Hallo,
nachdem wir immer wieder diskuteren, dass Stringtheorie und LQG auch nach einem Viertel Jahrhundert noch keinen echten Durchbruch zu verzeichnen haben, hier einmal ein Vergleich:
Standardmodell der Elementarteilchenphysik
1925: Quantenmechanik (Heisenberg u.a.)
1926: Schrödingergleichung (Schrödinger)
1927: Unschärfenrelation (Heisenberg)
1928: Dirac-Gleichung (Dirac)
1948: Störungstheoretische Renormierung (Tomonaga & Schwinger)
1948: Pfadintegrale (Feynman)
1949: Äquivalenz dieser Methdoen (Dyson)
1954: SU(N) Yang-Mills Gleichungen (Yang & Mills)
1961: SU(2)*U(1) f. el.-schw. Theorie (Glashow)
1964: Quark-Modell (Gell-Man & Zweig)
1964: Higgs-Mechanismus (Higgs et al.)
1967: Vollständige el.-schw. Theorie (Winberg & Salam)
1968: Tiefinelastische Streuung; Quark-Nachweis (SLAC)
1971: Nachweis der Renormierbarkeit der el.-schw. Theorie und der QCD (Veltman & ’t Hooft)
1983: Nachweis der W- und Z-Bosonen (CERN)
1995: Top-Quark (Fermilab)
>2010: Higgs-Boson (LHC?)
Schleifenquantengravitation
1986: Ashtekar-Variablen (Ashtekar)
1988: Loop-Variablen: (Rovelli & Smolin)
1990: Spin-Netzwerke: (Rovelli & Smolin)
2008 – heute: semiklassischer Grebnzfall, Gravitonpropagator,Äquivalenz der Methoden, ...
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Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Gruß
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Tom
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Sir Karl R. Popper
Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Ich wollte eigentlich nur zeigen , wie lange (Jahrzehnte!) der Weg zum Standardmodell wirklich war - und dass man bei der Quantengravitation evtl. noch etwas Geduld haben sollte ...
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
Tom
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Sir Karl R. Popper
Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Folgende Zeiträume scheinen interessant:
1928: Dirac-Gleichung (Dirac)
1948: Störungstheoretische Renormierung (Tomonaga & Schwinger)
=> ca. 20 Jahre vom Beginn der QED bis zur störunsgtheoretischen Renormierung, d.h. dem Beweis, dass sich die Unendlichkeiten konsistent eliminieren lassen.
1954: SU(N) Yang-Mills Gleichungen (Yang & Mills)
1971: Nachweis der Renormierbarkeit der el.-schw. Theorie und der QCD (Veltman & ’t Hooft)
=> fast 20 Jahre zwischen der Einführung der (klassischen) Yang-Mills-Gleichungen bis zum Nachweis einer konsistenten Quantenfeldtheorie.
1961: SU(2)*U(1) f. el.-schw. Theorie (Glashow)
1983: Nachweis der W- und Z-Bosonen (CERN)
>2010: Higgs-Boson (LHC?)
=> über 20 Jahre zwischen der Idee der elektro-schwachen Wechselwirkung bis zu ihrer ersten experimentellen Bestätigung;
=> weitere mindestens 30 Jahre bis zum Abschluss der Theorie (Nachweis des Higgs).
Man beachte außerdem die Anzahl der Physiker (viele 1000) und Experimente (CERN, HERA, SLAC, ...), die an der Entwicklung beteiligt waren.
Demgegenüber sind 25 ca. Jahre LQG mit weniger als 100 aktiven Physikern sowie kaum experimentell zugänglichen Überprüfungen der Theorie noch recht unbedeutend.
1986: Ashtekar-Variablen (Ashtekar)
2008 – heute: semiklassischer Grebnzfall, Gravitonpropagator, Äquivalenz der Methoden, ...
Ich glaube, dass sich die Entwicklung einer Theorie rückwirkend häufig wie in einem Zeitraffer darstellt. Die Irrungen und Wirrungen werden gar nicht mehr wahrgenommen (einzige Ausnahme dürften die Versuche Einsteins zur Aufstellung der Gleichungen der ART sein; diese Versuche ca. von 1910 bis 1915 wurden intensiv wissenschaftshistorisch untersucht).
Die Entwicklung einer umfassenden Theorie der Quantengravitation wird sicher noch ein bis zwei Jahrzehnte in Anspruch nehmen.
1928: Dirac-Gleichung (Dirac)
1948: Störungstheoretische Renormierung (Tomonaga & Schwinger)
=> ca. 20 Jahre vom Beginn der QED bis zur störunsgtheoretischen Renormierung, d.h. dem Beweis, dass sich die Unendlichkeiten konsistent eliminieren lassen.
1954: SU(N) Yang-Mills Gleichungen (Yang & Mills)
1971: Nachweis der Renormierbarkeit der el.-schw. Theorie und der QCD (Veltman & ’t Hooft)
=> fast 20 Jahre zwischen der Einführung der (klassischen) Yang-Mills-Gleichungen bis zum Nachweis einer konsistenten Quantenfeldtheorie.
1961: SU(2)*U(1) f. el.-schw. Theorie (Glashow)
1983: Nachweis der W- und Z-Bosonen (CERN)
>2010: Higgs-Boson (LHC?)
=> über 20 Jahre zwischen der Idee der elektro-schwachen Wechselwirkung bis zu ihrer ersten experimentellen Bestätigung;
=> weitere mindestens 30 Jahre bis zum Abschluss der Theorie (Nachweis des Higgs).
Man beachte außerdem die Anzahl der Physiker (viele 1000) und Experimente (CERN, HERA, SLAC, ...), die an der Entwicklung beteiligt waren.
Demgegenüber sind 25 ca. Jahre LQG mit weniger als 100 aktiven Physikern sowie kaum experimentell zugänglichen Überprüfungen der Theorie noch recht unbedeutend.
1986: Ashtekar-Variablen (Ashtekar)
2008 – heute: semiklassischer Grebnzfall, Gravitonpropagator, Äquivalenz der Methoden, ...
Ich glaube, dass sich die Entwicklung einer Theorie rückwirkend häufig wie in einem Zeitraffer darstellt. Die Irrungen und Wirrungen werden gar nicht mehr wahrgenommen (einzige Ausnahme dürften die Versuche Einsteins zur Aufstellung der Gleichungen der ART sein; diese Versuche ca. von 1910 bis 1915 wurden intensiv wissenschaftshistorisch untersucht).
Die Entwicklung einer umfassenden Theorie der Quantengravitation wird sicher noch ein bis zwei Jahrzehnte in Anspruch nehmen.
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
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Sir Karl R. Popper
Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
so sehe ich das auch
Gruß
Tom
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Tom
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wilfried
- Ehrenmitglied
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Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Tag zusammen
auch bei uns gibt es das:
Maxwell schrieb 1865 seine A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field":
http://www.rexresearch.com/maxwell.htm
Erst Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts war die Technologie so weit, dies in moderner chip Technik umzusetzen:
es war die Geburtsstunde der switched-capacitor circuit technique.
Zu nennen ist hier insbesondere die Grundlagenarbeit von Prof. Alfred Fettweiss, damals noch Lehrstuhlleiter Elektronik, Uni Bochum ... heute bereits lange emeritiert.
Diese Technik hat also nahezu 120 Jahre auf sich warten lassen!!!
Die Gründe sind zunächst im Verständnis zu finden, dann in der Frage "was kann man damit machen?", dann in der Technologie, in der Entwicklung und Verbreitung von Rechnern. Ohne diese wäre all das nicht machbar gewesen.
Ich finde es gar nicht so sehr erstaunlich, dass manche Dinge lange benötigen, bis sie mal aufbereitet sind.
Die Mathematik z.B. hat Jahrtausende gebraucht, um salonfähig zu werden. Ich sollte eher sagen: die Naturwissenschaft.
Was sind da mal ein paar zehn Jahr???
Netten Gruß
Wilfried
auch bei uns gibt es das:
Maxwell schrieb 1865 seine A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field":
http://www.rexresearch.com/maxwell.htm
Erst Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts war die Technologie so weit, dies in moderner chip Technik umzusetzen:
es war die Geburtsstunde der switched-capacitor circuit technique.
Zu nennen ist hier insbesondere die Grundlagenarbeit von Prof. Alfred Fettweiss, damals noch Lehrstuhlleiter Elektronik, Uni Bochum ... heute bereits lange emeritiert.
Diese Technik hat also nahezu 120 Jahre auf sich warten lassen!!!
Die Gründe sind zunächst im Verständnis zu finden, dann in der Frage "was kann man damit machen?", dann in der Technologie, in der Entwicklung und Verbreitung von Rechnern. Ohne diese wäre all das nicht machbar gewesen.
Ich finde es gar nicht so sehr erstaunlich, dass manche Dinge lange benötigen, bis sie mal aufbereitet sind.
Die Mathematik z.B. hat Jahrtausende gebraucht, um salonfähig zu werden. Ich sollte eher sagen: die Naturwissenschaft.
Was sind da mal ein paar zehn Jahr???
Netten Gruß
Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
div B = 4 pi rho_m
div E = 4 pi rho_e
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
div B = 4 pi rho_m
div E = 4 pi rho_e
Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Ich verstehe tensor dahingehend, dass die LQG in eine Situation geraten könnte, in der sich die Stringtheorie heute bereits befindet: keine überprüfbaren Vorhersagen bzw., Neuerungen, statt dessen Kreisen um interne = hausgemachte Probleme.
Smolin hat das einmal recht schön beschrieben: eine Theorie hat während ihrer Entwicklung immer an zwei Fronten zu kämpfen: Entwicklung des Formalismus, Lösung interner, mathematischer, ... Probleme (Renormierung, Hilbertraum, ...) aber auch Vorhersagen, Widersprüche zwischen Theorie und Experiment => Anpassung der Theorie etc. Die Stringtheorie ist (leider) praktisch ausschließlich mit ihren eigenen Problemen = der Nabelschau beschäftigt (ist ist egal, ob sie in 10 oder 11 Dimensionen formulierbar ist, solange wir nur 4 beobachten).
Nun besteht die Gefahr, dass die LQG tatsächlich in eine ähnliche Schwierigkeit gerät. Ich sehe das aber nicht so, und möchte nochmals einige Gründe dafür auflisten:
1) An der LQG wird über einen kürzeren Zeitraum und insbs. mit erheblich weniger Aufwand (= Personal) gearbeitet
2) Die LQG arbeitet innerhalb eines relativ strikten Rahmens, der sich im wesentlichen als tragfähig und ausbaubar darstellt, während die Stringtheorie viele neue Ideen hervorbringt, ohne daraus Kapital zu schlagen
Im Vergleich zum Standardmodell ist insbs. der fehlende experimentelle Input zu nennen:
1) es gibt bis heute keine gesicherte Erkenntnis über Physik jenseits des Standardmodells, allenfalls theoretische Indizien für ihre Existenz
2) es gibt kein experimentell justierbares Setup für die Quantengravitation, allerhöchtens indirekte Experimente z.B. über die Astrophysik (man überlege mal,wo die Hochenergiephysik heute wäre, wenn sie statt mit Beschleunigern ausschließlich mit kosmischer Strahlung auskommen hätte müssen)
3) Ansätze zur frequenzabhängigen Lichtgeschwindigkeit scheinen im Rückblick dem (überhasteten) Glauben in (unzureichende) Näherungen geschuldet, also der Hoffnung, doch Vorhersagen produzieren zu können; dieser "Fehltritt" dürfte heute korrigiert sein.
Wilfrieds Beispiel weist weiter in die Vergangenheit zurück. Insbs. die Maxwellsche Theorie hat ja doch einige Jahre auf dem Buckel: http://en.wikipedia.org/wiki/History_of ... omagnetism
Ich denke, das ist insofern überholt, als sich der Forschungsbetrieb ja inzwischen geändert hat; seit Einstein (genauer: seit seiner ART) ist die Zeit der one-man shows wohl endgültig vorbei.
Man kann auch andere Beispiele anführen: z.B. ist m.W.n die Theorie der Hochtemperatursupraleitung http://de.wikipedia.org/wiki/Hochtemperatursupraleiter auch heute - 27 Jahre nach ihrer experimentellen Entdeckung - trotz intensiver Forschung, trotz Nobelpreis (!) und trotz bereits vorhandener Grundlagen aus der Theorie der konventionellen Supraleitung - bis heute noch nicht verstanden. Zwar bleibt die BCS-Theorie als effektive Theorie gültig, allerdings liegt keine fundamentale Theorie vor, die die Cooper-Paar-Bildung o.ä. Effekte mikrophysikalisch erklärt (ich weiß nicht, wieviele Leute daran arbeiten, aber ich könnte mir denken, dass insbs. die Industrie daran großes Interesse hat und diese Forschungsrichtung kein Schattendasein fristet).
Smolin hat das einmal recht schön beschrieben: eine Theorie hat während ihrer Entwicklung immer an zwei Fronten zu kämpfen: Entwicklung des Formalismus, Lösung interner, mathematischer, ... Probleme (Renormierung, Hilbertraum, ...) aber auch Vorhersagen, Widersprüche zwischen Theorie und Experiment => Anpassung der Theorie etc. Die Stringtheorie ist (leider) praktisch ausschließlich mit ihren eigenen Problemen = der Nabelschau beschäftigt (ist ist egal, ob sie in 10 oder 11 Dimensionen formulierbar ist, solange wir nur 4 beobachten).
Nun besteht die Gefahr, dass die LQG tatsächlich in eine ähnliche Schwierigkeit gerät. Ich sehe das aber nicht so, und möchte nochmals einige Gründe dafür auflisten:
1) An der LQG wird über einen kürzeren Zeitraum und insbs. mit erheblich weniger Aufwand (= Personal) gearbeitet
2) Die LQG arbeitet innerhalb eines relativ strikten Rahmens, der sich im wesentlichen als tragfähig und ausbaubar darstellt, während die Stringtheorie viele neue Ideen hervorbringt, ohne daraus Kapital zu schlagen
Im Vergleich zum Standardmodell ist insbs. der fehlende experimentelle Input zu nennen:
1) es gibt bis heute keine gesicherte Erkenntnis über Physik jenseits des Standardmodells, allenfalls theoretische Indizien für ihre Existenz
2) es gibt kein experimentell justierbares Setup für die Quantengravitation, allerhöchtens indirekte Experimente z.B. über die Astrophysik (man überlege mal,wo die Hochenergiephysik heute wäre, wenn sie statt mit Beschleunigern ausschließlich mit kosmischer Strahlung auskommen hätte müssen)
3) Ansätze zur frequenzabhängigen Lichtgeschwindigkeit scheinen im Rückblick dem (überhasteten) Glauben in (unzureichende) Näherungen geschuldet, also der Hoffnung, doch Vorhersagen produzieren zu können; dieser "Fehltritt" dürfte heute korrigiert sein.
Wilfrieds Beispiel weist weiter in die Vergangenheit zurück. Insbs. die Maxwellsche Theorie hat ja doch einige Jahre auf dem Buckel: http://en.wikipedia.org/wiki/History_of ... omagnetism
Ich denke, das ist insofern überholt, als sich der Forschungsbetrieb ja inzwischen geändert hat; seit Einstein (genauer: seit seiner ART) ist die Zeit der one-man shows wohl endgültig vorbei.
Man kann auch andere Beispiele anführen: z.B. ist m.W.n die Theorie der Hochtemperatursupraleitung http://de.wikipedia.org/wiki/Hochtemperatursupraleiter auch heute - 27 Jahre nach ihrer experimentellen Entdeckung - trotz intensiver Forschung, trotz Nobelpreis (!) und trotz bereits vorhandener Grundlagen aus der Theorie der konventionellen Supraleitung - bis heute noch nicht verstanden. Zwar bleibt die BCS-Theorie als effektive Theorie gültig, allerdings liegt keine fundamentale Theorie vor, die die Cooper-Paar-Bildung o.ä. Effekte mikrophysikalisch erklärt (ich weiß nicht, wieviele Leute daran arbeiten, aber ich könnte mir denken, dass insbs. die Industrie daran großes Interesse hat und diese Forschungsrichtung kein Schattendasein fristet).
Gruß
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Re: Zeiträume für physikalische Entwicklungen
Ja, ist schon richtig. Gut Ding will Weile haben.
Aber ich bin überzeugt: Wenn der LHC erstmal richtig loslegt und Höchstenergie-Kollisionen am laufenden Band produziert, dann wird auch wieder Bewegung in die theoretische Physik kommen.
Ist ja kein Wunder, dass sich Stringtheorie und LQG immer nur mit sich selbst beschäftigen, wenn man einfach zu wenig Daten aus Experimenten hat. Wobei "geringe Datenmenge" natürlich paradox ist, wo die aktuelle Datenlage bestimmt schon zig mal zehn hoch viele Gigabytes an Daten hat. Aber wir brauchen halt mehr Qualität, also die "richtigen" Daten sozusagen.
Und dann haben die Theoretiker auch wieder was zu knabbern, anstatt x-mal nachzurechen, was man mit bestehenden Formeln noch rumtricksen kann.
Go, LHC, Go!
Und alles wird gut.
Gruß
Mac
Aber ich bin überzeugt: Wenn der LHC erstmal richtig loslegt und Höchstenergie-Kollisionen am laufenden Band produziert, dann wird auch wieder Bewegung in die theoretische Physik kommen.
Ist ja kein Wunder, dass sich Stringtheorie und LQG immer nur mit sich selbst beschäftigen, wenn man einfach zu wenig Daten aus Experimenten hat. Wobei "geringe Datenmenge" natürlich paradox ist, wo die aktuelle Datenlage bestimmt schon zig mal zehn hoch viele Gigabytes an Daten hat. Aber wir brauchen halt mehr Qualität, also die "richtigen" Daten sozusagen.
Und dann haben die Theoretiker auch wieder was zu knabbern, anstatt x-mal nachzurechen, was man mit bestehenden Formeln noch rumtricksen kann.
Go, LHC, Go!
Und alles wird gut.
Gruß
Mac
Das Gehirn ist nur so schlau wie sein Besitzer.