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 Beitrag 0-361
 
 

 
Warum heutige Physik bei hoher (aber noch endlicher) Energiedichte versagt

 
 
In vielen Büchern wird behauptet, dass im Zentrum Schwarzer Löcher — und auch im Urknall — es zu unendlich großer Materiedichte käme.
 
Tatsächlich aber gilt, dass heutige physikalische Modelle bei hinreichend hoher — aber durchaus noch endlich großer
— Dichte undefiniert werden.
 
     
  • Erstens: Einsteins ART kann nicht bis in den Urknall hinein formuliert werden, denn hierfür wäre es nötig, für jeden dem Urknall noch so nahen Raumzeitpunkt einen Energie-Impuls-Tensor
     
    Ti,k   =   Ti,k ( ρ,P )

     
    formulieren zu können ( ρ die Energiedichte, P der Druck ).
     
    Dies aber ist nicht möglich, da sich Baryonen nicht genauer als bis hin zu ihrer Compton-Wellenlänge ( λ = h/mc ) lokalisieren lassen. Mit anderen Worten: Wegen der unvermeidlichen quantenphysikalischen Unschärfe kennen heute bekannte physikalische Modelle keine sinnvollen Dichten größer als
     
    1064 g/cm3  =  mN/λ3

    Hier ist m die Masse des Protons und N die Zahl aller Baryonen im Universum.
     

     
  • Zweitens: Schon bei der sehr viel kleineren Planckdichte (= 1056 g/cm3 ) brechen unsere Modelle zusammen, denn ab da wächst der Schwarzschildradius jeden Baryons über seine Comptonwellenlänge hinaus, so dass sich unter solchen Drucken jedes Baryon als Schwarzes Loch darstellt.
     

     
  • Drittens: Eine nochmals um gut 40 Größenordnungen kleinere obere Grenze für sinnvolle Dichte-Angaben impliziert allein schon das Pauliprinzip, nach dem Raumwürfel kleiner als h3 keine zwei Baryonen enthalten können. Dies hat eine maximal gerade noch sinnvolle Dichte von
     
    m/λ3  =  1015 g/cm3

    zur Folge, jenseits derer heutige Quantenphysik versagt.

 
Wir sehen: Bei hinreichend großer Dichte sind beide — Einsteins Theorie ebenso wie die Quantenphysik — gar nicht mehr anwendbar (weswegen die Physiker sich denn auch so dringend eine Quantengravitationstheorie wünschen).
 
 
 
Quelle: Hans Jörg Fahr: Mit oder ohne Urknall, 2. Auflage 2016, S. 326-328


 


aus Notizen zu:

Objekt vs Modell (in der Physik)


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