Skalen, Sektoren und Strukturen

[Maclane]

Ich komm grad nicht ganz mit.

Ich such in deinem Thread immer noch die Frage, die du stellen wolltest bzw. die Motivation, die hinter den Ausführungen steht.

Aber bis hierhin schonmal eine schöne Zusammenfassung.

Gruss Mac

[Ray Light]

Das sind doch sehr vertraute Worte, mein lieber tensor
Weshalb ich auch weitgehend zustimmen kann...

Bis vor einigen Jahren war die Lage ja sehr aussichtslos, und man musste hinter dem Begriff Quantengravitation (QG), also einer gelungenen Vereinigung von Quantentheorie und Relativitätstheorie, ein großes Fragezeichen machen.

Jetzt sieht es besser aus, und wir haben immerhin zwei Kandidaten für eine QG, nämlich die Stringtheorien/M-Theorie und die Loop-QG (=Schleifen-QG, im Weiteren LQG).

Der Experimentator würde nun sagen "Los geht's! Testen!" und sich ein paar Versuche ausdenken, die die Vorhersagen dieser Theorien bestätigt oder widerlegt. Genau das wird auch zurzeit getan.

Problematisch - insbesondere bei den Stringtheorien - ist dabei, dass so ein eindeutiger Nachweis gar nicht zu führen ist. Das liegt meines Erachtens an zwei Aspekten:
Nr. 1 ist ein grundlegender Aspekt, der mit Poppers Wissenschaftstheorie begründet wird, nämlich dass eine Theorie gar nicht bewiesen werden kann - das gilt für jede Theorie. Nach Popper kann eine Theorie nur widerlegt werden; wird sie nicht widerlegt, so ist sie nicht bewiesen: sie hat sich nur bewährt (gemäss Poppers Terminologie).

Ein Beispiel für eine solche bewährte Theorie ist in der Tat Einsteins Relativitätstheorie - die abermals erst kürzlich in einem astronomischen Experiment mit einem Doppelpulsar zu 0.05% genau bestätigt wurde (Kramer et al., Science).

In diesem Sinne sind die Stringtheorien/M-Theorien und die LQG Theorien, die sich noch nicht bewährt haben.

Aspekt Nr. 2 ist (nun weniger wissenschaftstheoretisch), dass wir in den Naturwissenschaften ein grundsätzliches Problem vor uns haben, wenn eine Theorie zu viele Parameter erlaubt. Eine solche "mehr-parametrige Theorie" ist kaum zu testen, weil salopp gesagt, jeder Versuch einer Widerlegung ein Hintertürchen, nämlich yet another parameter, offen lässt.

In den Stringtheorien spricht man in diesem Zusammenhang von landscapes, und meint eine ganze Landschaft (oder besser Dschungel?) von Parametern.

Aber ich will hier keine Vorbehalte gegen die Stringtheorien schüren, sondern lieber mildernd erwähnen, dass ich jüngst auf einer Konferenz eines Besseren belehrt wurde, dass die Stringtheorien ein paar Sachverhalte ganz gut beschreiben können. Dies gilt offensichtlich für sehr dichte Materiezustände, die an sich als Beschreibung die Quantenchromodynamik erfordern.

Generell nehme ich wahr, dass sich zu viele Leute über die Stringtheorien mokieren, die davon keine Ahnung haben; wobei ich mich dabei nicht ausschließen möchte.

Ehrlicherweise wollen wir eingestehen, dass nicht nur das Experiment darüber entscheidet, was sich durchsetzt, sondern auch Trends und der scientific mainstream. In der Wissenschaft gibt es mehr Konzepte aus Marketing und Mode, als ich anfangs vermutet hätte!

Neben Stringtheorien und LQG wird derzeit einiges an Alternativen diskutiert. So kursieren MOND (Modified Newtonian Dynamics), Brans-Dicke-Theorien, f(2)-Theorien, nicht-metrische Gravitation und Gravitation mit Torsion, tiefer gelegte Gravitation mit Spoiler etc. Doch da sieht es wohl noch schlechter aus, wenn man fragt, wie sehr das etabliert ist.

Bevor ich's vergesse: Bitte keine weiteren Fragen zu letztgenannten Alternativen

So. Bevor mir jemand vorwirft, dass ich labere (ertappt, haha!) oder mich der Admin wegen Zumüllen seines Forums entkommuniziert, verschwinde ich in die Weiten des Cyberspace.

Gute Nacht,
Ray

p.s.: Ich habe den Aspekt Unifikation mal im Sack gelassen...

[gravi]

Feststellung Nr. 1: vorstehendes posting (wie auch die vorhergehenden) wurde einwandfrei als Nicht- Müll klassifiziert - es scheint sich zu bewähren

Feststellung Nr. 2: Korrekt, sehr viele Leute geben nicht viel auf die Stringtheorien. Sie haben sich zwar noch nicht bewährt, halten sich jedoch hartnäckig. Nach meiner Ansicht sollte man sie nicht einfach vom Tisch fegen, sondern wenigstens im Auge behalten. Vielleicht muss man ja morgen schon seine Meinung revidieren...

Frage: Sind die MOND nicht schon in der Versenkung verschwunden? Ich meine, etwas in dieser Richtung gelesen zu haben, dass sie nicht weiter verfolgt würden. Habe mir jedoch leider nicht die Quelle gemerkt.

Einen schönen Abend
gravi

[Maclane]

Ja, die Anschaulichkeit ist uns mit dem Aufkommen von RT und QM verloren gegangen.
Der gemeine freilaufende Laie stellt sich zwangsläufig die Frage: Woher wollen die das alles wissen? Wie können die sich da so sicher sein, wenn nur noch auf abstrakte Art und Weise mit Zahlen jongliert wird?
Die Wissenschaftler halten natürlich dagegen mit guten Argumenten. Aber sie wissen auch, dass scheinbar alles immer komplizierter wird.

Einstein meinte noch, dass eine gute Formel auch schön sein soll.
Kommen wir irgenwann wieder beim Schönen und Einfachen an oder müssen wir uns darauf vorbereiten, dass die Dinge noch viel komplizierter werden?
Vielleicht entziehen sich die Zusammenhänge in Grenzbereichen auch irgendwann den mathematischen Methoden, die wir und unsere Computer anwenden?

Ich mein, wenn's einfach wär, dann wär sicher schon jemand drauf gekommen. Was wird uns also noch erwarten?

Eine Frage, die ich mir stelle ist z.B.: Muss es zwingend einen Zusammenhang zwischen ART und QM geben und wenn ja, warum? Oder könnte sich das Bestreben, beides zusammen zu bringen, auch irgendwann als ein Holzweg herausstellen (und warum)?

Gruss Mac

[AlTheKingBundy]

Lieber Ray Light,

ich muss Dir in einem Punkt widersprechen.

Natürlich kann man heute nicht sagen, dass die Stringtheorie richtig oder falsch ist. Was mich an den Stringsern jedoch stört, ist deren Überheblichkeit, Ihr Theoriegebäude höher zu stellen, als viele andere, die auf sicherem Fundament stehen. Eine Theorie ist nur dann etwas wert, wenn sie Vorhersagen machen kann, bzw. experimentelle Bestätigung findet. Die Stringser reden sich derzeit damit heraus, dass sie nur brauchbares in höheren Energieregionen vorzuweisen haben. Im Grunde braucht man gar keine Experimente machen, um eine Bestätigung für die Stringtheorie zu bekommen. Es gibt noch so viele experimentelle Fakten, die eine Stringtheorie erklären muss, bei dem Anspruch, den sie sich selbst zuschreibt - die Elementarteilchenmassen z.B., Wirkungsquerschnitte der starken Wechselwirkung (QCD) usw.

Zur Parametervielfalt:

Je mehr freie Parameter eine Theorie mit einbringt, desto weniger ist diese wert. Die Natur geht (und das ist nicht beweisbar, aber ein gesundes Bauchgefühl) sehr sparsam mit freien Parametern um. D.h., man kann die Anzahl der freien Parameter durchaus als Schwächegrad einer Theorie verstehen. Wie sagte mein lieber Prof. für Elementarteilchenphysik immer? "Bei den vielen Parametern kann man beinahe schon die Lottozahlen vorhersagen!"

[Ray Light]

@gravi:

MOND ist noch nicht in der Versenkung verschwunden. Jemand, der sich um diese Theorie bemüht ist z.B. Bekenstein (genau der!), siehe eine aktuelle Publikation

http://xxx.uni-augsburg.de/abs/astro-ph/0509519

Mac schrieb:

Eine Frage, die ich mir stelle ist z.B.: Muss es zwingend einen Zusammenhang zwischen ART und QM geben und wenn ja, warum? Oder könnte sich das Bestreben, beides zusammen zu bringen, auch irgendwann als ein Holzweg herausstellen (und warum)?

@Mac:
Diesen Einwand fand ich sehr wichtig! Es kann durchaus sein, dass dieses Vereinigungsbestreben von ART und QT ein Holzweg ist, weil die Gravitation ein vollkommen anderes Wesen (nämlich ein geometrisches) hat, als die anderen Kräfte in der Natur - ich hatte ja schon darauf hingewiesen, dass sogar versucht wird, den umgekehrten Weg zu beschreiten und die drei Kräfte (elektromagnetisch, starr, schwach) ebenfalls geometrisch zu beschreiben.

@Al:
Ich glaube nicht, dass die Anhänger der Stringtheorien so überheblich sind; mir ist jedenfalls noch keiner persönlich begegnet, der sich so verhalten hat.
Man muss unterscheiden zwischen veröffentlichten Ergebnissen der Stringtheorien und der Marketingmaschinerie, die das aufbauscht. Es gibt einige Wissenschaftsjournalisten, die hier gerne Gegensätze heraufbeschwören, die es eigentlich gar nicht gibt, aber die Geschichte lässt sich dann besser verkaufen.

Sind wir doch 'mal ehrlich: Wer überblickt schon die lanscape der Stringtheorien inklusive geeigneter Test-Experimnete und kann das wirklich beurteilen. Es wird viel geschrieben und wenig verstanden. Deshalb plädiere ich auch an manchen Punkten für vornehme Zurückhaltung.

zur Parametervielfalt:
Viele Parameter sind in der Tat ein Problem - vielleicht ist es auch eine tiefe Einsicht in unser Naturverständnis, dass wir die Natur mit Theorien beschreiben können, die wenig Parameter haben. Anders geht es wahrscheinlich gar nicht!

Umso kritischer kann man die Bestrebungen nach einer Weltformel sehen, weil sie ja auch mit wenig Parametern die ganze Welt beschreiben müsste.

@tensor:
Danke für den Hinweis auf gr-qc/0610057, tensor. Die Lektüre lohnt sicherlich (sind auch nicht so viele Formeln drin ).

[Ray Light]

tensor schrieb:

Per se ist Komplexität kein Attribut für Richtigkeit. Es ist auch nicht sinnvoll, Dinge komplexer oder komplizierter zu beschreiben als sie sind. Der Physiker sollte darauf bedacht sein, die Dinge soweit wie möglich zu vereinfachen, aber nicht einfacher als zur Beschreibung notwendig.

Stimme an sich zu, tensor, nur wer oder was ist die Messlatte für "Einfachheit" oder "Schönheit"?

Schaut man sich mal die erfolgreichen/bewährten Modelle an, so gibt es ja eine gewisse "Grundkomplexität"? Und ab wann wird's nun zu komplex???
Es gibt da einfach keine allgemein gültigen Regeln; und das macht uns das Leben schwer.

Ich würde da ganz pragmatisch argumentieren und sagen, dass die Theorien - egal, was da Verrücktes vorgeschlagen wird - die Bewährungsprobe schaffen müssen. Geschieht das häufig, wie im Falle der ART, so kann man Vertrauen in die Theorie haben, muss aber ihren Gültigkeitsrahmen beachten.

Ciao,
Ray

[AlTheKingBundy]

Ich gebe da Tensor zu 100% Recht. Die Stringser stehen in der Beweispflicht und das ist es, was mich an der Sippe so stört. Die Theorie wird hochgepuscht, ohne jemals ein Fünkchen experimenteller Bestätigung erfahren zu haben.

Zur Komplexität von Theorien.

Klar kann man nicht beweisen, dass es zwischen Komplexität und Richtigkeit einer Theorie einen oder keinen Zusammenhang gibt. Nur so viel:

Hat man die Physik etwas genauer studiert, kann man folgendes Naturkonzept erkennen:

Die großen Theorien gehen von verschwindend geringen Annahmen aus und präsentieren sich im Ansatz durch eine atemberaubende Einfachheit. Schwierig wird es immer erst dann, wenn etwas konkret ausgerechnet werden soll, d.h. die Schwierigkeit liegt nicht in der Physik sonder der Mathematik begründet. Beispiele:

SR: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
AR: ds^2 = g_my_ny dx^my dx^ny
Quantenmechankik: Dirac- oder Schrödingergleichung

[Ray Light]

Al schrieb:

Die großen Theorien gehen von verschwindend geringen Annahmen aus und präsentieren sich im Ansatz durch eine atemberaubende Einfachheit. Schwierig wird es immer erst dann, wenn etwas konkret ausgerechnet werden soll, d.h. die Schwierigkeit liegt nicht in der Physik sonder der Mathematik begründet. Beispiele:

SR: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
AR: ds^2 = g_my_ny dx^my dx^ny
Quantenmechankik: Dirac- oder Schrödingergleichung

Das stimmt schon für die Relativitätstheorien, Al. Aber schon bei der Quantenmechanik wird es ziemlich kompliziert, wenn man Mehrteilchenzustände betrachtet (Stichworte: Fock-Zustände, Wechselwirkungsterme) und erst recht, wenn man in die Quantenfeldtheorien vordringt.

Klar könnte man sagen, dass es bei der Quantenelektrodynamik, Quantenchromodynamik etc. alles nur an einem Lagrange-Funktional (Lagrangian) oder äquivalent der entsprechenden Wirkung hängt und damit die ganze Dynamik, nämlich die Feldgleichungen, festgelegt sind - aber der Teufel steckt dann im Detail, und es ist alles andere als klar, wie der Apparat im Einzelnen ausgearbeitet werden muss.

Viel interessanter finde ich die Frage, unter welchen Kriterien wir etwas als schön betrachten. Nur weil wenig Annahmen eingehen? Oder weil es anschaulich nachvollziehbar ist? Provokativ gefragt: Ist der Tunneleffekt schön? Für viele sicher nicht und dennoch beschreibt er die Natur im Kleinen.

[Ray Light]

ich denke gerade an eine schöne sahnetorte und finde, dass da weniger nicht mehr ist

aber mal im ernst: ich teile ja eure meinung, tensor und al. aber ich finde auch, dass man das gar nicht so objektiv sagen kann, was schön ist. salopp gesagt: der eine mag schöne zähne und der andere steht auf zahnlücken.

und ob sich das alles auf tensor-rechnung runterkochen lässt...da sollten wir grossmann fragen.

gute nacht,
ray