Zusammenhang der Naturkonstanten

[Maclane]

Die Frage ist nun, ob die genannten Konstanten völlig unabhängig voeinander sind oder miteinander korrespondieren.

Dass eine Konstante von der anderen abhängig sein könnte, kann ich nicht erblicken.

Die maximale Geschwindigkeit, mit der Informationen übertragen werden können, steht erstmal für sich alleine da.
Die Stärke der Gravitation und die Vorgabe, in welchen "Portionen" Energie übertragen werden kann, lässt sich vielleicht zusammenführen, wenn wir eine Theorie der Quantengravitation haben. Kann ich schwer beurteilen.

Aber ziemlich klar scheint zu sein, dass es uns gar nicht gäbe, wenn die Konstanten anders wären. Wäre die Lichtgeschwindigkeit eine andere, würden die Sterne nicht so aussehen, wie sie es heute tun. Und von denen sind wir ja schliesslich abhängig.

Gruss Mac

[AlTheKingBundy]

Dass Naturkonstanten voneinander abhängen (können) ist bereits bewiesen. Die Frage ist nur, welche Konstanten hängen wie voneinander ab. Das klassische Beispiel ist die Zusammenführung von elektrischer und magnetischer Wechselwirkung zur elektromagnetischen, welche darin mündet, dass die Lichtgeschwindigkeit durch die beiden Permeabilitäten von elektrischer und magnetischer Wechselwirkung ausgedrückt werden kann.

c=1/Wurzel(my*epsilon)

Aber auch die Vereinigung der elektrischen- und schwachen Wechselwirkung (Salam-Weinberg-Theorie) bietet einen Ansatz für die Zusammenführung von elektrischer Ladung und schwacher Ladung.

Ziel sollte es aber auch sein, die Naturkonstanten zu einheitenlosen Zahlen zusammenfügen zu können, wie bei der Feinstrukturkonstanten. Dies eröffnet einem die faszinierende Möglichkeit, die Naturkonstanten, durch reine mathematische Gebilde (Reihen natürlicher Zahlen z.B., wie man es von der Kreiszahl Pi oder der Eulerzahl her kennt) ausdrücken zu können.

Besonders interessant wird es, wenn man eine (wirkliche) Kombination mit der Gravitationskonstanten findet.

[msueper]

Hallo,
ob nun welche zusammenhängen und wenn ja welche ist denke ich mal ungeklärt. Selbst die Frage, ob sie wirklich konstant sind, ist ja noch offen:
http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v= ... =061108.rm

Ich persönlich schätze, dass es eine sehr kleine Anzahl unabhängiger Variablen gibt, und einige von anderen oder mehreren abhängen. (Also sowohl als auch ).
http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Konstanten
Martin

[gravi]

Ich meine schon, dass so manche Konstanten voneinder abhängig sind bzw. miteinander korrespondieren. Doch müsste ich mich jetzt tiefer in die Materie hängen, um eine fundierte Aussage zu machen.

Interessant fände ich zu fragen, warum eine Konstante gerade diesen einen numerischen Wert hat und nicht einen anderen?
Warum hat das Elektron die Ladung −1,602 176 53 · [math]#Pow(10,-19)[/math] C?
Der Wert könnte doch auch ein anderer sein (wenn die Protonenladung auch diesen Wert hätte) und die Welt wäre dieselbe.

So sehe ich das auch mit c. c bleibt die Geschwindigkeitsgrenze, unbestritten. Aber die Zahl, die dahinter steht, könnte im Prinzip auch eine ganz andere sein, der Kosmos wäre dadurch nicht verändert. Ich sehe keinen Grund, warum das Universum auf der Stelle explodieren sollte, nur weil jemand c um 10 [Km/s] schneller macht...

Gruß
gravi

[Maclane]

Kleine Änderungen von c hätten große Auswirkungen.
Man denke z.B. an E=mc².
Wäre c größer, würde die Kernfusion in Sternen mehr Energie freisetzen. dadurch wäre der Druck größer und die Sterne wären auch größer, es denn sie hätten gleichzeitig auch mehr Masse.

Das ist nur ein Beispiel.
Die Planckeinheiten wären bei einem anderen c auch ganz anders. In der Plancklänge steckt ein [math]#Pow(c,3)[/math] und in der Planckzeit ein [math]#Pow(c,5)[/math].

Gruss Mac

[breaker]

1.: 10 km/s würde wohl nichts ausmachen, aber mehr.

2.: Die Frage kann man doch eigentlich gar nicht stellen. Wenn die Ladung einen anderen Wert hätte, würden wir uns fragen, wieso es gerade der ist. Wenn ich aus einem Kartenspiel eine Karte ziehe und es ist die Kreuz zwei, dann frage ich mich doch auch nicht, wieso es jetzt gerade die Kreuz Zwei geworden ist und nicht eine andere.
Hätte vorher jemand gesagt: "Du wirst jetzt gleich die Kreuz Zwei ziehen!", dann hätte ich angefangen zu grübeln.
(Das ist auch mit ein Grund, warum ich die meisten Deutschlehrer nicht leiden kann. Sie interpretieren immer Sachen aus Büchern heraus, die gar nicht drin stecken und glauben nicht an Zufälle)

Herr Lesch hat in einer Sendung auch mal die Frage gestellt, warum die Lichtgeschwindigkeit nun genau 299792458 m/s ist und nicht einfach 3000000000 m/s. Da war ich richtig erschrocken, so eine Frage aus seinem Mund zu hören (mir it er aber auch ehrlich gesagt manchmal etwas zu philosophisch). Jedenfalls ist die Antort doch klar: Weil wir unsere Einheiten aben so doof gewählt haben. Wie kann man nur denken, das Universum stellt seine Gesetze genau auf unsere willkürlich definierten Einheiten ein??


Eins interessiert mich aber doch.
µ0 ist 4pi∙[math]#Pow(10,-7)[/math]
Wie kommt das zustande? Die meisten Konstanten sind doch gemessen und nicht berechnet, oder? Und, dass das ein Zufall ist, glaub selbst ich nicht

[gradient]

Wenn die Ladung einen anderen Wert hätte, würden wir uns fragen, wieso es gerade der ist.

... wenn wir dann überhaupt noch danach fragen könnten.

@ all:
In der Loop-Quantengravitation ist ja c eine Funktion der Frequenz, wobei Abweichungen erst bei sehr größen Frequenzen zu erwarten sind. Könnte das eigentlich Auswirkungen auf die Feinstrukturkonstante haben?

[gravi]

Was ich noch zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hinzufügen möchte:

Es gibt ja einige durchaus ernst zu nehmende Hypothesen (zumindest bis sie sich als falsch herausstellen), dass c im frühen Kosmos einmal andere Werte angenommen haben könnte (VSL, variable speed of light).

Und es könnte auch möglich sein, dass sich die Lichtgeschwindigkeit mit zunehmendem Weltalter noch weiter ändert.

Man muss hierzu bedenken, dass wir die Messung solcher Konstanten nur in einem (kosmisch gesehen) winzigen Zeitabschnitt durchführen. Wir hatten und werden leider nicht die Möglichkeit haben, c vor 10 und in 10 Milliarden Jahren zu messen. Vielleicht würden wir dann etwas verwundert sein, Änderungen könnten ja erst in sehr großem zeitlichen Abstand wahrnehmbar sein. So könnte es auch anderen Konstanten ergehen (soweit ich weiß hat man vor allem die Feinstrukturkonstante im Verdacht, nicht ganz konstant zu sein).

Gruß
gravi

[gravi]

Ich behaupte ja nicht, dass die Lichtgeschwindigkeit keine Konstante ist.

Allerdings, wie ich oben schon sagte, ist jeder Wert, den wir für eine Konstante bestimmen nur ein winziges Bildchen aus einem sehr langen Film.
Um bei diesem Vergleich zu bleiben: Sehe ich ein einziges Bild aus der Filmmitte, so kann ich keinen Schluss ziehen auf den Anfang oder das Ende des Films. Man könnte höchstens spekulieren. Mit Sicherheit kann man nur sagen, dass die eine beobachtete Szene wahr ist.

Zu VSL noch ein paar Links, nur um zu zeigen, dass man sich ernsthaft damit beschäftigt:

http://arxiv.org/abs/hep-th/0208122

http://arxiv.org/abs/gr-qc/0511038

http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_speed_of_light

http://math.arizona.edu/~ura/034/Schuma ... oposal.pdf

Schönen Gruß
gravi

[AlTheKingBundy]

@gravi

ich zitiere mal erst:

Es gibt ja einige durchaus ernst zu nehmende Hypothesen (zumindest bis sie sich als falsch herausstellen), dass c im frühen Kosmos einmal andere Werte angenommen haben könnte (VSL, variable speed of light).

ich sehe das komplett anders. eine hypothese oder theorie ist für mich nur dann ernst zu nehmen, wenn sie durch das experiment glaubhaft bestätigt wurde, also ihren segen bekommen hat. vorher ist sie keineswegs ernst zu nehmen.

leider schießen heutzutage immer mehr theorien aus dem boden, wobei sich die erfinder derselben überhaupt nicht mehr an die grundregeln physikalischer forschung halten. die beweispflicht wird umgekehrt. sie beweihräuchern ihre theorien und posaunen sie als faktum heraus, ohne dass es jemals die kleinste experimentelle bestätigung gab. wo doch in diesen fällen viel leisere und bescheidenere töne angebracht wären.

[Ray Light]

Das hört sich ganz nach einem Liebhaber der Stringtheorien an, Al.

Ich sehe da nur das prinzipielle Problem der Hochenergiephysik, das irgendwann weder Experimente, noch Beobachtungen möglich sind, um eine Hypothese/Theorie zu testen.

Beispiele:
- Universum vor der Rekombinationsepoche
- Inflationsära
- Physik nahe der Planck-Skala
- räumliche Extradimensionen

Was machen wir dann? Was sind in diesen Grenzbereichen die Kriterien einer ernst zu nehmenden Hypothese/Theorie?

Gruß & schönes Wochenende,
Ray

[AlTheKingBundy]

die kriterien einer ernst zu nehmenden theorie bleiben meiner meinung nach die, die ich hier schon öfters geschildert habe. speziell zu den stringsern: sollte ihre theorie wirklich so umfassend sein, wie sie behaupten, muss sie auch bestehende experimentelle tatsachen, wie z.b. die elementarteilchenmassen vorhersagen können (wenigstens einige davon).

flüchten sich die argumente und vorhersagbarkeiten in einen hochenergetischen bereich, der soweiso niemals erreicht werden kann, ist die theorie wertlos, weil sie die physik nie weiterbringen wird.

nochmal: eine weitherführende theorie muss bekanntes und experimentell bestätiges beinhalten und neue vorhersagen machen können. über die qualität der vorhersagen lässt sich streiten.

[gravi]

Ich wollte mit meinen Aussagen nicht andeuten, dass ich unbedingt Verfechter von VSL bin. Der Stringtheorien schon gar nicht!
Konstante Naturkonstanten sind auch mir die liebsten

Aber im Gegensatz zu Al bin ich eher der Auffassung, dass eine Hypothese so lange als solche im Raum stehen bleiben darf, bis ihre Unrichtigkeit belegt ist. So lange bleibt sie allerdings auch nur eine Hypothese. Erst wenn sie überprüfbare Voraussagen macht, wird sie eine Theorie, der man dann auf den Zahn fühlen kann.

Experimente der Hochenergiephysik, die wir heute nicht durchführen können, weil sie weitab unserer Möglichkeiten liegen, werden in ferner Zukunft vielleicht nur noch mitleidig belächelt. Wir sollten uns auf unsere Technik und unser Wissen noch nicht allzuviel einbilden. Wissenschaftlich gesehen sind wir doch gerade einmal vor wenig mehr als Hundert Jahren von den Bäumen gestiegen.

Wenn ich auch fest auf dem Boden heutigen Wissens stehe, so lasse ich mir doch im Hinterkopf ein Türchen offen, selbst für die Stringser... wer weiß

Gruß
gravi

[Ray Light]

Karl Popper hat auf dem Einband seiner "Logik der Forschung" den Dichter Novalis zitiert:

"Hypothesen sind Netze, nur der wird fangen, der auswirft..."

Insofern bin ich ganz bei gravi, teile aber auch Al's Skepsis, dass man Hypothesen nicht überbewerten sollte, solange sie Hypothesen sind.

Wenn dann endlich ein Experiment für eine Hypothese spricht, reicht das auch noch nicht. "Eine Schwalbe macht noch keinen Sommer." Am Beispiel der Relativitätstheorie beobachten wir sehr schön, wie sie immer wieder bestens in Experimenten bestätigt wird - mit höchster Präzision. Im Popperschen Jargon ist es eben eine bewährte Theorie - davon gibt es nur wenige.

Ich plädiere für eine tolerante Haltung gegenüber neuen, vielleicht sogar verrückten Hypothesen, die natürlich einer kritischen Prüfung unterzogen werden müssen. Vergessen wir nicht, dass das auch Einsteins Theorie seinerzeit war. Dieses Konzept hat die moderne Naturwissenschaft zu dem gemacht, was sie ist.

Gruß,
Ray

[breaker]

Das Problem, das ich dabei die ganze Zeit habe:
Wenn es eine allumfassende Theorie gibt, dann wird sie ja wohl auch den Anfang des Universums beschreiben. Und damals waren die Energien ja verdammt hoch. So hoch, dass es uns selbst in ferner Zukunft schwer fallen sollte, sie zu erzeugen.

Wenn es jetzt eine allumfassende Theorie geben soll, die den Anfang beschreibt, dann muss sie doch zwangsläufig Aussagen über diese hohen energien machen, das geht doch gar nicht anders. Und wenn wir diese Energien nicht erzeugen können, können wir die Theorie nicht testen.
Für mich heißt das, dass es uns für immer unmöglich sein wird, eine Theorie zu testen, die den anfang des Universums beschreibt.

Wow, das klingt aber pessimistisch...

[gravi]

@ tensor:
Kleines Kontra

Wenn Du indirekte Beweise um 3 Ecken für kosmologische Theorien/Hypothesen gelten lässt, musst Du sie auch für die Stringser gelten lassen. Sie sagen ja auch die Elementarteilchen voraus, halt als Strings, die in bestimmter Weise schwingen/gespannt sind. Und die Elementarteilchen existieren...also ein erster Beweis für die Strings

Schönes Wochenende
gravi

[Maclane]

Voraussagen kann man nur etwas, was noch nicht entdeckt/beobachtet wurde. Die Elementarteilchen werden "erklärt".
Z.B. kann ich Gravitationswellen voraussagen. Sobald deren Existenz aber nachgewiesen ist, kann ich sie nur durch Modelle "erklären".

Das ist nicht das Gleiche. Immerhin gibt es für die Elementarteilchen auch mehrere (mögliche) Erklärungen.

Gruss Mac

[gravi]

Ihr lasst Euch auch nicht einen Deut aus der Reserve locken!

Die Voraussage der Teilchen war natürlich nicht ganz ernst gemeint. Das Einzige, was die Stringser voraussagen sind die zusätzlichen Dimensionen - und die sind bislang nicht nachprüfbar und werden das vermutlich ob ihrer Kleinheit auch nie sein (obwohl ich irgendwo einen Hinweis las, dass ein Nachweis doch mit dem LHC gelingen könnte).

Das, was man den Stringsern wohl am meisten vorwerfen kann ist ihre gesellschaftliche Abgrenzung gegenüber allen anderen Wissenschaftszweigen. Und ein wenig Überheblichkeit kommt auch stets zum Vorschein, was aber aufgrund der bisherigen Sachlage in keinster Weise berechtigt ist. Sie haben noch nicht einen einzigen Nachweis auf den Tisch legen können.

Hier noch ein interessanter Link zu dieser Debatte:

http://www.wienerzeitung.at/DesktopDefa ... rentpage=0

Gruß
gravi