wenn L gegen unendlich geht (Idee: ein unendlich großer Kreis ist lokal so was wie eine Gerade). Das mit L gegen unendlich geht auch, aber irgendwie schauen die Ergebnisse der Q.M. auf dem unendlichen Kreis immer noch anders aus als die auf der Gerade. Jedenfalls bleibt das komische Gefühl zurück, dass man quasi vom falschen Ausgangspunkt ausgehend doch die richtige Theorie konstruiert hat - hoffentlich.
2) Man muss drei Gleichungen lösen, nämlich
G|phys> = 0
D|phys> = 0
H|phys> = 0
Man weiß seit über zehn Jahren, wie man eine nach der anderen löst, aber lernt erst heute, wie man sie alle gleichzeitig löst. Das mag jetzt etwas nach Humbug ausschauen, denn bei linearen Gleichungssystemen spielt es ja auch keine Rolle, nach welcher Variablen man zuerst auflöst. Hier heißt lösen einer Gleichung jedoch immer viele hundert Seiten Rechnung (die nur ganz wenige auf der Welt verstehen ...), verbunden mit vielen Beweisen, Grenzwertbetrachtungen usw. Letztlich ist man sich sicher, dass man die Lösungen für G und D seit Jahren kennt, und dass man bei der für H nicht allzu falsch liegt ... Dummerweise ist die Konstruktion von H selbst auch noch nicht wirklich eindeutig. Es deutet alles darauf hin, dass man die wesentlichen Ergebnisse in der Hand hält, aber nach Stockholm fährt dafür in den nächsten zehn Jahren noch keiner ...
3) Der Kodama-State ist eine gute Lösung für positive kosmologische Konstante, aber eben nur für positive, und eben nur eine. Also an den semiklassischen Lösungen wird noch gearbeitet.
4) Die braucht man auch, um physikalische Effekte auf uns bekannten Größenordnungen zu berechnen (und nicht nur für die Planck-Länge). Z.B. möchte man das Minkowski-Vakuum oder etwas ähnliches wieder als (Näherungs-)Lösung zurückgewinnen – das fehlt noch.
Es gibt inzwischen etliche Fortschritte bei der Berechnung des sogenannten Graviton-Propagators, der nicht nur die Streuung von Gravitonen aneinander beschreibt (was man nie direkt messen können wird), sondern auch eine quantenmechanische Formulierung der Newtonschen Näherung erlaubt. Dabei hat man wesentliche Fortschritte gemacht, aber man ist noch nicht „durch die Tür“.

Manch einer mag jetzt sagen – wozu schreiben die das ganze Zeug über eine neue Theorie, wenn hinterher doch wieder alles in Frage gestellt wird. Dazu abschließend: Mathematisch hat man die Schleifenquantengravitation inzwischen wesentlich besser verstanden als z.B. die QCD – und die glaubt seit 30 Jahren auch jeder. Physikalisch hat man das Problem, dass es eben keine direkten Experimente gibt, deswegen tappt man da etwas im Dunklen und muss mathematisch alles sehr sorgfältig ausloten. Viele der oben angesprochenen offenen Punkte sind in der QCD ebenfalls nicht geklärt.
Das Leben eines theoretischen Physikers ist nicht leicht, und evtl. sind die Zeiten vorbei, wo vom Beginn der Arbeit bis zur Fertigstellung alles in einer Generation erledigt werden konnte. Man muss das mal mit der Quantenfeldtheorie vergleichen: erste Ansätze zur QED Anfang 1930. Beweis der Renormierbarkeit durch Feynman und Schwinger nach 1940, Vereinheitlichung mit der schwachen WW ca. 1970 durch Glashow, Salam und Weinberg, endgültige Formulierung der QCD um 1970-74: dauert eben alles etwas ...
Eine Seitenhieb kann ich mir nicht verkneifen: Es wäre schön, wenn eine gewisse andere Theorie zur Vereinheitlichung aller Grundkräfte inklusive Gravitation ihre offenen Punkte ebenso sorgfältig diskutieren würde.

[tomS]

Eins hab ich noch vergessen:

Kürzlich wurde von Lairp Loof, einem Mitarbeiter von Smolin, exakt bewiesen, dass die Schleifenquantengravitation neue Effekte auf kosmischen Längenskalen vorhersagt. Die großräumige Strukturbildung von Galaxien (also in Haufen und Superhaufen) folgt einem fraktalen Muster das im Wesentlichen identisch zu einem auf kosmische Dimensionen vergrößerten Spin-Netzwerk ist. Wenn dies richtig ist, dann muss es auch großräumige diskrete Fluktuationen in der Raum-Zeit geben (in einem Spin-Netzwerk treten elementare Quanten des Raumes auf, und können fluktuieren, also virtuell entstehen und wieder verschwinden; normalerweise haben diese Fluktuationen die Größe der Planck-Länge und sind unsichtbar). Großräumige Fluktuationen bedeutet nun, dass plötzlich ganze Kubiklichtjahre leeren Raumes entstehen oder verschwinden können. Dies müsste zu Effekten führen ähnlich wie bei der Lichtausbreitung in Glas, wenn es springt oder splittert.
Ich werde dazu einen extra Beitrag schreiben, wenn ich das Papier ganz gelesen habe.

[wilfried]

Tag Tom

zu Deinen beiden Beiträgen erst mal ein Danke. Ich werde noch einiges weitere nachlesen. Deine Antworten sind wie immer sehr ausführlich und verständlich.

Das Leben eines theoretischen Physikers ist nicht leicht,

das proviziert mich:

Als Ingenieur muss ich dazu sagen: das Leben eines Forschers und Entwickler im Ingenieurwesen ist ein einziger Adrenalinkick:
kommt was raus, funktioniert das auch, stimmen meine Theorien oder geht der ganze Mist gar nicht oder wieder schnell kaputt!!

Was wäret ihr theoretischen Physiker ohne uns Ingenieure?????

In Deinem Nachsatz schreibst Du:

Großräumige Fluktuationen bedeutet nun, dass plötzlich ganze Kubiklichtjahre leeren Raumes entstehen oder verschwinden können.

Ganz trivial gesagt: da fährt mir der Schreck durch die Glieder, denn dann kann das ja mit unserem Teil des Universums ja auch passieren: jetzt, morgen, übermorgen, nie?????

Netten Gruß

Wilfried

[Maclane]

In Deinem Nachsatz schreibst Du:

Großräumige Fluktuationen bedeutet nun, dass plötzlich ganze Kubiklichtjahre leeren Raumes entstehen oder verschwinden können.

Ganz trivial gesagt: da fährt mir der Schreck durch die Glieder, denn dann kann das ja mit unserem Teil des Universums ja auch passieren: jetzt, morgen, übermorgen, nie?????

Bei diesem Satz musste ich auch schlucken (und aufpassen, dass ich mich nicht verschlucke). Großräumige Fluktuationen? Das hieße ja quasi Quanteneffekte im Makrokosmos. Und ich dachte immer, die sind in etwa so scheu wie der Yeti...

Da wird bestimmt ein Missverständnis entstanden sein und ich denke, unser Tom wird das bald auflösen.

Gruß Mac

[tomS]

Es handelt sich um sogenannte kohärente Effekte, also z.B. sowas wie bei einem Laser. Da haben wir ja auch einen makroskopischen Quantenzustand, ein Bose-Einstein-Kondensat. D.h. dass zwar gewisse Quanteneffekte auf kosmischen Skalen auftreten können, dass aber die Wahrscheinlichkeiten dafür gegen Null geht.

Prinzipiell ist das ja auch schon für ganz einfache Systeme möglich. Nehmt z.B. den Tunneleffekt: Ihr werft einen Tennisball solange gegen die Wand, bis er durchtunnelt. Das ist ja nicht unmöglich, aber eben sehr unwahrscheinlich.

Der eine Witz an der Argumentation von Loof ist, dass diese Effekte nun jedoch im gesamten Universum auftreten können - und da das ziemlich groß ist, treten sie eben auch häufiger auf. Die Häufigkeit selbst hab ich noch nicht verstanden, aber einen anderen EFfekt. Der zweite Witz ist nämlich, dass diese Effekte plötzlich auftreten. Also stellt euch einen Eisblock vor, in dem plötzlich Sprünge auftreten. Zum einen sind es insgs. eher wenig Sprünge (siehe die genannten großräumigen Strukturen wie Galaxienhaufen), zum anderen führt aber das Auftreten eines neuen Sprungs zu einer plötzlichen Änderung der Lichtausbreitung im Eisblock.

Ich habe das so verstanden, dass sozusagen "optische Versetzungen" von Sternen (bzw. weit entfernten Objekten, wie Galaxien) auftreten sollten. D.h. dass die Galaxie dann plötzlich leicht versetzt erscheint. Um wie viel, hängt u.ä. von der "Größe" des Sprungs ab. Nun verstehe ich aber zu wenig von der ART, um daraus ersehen zu können, wie groß oder häufig die Effekte sind, also wie lange muss man auf ein Ereignis warten, und um wieviel erscheint eine Galaxie versetzt (und wann kann ich das optisch noch auflösen).

Bzgl. der Kubiklichtjahre - das ist sicher eine etwas übertrieben Darstellung. Loof gibt eine Formel für die Wahrscheinlichkeit in Anhängigkeit von einer Flächenskala an (in der LQG ist es recht einfach, mit Flächen umzugehen; Volumina sind wesentlich komplizierter). Die daraus abgeleitete volumenabhängige Formel verstehe ich nicht.

Außerdem argumentiert er so, dass er sagt, dass es diese großräumigen Strukturen ja offensichtlich gibt. Man muss sich jedoch mal überlegen, wieviele dieser Strukturen im für uns sichtbaren Universum seit dem Urknall maximal entstanden ein können. Diese Abschätzung gibt er nicht an (ich kenne sie nicht) aber es sind doch eher wenige innerhalb sehr langer Zeit.

Was so eine Fluktuation tatsächlich bedeuten würde, wenn sie nahe bei uns auftritt, beschreibt er auch nicht; er konzentriert sich ausschließlich auf kosmische Längenskalen.

[wilfried]

Lieber Tom

Nehmt z.B. den Tunneleffekt: Ihr werft einen Tennisball solange gegen die Wand, bis er durchtunnelt. Das ist ja nicht unmöglich, aber eben sehr unwahrscheinlich.

Wir nutzen sogenannte Tunneldioden". Dabei wird für die Umgebungstemperatur gesehen ein nicht möglicher Ladungstransport von der einen z.B. p Dotierung auf die andere Seite z.B. N-Dotierung erreicht.

Die Austrittsarbeitsdifferenzen lassen wie gesagt das für die Umgebungstemperatur (technisch bis ca. 180 Grad) nicht zu.

Aber das Energiespektrum reicht weit darüber, nur die Verteilung ist nichtlinear (keine Gauss!!). Und diese relativ (zum Gesamtladungsvolumen) geringe Menge an Ladungsträgern wrd über die Oxidbarriere transportiert.

Der Tunneleffekt ist nichts mystisches, hat zu tun mit der Wahrschenlichkeitsverteilung der Energie. Deshalb "hasse" ich es, wenn man so lapidar sagt:
"wir haben eine Temperatur von 120Kelvin!"

Kelvin ist keine Temperatur, sondern ein thermodynamisches Mass der Energie, dargestellt in der Einheit einer Temperatur.

Das, was wir unter Temperatur verstehen ist die integrale Temperatur, soll heissen diejenige, welche alle Verteilungen beinhaltet. Und diese wird in Celsius, Fahrenheit gemessen.


Zurück zur Quantenfluktuation:

Die Quantenfluktuation des Vakuums erzeugt auf der Basis der Unschärferelation des Produktes Energie mal Zeit im Gebiet mit der räumlichen Ausdehnung einer Plancklänge 10^(-35) m Energiequanten mit 10^19 GeV --> T = 5.10^31 K (Planck-Temperatur in Kelvin)

Damit haben wir doch hier ebenfalls die Situation a) dere Verteilung b) der Wahrscheinlichkeit und c) die räumliche Größe

Das wiederspricht der Sachlage, die Tom uns erzählte. Denn, wenn die QF auch großräumig auftreten kann, so muss es so etwas wie eine konzertierte Fluktuation sein.

Gehen wir einmal zu den Fragen der Symmetriebrechung:

Bei Phasenübergängen kennen wir diese:
Frieren von Wasser
Ferromagnete, besser: Weiß´sche Bezirke
Phasenübergänge während der Geburt des Universums
spontante Symmetriebrechung: Higgs-Mechanismus

Auch läßt sich hier fragen:

Wurde das Universum selber durch eine Quantenfluktuation erst ins Leben gerufen?

Alles, was ich über QF gefunden habe ist im Wesentlichen esotherisch, das einzige wissenschaftliche paper ist:

Nishino M., Onishi H., Roos P., Yamaguchi K., Miyashita S., "Local magnetic structure to inhomogeneity of interaction in S=1/2 antiferromegnetic chains", Phys rev. Vol61, No.6, 1.Feb.2000-11

In diesem paper wird die lokale Suszeptibilität (Druchdringungsdichte der Magnetfeldlinien) als ein Indikator einer Quanten Fluktuation "angesehen"
Zitat: "...which has been investigated as an indication of quantum fluctuation in the study of quantum spin ..."

Dann wird weiter hinten in diesem paper ein Schwingungseffekt ebenfalls angesehen so dass die amplitudenfunktion ein Indikator dieser Quantenfluktuation ist.

Ich wage das vorsichtig in Zweifel zu ziehen, denn hier wurde aus einer Frequenzanalyse heraus gearbeitet. Schliesslich ergibt sich eine Amplitudeninformation aus fer Fourierzerlegung und wenn man das Integral eben "nur" von T1 bis T2 löst bzw. misst, ergeben sich Fehler, diese nenne ich "desktruktive Interferenz". Diese fehler sind der Restfehler, da die Fourierzerlegung ja nach abgeschlossenen Wellenfunktionen sucht. Ist aber das Messfenster zu Ende wird "angenommen" außerhalb desselben sei die Amplitude Null, ist sie aber nicht eben wegen des Fehleranteils ggü. dem F.Integral, welches ja von -inf bis +inf berechnet werden muss!!

Ich gebe es zu, dass ich in hier diesem Makroeffekt der QF nicht (noch nicht) glaube. Ich denke wir sitzen hier einer Interpretationslücke auf. Ich habe die Vermutung, dass es hier einen offenen Punkt der Forschung gibt, den wir nicht verstanden haben und der eine Menge an spekulativer Masse in sich birgt.

Das indiziert auch die sehr geringe Zahl an ernsthaften Veröffentlichungen, die ich fand.

Aber vieleicht haben unsere Profis mehr Material. Mal sehen was sich tut...


Netten Gruß

Wilfried

[tomS]

Zur Aufklärung meines Beitrages

Kürzlich wurde von Lairp Loof, einem Mitarbeiter von Smolin, exakt bewiesen, dass die Schleifenquantengravitation neue Effekte auf kosmischen Längenskalen vorhersagt. Die großräumige Strukturbildung von Galaxien (also in Haufen und Superhaufen) folgt einem fraktalen Muster das im Wesentlichen identisch zu einem auf kosmische Dimensionen vergrößerten Spin-Netzwerk ist. Wenn dies richtig ist, dann muss es auch großräumige diskrete Fluktuationen in der Raum-Zeit geben (in einem Spin-Netzwerk treten elementare Quanten des Raumes auf, und können fluktuieren, also virtuell entstehen und wieder verschwinden; normalerweise haben diese Fluktuationen die Größe der Planck-Länge und sind unsichtbar). Großräumige Fluktuationen bedeutet nun, dass plötzlich ganze Kubiklichtjahre leeren Raumes entstehen oder verschwinden können. Dies müsste zu Effekten führen ähnlich wie bei der Lichtausbreitung in Glas, wenn es springt oder splittert.

Wenn ihr die Buchstaben des Autors Lairp Loof umstellt, dann wird daraus April Fool - das Posting war am ersten April.

Sorry für den Scherz, hoffe, ich bin niemandem auf den Schlips getreten. Evtl. kann man die Beiträge ja komplett löschen.

Viele Grüße

[wilfried]

Lieber Tom

warum denn löschen....auch in einem Forum darf doch mal ein Aprilscherz gemacht werden.

Ich fand das mal ganz witzig.
Klar kann ch das löschen, aber nur, wenn die Gemeinscahft das auch will.

Die Beiträge drumherum sind aber doch alle recht gut oder nicht? Und es wäre unendlich schade, wenn solch eine Serie gelöscht würde.

Mein Vorschlag: Wir lasses es wie ies ist und ein Aprilscherz wie dieser ist doch recht lustig, insbesondere wenn man drauf reinfällt...

Gruß

Wilfried

[Maclane]

Ich wurde am ersten April nicht einmal reingelegt, aber der Tom hat's geschafft... grrrr.

Aber der Beitrag kann ruhig stehenbleiben. Ich hab kein Problem damit, mich zum Affen zu machen.

Gruß Mac

[tomS]

Freut mich, dass ihr's so seht - ein weiterer Grund, in diesem Forum dabeizusein.

Viele Grüße