Dunkle Materie

[gravi]

@gradient:
Da drücken wir doch alle unsere Daumen!

Gruß
gravi

[wilfried]

Tag zusammen

danke, tensor, für diese Info; zeigt dieser Aufsatz doch wieder einmal deutlich, daß die Forschung nachbohrt, wo Wissen mangelhaft ist. Und gerade bei der SM ist Wissen mangelhaft.

Die diversen Erklärungen sind schwer nachzuweisen und auf der anderen Seite stellt sich mir die Frage:

Wenn denn die Gravitation Newtons und EInsteins denn nun falsch sein sollte, ja warum sind wir in der Lage so präzise damit zu rechnen??

oder sind hier etwa Fernwirkungen unbeakknter natur am Werk, die dann aber auch einen Einfluss auf die Hubble Beziehung haben müssten??

Das ist ein sehr spannendes Forschungsgebiet, mal sehen, was sich so tut. Ich denke aber, wir werden in den kommenden 10 Jahren einen sehr großen Schritt nach vorne machen, wenn die laufenden Experimente fertig und ausgewertet sind.

netten Gruß

Wilfried

[tomS]

In einem Artikel wird (wieder einmal) die MOND (= MOdified Newtonian Dynamics) als Erklärung ins Spiel gebracht. Ray schreibt etwas über die f(R) Gravity. Ist denn klar, dass die MOND aus einer Version der f(R) folgend würde?

f(R) Modelle ergeben sich i.A. aus der Stringtheorie sowie aus Betrachtungen zur Renormierung der quantisierten ART. Letztere firmiert unter dem Begriff Asymptotic Safety und wird ggw. u.a. von Weinberg als eine alternative Quantisierung der ART favorisiert.

[Skeltek]

Das Gebiet ist inzwischen so komplex geworden, dass ich gar nicht mehr erkennen kann, welche Theorie A aus welchen Datenauswertungen(mit angenommener Richtigkeit von Theorie B) hergeleitet wurde. Weil Datensatz C, der sich daraus ergibt widersprüchlich ist, entwickelt man Theorie D, die dann Theorie B falsifiziert und sich selbst sozusagen die Daten B unter den eigenen Füßen weg zieht, aus denen sie ursprünglich hergeleitet wurde.
Irgendwann kommen wir bei Z an und stellen fest, dass wir ganz am Anfang einen kleinen Fehler gemacht haben.

Es kommt mir vor wie ein Getriebe mit tausend unterschiedlich großen Rädern, von denen man ein beliebiges austauschen kann damit das ganze wieder nicht funktioniert. Fast alle Daten von Entfernungen, Sternenmassen bis Zeitdillatation haben wir aus Theorien A hergeleitet. Diese benutzen wir dazu um eine neue Daten zu ermitteln und neue Theorie B herzuleiten. Diese neue Theorie B falsifiziert dann die ursprüngliche Theorie A, die verwendet wurde, um die Messdaten zu erlangen aus denen sich B ergibt.

Ich weiss nicht ob ich das alles noch richtig überblicke, aber ich hab das Gefühl an jeder Ecke wird gesägt und geschraubt und keiner weiss mehr ob er grade was absägt, worauf er grade selber steht.

Möchte mich dafür entschuldigen, falls sich jemand jetzt angegriffen fühlt; vielleicht hab ich das alles auch einfach nicht ausreichend überblickt.

[tomS]

Das ist schon OK. Es ist wirklich schwer, den Überblick zu behalten, insbs. da sich einige Forscher scheuen, ihre Ergebnisse vergleichend in einen größeren Kontext zu stellen.

M.W.n. haben f(R) und MOND (inkl. der relativistischen Erweiterungen) nichts miteinander zu tun ...

[wilfried]

Lieber Skeltek

mir geht es auch so! Wir machen in der Wissenschaft Entdeckungen mit Siebenmeilenstiefeln, aber unser Verständnis folgt leider diesen Entdeckungen nicht proportional, da keine Zeit bleibt sorgfältig über die Entdeckung nachzudenken! Es muss ganz schnell mit operativer Hektik veröffentlicht werden!!!

Und dazu kommt, daß auch die Forscher selber damit hoffnungslos überfordert sind.

Was hilft?

Im Prinzip nur eine deutlich verbesserte Arbeitsteilung der diversen teams und mal endlich -oh bitte erhöre mich einer!!!!- aufhören mit der Sucht nach Erfolg, der Sucht nach Preisen, dem unbändigen Bedürfnis der Erste zu sein!!!

Wir sind teams und das wirkliche miteinander muss auch in der Wissenschaft endlich gelernt werden. Dann und nur dann wird diese Schere aufhören sich zu öffen!!! Ruhe muss einkehren in den Reihen der Wissenschafttemans!
Dann kann man hoffen die Erkenntnisse sorgfältig zu sichiten, sorgfältig zu bearbeiten und sehr sehr vorsichtig Schlüssen ziehen, um die nächsten Experimente zwecks Überprüfung zu starten.

Das Problem liegt bei den Fördergebern. Ich habe diese Mühle zur Genüge kennengelernt. Man hat eben 3 Jahre für das Forschungsprojekt Gelder und es ist ein zwangsneurotischer Zustand, daß nur positive Ergebnisse herauskommen müssen, andernfalls ist man draußen! Drau0en heißt dabei: es fehlt die Anerkennung auf internationaler Bühne, damit die Reputationen, damit die notwendigen Gelder....ein Teufelskreis.

Deshalb gibt es soviele Veröffentlichungen, bei denen man einerseits feststellt, daß nichts Neues darinsteht und andere, welche mal wieder unsere Physik revolutionieren wollen!

Ich stehe all diesen Publikationen extrmest skeptisch gegenüber und sage hier:

warten wir das alles mal in aller Ruhe ab.


Netter Gruß

Wilfried

[tomS]

Ja, lieber Wilfried, ich schließe mich da zum Teil an.

Bei allen wissenschaftlichen Erklärungsversuchen sollten ja mehrere Prämissen im Vordergrund stehen:
1) minimaler theoretischer Input
2) Erklärung und Reproduzierung bekannter Phänomene
3) Vorhersage neuer Phänomene (sowie deren experimentelle Bestätigung)

Die MOND ist hier m.E. schlecht aufgestellt
1) sie fällt hinter die ART zurück, d.h. es gibt m.W.n keine wirklich vernünftige relativistische Verallgemeinerung
2) sie erklärt die Rotationsgeschwindigkeiten der Sterne in den Galaxien, d.h. sie liefert evtl. eine alternative Erklärung zur dunklen Materie
2') sie erklärt jedoch andere Phänomene der ART nicht: gravitative Zeitdilatation, Periheldrehung, Lichtaberration, kosmologische Modelle
3) sie sagt m.W.n. keine neuen Phänomene voraus

Die f(R) Gravitation steht da sicherlich besser da
1) sie stellt eine Verallgemeinerung der ART dar; der wesentliche Input ist identisch
1') es gibt erweiterte Theorien der Quantengravitation (asymptotic safety), die diese Verallgemeinerung motivieren
2) sie reproduziert m.W.n. die Phänomene der ART
3) sie kann evtl. die dunkle Materie und die dunkle Energie erklären (das ist aber sicher noch spekulativ)

Demnach sollte klar sein, welchen der beiden Erklärungsmuster ich den Vorzug geben würde. Schlussendlich neige ich aber immer noch zu der Ansicht, dass sich die dunkle Materie aus einer Erweiterung des Standardmodells (Neutrinomasse, SUSY und Neutralinos) sowie neuer Erkenntnisse der Verteilung der gewöhnlichen Materie, die dunkle Energie als Scheineffekt erklären lässt.

[wilfried]

Tag Tom

Schlussendlich neige ich aber immer noch zu der Ansicht, dass sich die dunkle Materie aus einer Erweiterung des Standardmodells (Neutrinomasse, SUSY und Neutralinos) sowie neuer Erkenntnisse der Verteilung der gewöhnlichen Materie, die dunkle Energie als Scheineffekt erklären lässt.

damit sagst Du das, was ich auch denke. Ich stehe dieser Sondermaterie Vorstellung seit langem sehr skeptisch gegenüber. Meistens sind es einfache Dinge, ganz sleten höchst komplizierte Dinge, welche die Physik bestimmen.


Ich habe zur Dunklen Materie eine kleine Zusammenfassung des Standes einerseits bzgl der Experimentalphysik, anderseits bzgl. der Theoretischen Physik erstellt :

http://abenteuer-universum.de/userfiles ... aterie.pdf

Gruß

Wilfried

[tomS]

Wenn diese Skalar-Vektor-Tensor Theorie als relativistische Verallgemeinerung der MOND taugt, dann hätte man doch eine Brücke zur f(R) Theorie geschlagen. f(R) bedeutet ja, dass statt dem Term mit Krümmungstensor R auch weitere Terme vorkommen, die im wesentlichen höheren Potenzen R², R³, ... entsprechen. Außerdem kann man statt dem Riemannschen Krümmunsgtensor R auch den Weyltensor C zur Modellbildung nutzen, d.h. Terme mit C², C³, ... betrachten.

Nun kann an aber zeigen, dass diese f(R) Theorien äquivalent zu der gewöhnlichen ART, d.h. mit f(R) = R sind, wenn man zusätzliche skalare Gravitationsfelder miteinbezieht (in der ART ist das Gravitationsfeld ja gleich dem metrischen Tensor). Leider gibt es m.W.n. keinen Hinweis, welche dieser (unendlich vielen) Polynome in R man nun verwenden soll. Man kann auch zeigen, dass die Theorie mit f(R) = R die niedrigste, klassische Näherung ist, die sich aus der Stringtheorie ergibt. Aus dieser folgt nämlich, dass es ebenfalls diese höhere Terme geben muss.

Man treibt aber gewissermaßen den Teufel mit dem Beelzebub aus: es ist eigentlich trivial, dass wenn man genügend viele dieser Terme mit geeigneten Parametern einführt, man beliebige Phänomene reproduzieren kann. Die Vorhersagekraft und Eleganz der Theorie nimmt also eher ab als zu. Es muss also einen anderen zwingendne Grund geben, diese Terme einzuführen, als "nur" das Reproduzieren experimenteller Daten.

[tomS]

Ja richtig, für f(R) = R hat man es einfach mit der ART ohne zusätzliche Felder zu tun :-)

Zu deiner Aussage zu Skalaren und Vektoren: ich denke, mit "Tensor" in Skalar - Vektor - Tensor ist immer einer Tensor zweiter Stufe gemeint.

[wilfried]

Tag zusammen

die Fage, was ein "tensor" ist habe ich hier geschrieben:
viewtopic.php?f=15&t=995

Man darf nicht einfach hingehen und sagen: "für mich ist ein tensor immer ein tensor 2.Stufe". Das ist eine mathematisch nicht tragbare Vereinfachung.

Netten Gruß
Wilfried

[tomS]

I.A. hast du sicher recht; aber im Kontext der Skalar-Vektor-Tensor-Theorien ist eben m.W.n. immer ein Tensor zweiter Stufe gemeint.

[wilfried]

Tag Tom

das ist zwar richtig, aber eben doch im Gebrauch problematisch; insbesondere, wenn wie hier bei uns im Forum viele unsere Beiträge lesen und dann gewiss wieder einmal mit dem tensor Begriff verwirrt werden.

Meine Empfehlung ist, daß wir uns bemühen sollten die begriffliche Schärfe beizubehalten, denn das hilft unseren weniger erfahrenen Mitgliedern die Übersicht bzw. die mathematische Orientierung zu behalten.

Code: Alles auswählen

Kontext der Skalar-Vektor-Tensor-Theorien ist eben m.W.n. immer ein Tensor zweiter Stufe gemeint

Solche "Vereinfachungen" kommen immer wieder vor.

Netten Gruß

Wilfried

[tomS]

OK, dann formulieren wir diesen Fall nochmal exakt: im Kontext der Skalar - Vektor - Tensor - Theorien ist m.W.n. gemeint, dass die Theorie
0) ein Skalarfeld = Tensor der Stufe (0),
1) ein Vektorfeld = Tensor der Stufe (1) und
2) ein Tensorfeld (gemeint ist hier ein Tensor der Stufe (2))
enthält. Höhere Tensorfelder (3),(4), ... wären mathematisch möglich, sind jedoch physikalisch nicht sinnvoll.

Anmerkung: Man könnte ja auch versucht sein, auch Spinoren einzuführen. Spinoren der Darstellung (1/2) beschreiben die bekannten Teilchen Elektronen, Neutrino und Quark. Spinoren der Darstellung (3/2) kommen in Supergravitationstheorien vor und beschreiben dort das sogenannte Gravitino, den supersymmetrischen Partner zumGraviton der Stufe (2). Höhere Tensoren (3), (4), ... oder Spinoren (5/2), (7/2), ... führen auf Theorien, die physikalisch inkonsistent zu sein scheinen!

Anmerkung: in der Klammer (j) steht dabei immer der Spin des jeweiligen Teilchens.

[AlTheKingBundy]

Ich halte die neuen Erkenntnisse für bemerkenswert. Soweit ich (in einem anderen Artikel) verstanden habe, wird keine neue Theorie aufgestellt, sondern es werden neue Interpretationsmöglichkeiten auf Grundlage experimenteller Fakten aufgezeigt, u.a. dass die dunkle Materie evt. überflüssig ist. Es wird in dieser Richtung bestimmt weiter gemessen und vermessen werden und es bleibt mit Spannung abzuwarten, was sich für eine Wahrheit herauskristalisieren wird.

[tomS]

Höhere Tensorfelder (3),(4), ... wären mathematisch möglich, sind jedoch physikalisch nicht sinnvoll.

Das kann man nicht sagen. Der Riemann-Tensor, ein Tensor 4.Stufe, ist sogar einer der wichtigsten der ART.

Da liegt ein Missverständnis vor. Natürlich kann man aus fundamentalen Tensorfeldern (durch Differentation) höhere Tensoren konstruieren. In der ART ist das fundamentsale Feld ein 2-Tensor, nämlich die Metrik. Der Riemann-Tensor wird aus der Metrik konstruiert.

Meine Argumentation bezog sich auf das fundamentale Tensorfeld, nicht auf die daraus konstruierten höheren Tensoren. Dem fundamentalen Feld entspräche ja z.B. das Gravitation mit Spin 2, so wie z.B. das Photon einem Spin-1 Feld entspricht. Dem Riemanntensor entspricht kein Feld, sondern die Wechselwirkung eines Feldes.

Ach ja, noch etwas: während in der ursprünglichen Formulierung der ART basierend auf der Metrik höhere f(R) Terme zulässig sind, ist die Formulierung basierend auf Zusammenhang und Vierbeinen (Einstein-Palatini-Wirkung) ziemlich restriktiv und legt eigentlich nahe, dass die Einstein-Hilbert-Wirkung eindeutig festgelegt ist, also keine weiteren Ternme in R auftreten sollten.

[tomS]

Was ist aber nun, wenn man bei der Metrik ansetzt, sie verallgemeinert, ihr die Symmetrie entzieht? Wenn also von A nach B die Entfernung eine andere ist als von B nach A. Das mag sich paradox anhören, aber wenn man die Sache abstrakter sieht und sich vergegenwärtigt, dass man oft auf einen Berg langsamer heraufkommt als hinunterkommt, dann sind hier die zeitliche Abstände für das Überwinden des Abstandes unterschiedlich.

Ich habe keine Ahnung, was das mathematisch (geometrisch;in der Sprache der Mannigfaltigkeiten) bedeuten sollte.

[tomS]

Also ich denke, dass auch in einer affinen Geometrie die geradeste Verbindung von A nach B gleoich der von B nach A ist; aber das wäre noch nachzuprüfen. Bei einer Mannigfaltigkeit mit Torsion (die entsteht u.a. aus der Spindichte der Materie und wird in der Eistein-Cartan-Theorie explizit berücksichtigt) sind übrigens die kürzesten und die geradesten Verbindungen nicht mehr inbedingt identisch.

Eine verallgemeinerte Metrig mit d(A,B) ≠ d(B,A) wirst du nicht finden, denn das ist schlichtweg keine Metrik mehr. Evtl. sagt die nicht-kommutative Geometrie etwas dazu.

[tomS]

aber was soll das geometrisch bedeuten?

[tomS]

Was wäre denn in der Kosmologie eine Situation, wo es auf die Richtung A-B oder B-A ankäme?

[wilfried]

Tag zusammen

Werner war so nett und hat meine kleine Zusammenfassung über DM in meinem Beitrag auf Seite 3 eingepflegt.

Danke dafür Werner!

Netten Gruß

Wilfried

[tomS]

Ein super Beitrag, der hoffentlich viele Leser finden wird

[wilfried]

Tag Tom

recht herzlichen Dank!

Gruß

Wilfried

[PeterM]

Hallo an alle,

anbei ein möglicherweise interessanter Bericht.

http://www.welt.de/wissenschaft/weltrau ... nicht.html

Könnte da die die Dunkle Materie stecken ?



Viele Grüße

Peter

[wilfried]

Tag zusammen

ich kenne diese Situation, stehe ihr aber bzgl. Massendefekt -Grund für die DM- noch sehr skeptisch gegenüber.

Wir dürfen eines nicht vergessen:

Es kann sich nur um Galaxien handeln, die ganz ganz jung sind. Diese sind nicht sehr ausgeprägt. Und ob diese a) den Massendefekt leifern und dann auch noch b) die Auswirkung auf unser System haben...naja, da sind Zweifel berechtigt.

Ich kann tensor´s Skepsis nur mit unterstreichen!

Mal sehen, wie sich das entwickelt. Das wird auch recht spannend werden.

Netten Gruß

Wilfried