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Was uns oft nicht bewusst ist

   


Zentrale Erkenntnisse der Physik

   





D i s k u s s i o n


 Beitrag 0-328
Zum Wert der Wissenschaft — und warum man auch sie kritisch zu hinterfragen hat

 
 

 
Wissenschaft ist ...
 
 
nicht deshalb vertrauenswürdig, weil sie immer recht hätte,
 
sondern weil sie uns stets die  b e s t e n  Antworten liefert, die bisher gefunden wurden.

 

 

 Beitrag 0-181
Geist und Materie — wie sie sich definieren

 
 

 
Geist und Materie

 
 
Ganz offensichtlich besteht all unsere Realität aus Geist und Materie, wobei
 
  • ein  m a t e r i e l l e s  Objekt  eines ist, dem sich Impuls und Energie zuordnen lassen,
     
  • ein  g e i s t i g e s  Objekt  aber stets nur als Bewusstseinszustand in den Köpfen biologischer Wesen existieren kann.

Da sich geistige Objekte in mündlicher oder schriftlicher Form weitergeben lassen, ist klar, dass sie in Form von Nachrichten existieren können, die sich materiellen Objekten aufprägen lassen und dann (als Form) durch sie zwar nicht verstanden, aber doch über Zeit und Raum hinweg transportiert werden können.
 
Bevor es Menschen gab — Wesen mit Bewusstseinszustand — gab es keine geistigen Objekte ( oder vielleicht doch? ).
 
Wo z.B. ein Wolf sein Revier durch Urin markiert, spätestens aber dann, wenn er so eine Markierung findet, existiert ganz sicher auch ein geistiges Objekt.

 
 
Quelle der Definition: Josef Hohnerkamp: Was können wir wissen? (Springer 2013, Kap.7: Wandlungen des Materiebegriffes)

 

 
Harte und weiche Naturwissenschaft

 
 
Es wundert mich immer wieder, wie schwer es manchen Menschen fällt, den Unterschied zwischen Naturwissenschaft und Geisteswissenschft zu erklären.
 
Welch ausweichende Antworten man da bekommt, zeigt sich z.B. auf gutefrage.net in [1] und [2].
 
Selbst wer ernsthaft versucht, eine zu geben (wie etwa Michael Blume), produziert zwar interessante, meist aber doch recht umständliche Erklärungen.
 
Daher hier nun meine eigene Antwort:
 
 
Es gibt Wissenschaften — ich nenne sie die harten Naturwissenschaften —, die sich ausschließlich mit Materie befassen: Physik, Chemie, Biologie, Neurologie und natürlich sämtliche Ingenier-Wissenschaften.
 
Daneben gibt es die reinen Geisteswissenschaften — die also, die sich nur mit geistigen Objekten befassen: Mathematik, Erkenntnistheorie, und Sprachwissenschaft.
 
Die meisten Wissenschaften allerdings sind ganz klar Mischformen, die sich grob — aber doch nicht ausschließlich — mit Geistigem oder Materiellem befassen: Psychologie, Medizin, Wirtschaftswissenschaft, Geschichte und — als Extremfall — die Philosophie (die ja einfach nur nach Wahrheit und Erkenntnis sucht).
 
Künstler verbinden sogar ganz gezielt Materielles mit Geistigem.
 
 
Mein Fazit also:

 
Es gibt keine klare Trennung von Naturwissenschaft und Geisteswissenschaft.
 
Verwunderlich ist das nicht, denn Teil der Natur sind auch die geistigen Objekte.
 
 
Die Natur umfasst mehr — weit mehr — als nur materielle Objekte.
 

 
 
Gebhard Greiter, Jan 2016

 

 Beitrag 0-186
Warum man heute selbst das Licht noch als Materie einstuft

 
 

 
Was gilt heute als Materie?

 
 
Heute gilt als Materie tatsächlich alles, was Energieträger ist — sogar das Licht.
 
Das war nicht immer so, doch wie es dazu kam, erklärt der Physiker Prof. em. Josef Hohnerkamp so:
 


Hohnerkamp (2013, stark gekürzt):
 
Der englische Naturforscher Isaac Newton stellte fest, dass es bei verschiedenen Körpern auch einer verschiedenen Kraftanstrengung bedarf, ihre Bewegung zu ändern. Er führte als Maß für solche Trägheit den Begriff Masse ein und postulierte auch gleich, dass jene Masse dafür verantwortlich sei, dass Körper sich gegenseitig anziehen. Fortan galt die Eigenschaft, Masse zu besitzen, als Spezifikum materieller Objekte (und auch heute findet man das oft so formuliert, z.B. in Wikipedia).
 
Materielle Objekte sind danach alle Objekte, die Masse besitzen und daher Trägheit bei Bewegungsänderung zeigen sowie von anderen Objekten gleicher Art angezogen werden.
 
Erst Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie mache uns klar, dass dazu auch Licht gehört und man das Wort » Masse « besser durch » Energie « ersetzt, da ja Masse im Sinne Newtons nicht notwendig Ruhemasse ist.
 
 
Was aber wurde nun aus dem Begriff » Materie « ?
 
Offensichtlich bestehen alle Objekte, die man vor Einstein als materiell bezeichnet hatte, aus Elementarteilchen, d.h. aus Quanten. Auch das Licht — sich uns als Welle eines elektromagnetischen Feldes zeigend — ist auf mikroskopischer Ebene ein Strom von Quanten.
 
Somit musste man sich neu überlegen, was denn nun das Spezifikum eines materiellen Objekts sein solle.
 
 
Mit Hilfe der Relativitätstheorien und der Quantenphysik ist leicht einzusehen, wie die Definition des Begriffs » Materie « abzuwandeln ist, um diesen neuen Einsichten Rechnung zu tragen:
 
 
Was ein materielles Objekt kennzeichnet, ist nicht die Eigenschaft (Ruhe-) Masse zu haben,
 
sondern die Eigenschaft Energieträger zu sein.

 
 
Aber nicht nur das: Wer die Spezielle Relativitätstheorie kennt, der weiß, dass die Energie immer zusammen mit einem Impuls auftritt, diese beiden Größen also ebensowenig von einander trennbar sind wie Zeit von Raum.
 
Demnach sagt die Physik heute:
 
Materielle Objekte sind alle,
 
denen sich ein Energie-Impuls-Vektor zuordnen lässt.

 
 
Note: Da sich die neue Sprechweise noch nicht überall durchgesetzt hat — und alte Schriften ohnehin nicht abänderbar sind — wird häufig noch von Masse gesprochen, wo eigentlich Materie bzw. die sie darstellende Energie gemeint sind.

 
Sie ist relativ, d.h. aus der jeweils subjektiven Sicht unterschiedlicher, relativ zueinander bewegter Bezugssysteme heraus unterschiedlich groß.
 


 
Quelle: Josef Hohnerkamp: Was können wir wissen? (Springer, 2013), S. 53-59

 
 
 
Nicht-Pysiker verstehen unter Materie deutlich weniger: Für sie ist Materie nur das, was Summe von Elementarteilchen ist, die Ruhemasse haben (sich also nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können).

 

 Beitrag 0-137
Raum, Zeit und alles darin Existierende lassen sich nicht voneinander trennen

 
 

 
Raum, Zeit und alles darin Existierende

formen einander

und sind deswegen untrennbar miteinander verwoben

 
 
Wie Einsteins Gravitationstheorie zeigt, bestimmen nicht nur Massen, sondern z.B. auch elektromagnetische Felder — jede Verteilung von Energie — nach Maßgabe seiner Feldgleichungen die Metrik der Raumzeit.
 
Die erste Prüfung für Einsteins Gleichung war natürlich die Frage, ob man Newtons Gravitationsgesetz dort als Näherung wiederfindet. Da sich nun aber für einzelne materielle Körper — beispielsweise unser Sonnensystem — das Gravitationsfeld nach Maßgabe von Einsteins Feldgleichung relativ leicht errechnen lässt, zeigte sich schnell,
  • dass der Hauptterm der Lösung tatsächlich Newtons Gesetz ist
     
  • und dass die zusätzlichen Terme, die über diese Näherung hinausgehen, sogar noch ein altes Problem der Himmelsmechanik lösen:
     
    Bei den Berechnungen der Bahn des Planeten Merkur mittels Newtons Gesetz hatte sich bezüglich seiner Wanderung des sonnennächsten Punktes im Raum (der sog. Periphereldrehung) stets eine kleine Diskrepanz zur Beobachtung ergeben. Berücksichtigt man nun aber die zusätlichen Terme, so verschwindet sie.

Weitere Test waren erfolgreich und sind ausführlich diskutiert worden.
 
Beide — die spezielle wie auch die allgemeine Relativitätstheorie — gelten heute als etabliert und finden vielfältige Anwendung: Die GPS-Navigationsgeräte unserer Autos, Flugzeuge und Schiffe etwa würden ohne sie nicht funktionieren.
 
 
Damit sind nun nicht mehr nur Raum und Zeit untrennbar miteinander verwoben, sondern auch alle materiellen Dinge und alle Energie tragenden der Welt mit der Raumzeit.
 
Insbesondere sehe ich (Gebhard Greiter) in der Tatsache, dass erst Einsteins Theorie GPS-Geräte hinreichend genau macht, einen überzeugenden Beweis dafür, dass nicht einfach nur unser Zeitgefühl — welches ja relativ ungenau ist — die Zeit konstruiert.
 
 
Die Aussagen der Realativitätstheorien über Raum und Zeit haben unter denen, die diese Theorien studiert oder anhand von Experimenten überprüft haben, große Begeisterung hervorgerufen.
 
Dennoch gab es unter Philosophen, Theologen, ja selbst Physikern auch heftigen Widerspruch. Die Tatsache nämlich, dass Einstein aus einem physika­lischen Prinzip (dem Äquivalenprinzip) etwas über Raum und Zeit folgern konnte, das empirische Bestätigung fand, stand im Widerspruch zu Aussagen von Kant, nach denen weder Raum noch Zeit empirische Begriffe seien, sondern lediglich Formen des Anschauens, die — wie Kant überzeugt war — noch "vor aller Wahrnehmung eines Gegenstandes in uns angetroffen werden".
 
Von Philosophen wurden unterschiedlichste Versuche unternommen, damit fertig zu werden. Details dazu findet man in Hentschel K.: Interpretationen und Fehl­inter­pretationen der Allgemeinen Relativitätstheorie durch Zeitgenossen Albert Einsteins (Birkhäuser 1990).
 
 
Quelle: Josef Honerkamp: Wissenschaft und Weltbilder, Springer 2015, S. 211-213


 

 Beitrag 0-319
Wie sich Raum definiert

 
 

 
Wie sich Raum definiert

 
 
Der Physiker Paul Davies schrieb:
 
Die Kosmologen haben lange darum gerungen, wie man die Expansion des Universums mit einfachen Worten am besten erklären kann. Für Laien am ehesten verständlich könnten folgende vier Aussagen sein:
     
  • Der Raum befindet sich im Universum — nicht umgekehrt das Universum im Raum.
     
  • Der Urknall fand überall im Raum statt — nicht nur an einem bestimmten Punkt.
     
  • Er bestand in der schlagartigen Ausdehnung des Raumes — war also nicht einfach nur eine Explosion irgendwo im Raum.
     
  • Das expandierende Universum gleicht einem Hefeteig, der aufgeht. Die Abstände von Rosinen darin (der Galaxien) vergrößern sich dadurch ständig.

 
Etwas genauer noch lässt sich sagen:

 
Die Tatsache, dass Raum existiert, bedeutet nichts anderes, als dass
 
zueinander disjunkte Objekte zum Austausch von Information Zeit benötigen.

 
 
Ihr Abstand ist proportional zur Zeit, die jedes Signal  m i n d e s t e n s  benötigt, um von einem der Objekte zum jeweils anderen zu kommen.

 
Kein Signal kann schneller sein als ein Lichtsignal.

 
Damit ist eine Eigenschaft des Lichts dafür verantwortlich, dass Zeit und Raum existieren.

 
Unter dem Urknall versteht man ein Ereignis, welches die so definierten Abstände aller damals existierenden Objekte fast schlagartig um mindestens den Faktor 1050 vergrößert hat.

 

 Beitrag 0-433
Der Zeitpunkt, zu dem — aus Sicht der Physik — ein Ereignis eintritt

 
 

 
Der Zeitpunkt, zu dem ein Ereignis eintritt

 
 
Der Zeitpunkt, zu dem ein Ereignis E durch einen Beobachter B beobachtet wird — in dem Sinne, dass ihn Licht oder eine Gravitationswelle erreicht, das bzw. die durch E abgestrahlt wurde — ist der Zeitpunkt, zu dem sich E frühest möglich dem B bekannt gemacht haben kann.
 
Wer weiß, wie lange diese Nachricht unterwegs war — d.h., wer weiß, wie weit Ort(B) von Ort(E) in räumlicher Hinsicht entfernt ist — wird wissen, wann E eintrat.
 
Kein Signal kann sich schneller ausbreiten als Licht im Vakuum.
 
 
 
Der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit wegen hat das folgende Konsequenzen:
 
 
Die Zeit eines Objektes X, welches sich von einen Beobachter B weg bewegt, wird — aus Sicht von B — langsamer vergehen als seine eigene Zeit.
 
Die Zeit eines Objektes X, welches sich auf einen Beobachter B zu bewegt, wird — aus Sicht von B — schneller vergehen als seine eigene Zeit.
 
 
Mit » aus Sicht von B « ist hier die rein nur beobachtungstechnische Sicht gemeint.

 
 
 
Nebenbei noch:

 

 Beitrag 0-144
Die zentralen Aussagen von Einsteins Relativitätstheorie

 
 

 
Spezielle Relativitätstheorie sagt:

 
 
Unabhängig vom Zustand eines Beobachters wird das Licht sich relativ zu ihm mit stets gleicher Geschwindigkeit bewegen. Daraus folgt:
 
Sind A und B zwei relativ zueinander bewegte identisch gebaute Objekte, die jeweils identisch gebaute Uhren enthalten, so werden — nur aus Sicht von B
     
  • die Uhr von A langsamer gehen als die Uhr von B,
     
  • alle Abstände auf A in Bewegungsrichtung verkürzt sein
     
  • und A — wieder nur aus Sicht von B — mehr Masse haben als B.

Diese Unterschiede sind nur beobachtungstechnisch begründete Unterschiede, die zustande kommen, weil die Lichtgeschwindigkeit endlich ist.
 
Dies nämlich bewirkt, dass fern vom Beobachter eintretende Ereignisse ihm erst als etwas später eingetreten erscheinen und dieser Zeitverzug umso größer sein wird, je weiter entfernt vom Beobachter das Ereignis stattfindet.
 
Und natürlich gilt, dass umgekehrt aus Sicht von A
     
  • die Uhr von B langsamer geht als die von A,
     
  • alle Abstände auf B in Bewegungsrichtung verkürzt sind
     
  • und B mehr Masse hat als A.

Mehr dazu findet sich erklärt auf Seite » Relativitätstheorie beschreibt beobachterspezifische Realität «.
 
 
Konsequenz aus all dem:

 
Jede Quantifizierung von Zeit oder Masse (= Objektenergie) ist relativ,
 
d.h. abhängig davon, wie sich das beobachtete Objekt relativ zum Beobachter bewegt.

 
 
Beweis: Die Objektenergie ergibt sich als Summe der Bewegungsenergie des Objekts (die relativ ist, da alle Geschwindigkeit relativ ist) und der Ruheenergie des Objekts (welche seine Ruhemasse multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit ist).

 
 
Wichtiger Hinweis:
    Wer von » Masse « spricht, kann damit entweder die relativistische (reale) Masse eines Objekts meinen (wie wir hier) oder seine Ruhemasse. Nur letztere ist aus Sicht aller Beobachter — d.h. bezogen auf jedes Bezugssystem — gleich.
     
    Einstein hat dafür plädiert, nur die Ruhemasse als Masse zu bezeichnen (siehe Wechsel im Wortgebrauch).
     
    Wer sicher sein möchte, immer richtig verstanden zu werden, der sollte den Begriff » Masse « gar nicht mehr gebrauchen, sondern einfach nur noch die Begriffe Energie und Ruhemasse.

 
In » The Concept of Mass in the Einstein Year « liest man (zu Beginn von Kapitel 5 auf Seite 16):

L.B. Okun (2006, 2008):
 
The relation discovered by Einstein is not  E = mc2 , but  E0 = mc2 , where E0 is the energy of a free body at rest introduced by Einstein in 1905.

 


Lies mehr dazu auf Seite » Relativistische Dynamik «


 

 Beitrag 0-432
Auch Druck erzeugt Gravitation

 
 

 
Auch Druck erzeugt Gravitation



John Barrow (Zitat):
 
Nach Einsteins Gravitationstheorie sind alle Formen von Energie Quellen von Gravitationskraft — auch Druck.
 
Es ist also paradoxerweise so, dass der Druck, der sich in von Gravitation zusammengepresster Materie aufbaut, die Kontraktion der Materie nicht zum Halten bringen kann, sondern sie sogar noch beschleunigt und damit den Augenblick "unendlicher" Dichte schneller herbeiführt.
 


 
Quelle: John D. Barrow: Das Buch der Universen (2011), S. 184

 
 
Wenn Fermionen (z. B. Protonen, Elektronen oder Neutronen) in Sternen zu großer Dichte konzentriert sind, tritt der Gravitation, die nach innen wirkt und zu höherer Dichte führt, ein Entartungsdruck (auch: Fermi-Druck) entgegen. Der Entartungsdruck wirkt dem Gravitationsdruck entgegen und hat seine Ursache im Pauli-Prinzip, das verbietet, dass zwei Fermionen einen identischen Quantenzustand annehmen können.
 
 
In einem Doppelsternsystem kann ein Weißer Zwerg durch einen Akkretionsfluss von seinem Begleitstern weiter anwachsen. Wenn seine Masse dabei die Chandrasekhar-Grenze erreicht, kann der Entartungsdruck den Gravitationsdruck nicht mehr kompensieren. Man könnte daher annehmen, es entstünde dann ein Neutronenstern. Stattdessen kommt es aber durch die ansteigende Temperatur und Dichte zu neuen Kernfusionsreaktionen und es entsteht eine Supernova vom Typ Ia, denn der Weiße Zwerg besteht im Gegensatz zu einem Neutronenstern noch aus fusionsfähiger Materie.
 
 
Ein Neutronenstern ist ein astronomisches Objekt, dessen wesentlicher und namensgebender Bestandteil Neutronen sind. Ein Neutronenstern steht am Ende seiner Sternentwicklung und stellt damit das Endstadium eines massereichen Sterns dar, der die Chandrasekhar-Grenze nicht erreicht. Es wurden Massen dieser Sterne zwischen etwa 1,2 und 2,0 Sonnenmassen festgestellt. Somit sind Neutronensterne extrem kompakt — dichter als ein Atomkern. Damit sind Neutronensterne die dichtesten bekannten Objekte ohne Ereignishorizont. Typische Neutronensterne drehen sich sehr schnell und sind stark magnetisiert.
 
FRAGE: Warum steht die Existenz von Neutronensternen nicht im Widerspruch zu dem, was John Barrow oben sagt?
 
Neutronensternen gilt intensives Forschungsinteresse, da Details ihres dynamischen Verhaltens und ihrer Zusammensetzung noch unbekannt sind und an ihnen extreme Materieeigenschaften unter in der Natur beobachtbaren Bedingungen untersucht werden können.

 

 Beitrag 0-316
Was man unter » Raum « versteht

 
 

 
Was ist Raum?

 
 
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie bestätigt, was schon Leibniz vermutet hat:
 
 
Raum als solchen gibt es gar nicht - es gibt nur Abstand zwischen Materie.
 
Abstände sind relativ, d.h. stets nur relativ zu einem jeweils fest gewählten Objekt mit Ruhemasse eindeutig quantifizierbar.
 
Dieses Objekt nennt man dann den Beobachter.

 
 
Wie unterschiedlich groß der Abstand zweier Objekten aus Sicht unterschiedlicher Beobachter ist, hängt davon ab,
     
  • wie schnell und in welche Richtung sich jedes der beiden Objekte relativ zum Beobachter bewegt,
     
  • und welcher Beschleunigung Beobachter und beobachtete Objekte unterliegen.


 

 Beitrag 0-178
Die Natur kennt keine Zeit — sie kennt nur objektspezifische Eigenzeit (= Alter)

 
 

 
Wirklich ist nur Alter — aber nicht die Zeit

 
 
Immer noch kann die Theoretische Physik nicht beantworten, was denn nun eigentlich das wahre Wesen der Zeit ist. Der gegenwärtige Stand der Diskussion findet sich — gezielt vollständig und sehr genau — aufgeschrieben in den Büchern
 

Meiner Ansicht nach aber haben Einstein und die Quantenphysik das Rätsel um die Zeit längst gelöst, denn:

 
 
Die Natur kennt keine Zeit — sie kennt nur Alter
 
im Sinne von » Eigenzeit «

 
Beweis hierfür ist folgende Argumentation:
 
Einstein und Bohr haben uns gelehrt, dass es zwischen Wirklichkeit und Realität einen ganz gravierenden Unterschied gibt:
     
  • Wirklichkeit ist das objektiv Vorhandene (dessen Funktionsweise wir aber nicht kennen),
     
  • Realität aber ist der Menschen subjektive Sicht auf die Wirklichkeit (es kann dies die Sicht eines Individums oder auch die Sicht einer ganzen Gruppe von Individuen, beispielsweise einer ganzen Gesellschaft sein, oder gar sämtlicher Menschen überhaupt).
     
    Anders ausgedrückt: Realität ist stets etwas nur durch unseren Verstand Konstruiertes — etwas nicht Wirkliches (siehe Wie real ist die Welt um uns herum?).

Nun weiß man aber:
     
  • Einsteins Spezielle Relativitätstheorie zeigt: Jede Quantifizierung von Zeit ist subjektiv (genauer: abhängig vom gewählten Bezugssystem).
     
  • Seine Allgemeine Relativitätstheorie aber — und insbesondere das sog. Zwillingsparadoxon sowie seine den Physikern ja bekannte Lösung — zeigen:
     
    Da sich das Alter eines Objekts aufgrund seiner Eigenzeit ergibt, ist Alter etwas Objektives, d.h. etwas, das man als wirklich (statt als nur real) anzusehen hat. Experimente im Labor mit schnell im Kreis bewegten, und damit beschleunigten Myonen bestätigen das:
     
    In ihrem Experiment verglichen die Wissenschaftler zehntausend ruhende Teilchen im Labor mit zehntausend schnell bewegten Teilchen im Speicherring.
    Die Messung zeigte, dass nach zwanzig Mikrosekunden kein einziges ruhendes Myon mehr vorhanden war, aber doch noch 8600 bewegte Myonen. Das Zwillingsparadoxon ist hier in spektakulärer Weise realisiert: Die meisten im Kreis bewegten Myonen existieren noch, wenn fast alle ruhenden schon zerfallen sind.
     
    Quelle: http://www.weltderphysik.de/gebiete/theorie/albert-einstein-und-die-relativitaetstheorie/spezielle-relativitaetstheorie/
     
    Siehe auch: Myonen und Spezielle Relativitätstheorie.
     
    Auch die zentralen Ergebnisse der beiden Relativitätstheorien sollte man sich nochmals vor Augen geführt haben.

 
 
Nebenbei: Auf die Frage, » Was ist Zeit? « soll Einstein einmal geantwortet haben » Zeit ist, was man von der Uhr abliest «. Wie meine Argumentation oben zeigt, wissen wir jetzt, dass Einstein damit recht hatte — und das wirklich im buchstäblichen Sinne. Was er sagte, war ganz offenbar mehr als nur eine flapsige Bemerkung (wie klar auch immer ihm selbst das gewesen sein mag). Sein Gefühl dafür, was physikalisch richtig sein mag, war einzigartig.
 
 
Da wir jetzt also wissen, dass Zeit stets nur das subjektiv gefärbte Ergebnis einer Beobachtung von Eigenzeit ist, stellt sich die Frage, warum wir sie in unserem Alltagsleben dennoch dermaßen erfolgreich nutzen. Das aber liegt daran,
  • dass in unserem Alltagsleben die Unterschiede zwischen Zeit und objektspezifischer Eigenzeit gering genug sind, dass man sie vernachlässigen kann
  • bzw. dass wir gelernt haben, sie zu berücksichtigen in jedem Kontext, in dem sie nicht mehr ignoriert werden dürfen (beim GPS-System etwa).
Tatsache also ist: Nicht Zeit, sondern Eigenzeit, ist das, was uns hilft. Eigenzeit aber ist normiert quantifizierte Veränderung des Objekts, dem sie sich zuordnet. Solche Normierung gelingt nur im Fall hinreichend einfach gebauter Objekte (Atomuhren). Wir nutzen sie als Stellvertreter komplizierterer Objekte — wählen sie aber für jedes Objekt so, dass seine Eigenzeit und die der es vertretenden Uhr nur unwesentlich unterschiedlich sind.
 
 
Nebenbei noch: Was für das Paar Zeit und Eigenzeit richtig ist, gilt natürlich auch für das Paar Länge und Abstand: Länge ist das beobachterspezifisch subjektiv gefärbte Ergebnis einer Beobachtung von Abstand.
 
 
Mit der hier angesprochenen beobachterspezifischen Subjektivität ist natürlich stets das vom Beobachter gewählte Bezugssystem gemeint.
 
Natürlich lässt sich der eben beschriebene Sachverhalt aber auch über die Physik hinaus noch als richtig erkennen: Je spannender die Tätigkeit ist, die ein Mensch gerade ausübt, desto schneller wird ihm — seinem Gefühl nach — die Zeit vergehen. Ursache so entstandener Subjektivität ist dann (z.B.), wie oft jene Person sich gedrängt fühlt, auf eine Uhr zu sehen.
 
 
Nebenbei noch: Wie wir jetzt wissen, muss Einsteins Ausspruch
 
 
Zeit ist, was man von der Uhr abliest.

verstanden werden als
 
Zeit ist stets nur, was man von der eigenen Uhr abliest.

 
 
Letztlich ist jedes Objekt seine eigene Uhr.
 
Und tatsächlich schrieb Einstein (1905 in seinem Aufsatz Zur Elektrodynamik bewegter Körper): "Es könnte scheinen, dass alle die Definition der Zeit betreffenden Schwierigkeiten dadurch überwunden werden können, dass ich an Stelle der Zeit die Stellung des kleinen Zeigers meiner Uhr setze."
 
 
Da beschleunigte Objekte im Vergleich zu nicht beschleunigten aus der Sicht Dritter weniger schnell altern, sind die Entfernungen, die ein Mensch während seines Lebens im Prinzip überwinden kann, nur deswegen begrenzt, weil sein Organismus nur begrenzt hohe Beschleunigung auszuhalten im Stande ist.
 
Für Objekte, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gibt es keine Zeit.

 

 Beitrag 0-180
Welche Eigenschaften hat Eigenzeit? Ist sie wirklich?

 
 

 
Eigenschaften der Eigenzeit

 
 
Auch Einsteins Relativitätstheorie ist nur eine Theorie. Wir können deswegen nicht sicher sein, dass sie in allem recht hat, was sie uns sagt. Legen wir sie aber zugrunde, so haben wir davon auszugehen, dass Eigenzeit folgende Eigenschaften hat:
     
  • Sie ist — mit letzter Genauigkeit wenigstens — nur durch das Objekt selbst beobachtbar.
     
  • Wie viel Eigenzeit ein Objekt verbraucht, um von einem Ereignis E1 zu einem anderen Ereignis E2 zu kommen, ist davon abhängig, welchen Weg durch die Raumzeit es nimmt (Beweis: das Zwillingsparadoxon und seine Lösung durch die ART).
     
  • Der Fluß der Eigenzeit entspricht einer Alterung des Objekts.
     
  • Wir kennen nur ganz wenige Objekte, von denen wir nicht mit Sicherheit sagen können, ob sie unendlich alt werden können. Es sind dies
     
    • der Kosmos (bzw. Universen)
    • sowie alle Elementarteilchen, von denen wir bisher nicht wissen, ob sie zerfallen (Protonen und Neutrinos).

     
  • Nach Einsteins Theorie lässt sich nicht ausschließen, dass Eigenzeit der Wirklichkeit zuzurechnen ist. In dem Fall könnt es gut sein, dass wir nie mehr über sie erfahren, als wir jetzt schon wissen.

 
Dass wir über Eigenzeit tatsächlich schon alles wissen, was die Natur uns offenbart, ist keineswegs klar (selbst dann nicht, wenn sie sich tatsächlich der Wirklichkeit zurechnen sollte).
 
Spekulationen, die es noch zu klären gibt, sind wenigstens folgende:
     
  • Hat tatsächlich  j e d e  Art von Objekten eine durch die Natur gegebene Halbwertszeit?
     
    Diese Vermutung liegt nahe, da wir für alle uns bekannten Elementarteilchen — Protonen und Neutrinos ausgenommen — eine Halbwertszeit beobachtet haben, die sogar noch ihrem Wert nach Naturgesetz zu sein scheint, obgleich dieser Wert spezifisch zur Art der Teilchen ist.
     
    Nur für Protonen und Neutrinos scheint er — wenn sie überhaupt zerfallen — jenseits dessen zu liegen, was für menschliche Experimentalphysik bisher nachweisbar war.
     
    Auch alle uns bekannten Arten biologischer Lebenwesen haben eine für die jeweilige Art typische mittlere Lebenserwartung.
     
    Dies gilt selbst für große unbelebte Objekte, für Sterne etwa, ja sogar für Schwarze Löcher (auch wenn für sie die "Art" durch ihre Masse gegeben erscheint, Masse aber — wie wir wissen — relativ ist).
     
  • Man könnte auf die Idee kommen, daraus zu folgern, dass der Fluß der Eigenzeit — den wir ja auch unter dem Begriff "Alterung" kennen — Objektverschleiß bewirkt.
     
    Auch scheint die Existenz von Eigenzeit immer an die Existenz des Objekts gebunden zu sein, dem sie sich zuordnet. Dies ist der Grund dafür, dass ich in Notiz Wirklich ist nur Alter — aber nicht die Zeit für die Eigenzeit auch den Begriff » Alter « verwende.
     
    Solch physikalisches Objektalter darf natürlich nicht mit dem im Sinne von Biologie oder Medizin verwechselt werden, da letzteres ja auch mit Zerfall von Form zu tun hat, die per Emergenz entstand.

 
 
Ein Spezialfall von Eigenzeit ist

die Eigenzeit nicht beschleunigter Objekte (sog. proper Time): Sie ist nicht-relativ.


Lee Smolin in seinem Buch » Time Reborn « (S. 58-59):
 
If you remove everything corresponding to the observations of particular observers from the description of nature given by Special Relativity, there remains the casaul structure. Since this is all that's observer-independent, it must — if the theory is true — correspond to physical reality [Wirklichkeit]. Hence, to the extent that Special Relativity is based on true principles, the universe is timeless. It is timeless in two senses:
  • There is nothing corresponding to the experience of the present moment,
  • and the deepest description is of the whole history of causal relations at once.
Relationships are the only reality that corresponds to time — relationships of a causal sort.
 
Besides the causal structure, there is another piece of information all observers agree about:
 
Consider a physical clock, which ticks off seconds, floating freely in space. It strikes noon, then a minute later ist strikes a minute past noon. The first event can be considered a cause of the second. In between the clock ticks 60 times. The number of times it ticked between the two events is something else all observers, regardless of their relative motion, can agree about. This is called the proper time.
 
[Smolin ergänzt in Fußnoten 6 und 9, S. 276-277]:
 
This does not mean that all clocks will tick the same number of times between two events. Consider two movings clocks that pass each other when they both read noon, they seperate. One of them accelerates and reverses direction, passing the other clock again when that clock reads 12:01. The accelerating clock will display a different time. But the point is that all observers will agree about how many times one particular clock ticks between two events.
 
The clock that ticks the most times between two events is the one that is free-falling — and
 
because the time a free-falling clock measures is distinguished in this way, we call it the proper time.

 
The geodesics of spacetime, as opposed to space, are the paths that take the most proper time rather than the shortest distance:
 
A free-falling clock ticks faster and thus more often than any other clock traveling between two events. This leads to a good piece of advice: If you want to stay young, accelerate.
 


 
Was Smolin hier sagt, bedeutet: Der zeitliche Abstand zweier Ereignisse, die nicht gleichzeitig stattfinden, ist nicht eindeutig, denn
     
  • sein Wert ist zwar nach oben hin begrenzt
     
  • kann aber jeden noch so kleinen Wert haben (für entsprechend stark beschleunigte Objekte).

 
In Summe lässt sich feststellen:
 
Die Wirklichkeit der Zeit scheint sich darin zu erschöpfen, dass jedes sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegende Objekt einem Zwang zu altern unterliegt. Warum der mit zunehmender Beschleunigung des Objekts geringer wird, ist wohl die eigentlich interessante Frage.

 

 Beitrag 0-179
Warum Masse nicht additiv ist — ein besonders extremes Beispiel

 
 

 
Wie sich Masse addiert

und selbst ein System von Photonen noch Ruhemasse haben kann

 
 
Im Rahmen der Relativitätstheorie beschreibt man den Bewegungszustand durch einen 4-dimensionalen Impulsvektor, dessen Koordinaten sich aus Energie und Impuls bzw. der Geschwindigkeit des Körpers ergeben.


Hohnerkamp (ein Professor für Physik) erklärt:
 
Bei einem System von zwei Körpern ergibt sich der 4-dimensionale Implusvektor des Systems einfach durch Addition der entsprechenden Impulsvektoren der beiden Körper, und die Masse des Systems erhält man durch Lösen der Gleichung
 
( mc2 )2  =  E2 – ( pc )2 ,

 
in der m, E, p für Masse (im Sinn von Ruhemasse), Energie und Impuls des Gesamtsystems stehen.
 
Das Verblüffende ist nun, dass die Masse dieses 2-Körper-Systems keineswegs gleich der Summe der Massen der beiden Körper ist und sogar noch von den Geschwindigkeiten seiner einzelnen Teilsysteme abhängt.
 
Erst im Extremfall sehr kleiner Geschwindigkeiten ergibt sich die Additivität der Massen, wie man sie aus der Newtonschen Mechanik kennt.
 
 
Ein besonders extremer Fall von Nicht-Additivität ist der folgende:
 
Seien die beiden Körper ein Elektron und sein Antiteilchen (ein Positron), deren Impulse entgegengesetzt sind, so dass der Gesamtimpuls verschwindet. Die Masse dieses Systems ist verschieden von Null. Wenn Elektron und Positron aufeinander treffen und in zwei Photonen zerstrahlen, so ändert das weder die Gesamtenergie, noch den Gesamtimpuls, und so bleibt dann auch die Masse des Gesamtsystems gleich — besteht jetzt aber nur noch aus 2 Lichtwellen. Man hat dann also ein System aus zwei Photonen mit Ruheenergie (Masse), obgleich die beiden Photonen als die einzigen Konstituenten des Systems masselos sind. Die Masse des Gesamtsystems besteht tatsächlich nur aus der Energie der beiden Lichtwellen.
 
Wie auf solche Weise verschiedenste Energieformen zur Ruhemasse eines Systems beitragen können, sieht man auch bei der Erwärmung eines Körpers: Die einzelnen Konstituenten gewinnen dadurch im Mittel an Bewegungsenergie, was die Ruhemasse des Körpers erhöht obgleich die Summe der Massen der einzelnen Konstituenten konstant bleibt.
 
 
Interessant ist, dass die Masse des Gesamtsystems keineswegs immer größer ist als die Summe der Massen seiner Konstituenten.
 
Beispiele hierfür sind jedes Atom und jeder Atomkern: Ihr Zusammenhalt wird durch die elektromagnetische Kraft bzw. die starke Wechselwirkung garantiert. Die Energie, die man aufwenden muss, um solche Bindungen zu lösen, nennt man Bindungsenergie.
 
Die Masse eines Atoms (oder Atomkerns) ergibt sich stets als Summe der Massen seiner Konstituenten abzüglich der Bindungsenergie.
 


Quelle: Josef Hohnerkamp: Was können wir wissen? (Springer, 2013), S. 29-31

 
 
Analog der Argumentation in » Wirklich ist nur Alter — aber nicht die Zeit « lässt sich einsehen: Da auch die Energie materieller Objekte — ihre reale Masse — relativ ist, kann sie nicht wirklich sein (ihre Größe ist abhängig vom Bezugssystem, in dem man als Betrachter argumentiert).

 

 Beitrag 0-317
Understandig GPS

 
 

 
GPS and Relativity

 
 
General relativity dictates that a clock runs slower in a gravitational field, the stronger the field the slower the clock:
    A GPS satellite's clock runs faster when observed from a receiver on the earth as the satellite is in a weaker gravitational field. Conversely a consequence of special relativity is that a clock moving with respect to the observer appears to run slow.
As a GPS satellite is moving in the reference frame of an observer on the earth, a time dilation effect occurs and the satellite's clock appears to run slower.
 
 
So the general and special relativistic effects work in opposition to one another, with the gravitational effect being the more dominant for a GPS satellite. Thus an uncompensated satellite master clock would appear to run fast to the earth-bound receiver.
 
 
In the real GPS satellites the relativistic effect is nominally compensated by reducing the master 10.23 MHz clock down by 0.00457 Hz before launch. For an ideal satellite in a circular orbit, this would remove the effect.
 
With an elliptical orbit the satellite clock will still not be correct to an earth observer as it speeds up and comes closer to the earth on one half of it's orbit (clock slows down) and slows down and goes further from the earth in the other half of it's orbit (clock speeds up). Thus the receiver must make compensation for this according to the eccentricity of the orbit and the satellite's position within the orbit at a given time.
 
 
Note: One can also calculate the Doppler effect (which is much greater than the effects mentioned above) and obtain the relative speed, which may also be included in the calculation of position.
 
 
Quelle: Understanding GPS


 

 Beitrag 0-322
Treiber der Evolution sind spontane Symmetriebrüche

 
 

 
Treiber der Evolution sind spontane Symmetriebrüche

 
 
Unter einem spontanen Symmetriebruch verstehen Physiker den plötzlichen Übergang eines von außen nicht beeinflussten Systems aus einem Zustand Z1 in einen Zustand Z2, der weniger symmetrisch, dafür aber deutlich stabiler ist.
 
Kleinste Kräfte — und daher anscheinend nur der Zufall — entscheiden, wie der neue Zustand aussehen wird.
 
Gutes Beispiel ist ein senkrecht hingestellte dünne Stange: Da das Gravitationsfeld der Erde rotationssymmetrisch ist, wird es ihm völlig gleichgültig sein
     
  • ob die Stange senkrecht steht oder liegt
     
  • und in welche Richtung sie fällt, wenn z.B. eine kleine Luftbewegung oder eine Erschütterung des Bodens sie aus dem Gleichgwicht bringt.

Wer diesen Versuch sehr oft wiederholt, wir feststellen, dass die Richtungen, in welche die Stange nach nur sehr kurzem Stehen umfällt, gleichverteilt sind. Dies zeigt uns, dass den hier wirkenden physikalischen Gesetzen tatsächlich hohe Symmetrie innewohnt — auch wenn das anhand des Einzelfalls nicht erkennbar ist.
 
 
Hier noch ein komplizierteres Beispiel:
 
Sämtliche DNA-Moleküle uns bekannten biologischen Lebens haben die Form einer rechts-drehenden Helix. [ Die Wendeltreppe in mittelalterlichen Burgen dreht sich manchmal nach rechts, manchmal nach links, aber die DNA dreht sich immer nach rechts. ]
 
Es gibt keinen vernünftigen Grund, warum biologisches Leben sich nicht auch auf links-drehende DNA stützen könnte: Sie hätte gleiches chemisches Verhalten, wäre ebenso stabil, und nichts an ihr würde irgendein physikalisches Gesetz verletzen. Der Grund hierfür: Die elektromagnetischen Gesetze, welche die Bildung von Molekülen bestimmen, sind gegenüber Vertauschung von rechts und links völlig unempfindlich. Im Fachjargon ausgedrückt: Der Elektromagnetismus ist spiegelsymmetrisch.
 
 
Interessant am Symmetriebruch ist, dass steigende Temperatur ihn häufig wieder heilt. Es gilt:
     
  • Systeme mit hoher Temeratur sind mehr durch Symmetrie bestimmt, als solche tiefer Temperatur.
     
  • Bei absinkender Temperatur kommt es zu zunehmend mehr Symmetriebrüchen und — makroskopisch gesehen — zur Bildung deutlich vielfältigerer Form.

Man denke z.B. an Wasser: Interessante Eiskristalle oder Eisbrocken jeder nur denkbaren Form gibt es nur, wenn Wasser gefroren ist. All diese Formen verschwinden wieder, wenn sich die Temperatur erhöht und über den Schmelzpunkt von Eis ansteigt.
 
 
Wie sinkende Temperatur die Bildung makroskopischer Formen begünstigt, zeigt auch sehr schön der Magnetismus des Eisens:
 
Er hat keine Vorzugsrichtung, und so ist das Gesamtfeld gleich Null. Unterhalb der Curie-Temperatur aber, setzt das Magnetfeld spontan ein, da sich dann alle Mini-Magnete in gleiche Richtung drehen und so die Rotationssymmetrie der zugrunde liegenden elektromagnetischen Gesetze gebrochen wird. Nur wenn ein Eisenstab zu schnell abgekühlt wird, wird die zufällige Ausrichtung der Mini-Strukturen eingefroren und so die Rotationssymmetrie bewahrt. Der Stab als Ganzes zeigt dann keine magnetische Vorzugsrichtung.
 
Ein fast noch schöneres Beispiel sind Bose-Einstein-Kondensate: Wird eine Menge von Atomen gleichen Typs auf nahezu den absloluten Nullpunkt abgekühlt, verhält sich die gesamte Menge dieser Atome wie ein einziges (bzw. wie eine im Gleichschritt marschierende Kompanie von Soldaten).
 
 
Merken wir uns also:
 
Je mehr Symmetrien einen Prozess bestimmen, desto weniger wird er makroskopisch Formen generieren und erhalten:
 
 
» Hitze geht einher mit ärmlicher Gestaltung — Kälte aber mit reicher Gestaltung «


 

 Beitrag 0-389
Warum alles Geschehen auf zunehmend gröberen Skalen mehr und mehr deterministisch wird

 
 

 
Warum makroskopisches Geschehen vorhersagbar ist,

obgleich auf Quantenebene Zufall regiert

 
 


Der Quantenphysiker Hans-Peter Dürr (1997, wörtlich zitiert) erklärt:
 
"Aus Überlagerung von Offenheit [ auf Quantenebene ] wird [ auf gröberen Skalen ] Bestimmtheit:
 
Wenn wir einen Würfel auf den Tisch werfen, ist es völlig offen, welche Augenzahl erscheinen wird.
 
Wenn wir hingegen eine sehr große Zahl von Würfeln gleichzeitig auf den Tisch werfen, ist das Ergebnis i.W. eindeutig: Alle Augenzahlen kommen gleich oft vor.
In der Summe also entsteht aus begrenzter Offenheit eine Bestimmtheit.
 
Dies gilt allerdings nur, wenn die vielen Würfel völlig unabhängig von einander sind.
 
Wenn sie etwas miteinander verklebt sind, ergeben sich keine so einfachen Antworten."
 


Grund für diesen Sachverhalt ist, dass auf Quantenebene zwar nicht vorhersagbar ist, welche der gegebenen Möglichkeiten realisiert werden wird, wohl aber mit welcher Wahrscheinlichkeit sich jede einzelne gegen ihre Konkurrenten durchsetzen wird.
 
 
 
Quelle: Hans-Peter Dürr & Franz-Theo Gottwald: Rupert Sheldrake in der Diskussion — Das Wagnis einer neuen Wissenschaft des Lebens (1997), S. 274.


 

 Beitrag 0-390
Warum selbst mikrobiologische Modelle heute noch zu ungenau sind

 
 

 
Wie viel Information kann das Elektronfeld z.B. der DNA tragen?



Der Quantenphysiker Hans-Peter Dürr erklärt:
 
Die Quantenphysik hat einen ersten wesentlichen Schritt gemacht, die oft störende Fessel strenger Determiniertheit zu lockern. Sie zeigt uns:
 
 
Die Zukunft ist prinzipiell offen!
 
Diese Erkenntnis ist richtig, führt uns aber dennoch nicht auf absolut freien Willen, denn:

 
Für jedes Quantenereignis kann eines seiner beiden möglichen Ergebnisse eintreten — es wird aber dennoch immer nur mit ganz bestimmter Wahrscheinlichkeit eintreten.
 
Dies hat zur Folge, dass die im Mikroskopischen gegebene Unvorhersagbarkeit sich auf größeren Skalen zunehmend ausmittelt, also verschwindet — außer wenn eine Kohärenz der Möglichkeitswellen sich makroskopisch ausbilden kann.
 
 
Die Frage der Kohärenz spielt in der konventionellen Mikrobiologie bisher keine Rolle, da als selbstverständlich angenommen wird, dass man bei der Beschreibung von Atomen und Molekülen i.W. mit der groben Approximation der Chemiker auskommen wird, welche zu Modellen führt, die nur die Intensitäten (Aufenthalts­wahrscheinlichkeiten), aber nicht auch die Phasenbeziehungen der Materiewellen der Elektronen berüchsichtigen.
 
 
Der bisherige Erfolg der vergröberten Vorstellung (der Chemiker) in der Biologie ist m.E. noch kein ausreichender Beweis dafür, dass in der dabei unberücksichtigt bleibenden Phasenstruktur der Gesamtwelle der DNS-Doppelhelix nicht doch — ähnlich wie bei einem photographischen Hologramm — Information steckt, die für die Morphogenese wesentlich ist.
 
So glauben wir im Alltag ja zunächst, dass wir uns durch Photographie ein i.W. naturgetreues Abbild von Gegenständen oder Landschaften verschaffen zu können.
 
Bessere Kenntnis der Optik aber belehrt uns, dass beim üblichen Photographieren ein Großteil der an uns durch das Licht gesandten Information verloren geht: Information, die uns erst durch weit raffiniertere Nachweismethoden — wie eben neuerdings die der Holographie, welche auch die Phasenbeziehungen registriert — wenigstens teilweise zugänglich gemacht werden kann.
 


 
Quelle: Hans-Peter Dürr & Franz-Theo Gottwald: Rupert Sheldrake in der Diskussion — Das Wagnis einer neuen Wissenschaft des Lebens (1997), S. 235-238.


 

 Beitrag 0-8
Der Kosmos kennt keine eindeutig quantifizierbaren Abstände und Geschwindigkeiten (die des Lichts ausgenommen)

 
 

 
Die Entfernung zwischen zwei Objekten
 
ebenso wie die Geschwindigkeit eines Objektes mit Ruhemasse
 
hat niemals vom Beobachter unabhängigen Wert

 
 
Wie Relativitätstheorie uns zeigt, gilt ganz grundsätzlich:
  • Der zeitliche, räumliche oder raumzeitliche Abstand unterschiedlicher Punkte der Raumzeit kann keinen vom Beobachter unabhängig definierbaren Wert haben.

 
 
Darüber hinaus gilt:
  • Wo der Abstand zweier Punkte x und y sich verändert, wird auch die Geschwindigkeit v(x,y), mit der er sich verändert, nur beobachterspezifischen Wert haben können.
  • Welchen Wert sie aus Sicht eines Beobachters B bekommt, hängt mit davon ab, wie groß der Winkel zwischen x und B einerseits und x und y andererseits ist.
  • Wie eine Rechnung des Physikers Giolini zeigt, ist dieser Wert vB(x,y)  k e i n e s w e g s  durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt: Er kann tatsächlich beliebig groß sein.

 
Dass vB(x,B) kleiner als c ist, gilt aber sicher dann,
 
wenn x sich entlang der Geodäte bewegt, die x mit B verbindet — auf dem Weg also, den Signale nehmen, die zwischen ihnen fließen.

 
 
Interessant ist, dass über all das hinaus, mindestens noch ein weiteres Faktum existiert, welches uns klar macht, dass selbst die ART keinen beobachter-unabhängigen Abstandbegriff kennt:


Grtgrt
 
Wie auf Seite Zur Geometrie der Allgemeinen Relativitätstheorie erläutert, gibt es nämlich — wenn man ganz genau ist — überhaupt keine Metrik des Raumes, die ortsunabhängig wäre. Jene, die unsere Geräte — das GPS etwa — verwenden, gilt mit ausreichend guter Näherung zwar durchaus in einem weiten Umfeld der Erde, aber eben nicht im gesamten Universum:
 
Sie gilt so genau z.B. nicht mehr über große kosmische Entfernungen hinweg
 
und vor allem nicht auf Geodäten, die nahe an Schwarzen Löchern vorbeiführen (z.B. nahe am Zentrum unserer Milchstraße).

 
Nun könnte man aber auf den Gedanken kommen, als universellen Abstand zweier Objekte X und Y im Raum, die Entfernung zu definieren, die sich ergibt, wenn man entlang der X und Y verbindenden Geodäte über die (durch Einsteins Feldgleichungen ortsabhängig definierte) Metrik integriert. Das aber funktioniert aus gleich mehreren Gründen nicht:
  • Wir kennen keine Formel für jene Metrik, die mit absoluter Genauigkeit überall auf dem Weg gelten würde (und da die Raumzeit kein Vektorraum sondern nur Riemannsche Mannigfaltigkeit ist, kann es eine universell gültige ja auch gar nicht geben).
  • Aber selbst wenn es so eine Formel gäbe, müsste sie — da die Massen im Raum sich relativ zueinander bewegen — einen Zeitparameter enthalten. Nun gibt es aber gar keinen universell gültigen Zeitbegriff ...
  • Und letztlich ist ja auch schon die konkrete  L a g e  der Geodäte zeitlich variabel ...
Wir sehen:

Keineswegs nur die Quantenphysik kennt naturgegebene Unschärfe.
 
Selbst die makroskopische Geometrie des Universums stellt sich uns als unscharf dar!

 



 

  Beitrag 2112-27
Die Aussagen der SRT richtig verstehen

 
 
Wrentzsch in 2112-26:
 
Geschwindigkeiten näher an Lichtgeschwindigkeit sollen den Zeitablauf verlangsamen nach der SRT.


Nur aus der  S i c h t  von jemand, der vom Zeitablauf eines Objekts spricht, das sich mit solcher Geschwindigkeit relativ zu ihm bewegt.

( Siehe hierzu auch Beitrag 2113-1 )


 

  Beitrag 2113-1
Nachweis einer Klarstellung zur SRT

 
 

In Wikipedia wird völlig richtig erklärt:



Bewegte Uhren scheinen langsamer zu gehen:

Jeder Beobachter, relativ zu dem die Uhr sich bewegt, hat diesen Eindruck.

Das Ausmaß allerdings, in dem unterschiedliche Beobachter eine bewegte Uhr langsamer gehen sehen, kann von Beobachter zu Beobachter verschieden groß sein. Kurz:


Wie schnell ein Beobachter eine Uhr gehen sieht,

hängt davon ab, wie schnell er sich ihr gegenüber bewegt.



Man kann das einsehen wie folgt:

    Hat man zwei Objekte, die sich mit konstanter Geschwindigkeit von einander weg bewegen, so wird jedes von beiden den Eindruck haben, die Zeit beim jeweils anderen vergehe langsamer. Da sich diese beiden Beobachtungen aber widersprechen, steht fest, dass es sich hierbei um einen nur beobachtungstechnisch bedingten Effekt handelt: um ein Scheinergebnis, welches sich der Realität des Beobachters zuordnet, aber nicht Wirklichkeit sein muss.

    Und tatsächlich gilt ja im Rahmen von Einsteins Theorie immer:

    Jede Beobachtung ist ihrem Ergebnis nach abhängig vom Bezugssystem, aus dem heraus der Beobachter argumentiert.

    Anders gesagt: Wir sprechen stets nur über beobachterspezifische Realität



Kleine Übungsaufgabe:

    Nimm an, wir hätten einen Schienenweg, der einen Kreis darstellt. Irgendwo auf dieser eingleisigen, kreisförmigen Strecke stehen zwei baugleiche Lokomotiven, deren Rückseiten sich berühren und die zum selben Zeitpunkt in entgegengesetzte Richtung abfahren, stets identisch beschleunigt werden, aber anhalten in dem Moment, in dem sie sich wieder berühren (sie kommen ja nicht an einander vorbei). Beide, so nehmen wir an, transportieren baugleiche Uhren, die beim Start der Lokomotiven 12:00 zeigten.

    FRAGE: Werden die beiden Uhren unterschiedliche Zeit anzeigen, wenn die beiden Lokomotiven wieder aufeinander treffen? (Sie werden dann jeweils genau gleich weit gefahren sein.) Wie verträgt sich deine Antwort mit der Tatsache, dass während der Fahrt aus Sicht jeder der beiden Uhren
     
    • die jeweils andere langsamer ging, solange der Abstand zwischen ihnen sich vergrößert hat
    • bzw. schneller ging, sobald der Abstand zwischen ihnen sich wieder verkleinerte.




Okotombrok in 1997-99:
 
Grtgrt in 1997-94:
 
Das Szenario symmetrisch zu machen erlaubt uns zu erkennen, dass — in der SRT —

die beobachtete Zeitdilation nur in den  S i c h t e n  der beiden Beobachter auftritt, aber eben  n i c h t  in der Raumzeit selbst.

Dummes Zeug,
das einzige, was dein Szenario erkennen lässt ist, dass unter gleichen Bedingungen Bedingungen herrschen, die zu gleichen Bedingungen führen.
 



Nun, Okotombrok,

so richtig verstanden hast Du die SRT wohl nicht, denn auch Physiker betonen, dass die SRT nur von beobachterspezifischen  S i c h t e n  spricht, aber keineswegs von Raumstruktur:
 

Zitat von Helmut Satz (2013):
 
Wenn in einem Raumschiff, das sich mit einer hohen konstanten Geschwindigkeit v relativ zur Erde bewegt, die Lichtgeschwindigkeit c die gleiche ist, wie in einem irdischen Labor, dann muss aus unserer Sicht das Längenmaß des Raumschiffes kürzer sein als unseres oder deren Uhr muss langsamer sein als unsere oder beides.

In der Tat tritt beides auf. Ein festes Maß d0. ein Standardmeter, hat den gleichen Wert für uns hier wie für die Passagiere des Raumschiffs.

Aber von uns aus gemessen erscheint deren Standardmeter d0 auf eine Länge d geschrumpft

d  =  d0 • ( 1 – (v/c)2 )1/2


Und ein festes Zeitintervall t0 erscheint, von der Erde ais gesehen, länger geworden zu sein, den Wert

t  =  t0 • ( 1 – (v/c)2 )–1/2

zu haben.
 


Quelle: Seite 212 des Buches Gottes unsichtbare Würfel von Helmut Satz (Verlag C.H. Beck 2013)

Der Autor — Helmut Satz — war von 1971 bis 2001 Professor für Theoretische Physik an der Universität Bielefeld.


 
Fast noch deutlicher wird Grtgrt bestätigt durch Bojowald:

Zitat von Martin Bojowald (2008):
 
Wenn wir uns beim Betrachten einer Situation schneller bewegen als ein zweiter Beobachter, so erscheinen uns räumliche und zeitliche Abstände in den beobachteten Ereignissen anders als diesem.

Wie ein Wechsel des Sichtwinkels die räumlichen Ausdehnungen ineinander überführt, so wandelt ein Ändern der Geschwindigkeit beim Beobachten räumliche in zeitliche Abstände um und umgekehrt.

Aus diesem Grunde ist die Unterscheidung zwischen räumlicher und zeitlicher Ausdehnung vom Standpunkt (oder genauer von der "Standbahn", wenn wir uns wirklich bewegen) abhängig und hat keine physikalische Basis unabhängig von Beobachtern. Anstatt Raum und Zeit zu trennen, gibt es nur ein einziges gemeinsames Objekt: die Raumzeit.
 



Quelle: Seite 24 des Buches Zurück vor den Urknall von Martin Bojowald (Fischer Taschenbuchverlag, 3. Auflage 2012)

Martin Bojowald lehrt Theoretische Physik an der Penn State University, USA.


 
Völlig richtig wird der wahre Sachverhalt auch beschrieben durch Carrier. Seine Formulierung enthält auch eine Begründung:

Zitat von Martin Carrier (2009):
 
Kennzeichnend für die SRT ist der Vorrang raumzeitlicher Größen vor ihren räumlichen und zeitlichen Bestandteilen. Dieser Primat der 4-dimensionalen Größen wurde zuerst 1908 von Minkowski hervorgehoben: Von Stund an sollen Raum für sich und Zeit für sich völlig zu Schatten herabsinken und nur noch eine Art Union der beiden soll Selbständigkeit bewahren.

Minkowski erkannte, dass sich die SRT als eine spezifische, neuartige Geometrie darstellen lässt, in der die raumzeitlichen Abstände eine zentrale Stellung insofern einnehmen, als sie die  o b j e k t i v e n  Beziehungen zwischen Ereignissen wiedergeben, während deren räumliche und zeitliche Bestimmungsstücke vom Bewegungszustand des Beobachters abhängen und in diesem Sinne  s u b j e k t i v  sind.

Genauer: Der [mit Hilfe der Minkowski-Metrik errechnete] Viererabstand ist die zentrale Größe der Raumzeit der SRT. Im Unterschied zur Raum-Zeit der klassischen Physik bleibt allein diese Größe bei einem Wechsel des Inertialsystems erhalten — nicht aber der 3-dimensionale räumliche Abstand oder der 1-dimensionale zeitliche.

Wegen dieser Invarianz ist der Viererabstand fundamentaler [ der Wirklichkeit näher ] als die vom Bezugssystem abhängigen räumlichen und zeitlichen Größen.

Dennoch ist es nicht die 4-Dimensionalität als solche, die die Relativitätstheorie auszeichnet: Auch Ereignisse in der Newtonschen Raum-Zeit werden ja erst durch 3 Ortskoordinaten und eine Zeitkoordinate vollständig lokalisiert. Kennzeichnend für die SRT ist vielmehr der Vorrang raumzeitlicher Größen vor ihren räumlichen und zeitlichen Bestandteilen. ...

Insofern beinhaltet der Übergang von der Newtonschen zur Einsteinschen Raumzeit die Ersetzung 3-dimensionaler bzw. 1-dimensionaler absoluter Größen durch jeweils nur  e i n e  4-dimensionale absolute Größe.
 

Insbesondere sagt Carrier (nach Erklärung eines scheinbaren Paradoxons):

Zitat von Martin Carrier (2009):
 
Deutlich wird, dass die relativistische Längenkontraktion eine Folge des Verfahrens der Längenmessung ist.
 



Quelle: Seite 33-39 des Buches Raum-Zeit von Martin Carrier (de Gruyter 2009)

Carrier ist Professor für Philosophie an der Universität Bielefeld mit Schwerpunkt Wissenschaftsphilosophie
Er begann seine Ausbildung mit einem Studium der Physik.



  Man lese auch
 

 Beitrag 0-38
Zur Lösung relativistischer Paradoxa bei Längenmessung

 
 

 
Zur Lösung relativistischer Paradoxa bei Längenmessung

 
Quelle: Martin Carrier: RaumZeit, de Gruyter 2009

 
 
Die Zeitdilation der SRT besagt, dass aus gleichförmig zueinander bewegten Inertialsystemen heraus der Uhrengang im jeweils anderen verlangsamt erscheint: Die jeweils als ruhend betrachtete Lichtuhr geht am schnellsten — so dass aus ihrer Sicht der zeitliche Abstand zweier Ereignisse am größten ist.
 
Die Lorentz-Kontraktion leitet sich wie folgt daraus ab:
 
Ein Beobachter lege in seinem Ruhesystem zwei Markierungen mit Abstand LB (aus seiner Sicht) an. Eine Uhr U bewege sich am Beobachter vorbei und passiere beide Markierungen (an denen in diesem Ruhesystem synchrone Uhren postiert seien). Für diesen ruhenden Beobachter benötigt die bewegte Uhr U dafür die Zeitspanne ΔBt, so dass sich für B die Geschwindigkeit der Uhr zu  vB = LB / ΔBt  ergibt.
 
Das Zusammentreffen von Uhr und Markierung stellt ein objektives Ereignis dar, das unabhängig vom Bezugssystem der jeweiligen Betrachters als solches erkannt wird, und so kann man den Vorbeizug der Uhr an den beiden Markierungen auch vom Standpunkt der bewegten Uhr her beschreiben:
 
Aus ihrer Perspektive bewegen sich die Markierungen sowie der vormals ruhende Betrachter, so dass dessen Zeitangaben einem Dilatationseffekt unterliegen (seine Uhren scheinen aus Sicht von U langsamer zu gehen als U selbst). Resultat ist, dass aus Sicht von U der Beobachter B die Zeitspanne  ΔUt = ( 1 – v2/c2 ) • ΔBt  misst.
Es ist also ΔUt < ΔBt .
 
Da die Relativgeschwindindigkeit beider Systeme aus Sicht von U ebenso groß wie aus Sicht von B, ergibt sich LUU = LBB , wo LU den zunächst unbekannte Abstand beider Markierungen aus Sicht von U bezeichnet. Umformung dieser Gleichung führt auf  LU = ( 1 – v2/c2 ) • LB , und so ist LU < LB . Resultat also:
 
Bewegten Beobachtern U erscheinen räumliche wie auch zeitliche Abstände verkürzt um den Faktor ( 1 – v2/c2 ) ,
 
wo v die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der sie sich relativ zu den im anderen System ruhenden Markierungen bewegen.

 
 
Damit ergibt sich nun folgendes Paradoxon :
 
Ein Zug, der eine Ruhelänge von 120 m fahre durch einen Tunnel, der in seinem Ruhesystem eine Länge von 100 m hat. Wir nehmen an, er fahre mit einer Geschwindigkeit v, die so groß ist, dass gilt: ( 1 – v2/c2 ) = 0.5
 
Die Frage, ob sich der Zug jemals zur Gänze im Tunnel befindet, ist jetzt nicht mehr ganz einfach zu beantworten, denn
  • aus Sicht eines im Tunnel stehenden Beobachters hat der Zug eine Länge von 60 m, der Tunnel aber eine von 100 m.
  • Aus Sicht der Reisenden im Zug aber ist der Zug volle 120 m lang, der Tunnel aber nur 50 m.
Passt der Zug nun also in den Tunnel oder nicht?


Martin Carrier (auf Seite 37 seines Buches "Raumzeit") erklärt, an was man hier nicht denkt
 
Dieser zunächst paradoxe Befund klärt sich durch die Berücksichtigung der Relativität von Gleichzeitigkeit:
 
Jede Längenmessung erfordert, dass Anfang und Ende eines Objekts  g l e i c h z e i t i g  markiert werden. Markiert man aber Anfang und Ende eines bewegten Objektes zu unterschiedlichen Zeiten, dann ist es nicht erstaunlich, dass sich abweichende Werte ergeben. Wegen der Relativität der Gleichzeitigkeit unter­scheiden sich die Urteile beider Beobachter über die Gleichzeitigkeit der Markierung der beiden Enden — mit der Folge unterschiedlicher Messergebnisse.
 
Deutlich wird, dass die relativistische Längenkontraktion eine Folge des  V e r f a h r e n s  der Längenmessung ist.
 


 
In welchem Ausmaß uns Längen an einem relativ zu uns bewegten Objekt verkürzt erscheinen — oder stattdessen sogar verlängert — hängt (wegen der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit) zudem noch davon ab, wie groß der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung und der uns mit dem bewegten Objekt verbindenden Strecke ist. Details dazu erklärt die Notiz » Sieht ein fast lichtschnell bewegtes Objekt immer verkürzt aus? «.
 
 
Note: Carriers Argumentation ist weiterer Beweis dafür, dass Okotombrok in Beitrag 1997-99 mit seinem Urteil "Dummes Zeug" eben doch im Irrtum war (siehe auch Grtgrts Beitrag 2113-1, dessen Antwort auf Okotombroks Meinung im Forum als nicht erwünscht galt und deswegen dort Opfer der Zensur wurde).

 

 Beitrag 0-66
Lässt Beschleunigung — oder Geschwindigkeit — uns langsamer altern?

 
 

 
Wer in der Raumzeit von einem Ereignis A zu einem Ereignis B kommen möchte, sollte wissen:

 
 
Beschleunigung hat einen Weg durch die Raumzeit zur Folge
 
auf dem wir Zeit sparen ( d.h. weniger altern )

 
 
Der Physiker Joachim Schulz argumentiert, dass nicht Beschleunigung, sondern Geschwindigkeit für das jeweils bewegte Objekt die Zeit bestimmt, um von A nach B zu kommen.
 
Das aber fand ich zunächst überhaupt nicht nachvollziehbar, denn der Titel seiner Seite » Nicht die Beschleunigung macht die Zeit « schien mir genau das Gegenteil von dem zu behaupten, was Schulz selbst am Ende einer seiner anderen Seiten über die Ergebnisse des Maryland-Experiments sagt (ich zitiere):
 


Ergebnis des Maryland-Experiments (nach Joachim Schulz):
 
Die im Maryland-Experiment verwendeten Atomuhren wurden in speziellen Transportbehältern gelagert, in denen sie von Umwelteinflüssen aller Art abgeschirmt wurden. Dadurch sollten Störungen des Experiments zum Beispiel durch Temperaturschwankungen ausgeschlossen werden. Die Flugzeuge flogen nicht, wie im Hafele-Keating-Experiment, um die Erde, sondern sie kreisten über der Chesapeake Bay im Bundesstaat Maryland (USA) in ständiger Sichtweite zum Flughafen. Vor dort aus wurde ihr Kurs durch Laserpeilung genau verfolgt und die Zeit der Atomuhr am Boden wurde durch kurze Laserimpulse ständig mit der Zeit der Atomuhren in den Flugzeugen verglichen.
 
Die Flugzeuge kreisten nämlich zunächst fünf Stunden auf 25.000 Fuß, stiegen dann auf 30.000 Fuß, wo sie fünf Stunden kreisten, um dann die letzten fünf Stunden auf 35.000 Fuß zu kreisen. Wie das folgende Bild aus der Original-Veröffentlichung zeigt, war die Messung genau genug um nachzuweisen, dass die Uhren tatsächlich um so schneller gingen, je weiter sie aus dem Gravitationsfeld der Erde heraus waren
.
 
 
 

 
 
Note: Die Uhren wurden nacheinander in 3 unterschiedlichen Höhen (25.000, 30.000, und 35.000 Fuss über Meeres­niveau) transportiert.
 
Die Flugzeuge waren immer in Sichtweite des Flughafens, flogen also nicht besonders schnell.

 


 
Dass Joachim Schulz mit seiner Aussage, nur Geschwindigkeit — aber keinesfalls Beschleunigung — mache die Zeit, dennoch recht hat, erkennt, wer sich vor Augen führt, dass seine Aussage sich auf einen schon fest gewählten Weg bezieht. Tatsächlich gilt:
 

 
Über mehr oder weniger Beschleunigung wählt man den Weg durch die Raumzeit.
 
Ihn dann gegeben, bestimmt die Geschwindigkeit, mit der wir uns räumlich bewegen, die Zeitspanne, die wir benötigen, um von A nach B zu kommen.

 
 
Beweis: Durch die Raumzeit bewegt jedes Objekt sich  s t e t s  mit Lichtgeschwindigkeit.

 
 
 
Note: Zu erkennen, wie ich Schulz missverstanden hatte, halfen mir eine Diskussion, die Herr Senf anstieß und zu der vor allem Chrys und Schulz selbst Entscheidendes beitrugen. Herzlichen Dank meinerseits an sie alle!
 
Mehr Details am Ende meiner Seite zum Zwillingsparadoxon.

 
 

 
Man kann es auch so ausdrücken:
 
Bewegt sich eine Objekt von Ereignis E1 durch die Raumzeit hin zu Ereignis E2, so wird sein Weg,
  • ausschließlich durch die Zeit führen — entlang einer Geodäte, die E1 mit E2 verbindet —, wenn das Objekt keinerlei Beschleunigung unterliegt (sich also stets in freien Fall befindet).
     
  • Erst Beschleunigung bewirkt, dass sein Weg  a u c h  durch den Raum führt. Entsprechend kürzer wird die Reisezeit, denn sie ist die Länge der zeitlichen Komponente seines Weges — sie wird nur zu Null, wenn das Objekt sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt (es kann dann aber keine Ruhemasse haben).

 
 
Wir sehen:
 
Je beschleunigter sich ein Objekt bewegt,
 
desto größere räumliche Distanzen (aus Sicht anderer) kann es während seiner Lebenszeit überbrücken.

 
 


Lee Smolin schreibt (auf S. 59 und 279 seines Buches TIME REBORN, 2013):
 
Consider a physical clock, which ticks off seconds, floating freely in space. It strikes noon, and later it strikes a minute past noon. In between the clock ticked sixty times. The number of times it ticked between the two events is something  a l l  observers, regardless of their relative motion, can agree upon. This is called the proper time.
 
This, however, does  n o t  mean that all clocks will tick the same number of times between two events:
 
Consider two moving clocks that pass each other when they both read noon, then seperate. One of them accelerates and reverses direction, passing the other clock again when that clock reads 12:01. The accelerating clock will display a different time. But the point ist that all observers agree about how many times one particular clock ticked between these two events. The clock that tickes the most times between two events is the one that is free-falling — and because the time a free-falling clock measures is distinguished in this way, we call it the proper time.
 



Josef Honerkamp schreibt (auf S. 194 seines Buches Wissenschaft und Weltbilder, 2015):
 

In starken Gravitationsfeldern gehen Uhren langsamer.

 
Beobachten wir z.B. ein Objekt, welches in ein Schwarzes Loch fällt und dabei seiner Eigenzeit nach jede Sekunde ein Signal aussendet:
 
Wir werden feststellen, dass — nach unserer, des Beobachters, Eigenzeit — die Abstände zwischen den Signalen immer größer werden, auch nachdem man die Laufzeiten der Signale in Rechnung gestellt hat.
 
Die Zeit verrinnt im Objekt immer langsamer, je näher das Objekt dem Schwarzen Loch kommt, bis sie schließlich stillsteht und damit das Objekt für uns alle Zeit am gleichen Ort erscheint.
 


 
Dass auch weltweit bekannte Physiker und Buchautoren sich nicht immer völlig unzweideutig ausdrücken, wenn sie über unterschiedlich schnell verstreichende
E i g e n z e i t  sprechen, zeigt folgendes Zitat:


Steven S. Gubser (Zitat von S. 2-3 seines Buches Das kleine Buch der Stringtheorie, 2011):
 
Wenn jemand ganz schnell im Kreis läuft, während ihm jemand, der daneben steht, zuschaut, verstreicht die Zeit für den Läufer langsamer als die Zeit für den Zuschauer.
 
Wenn beide eine Uhr bei sich tragen, vergeht auf der Uhr des Läufers weniger Zeit als auf der des ruhenden Zuschauers.
 


Die erste dieser beiden Aussagen wäre weniger missverständlich, wenn da stünde » vergeht für den Läufer weniger Zeit als für den Zuschauer «.

 

  Beitrag 1997-80
Bernd Sonne und Reinhard Weiß rechnen das Zwillingsparadoxon auf Basis nur der SRT nach

 


Beschleunigung — und wirklich nur sie — dehnt Eigenzeit

Henry in 1997-67:
 
Um nicht immer aus Wikipedia zu zitieren:

» Durch Einstein wurde unser Verständnis von Raum und Zeit radikal neu gestaltet: Phänomene wie Zeitdilatation und Lorentz-Kontraktion und die Verschmelzung von Raum und Zeit im Raum-Zeit-Kontinuum sind eine natürliche Konsequenz der Speziellen Relativitätstheorie. «


Ein Zitat aus http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/ von Dr. Andreas Müller.

Der Autor Dr. Andreas Müller ist Astrophysiker und wissenschaftlicher Koordinator im Exzellenzcluster "Origin and Structure of the Universe" der Technischen Universität München.


Hallo Henry,

diese Aussage Müllers ist richtig — aber eben  n u r  wegen der Vergröberung, mit der sie formuliert ist. Diese Vergröberung (ein Ausblenden wirklich wichtiger Details) besteht darin, dass diese Formulierung den qualitativen Unterschied zwischen der Raumzeit einerseits und beobachterspezifischen  S i c h t e n  darauf andererseits völlig ignoriert.

Tatsache ist:

Eine Dilation der Zeit und zu ihr korrelierte Kontraktion von Längen gibt es NUR im Sinne der  S i c h t e n ,
aber keineswegs im Sinne der Struktur der Raumzeit (der SRT) selbst.


Dass dem wirklich so ist, erkennt man sehr schön, wenn man sich zwei Personen X und Y vorstellt, die sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit zuerst voneinander ent­fernen um dann, wenn jeder den jeweils anderen in einer Entfernung von genau 100 km vermutet, mit eben derselben Geschwindigkeit wieder aufeinander zuzufliegen.
Bitte beachte:
  • Dies ist ein absolut symmetrisches Szenario.
  • Aus Sicht der einen Person geht die Uhr der jeweils anderen langsamer,
  • und doch werden beide Uhren — wenn die beiden Personen sich wieder treffen — genau gleiche Zeit anzeigen (das folgt aus der Symmetrie des Szenarios und ist deswegen so, weil X und Y dann ja auch wieder dasselbe Bezugssystem haben).

Wir sehen also: Das Zwillingsparadoxon gibt es  n u r  in der Raumzeit der ART, aber  n i c h t  in der Raumzeit der SRT.

In der SRT sind beobachtete Unterschiede wirklich  n u r  darauf zurückzuführen, dass Beobachter, die solche Unterschiede feststellen, aus unterschiedlichen Bezugs­systemen heraus argumentieren.

In der ART dageben kommt unterschiedliches Altern der Zwillinge durchaus zustande, da hier auch die für beide Personen unterschiedlichen Beschleunigungen mit be­rücksichtigt werden: eine Art von Kraftwirkung also, die die SRT gar nicht erst zu betrachten versucht.

Gruß,
grtgrt
 

PS: Eine erweiterte, über Einstein hinausgehende Form der SRT löst das Zwillingsparadoxon dennoch. Genauer:

Obgleich Einstein selbst im Rahmen der SRT niemals auch beschleunigte Bewegung diskutiert hat, hat man das — so etwa um das Jahr 2000 herum — dennoch versucht und hierbei schnell festgestellt, dass die Lorentztransformation der SRT auch Aussagen darüber machen kann, wie sich Beschleunigung auf das beschleu­nigte System auswirkt (siehe etwa ein durch Joachim Schulz beschriebenes Gedankenexperiment).

Dass solche Ergebnisse tatsächlich mit denen der ART übereinstimmen, wird — wenigstens für die dem Zwillingsparadoxon zugrundeliegende Situation — explizit nachgerechnet von Bernd Sonne und Reinhard Weiß in ihrem Buch Einsteins Theorien: Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie für interessierte Einsteiger und zur Wiederholung (Springer, 2013). Ihre Rechnung auf Seite 111 bis 129 des Buches zeigt klar, dass auch die SRT den für die Zwillinge entstandenen Altersunterschied

ausschließlich auf jene Phasen der Reise zurückführt, in denen die beiden Zwillinge unterschiedlich beschleunigt waren.


FAZIT also:
  • Wer von der SRT (in Einsteins Fassung) ausgeht, geht von einer Theorie aus, die zu beschleunigten Bewegungen nichts aussagen will und demnach auf die Situation des Zwillingsparadoxon gar nicht anwendbar ist.
  • Seit etwa 2000 aber geht man nicht mehr davon aus, dass die SRT — wenn man versucht, sie auch auf beschleunigte Bewegung anzuwenden — falsche Aussagen macht. Soweit man nämlich Beispiele in SRT  u n d  ART durchgerechnet hat, kam man zum gleichen Ergebnis (was aber nicht heißt, dass wirklich alles, was die ART sagt, auch mit Mitteln der SRT nachrechenbar wäre).
    Es kommt hier wohl die Tatsache zum Tragen, dass in jeder hinreichend kleinen Umgebung eines nicht singulären Punktes P der Raumzeit der ART die SRT sehr gute Approximation der ART ist.



 

 Beitrag 0-69
Was selbst geringe Beschleunigung — wenn sie lange genug anhält — bewirken kann

 
 

 
Was selbst geringe Beschleunigung — wenn sie lange genug anhält — bewirken kann

 
 
Auf den Seiten 208-211 seines Buches Die Physik des [ heute noch ] Unmöglichen (Rowohlt 2008) versucht der Physiker Michio Kaku zu erklären, was man mit einem sog. Staustrahltriebwerk erreichen könnte. Er schreibt da:
 


Michio Kaku (2008):
 
Im Prinzip könnte sich Staustrahltriebwerk — durch Aufsammeln im Weltraum reichlich vorhandenen Wasserstoffgases — bis in alle Ewigkeit selbst antreiben und schließlich weit entfernte Sonnensysteme erreichen.
 
Da die Zeit — laut Einstein — sich in der Rakete verlangsamt, könnte es möglich sein, astronomische Entfernungen zu überbrücken, ohne die Crew in einen Kälteschlaf versetzen zu müssen. Den Uhren an Bord zufolge würde man
  • nach 11 Jahren Beschleunigung mit 1g den Sternhaufen der Plejaden erreichen, der 400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
     
  • Schon in 23 Jahren würde man zur Andromeda-Galxis gelangen, die 2 Mio Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
     
  • Rein theoretisch könnte so ein Raumschiff innerhalb der normalen Lebensspanne eines Besatzungsmitglieds selbst noch die Grenze des [ von der Erde aus ] sichtbaren Universums erreichen, obgleich auf der Erde dann schon viele Milliarden Jahre vergangen sein mögen.

 


 
Interessant ist, dass Kaku den erfolgreichen Bau eines Staustrahltriebwerks als » Umöglichkeit ersten Grades « einstuft, worunter er Techniken versteht, die mensch­liche Ingenieure heute noch weit überfordern, aber doch vielleicht schon im nächsten Jahrhundert möglich werden könnten (da sie keine bekannten Naturgesetzte verletzen und da erste Ideen sie zu verwirklichen schon existieren).
 


Michio Kaku (2008):
 
Mein Favorit unter den Kandidaten, die uns zu den Sternen bringen könnten, ist das Staustrahltriebwerk, denn:
 
Wasserstoff gibt es im Universum in Hülle und Fülle, und so ein Triebwerk könnte ihn auf seiner Reise einschaufeln und hätte somit eine unerschöpfliche Quelle für Rakententreibstoff. Der eingesammelte Wasserstoff würde auf einige Millionen Grad erhitzt, so dass er fusionierte und die Energie einer thermonuklearen Reaktion freisetzte.
 
Triebwerke dieser Art wurden 1960 vom Physiker Robert W. Bussard vorgeschlagen. Er berechnete das Gewicht eines Staustrahltriebwerks zu etwa 1.000 Tonnen um theoretisch einen ständigen Schub von 1g aufrecht erhalten zu können (1g = Schwerebeschleunigung — was mit dem Stehen auf der Erde vergleichbar ist).
 
Könnte ein Staustrahltriebwerk 1 Jahr lang mit 1g beschleunigen, würde es [ von der Erde aus gesehen ]   77 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen, so dass dann interstellare Reisen möglich sein könnten.
 
 
Die Erfordernisse für ein Staustrahltriebwerk sind einfach zu berechnen, denn
  • zum einen kennt man die durchschnittliche Dichte von Wasserstoffgas im Universum,
     
  • und zum anderen können wir ungefähr errechnen, wie viel Wasserstoff verbrannt werden muss, um ständige Beschleunigung von 1g zu erreichen.
     
  • Hieraus lässt sich die Größe der Schaufel ableiten, die notwendig wäre, den Wasserstoff einzusammeln (unter plausiblen Annahmen lässt sich ausrechnen, dass eine Schaufel von etwa 160 km Durchmesser ausreichen würde. Sie im Weltraum zu bauen könnte — dank der Schwerelosigkeit dort — tatsächlich machbar sein.

 



 

 Beitrag 0-14
Die gesamte Natur ist Summe aus Geist, Zufall und Energie

 
 

 
Die Natur ist:  Geist, Zufall und Energie

 
 
So wie die Bibel den Gott, von dem sie spricht, als Summe von 3 Personen sieht, so muss Naturwissenschaft bekennen:
 
Der Gegenstand ihrer Betrachtung — die Natur — existiert ganz offensichtlich als Summe von 3 Phänomenen, die man kurz als
 
 
Geist, Zufall, und Energie

 
bezeichnet, dann aber doch etwas erklären muss:
 
  • Unter Geist versteht der Naturwissenschaftler das Wirken zeitlos gültiger mathematischer Gesetze.
    Sie existieren und wirken unabhängig davon, ob der Mensch sie nun kennt oder nicht, d.h. ob er sie schon entdeckt oder eben noch nicht entdeckt hat.
     
  • Zufall — gemeint ist absoluter Zufall im Sinne der Quantenphysik — regiert überall dort, wo mathematisches Gesetz keine Vorschriften mehr macht (d.h. überall dort, wo der einem existierenden Zustand innewohnende Drang, sich zu verändern, nach mindestens zwei Richtungen hin absolut gleich stark ist).
     
  • Energie schließlich ist zu verstehen als quantifizierbares Wirkpotential. Es kann (aus Sicht der Physiker) in recht unterschiedlichen Formen vorliegen, i.W. als
     
    • kinetische Energie
    • als Kraft, die drückt oder zieht
    • oder als potenzielle Energie (die aber eher doch nur Erscheinungsform drückender oder ziehender Kraft ist).

 
Das mit Abstand wichtigste Phänomen, über das absoluter Zufall sich bemerkbar macht, ist Quantenfluktuation (Vakuumfluktuation). Wir können heute nicht ausschließen, dass selbst der sich anscheinend völlig zufällig ergebende Wert einer quantenphysikalischen Messung durch Quantenfluktuation beeinflusst eintritt.
 
Da durch Quantenfluktuation stets Paare virtueller Teilchen entstehen bzw. sich gegenseitig vernichten, muss — wer den Energie-Erhaltungssatz ernst nimmt — aller Energie, die in Form von Elementarteilchen existiert, eine Art logisches Vorzeichen zuschreiben. Dieses Vorzeichen mit berücksichtigt, könnte die Summe aller Energie stets Null sein, womit dann klar wäre, dass selbst alle Energie noch allein durch Geist und absoluten Zufall erzeugt sein könnte.
 
Da absoluter Zufall einfach nur das Fehlen einer vom Geist gegebenen Regel ist, wäre so die gesamte Natur auf Geist und Zufall allein zurückgeführt.

 

  Beitrag 2102-145
Das Bild, das wir uns vom Existierenden machen, ist oft allzu einseitig

 
 
Hans-m in 2102-143:
 
Wie wir unsere Welt wahrnehmen hängt nur von den Informationen ab, die uns unsere Sinne liefern. Aber auch jene Ereignisse, die wir nicht wahrnehmen, sind trotzdem existent.

Daher dürfen wir das Universum nicht ausschließlich nach dem beurteilen, was es uns preisgibt.



Das ist absolut richtig und gilt nicht nur für Ereignisse, sondern auch für Eigenschaften, die wir Vorhandenem zuschrieben.

Die Situation ist immer die gleiche: Wir haben einen Sinneseindruck, den wir extrapolieren, und so zu einem Bild machen, wie die Wirklichkeit aussehen könnte.
Wer nicht vorsichtig genug ist, macht den Fehler, das Bild mit der Wirklichkeit gleichzusetzen.

Extrapolation aber vergrößert Fehler, und da unser Sinneseindruck — das, was das Universum uns über sich preisgibt — nur einen extrem kleinen Teil aller existierenden Dinge, Ereignisse und ihrer Eigenschaften zum Gegenstand hat,  m ü s s e n  wir geradezu damit rechnen, dass es deutlich anders ist als wir denken.


PS: Hans-Peter Dürrs gut begründete Feststellung » Es gibt keine Materie « ist eindrucksvollstes Beispiel dieser Tatsache.

Aber schon Bhudda war klar: Wer 7 von Geburt an Blinde zum ersten Mal an einen Elephanten heranführt, ihn zu berühren, wird feststellen, dass die entsprechende Sinneswahrnehmunug jener Blinden sie zu sieben völlig verschiedenen Vorstellungen führt, was für eine Art Tier der Elefant denn wirklich sei.

 

  Beitrag 2039-1
Es gibt keine Materie — erst unsere Sinne konstruieren sie (als Eindruck)

 
 
Wie es zur Illusion anfassbarer Objekte kommt, und wo der Anfang von Leben zu finden sein könnte, wurde hier im Forum schon mehrfach gefragt und zu beantworten versucht.

Eben aber finde ich in Hans-Peter Dürrs Buch "Geist, Kosmos und Physik" einige ganz besonders interessante Feststellungen dazu. Sie sind Kern seines modernen, holistischen Weltbildes, welches sich auf die Erkenntnisse der Quantenphysik gründet:


Zitat von Dürr (S. 36-37, etwas gekürzt):
 
Die neue Weltsicht ist im Grunde holistisch, nicht atomistisch: Es existiert eigentlich nur das Eine, das Ungetrennte, das Untrennbare. ...

Das untrennbare Eine ist Prozesshaftes, Potentialität, aber nicht nur Möglichkeit, sondern auch das Vermögen zur Schaffung von Realität und von greifbar Seiendem [bestehend aus anfassbaren Objekten].

Die zeitliche Evolution besteht in einem fortschreitenden Prozess der Differenzierung dieses Untrennbaren durch Errichtung von Grenzzäunen (physikalisch: auslöschende Überlagerung von Potentialwellen).

Man ist an Zellteilung erinnert, wo sich eine Zelle ja auch vermehrt durch Neubildung von Zellwänden.

Dies imitiert die Entstehung unabhängiger Subsysteme, die als Teile des Gesamtsystems fungieren und aus denen dieses Gesamtsystem "zusammengesetzt" erscheint. Dies ist aber nie der Fall, weil der Zusammenhang viel tiefer geht, so wie etwa die sichtbar getrennten weißen Schaumkronen auf stürmischer See ja auch nicht die Betrachtung rechtfertigen, das Meer sei aus Wellen und Schaumkronen zusammengesetzt.

Das Sinnstiftende im Zusammenwirken der Als-ob-Teile entsteht immer aus dem Ganzen, das sie einschließt. Dieses Ganze, Eine, ist immer da.

Auch wir, die wir alle hier im Raum leben, sollten uns nicht vorstellen, dass wir wirklich getrennte Teile dieser Wirklichkeit sind, lose zusammengehalten durch einige Licht-, Laut- und andere von der Physik identifizierbaren Signale, die wir uns zur Verständigung wechselseitig zuwerfen. Wir sind alle Teile dieses selben Einen, derselben Potentialität, und spüren das auch: Wie sonst nämlich könnten ein paar hingeworfene Worte und Sätze mit ihrem dürftigen, abzählbaren Informationsgehalt sich in unserem jeweiligen Bewusstsein so reich entfalten.
 


Hier wird ganz klar deutlich, dass alles materiell Existierende seiner wahren Natur nach nur Wellenpaket ist.

Und so schreibt Dürr denn auch:


Zitat von Dürr, S. 44:
Ich habe als Physiker 50 Jahre lang — mein ganzes Forscherleben — damit verbracht zu fragen, was eigentlich hinter der Materie steckt. Des Endergebnis ist ganz einfach:

Es gibt keine Materie!


Diese so provokativ klingende Aussage Dürrs soll aufrütteln und uns klar machen:

Was unsere Interpretation der Wirklichkeit als Materie kennt, kennt sie auch als Wellenpaket im Feld der 4 physikalischen Grundkräfte.



Interessant ist ferner wie sich Dürr vorstellt,
  • dass es zu Leben kam,
  • dass materielle Objekte, Lebewesen und Anderes, nur endlich langes Leben haben und
  • wie sich Emergenz erklärt (er benutzt dieses Wort nicht, erklärt ihr Zustandekommen aber wenigstens ansatzweise):


Zitat von Dürr, S. 39-42, einiger Kürzungen wegen nicht ganz wörtlich:
 
Unsere Mesowelt ist eine statistisch ausgemittelte Mikrowelt (vergleichbar einem Ameisenhaufen, der von Ferne wie ein statischer Hügel aussieht, der beim genauen Hinsehen aber ungeheuere Beweglichkeit zeigt: Dass sich dies Gewimmel nicht auch im Großen ausprägt, liegt daran, dass für jede Ameise, die in einer Richtung läuft, es immer auch eine andere gibt, die das Umgekehrte macht, weshalb dann im Durchschnitt keine Bewegung des Ganzen sichtbar ist).

Dass diese Ausmittelung so vollständig gelingt, liegt wesentlich am 2. Hauptsatz der Thermodynamik, welcher besagt, dass in einem sich selbst überlassenen System jede Besonderheit, jedes Ausgezeichnetsein, im Laufe der Zeit zerstört wird (man denke an einen Schreibtisch, der, wenn wir nicht aufräumen, immer unordentlicher wird).

Deshalb verstehen wir nicht, wie es in der Natur mit ihrem starken Hang zur Unordnung überhaupt dazu kommt, dass sich bei der Evolution hochdifferenzierter Systeme (wie uns Menschen etwa) Unordnung über lange Zeit hinweg hinweg nicht durchsetzen kann.

Was also ist da passiert? Hat die Natur für ihren lebendigen Teil nicht vielleicht doch bei einer höheren Instanz eine Ausnahmeregelung den Zweiten Hauptsatz betreffend erwirkt?

Nach heutiger Einsicht scheint es keine solche Ausnahmeregelung zu geben. Die unbelebte wie die belebte Natur basieren auf derselben Art von Prä-Materie, die im Grunde eigentlich keine Materie ist. Sie kann sich auf verschiedene Weise organisieren:
  • Einmal ungeordnet und unkorreliert. Dann wird das resultierende Gesamtsystem stumpf, langweilig, apathisch (und wir nennen es unbelebte Materie).
  • Prä-Materie kann sich aber auch auf differenziertere, raffiniertere Weise formieren. Es entstehen dann Stukturen, in denen das im Grunde embryonal Lebendige selbst noch in der Mesowelt zum Ausdruck kommt und so lebendiger Organismus wird. Die eingeprägte Potentialität wird makroskopisch sichtbar. Das Gesamtsystem muss dazu weit weg von seinem Gleichgewichtszustand sein, um ein Ausmitteln seiner inneren Lebendigkeit zu vermeiden.
    Stellen Sie sich ein physikalisches Pendel vor (als herabhängenden, beweglichen Stab mit einem Gewicht unten). Es pendelt beim Anstoßen vorhersehbar und berechenbar um seine unter stabile Gleichgewichtslage. Dreht man aber Stab und Gewicht weit weg von unteren, stabilen Gleichgewicht nach ganz oben, so gibt es dort eine weitere Gleichgewichtslage. Sie ist instabil, und so wissen wir nicht, ob das Pendel auf die eine oder die andere Seite fallen wird. In diesem Instabilitätspunkt wird die inhärente Lebendigkeit des Systems sichtbar, weil es von winzig kleinen Unterschieden abhängt, ob der Pendel zum einen oder zum anderen Bewegungsablauf veranlasst wird. Die Naturwissenschaft kennt viele Systeme mit solch eingeprägten, dynamischen Instabilitäten. Sie führen zu, wie man sagt, "chaotischem" Bewegungsverhalten: Kleine Veränderungen in den Ursachen bewirken extrem große Unterschiede in den Folgen: Der Schlag eines Schmetterlings kann einen Taifun auslösen.

Leben — belebte makroskopische Oranismen — erfordern Strukturen in der Nähe inhärenter Instabilitäten. Aber Instabilitäten kippen. Um sie also lange in der Balance zu halten, müssen sie dauernd nachjustiert werden durch etwas, das sie neu austariert (intelligente Zuführung von Energie).

Diese Situation steht nicht im Widerspruch zum 2. Hauptsatz der Thermodynamik (d.h. zur allgegenwärtigen, dominanten Tendenz zur Unordnung). Denn es ist ja auch unsere ordnende Hand, die unseren Schreibtisch immer wieder in Ordnung bringen kann. Sie darf dabei aber nicht nur werkeln; sie muss darauf achten, was sie tut: Sie muss intelligent sein, den sonst beschleunigt sie nur den Prozess hin zur Unordnung.

Lebendige Systeme brauchen deswegen ... Intelligenz, eine geistige Führung, die prinzipiell im immateriellen Form-Grund verankert ist und sich in der Milliarden Jahre langen Evolution des Biosystems durch ein Plus-Summen-Spiel in komplexen Verästelungen immer höher entwickelt hat.
 

 

  Beitrag 2102-146
Ein Standardargument all derer, die Denkverbote aufstellen wollen, ist ...

 
Grtgrt in 2102-145:
...das, was das Universum uns über sich preisgibt — nur einen extrem kleinen Teil aller existierenden Dinge, Ereignisse und ihrer Eigenschaften zum Gegenstand hat,  m ü s s e n  wir geradezu damit rechnen, dass es deutlich anders ist als wir denken.

Hallo Grtgrt,

das kommt darauf an, worüber man redet.
Wenn man über das physikalische Universum redet, dann können wir das Universum ausschließlich nach dem beurteilen, was es uns preisgibt.

Wer nur über esoterische Wald- und Wiesenphilosophie mit religiöser Einfärbung reden will, der rechnet immer damit, dass es deutlich anders ist als die Physiker denken.

Aber das bringt die Wissenschaft nicht weiter.

M.f.G. Eugen Bauhof
 

  Beitrag 2102-148
aber: Denkverbote machen keinen Sinn

 
 
Ja, Eugen,

so allgemein gesprochen (2102-146) hast Du natürlich recht.

Aber die richtige Grenze zu ziehen ist schwierig: Was genau gibt das Universum uns denn preis?
  • Wollen wir darunter verstehen, was der oder jener, diese oder jene Wissenschaft schon erkannt hat?
  • Oder eher das, was im Prinzip erkennbar sein könnte?
  • Und wenn ja: Woher wollen wir so genau wissen, was prinzipiell erkennbar sein kann? Viel davon wird ja schließlich etwas sein, dessen Existenz uns heute noch nicht mal im Entferntesten bewusst ist.

Kurz: Ich halte rein gar nichts von Denkverboten.


Sinnvoller Prüfstein der Sinnhaftigkeit unseres Denkens und Diskutierens kann allein sein,

wie logisch unangreifbar vorgebrachte Argumente sind.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2104-12
Kann Geist nur als Teil eines Körpers existieren (anders gefragt: stirbt er mit dem Körper)?

 
 
Hans-m in 2104-3:
 
Geist ohne Körper ist wie ein Programm ohne Prozessor.

Für jeden Gedanken, den wir haben, benötigen wir unser Gehirn.
Unser Körper, in dem Fall das Gehirn, ist somit die Hardware, ohne die die Software (Bewusstsein) nicht existieren würde.


Ich würde vorsichter sagen: Für jeden Gedanken, den  w i r  haben, benötigen wir unser Gehirn.

Aber kann denn wirklich jemand beweisen, dass es keine Wesen geben  k a n n , die NUR aus Geist bestehen?
Und wie plausibel wäre die Annahme, dass dem so ist?


Man bedenke:
  • Materie ist nur  e i n e  Form, in der Energie vorkommt.

 

 Beitrag 0-485
Wichtige Einsichten berühmter Physiker

 
 

 
Wichtige Einsichten berühmter Physiker



Richard Feynman:
 
» Wir müssen stets Raum für Zweifel lassen: Es kann sonst kein Dazulernen — keinen Fortschritt — geben.
 
Man kann nichts Neues herausfinden, wo nicht vorher eine Frage gestelt wurde.
 
Doch um zu fragen, bedarf es des Zweifelns. «

 



Lee Smolin (2019):
 
» Die Wissenschaft macht Fortschritte, wo wir falsifizierbare Theorien erfinden
 
— auch wenn sie dann schließlich widerlegt werden.
 
Die Wissenschaft fährt sich fest, wo Theoretiker nicht falsifizierbare Theorien in die Welt setzen. «

 



 

  Beitrag 1057-149
Hat auch die Zeit ein sie erzeugendes "Higgs"-Teilchen?

 
 
Hi Thanninger,
  • Wenn ich Higgs richtig verstehe, glaubt er, dass Elementarteilchen gewisser Art irgendwie dadurch gebremst werden, dass sie sich ständig durch ein Meer sog. Higgs-Teilchen bewegen (und das eine Art Reibung versursacht, wodurch dann ihre Geschwindigkeit reduziert wird und sie somit etwas bekommen, das wir als ihre Ruhemasse deuten).
    Was ich dabei nicht verstehe: Auch das Higgs-Teilchen selbst hat Masse — man könnte also auf die Idee kommen, dass die Teilchen sich gegenseitig Masse geben.
    Frage an die Physiker also: Worin genau unterscheidet sich das Higgs-Teilchen — seiner Qualität nach — von anderen Teilchen, die ähnlich große Ruhemasse haben?
  • Was auch immer Teilchen gewisser Art verlangsamt, wenn sie sich durch den 3-dimensionalen Raum bewegen (das Higgsfeld etwa?), könnte mit dafür verantwortlich sein, dass auch die Zeit einem Teilchen (oder Objekt) umso langsamer vergeht, je mehr es sich durch den 3-dimensionalen Raum bewegt. Auf jeden Fall wäre das konform zu meiner Theorie, die ja sagt, dass die Zeit genau dort voranschreitet, wo Teilchen zusammenstoßen (also aufgehalten werden).
  • Wenn dem so wäre, könnte man die Zeit, die einem Objekt vergeht, interpretieren als analog zur Abnutzung, die es erfährt, allein dadurch, dass es mit anderen interagiert. Und tatsächlich: Auch das Altern eines Lebewesens ist ja nichts anderes als ein Abnutzungsprozess, der etwas verbraucht, was nicht wieder-erlangbar ist: Zukunft des Lebewesens.
  • Natürlich ist das bisher nicht mehr als eine Frage — es würde mich aber interessieren, ob ihr schon mal jemand nachgegangen ist.

Gruß, grtgrt

PS: Wie schon Okotombrok würde auch ich es vorziehen, wenn wir Fragen zum Wesen der Zeit in einem eigenen Thread unterbringen würden. Warum eröffnest du nicht einfach ein Thema Fragen zum Wesen der Zeit ?
 

  Beitrag 1057-187
Strahlungsdruck

 
E... aus 1057-182:
Das Photonen keine Ruhemasse haben erlebst Du täglich. Deine Netzhaut verarbeitet die Informationen die das sichtbare Licht im Sinne des Wortes an sie heran trägt. Dabei genügt die Energie des ankommenden Lichts um die Fotorezeptoren (rot-, grün- und blauempfindlich) so zu reizen das sie die optischen Reize ans Gehirn weiterleiten .....
.
...Wenn Du schon mal ein KFZ gesehen hast mit einem kräftigen Hagelschaden, dann weist Du was Deiner Netzhaut blühen würde, wenn Licht eine Ruhemasse hätte, die mit knapp 300.000 Kilometern pro Sekunde permanent in Deiner Netzhaut einschlägt. Die Netzhaut wäre binnen kurzem unbrauchbar und das Auge würde erblinden.

Das Beispiel hinkt.

leg dich mal mit nacktem Bauch in den Regen. jeder Tropfen erzeugt einen Nervenreiz, wenn er Deine Haut "trifft".
Du wirst davon jedoch nicht durchlöchert, als würdest Du von einer Schrotladung getroffen, obwohl der Regen eine Ruhemasse besitzt. Die Haut ist so "gebaut" dass sie dem Aufschalg des Regens standhält. Auch die Netzhaut hat sich im Laufe der Evolution so entwickelt, dass sie dem "Photonenhagel" ein Leben lang standhält.
Zudem hat das Photon beim Auftreffen ja noch seine Masse. Es verliert seine Masse genau in dem Augenblick, sobald es seine Existenz aufgibt, und seinen Energiepuls auf die Netzhaut übertragen hat.

siehe auch Wikipedia : Strahlungsdruck

Okotombrok aus 1057-180:
Außerdem hat noch ie jemand beobachtet, dass sich Ruhemassen mit c ausbreiten.

Du musst das anders definieren:
Licht bewegt sich immer mit c, wenn wir es messen. Darum können wir auch nur eine Aussage treffen, bei Licht =c
anders haben wir es nie gesehen, denn wäre es langsamer, dann wäre es nicht existent. und was nicht existiert, darüber kann man keine Aussage machen.

Harti sagte dazu bereits:
Harti aus 1057-161:
Das Photon hat keine Ruhmasse, weil es nicht ruhen kann.

 

  Beitrag 949-64
Wichtige Details zur Kopenhagener Interpretation

 
 
E... aus 949-62:
Wie soll ein makroskopisches System mit Bestandteilen funktionieren die quantenphysikalische Eigenschaften haben, nicht stabil, nicht fassbar, nicht berechenbar und zeitlos sind? Antworte bitte nicht auf die Frage ...
 

An alle,

es mag ja sein, dass E... die Antwort ganz genau kennt, ich aber weiß nur folgendes:

Zitat von Lothar Schäfer, Hochschullehrer:
 
Die Kopenhagener Interpretation betrachtet den Kollaps der Wellenfunktion in einem Messakt NICHT als plötzliche Änderung des Zustandes des Universums, sondern lediglich als plötzliche Änderung unseres Wissens um irgendein Phänomen der physikalischen Wirklichkeit.

Henry Stapp hat in seinem Buch "Mind, Matter, and Quantum Mechanics" (1993) diese Ansicht so charakterisiert: In der Kopenhagener Interpretation ist das wahre Wesen von ψ nicht ein Problem der Ontologie, sondern eines der Epistomologie.
 

Auf die Frage, wer Stapp denn nun eigentlich ist, bekommt man zur Antwort: "Stapp is a leading quantum physicist who has given particularly careful thought to the implications of the theory that lies at the heart of modern physics. In this book, which contains several of his key papers as well as new material, he focuses on the problem of consciousness and explains how quantum mechanics allows causally effective conscious thought to be combined in a natural way with the physical brain made of neurons and atoms."

Gruß, grtgrt

PS: Was ich an Schäfer so mag ist, dass seine Sprache ebenso klar ist, wie seine Gedanken.
 

  Beitrag 1701-20
Zum Begriff physikalischer Objekte: seine wohl beste Definition

 
H... aus 1701-19:
phys. Objekt: ganz simple ein Sachverhalt, der einer physikalischen Betrachtung unterzogen werden kann. Der Sachverhalt kann wahrnehmbarer oder rein theoretischer Natur sein (z.B. war das Higgs Boson viele Jahre ein rein theor. phys. Objekt,
seit einigen Wochen besteht Hoffnung, dass nun das Standardmodell komplett ist).

phys. Größe: eine Eigenschaft des Sachverhalts (=phys. Objekt)

Gruß H... R.

An alle:

Dieser Versuch, den Begriff physikalisches Objekt zu definieren, scheint mir der bisher beste.

Danke, grtgrt


Zur Info: Ein Teil dieser Diskussion wurde an anderer Stelle geführt und ist dort beendet worden mit Beitrag 1896-19 und Beitrag 1896-20.
 

  Beitrag 1701-15
Beispiel eines physikalischen Objekts: Das Licht

 
 
Licht ist ein physikalisches Objekt (und als solches unser Modell für einen Teil der Natur).

Mehr dazu auf Seite Zum Wesen physikalischer Aussagen.
 

  Beitrag 1701-16
Physikalische Objekte: Wie Okotombrok sie versteht.

 
Hallo Grtgrt,

Grtgrt aus 1701-15:
 
Licht ist ein physikalisches Objekt (und als solches unser Modell für einen Teil der Natur).

Mehr dazu auf Seite Zum Wesen physikalischer Aussagen.
 

auf deiner oben genannten Homepage schreibst du:
Zitat:
Physikalische Objekte sind nichts anderes als gedankliche Modelle, . . .
So weit kann ich nicht mitgehen. Mit physikalischen Objekten meint man direkt beobachtbare Dinge.
Tauscht man aber den Begriff "physikalisches Objekt" gegen den Begriff "physikalische Größe" aus, so kann ich nur zustimmen.

Weiter:
Zitat:
. . . die der Mensch sich macht, aus dem Wunsch heraus,
das Verhalten der Natur verstehbar und vorhersagbar zu machen.
Auf physikalische Größen bezogen stimme ich dir vollkommen zu.

mfg okotombrok
 

  Beitrag 1701-18
Physikalische Größen sind: quantifizierbare Eigenschaften physikalischer Objekte

 
Grtgrt aus 1701-17:
Hi Okotombrok,

ist ein Atom oder ein Elektron in deinen Augen eine physikalisches Objekt oder nur eine physikalische Größe?
Und ein ganzes Universum: Sollte man es wirklich nur als Größe bezeichnen?

Ich würde unter einer Größe eher eine Zahl verstehen (etwas ohne Struktur).

Gruß, grtgrt

Gebhard,

verstehst du nicht, was Okotombrok bemerkt? Falls physikalische Objekte unsere gedanklichen Modelle SIND, gibt es keine beobachtbare Außenwelt. Und ob du nun unter einer Größe eine Zahl verstehst oder nicht - in der Physik ist darunter etwas anderes und genau definiertes gemeint (Größen sind messbare Eigenschaften an Objekten). Wenn wir schon diskutieren, wollen wir uns doch bitte an die Begriffe so halten, wie sie allgemein anerkannt sind.
 

  Beitrag 1894-5
Zu physikalischen Objekten

 
 
Hi Henry,

es scheint mir nicht richtig, nur das, was sich schon als Materie zeigt, als physikalisches Objekt elementarster Art zu bezeichnen. Unteilbare Bausteine des Kosmos sind ganz sicher schwingende Energie-Portionen (nur einige davon zeigen sich zeitweise im Zustand Materie).

Nun zu Ereignissen: Als Position eines Ereignisses kann man nur die Summe aller Punkte verstehen, an denen sich die am Ereignis beteiligten Quanten dann gerade befinden. Es ist aber keineswegs so, dass die Position eines Quantums nur ungenau beobachtbar wäre: Sie ist wirklich auch ungenau definiert.

Warum das so ist, wird sehr schön erklärt auf Seite Teilchen sind Wellenpakete.

Damit ist klar: Unter der Position eines Ereignisses muss man sich (aus diesen beiden Gründen) eine kleine Region der Raumzeit vorstellen (eine Punktemenge, die Vereinigung von N Punktemengen ist, wenn am Ereignis N Quanten beteiligt sind) — also nicht einen einzigen Punkt im Sinne der Mathematik, sprich: im Sinne der die Raumzeit modellierenden differenzierbaren Mannigfaltigkeit.

Nun zur Frage, ob Wahrscheinlichkeitswellen wirklich existieren: Da Interferenz am Doppelspalt zeigt, dass sie interferieren, müssen sie ja wohl existieren. Eine ganz andere Frage ist, was es denn bedeuten mag, zu existieren. Hierzu hat Niels Bohr mal was sehr Treffendes gesagt (siehe meine Seite Zum Wesen physikalischer Aussagen und dem, was man die Realität nennt).

Zu Stringtheorie (ST) und Schleifen-Quanten-Gravitation (SQG): Zwischen beiden besteht insofern ein ganz gewaltiger Unterschied, als die ST eine hintergrund- abhängige Theorie ist, wohingegen die SQG (ebenso wie die ART) ohne Bezug zu irgend einem Hintergrund formuliert ist. RZQ ist hintergrund- unabhängig, also viel näher an SQG als an ST.

Ich sehe RZQ als eine Art vergröberte SQG, wobei mir aber nicht klar ist, ob die gröbere oder die feinere Sicht die natürlichere ist.

Das liegt daran, dass ich die Spin-Networks nicht wirklich verstehe. Als gut verständlich (und "anschaulich") würde ich sie nicht einzustufen. Hast du den Artikel, auf den ich oben verweise, gelesen?

Gruß, ggreiter
 

  Beitrag 1894-62
Physikalische Objekte sind Modelle, das Verhalten der Natur zu erklären

 



Physikalische Objekte (die Zeit etwa) sind gedankliche Modelle,

die der Mensch sich macht, aus dem Wunsch heraus,

das Verhalten der Natur verstehbar und vorhersagbar zu machen.



Man darf solche Modelle aber auf keinen Fall mit der Natur selbst verwechseln (und so kann es für jeden Teil der Natur — die Zeit ist da keine Ausnahme — mehr oder weniger genaue Modelle geben: Sie sind dann natürlich auch mehr oder weniger einfach und werden daher auch nicht notwendig alle Aspekte des jeweils betrachteten Phänomens gleich gut modellieren.

Dass auch grobe Modelle — wie etwa das von Aristoteles — sehr weit tragen können, ist unbestritten. Was aber, wenn man über eine Grenze der Anwendbarkeit eines einfachen Modells hinausgehen möchte? Eben dann braucht man ein genaueres, weniger einfaches Modell.


Man sollte zudem berücksichtigen, dass physikalische Modelle nicht den Anspruch erheben, die Struktur der Natur zu modellieren (das wäre — nach dem, was Niels Bohr uns sagt — ja sogar unmöglich). Sie sind einzig und allein dazu da, das Verhalten der Natur nachzubilden, sprich: Man verlangt lediglich, dass sie eine gedachte Maschinerie sind, deren Verhalten isomorph zum Verhalten der Natur ist.

Zitat von Niels Bohr:
Die Physik kann nicht ergründen, wie die Natur funktioniert.
Aufgabe der Physik ist lediglich, zu untersuchen, wie die Natur sich uns zeigt.


 

  Beitrag 1875-107
Stringtheorie: Ein Beispiel geschickter Kombination zweier Denkwege

 
Hi E...,

es freut mich, dass mir mal jemand sagt, wie mein Stil auf ihn wirkt. Danke also.

Damit Du mich besser verstehst, sei gesagt: Ich bin kein Physiker, die Art meiner Argumentation ist aber sicher dadurch geprägt, dass ich mal Mathematiker war (mit Schwerpunkt auf Algebra und Zahlentheorie), dann aber — seit etwa 1980 — stets als Informatiker gearbeitet habe (als IT-Berater mit Schwerpunkt auf besonders methodischem Software-Engineering).

Mein Interesse an theoretischer Physik wurde geweckt durch die Beobachtung, dass theoretische Physiker sich von Science Fiction Autoren des Typs Isaac Asimov eigentlich nur dadurch unterscheiden, dass sie versuchen, ihre visionären Gedanken über die Natur und die Struktur unserer Welt nicht nur aufzuschreiben, sondern auch zu beweisen oder zu widerlegen.

Bester Weg hierfür, da gebe ich Dir recht, wäre die Durchführung geeigneter Experimente. Dieser Weg aber stößt schnell an Grenzen (an prinzipielle, weit vorher aber noch an finanzielle). Wo sie erreicht sind, ist Informationsverarbeitung der einzige Weg, weiter zu kommen. Sie muss erfolgen in geschickter Kombination mathematischer und ingenieurmäßiger Denkwege.

Wenn man nicht zufällig ein Albert Einstein ist, kann man sich Erfolge dennoch nur erhoffen, wenn man so viel wie möglich auf den Gedanken anderer aufbaut. Wie jeder Promovierte weiß, ist eigene Leistung i.A. ja nur ein nächster kleiner Schritt hin zum Ziel. Man geht ihn in der Hoffnung, dass andere ihn aufgreifen und so ihrerseits in die Lage versetzt werden, die Entfernung zum Ziel weiter zu verkleinern.

Versetzen wir uns jetzt in die Rolle dieser anderen. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen noch unvollständigen Weg aufgreifen, wird umso größer sein, je wertvoller er ihnen erscheint (sprich: aus je mehr Schritten er schon besteht). Wenn ich also einen (N+1)-sten Schritt in die Welt setze, tue ich gut daran, nicht zu verbergen, dass er nicht der erste Schritt des langen Weges hin zur Erkenntnis ist, sondern nur ein weiterer, vielleicht aber wirklich notwendiger.

Das also ist der Grund, warum ich nur ungern isolierte Ideen in die Welt setzte. Mir ist viel wohler, wenn ich die Ideen anderer extrapoliere. Nicht zuletzt gibt das mir und denen, die mir folgen, ja auch eine gewisse Sicherheit, nicht völlig schief zu liegen — solche Sicherheit zu suchen sehe ich nicht als Schwäche sondern als Teil jeder professionellen Vorgehensweise.


Nun zu den Strings: Sie modellieren ganz klar Elementarteilchen (virtuelle und auch stabile, wie etwa die Elektronen und Positronen). Und die existieren ja nun wirklich. Und dass Elementarteilchen in Schwingung befindliche Energiequanten sind, gilt ja nun auch schon längst als gesichertes Wissen.

Das Fragezeichen, das man neben die Stringtheorie zu setzen hat, steht also weniger am Begriff der Strings (oder Branen), sondern steht vor allem an den Vorhersagen, die die Stringtheorie in Hinsicht auf Sysmmetrie und Vollständigkeit des Standardmodells der Elementarteilchenphysik macht. Es steht insbesondere an allen Aussagen, die unserem Universum weitere Dimensionen zugestehen wollen oder gar noch bestimmte Krümmung jener.

Jene Fragezeichen sind den Stringtheoretikern selbst sehr wohl bewusst: Greene etwa schreibt (auf Seite 485 seines Buches The Fabric of the Cosmos): "More and more, ... clues point toward the conclusion that the form of spacetime is an adorning detail that varies from one formulation of a physical theory to the next, rather than being a fundamental element of reality. Much as the number of letters, syllables, and vowels in the word cat differ from those in gato, its Spanish translation, the form of spacetime — its shape, its size, and even the number of its dimensions — also changes in translation."

Mir ist sehr wohl klar, dass es durchaus Fachleute gibt, die der Stringtheorie sehr skeptisch gegenüber stehen:
  • Mir ist bekannt, dass Peter Woit (mir scheint, er wird wohl nur seines provokativen Buches wegen so oft genannt) so weit geht, zu sagen, dass Fördergelder, die an Stringtheoretiker gegeben werden, Geldverschwendung seien. Nachvollziehbare Argumente hat er in meinen Augen aber nicht, und seine Behauptung, die Stringtheorie sei bisher nicht in der Lage gewesen irgendwelche Vorhersagen zu machen, wirkt nicht so recht glaubhaft, wenn man weiß, dass er sich mehr mit Mathematik als mit Physik beschäftigt (also vielleicht nicht wirklich Fachmann ist) und dass viele Physiker ihm widersprechen: In WikiBooks findet sich eine Liste von 12 Vorhersagen der Stringtheorie, die man durchaus als schon verifiziert ansieht).
  • Andere, wie etwa Roger Penrose, sind skeptisch, versuchen aber dennoch — wie es sich für Wissenschaftler gehört — objektiv zu bleiben und machen sich wenigstens die Mühe, den Stringtheoretikern ernsthaft zuzuhören.
  • Einer von ihnen ist sicher auch Lee Smolin. Der aber sieht vor allem deswegen wenig Sinn darin, Stringtheorie zu betreiben, da sie sich in Bereiche vorwagt, in denen die Experimentalphysik wohl niemals wird Aussagen machen können (siehe dieses Interview mit ihm). So zu argumentieren ist nachvollziehbar, zeugt aber vielleicht doch eher von fehlendem Mut, über bestehende Grenzen hinauszudenken.

Ich sage: Solange die Stringtheorie keine Aussage macht, die im Widerspruch zu mindestens einem anerkannten Ergebnis der Experimentalphysik steht, kann auf keinen Fall behauptet werden, sie sei ein Irrweg.

Peter Woit scheint diese Logik zu ignorieren (was mir seine Meinung recht suspekt macht). Smolins Buch dagegen sollte man gelesen haben (aber: Wichtige Erfolge der Stringtheorie, über die Greene 2010 berichtet, scheint Smolin 2006 nicht zu kennen. Ob das Uneinigkeit in der Beurteilung bedeutet oder darauf zurückzuführen ist, dass jene Ergebnisse damals vielleicht noch gar nicht erarbeitet waren, weiß ich nicht).

Beste Grüße,
grtgrt = ggreiter = Gebhard Greiter

Mein Motto: Die beste Praxis ist eine gute Theorie (nach E... Denert, einer der beiden Gründer von sd&m)
 

  Beitrag 1878-7
Was es bedeutet, in die Zukunft zu reisen

 
 
 
Wie man (prinzipiell wenigstens) in beliebig ferne Zukunft reisen kann

Auf Seite Verschieden schnell durch die Zeit reisen wird anhand von drei Beispielen gezeigt, wie man in die Zukunft reisen kann.

Speziell das dritte Beispiel dort ist interessant.

Wer es nachgerechnet hat, wird sein Ergebnis vorliegen haben in der Form

          S = F( A, Z )

wo F eine Formel ist, A der Abstand vom Schwarzen Loch, in dem der Astronaut eine gewisse Zeit Z wartet, bis er umdreht und zur Erde zurückkehrt,
und S die Zahl der Jahre, die auf der Erde vergangen sein sollen, wenn der Astronaut zurückkehrt.

Natürlich werden die in der Formel auftretende Koeffezienten davon abhängig sein, welches Schwarze Loch der Astronaut zu besuchen gedenkt, und wie heftig er plant, auf seiner Reise zu beschleunigen oder abzubremsen.

Interessant aber ist: Da Vergrößern von A den Sprung S in die Zukunft verkleinert, und da umgekehrt Vergrößern der Parkdauer Z den Sprung S vergrößert, lässt sich praktisch jeder Wert von S erreichen.

Das einzige Problem des Verfahrens ist, dass der Astronaut sterben kann, noch bevor er wieder die Erde erreicht. Man sollte ihn also besser durch einen robusten Roboter ersetzen (oder Raumschiff und Astronaut durch einen Forschungssatelliten).


PS: Reisen in die Vergangenheit sind grundsätzlich NICHT möglich (da Zeit eine Richtung hat, die von Ursache zu Wirkung führt).

 

  Beitrag 1896-53
Das Credo von Lothar Schäfer (einem Physiker)

 
 

Das Credo von Lothar Schäfer — einem Physiker:

  • An der Wurzel der physikalischen Wirklichkeit erweist sich die Natur der materiellen Dinge als nicht-materiell.
  • Örtliche Ordnung wird durch nicht-lokale, unverzögert fernwirksame Phänome beeinflusst.
  • Die Wirklichkeit der Raumzeit hängt möglicherweise von Prozessen ab, die außerhalb der Raumzeit verankert sind.

Er sagt ferner:

Transzendente Wirklichkeit ist ihrem Wesen nach unbeobachtbar.

Die moderne Physik ist in zunehmendem Maße bereit, sie zur Erklärung der Wirklichkeit dennoch zuzulassen.

Die Botschaft moderner Physik ist, dass die Wirklichkeit an ihren Grenzen nicht im Nichts verklingt, sondern im Bereich des Metaphysischen.


 

  Beitrag 1906-1
Gravitationskraft, versteckte Raumdimensionen, Locally Localized Gravitation

 
 
Liasa Randall betont gerne, dass sie sich mehr als Modellkonstrukteur sieht denn als Stringtheoretiker(in). Der Unterschied ist für sie:
  • Stringtheoretiker arbeiten top down, indem sie versuchen, in einer riesigen Menge ihnen vor die Füße gefallener Modelle — man spricht von etwa 10500 — solche zu finden, die keiner durch uns derzeit als zuverlässig anerkannten Beobachtung, die Astronomen oder Experimentalphysiker je gemacht haben, widersprechen.
  • Modellkonstrukteure aber gehen so vor, dass sie — ausgehend von eben jenen Beobachtungen — Modelle bottom up zu konstruieren versuchen, und das ohne jede Rücksicht darauf, ob sie nun zur Stringtheorie passen oder nicht.

Zwei Beobachtungen scheinen mir interessant:
  • Lisa Randalls Approach ist kreativer, objektiver und weniger naiv als der der Stringtheoretiker.
  • Mindestens eines ihrer Arbeitsergebnisse — ein Modell, das sie Locally Localized Gravitation nennt — bricht sogar mit der gängigen Vorstellung, dass im gesamten Kosmos ein und dasselbe Gravitationsgesetz gelte.

Genauer:

In Kooperation mit Andreas Karch betrachtete sie eine 5-dimensionale Raumzeit und darin eine 4-dimensionale Brane flacher Geometrie (sie könnte die Welt sein, in der wir leben). Randall schreibt:

"[In the theory we developed,] space looks 4-dimensional on or near the brane, but most of the space far from the brane appears higher-dimensional. ... We named our scenario locally localized gravity because localization produces a graviton that communicates 4-dimensional gravitational interactions only in a local region."

Nachdem die beiden die Brane etwas modifiziert hatten (so dass sie nun etwas negative Energie trug und daher nicht mehr flach, sondern leicht gekrümmt war), ergab sich etwas noch weit Interessanteres:

" ... we decided to study this model solely because of its fascinating implications for dimensionality: ... [Assuming a] second brane sufficiently far away, we found that there were two different gravitons localized near each of the two branes. Each of the graviton probability functions peaked near one of the two branes, and decreased exponentially quickly as you left it.

Neither of these gravitons was responsible for 4-dimensional gravity over the entire (5-dimensional) space ... The gravities experienced on the different branes were different. They could even have very different strength. Objects on one brane didn’t interact gravitationally with objects on the other. ...

The appearance of two different particles that both look like the 4-dimensional graviton was a big surprise to us. General physical principles were supposed to ensure that there is only a single theory of gravity. And indeed, there is a single 5-dimensional theory of gravity, but 5-dimensional spacetime turns out to contain two distinct particles that each communicate a gravitational force that acts as if it is 4-dimensional, each in a distinct region of 5-dimensional space ...

If this model is correct, we would have to live on the brane to experience 4-dimensional gravity ...

Of course, we do not yet know whether locally localized gravity applies in the real world."


Source: Chapter 23 of Lisa Randall’s Book "Warped Passages unraveling the Mysteries of the Universe’s hidden dimensions"(2005).
 

  Beitrag 1906-3
Beispiele flacher und nicht flacher Geometrie

 
Harti in 1906-2:
Hallo Grtgrt,

was genau muss ich mir unter einer "flachen Geometrie" vorstellen. Kann man den Begriff genauer definieren ?

Um konkret zu werden, kann ich einen Regentropfen mit Hilfe eines flachen Geometriemodells beschreiben ?

Hi Harti,

im 2-Dimensionalen wäre eine Fläche flacher Geometrie vergleichbar mit einem — aufgerollten oder flach daliegenden — Stück Papier.

Aber auch die Oberfläche eines geraden Ofenrohrs hat flache Geometrie. Der Grund hierfür: Man kann das Rohr aufschneiden und seine Oberfläche dann zu einem flach daliegenden Blech machen. Gleiches gilt für eine Torusoberfläche.

Entscheidend ist nicht die Form, sondern wie groß im Raum (oder in einer krummen Fläche) die Summe aller Winkel eines Dreiecks ist.


Genauer:


Nur die Winkelsumme in Dreiecken bestimmt, wie ein Raum gekrümmt ist

Quelle: Prof. Ulrich Walter erklärt Raumkrümmung



Stringtheoretiker sprechen gerne von "aufgerollten Dimensionen". Lisa Randall sagt dazu:

Zitat von Lisa Randall:
The curled-up space is still mathematically flat ... because you can unroll the dimension to something you would recognize as flat; that is NOT true for a sphere, for example.

Die Oberfläche eines Regentropfens hat gekrümmte Geometrie (KEINE flache also).

Flache Geometrie ist euklische Geometrie.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1911-1
Absoluter Zufall ist unentscheidbar

 
 

Einstein war der letzte große Physiker, der dachte, die Natur würde voll deterministisch funktionieren (Gott würfelt nicht).

Niels Bohr hielt dagegen und war der Meinung: Gott würfelt doch, denn Quantensprünge sind absolut zufällig.

Ich sage: Wir können es nicht wissen, denn Bohrs Argumentation ist widersprüchlich. Der Beweis dafür kommt aus Bohrs eigenem Credo:


Zitat von Niels Bohr:
Die Physik kann nicht ergründen, wie die Natur funktioniert.

Sie kann nur untersuchen, wie die Natur sich uns zeigt.



Bohr hätte erkennen müssen, dass — wenn dem so ist — es DREI Arten von Zufall gibt (statt nur deren zwei):
  • scheinbaren Zufall,
  • physikalischen Zufall und
  • absoluten, als solchen dann aber unentscheidbaren Zufall:

Wer eine Münze wirft, wird das Resultat als zufällig empfinden — das aber nur deswegen, weil er die Ursachen und Umstände, die dieses Resultat herbeiführen, zu wenig kennt: genaueste Modalitäten der Impilsübertragung, den Einfluss des Luftwiderstandes, kleinste Schwankungen der Luftdichte entlang der Flugbahn etc. Deswegen liegt hier nur scheinbarer Zufall vor.

Im Unterschied dazu sind die Resultate von Quantensprüngen unvorhersagbar. Und das deswegen, weil in der uns erfahrbaren Raumzeit – in dem also, was die Natur uns zeigt — keine Ursachen existieren.

Wenn aber Bohrs Meinung, die Physik könne nicht ergründen, wie die Natur funktioniert, zutrifft, dann könnte es außerhalb aller denkbaren physikalischen Modelle tatsächlich auch für jeden Quantensprung eine Ursache geben. Es wird uns dann aber nicht gelingen, zu entscheiden, ob dem wirklich so ist. FAZIT also:


Gott lässt sich nicht in die Karten schauen.


grtgrt
 

  Beitrag 1915-20
Quanten-Kollision

 
 
U...bus aus 1915-15:
 
jetzt komme ich wieder mit meinen querdenkenden Fragen: ....

Hi U...bus,

ich mag querdenkende Fragen: Sie sind die spannendensten und die, die am ehesten zu was Neuem anregen.


U...bus aus 1915-15:
Grtgrt aus 1915-3:
 
Ein Elementarereignis E kann eintreten

entweder spontan (so dass ohne jede erkennbare Ursache ein Paar virtueller Teilchen entsteht oder vergeht)

oder durch Kollision existierender Teilchen (Dekohärenz): Zusammenstoßende Quanten nehmen einander wahr und führen so zum Kollabieren ihrer Wahrscheinlichskeitswelle).

1) spontan = ohne erkennbare Ursache; was sagt das aus? Ohne Ursache oder technisch nicht nachweisbare Ursache?
Ohne Ursache würde das Kausalitätsprinzip infrage stellen, technisch nicht nachweisbare Ursache wäre die Beschränkung der Physik auf meßbare Wirkungen.

ANTWORT: Gemeint habe ich (grtgrt): "Ohne Ursache (im Sinne der Quantenphysik".

Nachdem — wie Niels Bohr uns sagt — die Physik nur zum Gegenstand haben kann, wie die Natur sich uns zeigt (aber nicht, wie sie wirklich ist), können wir nicht ausschließen, dass das, was im Sinne der Quantenphysik OHNE Ursache ist, nicht vielleicht doch eine (uns verborgene) Ursache hat.

Meine Formulierung war gewählt, dieser Tatsache Rechnung zu tragen.

Die Quantenphysik übringens hat das Kausalitätsprinzip nicht nur in Frage gestellt, sondern wirklich über Bord geworfen.
Einstein war der letze Spitzenphysiker, der an das Kausalitätsprinzip glaubte und es NICHT in Frage gestellt sehen wollte. Damit, so denkt man heute, hatte er wohl unrecht.


U...bus aus 1915-15:
 
2) Kollision existierender Teilchen: In was stoßen diese Teilchen zusammen? Die Dinger müssen sich ja irgendwo aufhalten, es stellt sich also wieder mal die Frage nach dem "Behälter Raumzeit".

Wenn jetzt das Universum aus Wellenfunktionen besteht und aus nichts anderem, dann müssen doch diese Wellen den Raum bilden. Und tun sie das, dann bilden diskrete Wellenfunktionspakete räumlich begrenzte Entitäten, sonst könnten sie ja nicht zusammenstoßen, ...

ANTWORT: Jede Wellenfunktion hat im ganzen Universum Werte, nenneswert von Null verschieden sind die aber nur an (und in einer kleinen Umgebung von) wenigen ausgezeichneten Stellen. Dort, so sagt man, sei das Quantum mit nenneswerter Wahrscheinlichkeit anzutreffen.

Urbildmenge so einer Wellenfunktionen ist grundsätzlich der gesamte Raum.

Die Werte jeder Wellenfunktion sind zudem zeitabhängig.


Unter der Kollision zweier Quanten verstehe ich, dass sich die Stellen, an denen ihre Wellenfunktionen nennenswerten Wert haben, sehr nahe kommen.
Aus Sicht des Betrachters
  • zeigt die Summe beider Funktionen zunächst an zwei Stellen nennenswerten Wert.
  • Diese beiden Stellen wandern aufeinander zu, werden also zu einer Stelle mit nenneswerten Wert (der aber exponentiell abfällt mit zunehmender Entfernung von dieser Stelle),
  • und diese eine Stelle teilt sich dann in mehrere auseinander wandernde Stellen, an denen sich nennenswert von Null verschiedene Werte zeigen.

Die Zahl der auseinander wandernden Stellen ist die Zahl der Quanten, in die sich die beiden kollidierenden Quanten neu aufgeteilt haben.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1915-36
Auf hinreichend kleiner Größenskala verklingt Materie im nur noch gedanklich Existierenden

 
 
U...bus aus 1915-22:
 
... ich versteh bis heute die Physik nicht, warum sich dort die Erfahrung der Makrophysik nicht auch in der Mikrophysik niederschlägt. Jeder, der sich in die Badewanne setzt, verdrängt das Badewasser, warum sollte das im Quantenbereich der Natur nicht genauso sein?

Gruß

Hi U...bus:

Jede Person P, die sich in die Badewanne setzt, ist — aus quantenphysikalischer Sicht — nichts weiter als ein System von Quanten.

Quanten aber sind — so schrieb Heisenberg — Objekte, die "als Potentia in einer seltsamen Wirklichkeit zwischen der Idee von einem Ding und einem wirklichen Ding existieren". Wie aber soll "Potentia" Wasser verdrängen?


Die Antwort auf deine Frage also ist:

Sobald man ein makroskopisches Objekt P in zunehmend kleinere Teile zerlegt, kommt man irgendwann in eine Größenordung, in der die so entstanden extrem kleinen Teilchen — einzeln betrachtet — mehr und mehr nur noch  g e d a n k l i c h  existieren.

Das klingt verrückt, scheint aber wirklich so zu sein.
Ich tröste mich da einfach mit Richard Feynman's Feststellung:


Die Quantenphysik kann man nicht verstehen.

Wer glaubt, er hätte sie verstanden, der hat sie überhaupt nicht verstanden.


Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 1915-43
Über Dekohärenz (1)

 
 
E... aus 1915-38:
Auf ein neues...

Jede Wechselwirkung, sei es mit anderer Materie oder mit Strahlung, lässt ein isoliertes Quantensystem sofort kollabieren. Dieser Vorgang ist nicht rückgängig zu machen, er ist irreversiebel. Das untersuchte Teilchen wird klassisch. Nicht weil wir es so sehen wollen... sondern weil es so geschieht. ...

Mir wirst Du wohl diesesmal auch keinen Glauben schenken. Deshalb anbei noch ein Beitrag aus der Reihe alpha-Centauri. Professor Harald Lesch Jahrgang 1960 Astrophysiker, Naturphilosoph und Professor für Physik an der LMU München fragt dort "Was ist Dekohärenz?" und erklärt anschaulich um was es dabei geht.

http://www.br.de/fernsehen/br-alpha/sendungen/alpha...

Hi E...,

zunächst mal danke, dass du dich jetzt doch entschlossen hast, mir zu sagen, woher dein Wissen stammt.

Ich muss zugeben: Alles, was ich bisher von dir zum Thema "Dekohärenz" gehört habe, gibt korrekt (und fast wörtlich) wieder, was Lesch verkündet.

Aber verstehen wir ihn richtig?


Lass uns dazu mal folgendes Beispiel betrachten:

Nimm ein Wasserstoff-Atom — ein Atom also, das nur ein oder zwei Elektronen hat. Lesch sagt ja nun zweierlei:
  • Erstens: Jedes sich irgendwo im Universum aufhaltende Elektron wechselwirkt ständig mit seiner Umgebung — mindestens mit den Energiequanten, die die allgegenwärtige kosmische Hintergrundstrahlung bilden.
  • Zweitens: Dekohärenz sei nicht rückgängig zu machen, habe also bleibenden Effekt.

Wenn beide Aussagen (in dieser einfachen Form wenigstens) richtig wären, müsste ja sogar JEDES Elementarteilchen schon kleinste Sekundenbruchteile nach seinem Entstehen klassisch werden. Damit wären sämtliche Atome wirklich wie Sonnensysteme, um deren Kern herum sich die Elektronen in Form klassischer Teilchen bewegen. Deren nicht klassischen Zustand hätten Menschen dann ja wohl gar nie mitbekommen können.

Wie also löst sich dieser Wiederspruch?

Dekohärenz ist wie ein Blitz, dessen Wirkung sofort wieder vergeht. Das Stück Kreide, das Lesch uns da zeigt, sehen wir aber dennoch, denn es gibt halt in ununter­brochener Reihenfolge sehr viele solcher Blitze. Mit anderen Worten: Quanten wechseln ständig vom virtuellen (Überlagerungs-) Zustand in einen klassischen und zurück in den virtuellen: Klassisch sind sie nur während einer extrem kurzen Zeitspanne, die mit einem Elementarereignis beginnt, an dem sie teilhaben.

Lesch hat sich in seiner Sendung wohl einfach nur ungenau ausgedrückt.

Meine eben dargelegte Interpretation sehe ich auch bestätigt durch eine Aussage, die ich in Lothar Schäfers Buch "Versteckte Wirklichkeit" fand. Er spricht dort vom Orbital­modell der Atome und erklärt, dass die sog. Knotenflächen — bestehend aus der Menge aller Punkte, an denen die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für Elektronen zu Null wird — den Raum in getrennte, sich nirgendwo überlappende Bereiche zerlegen, in denen sich dann je ein Elektron finden bzw. nicht finden kann. Das Interessante für unser Problem ist nun, dass, wenn man ein Atom beobachtet, welches mehr solcher Kammern hat als Elektronen, diese Elektronen sich einmal in einer, dann aber in einer anderen Kammer zeigen. Auf ihrem Weg hin von einer zur anderen aber kann man sie NICHT beobachten.

Das nun sehe ich als einen unwiderlegbaren Beweis dafür, dass so ein Elektron eben NICHT ständig klassisch sein kann.


Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1915-66
Über Dekohärenz (2)

 
 
Hi E...,

ich erkläre mir Dekohärenz (= Interaktion eines Quantums mit seiner Umgebung) wie folgt:
  • Wenn ein Quantum Q entsteht, existiert es in seinem Überlagerungszustand.
  • Interaktion mit seiner Umgebung bedeutet, dass das Q mit einem anderen Quantum Q2 verschmilzt, und dass das Ergebnis dieser Verschmelzung sich neu in Quanten Q' aufteilt.
  • So ein Q' kann dem Q mehr oder weniger ähnlich sein.

Mit anderen Worten:

Was wir (bzw. unsere Messgeräte) zu Gesicht bekommen ist keineswegs Q in einem konkret gewordenem (Einzel-) Zustand, sondern ist einfach nur der neue, makroskopisch beobachtbare Zustand eines Quantensystems QS, in dessen Zentrum Q und Q2 eben durch neue Quanten Q' ersetzt worden sind. Solche Ersetzung führt zu einer Abänderung der Wellenfunktion von QS, was wiederum chemische Reaktion zur Folge haben kann (z.B. Schwärzung einer Fotoplatte an einer ganz bestimmten Stelle).


Meine Interpretation beobachtbaren Quantenverhaltens ist demnach:

Jedes Quantum Q existiert grundsätzlich NUR in dem, was die Kopenhagener Deutung seinen "Überlagerungszustand" nennt.

In Extrapolation dessen, was Richard Feynman dachte (dass dieses Qantum dann nämlich mehr oder weniger überall gleichzeitig ist), sehe ich seinen Überlagerungs­zustand als das Schwingen einer Energieportion, welches örtlich konzentriert erscheint und mit zunehmender Enfernung von diesem nur grob definierten Punkt im Raum schnell an Intensität abnimmt (ebenso wie durch einen massereichen Körper erzeugte Gravitationswellen dies tun: Auch sie sind 3-dimensional, verklingen schnell mit zunehmender Entfernung von diesem Körper, werden aber dennoch nirgendwo im Universum wirklich komplett zu Null).

Was wir als die Bewegung eines Quantums durch den Raum interpretieren, ist die Verschiebung des Ortes, an dem dieses Quantum maximale Intensität hat.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1915-86
Über mikroskopische (virtuelle) und makroskopische (reale) Wirklichkeit.

 
 
Henry aus 1915-80:
 Der Messvorgang "enthüllt" den realen Zustand.

Hi Henry,

die überwiegende Zahl aller Quantenphysiker glaubt heute, dass der Messvorgang den realen (Quanten-) Zustand nicht enthüllt, sondern erst erzeugt.

Davon ausgehend bin ich der Auffassung, dass
  • mikroskopisch gesehen (d.h. auf der quantenphysikalischen Skala) die Wechselwirkung eines Quantensystems mit seiner Umgebung (Messung ist da nur ein Beispiel) aus Elementarereignissen E besteht, deren jedes das System von einem Zustand Z1 in einen Zustand Z2 überführt. Beide sind — so sehe ich das — virtuell, also Überlagerungszustände.
  • Auf makroskopischer Ebene aber (das sei unsere Beobachtungsebene) ergibt sich in Summe solcher Elementarereignisse eine durch uns registierbarer Effekt (der auch unabhängig von uns, dem Beobachter also, existiert). Nur er ist das, was wir als "eindeutig real" bezeichnen können.

Werner Kinnebrock schreibt:
    Die Realität der Wellenfunktion [er nennt sie die mikroskopische Realität, die wegen der Unschärferelation nicht weiter auflösbar ist "ist für uns nicht wahrnehmbar. Das, was wir wahrnahmen, ist eine übergeordnete Realität, die aus Beobachtungen und damit aus lauter Zusammenbrüchen der Wellenfunktion besteht. Wenn wir unter » Realität « nur die Form der Wahrnehmungen verstehen, müssen wir feststellen, dass Realität erst durch Beobachten entsteht. Und da wir die Konditionen der Wahrnehmung selbst bestimmen, gehen einige Physiker so weit, dass sie sagen, die Realität wird erst durch uns geschaffen."

All das fasse ich zusammen zur Feststellung:
  • Die durch unsere Sinne registrierbare Wirklichkeit [ makroskopische Wirklichkeit: unsere Erfahrungswelt existiert unabhängig vom Beobachter — sie ist vom Beobachter trennbar.
  • Im Mikroskopischen aber (dort, wo die Unschärfe-Relation regiert) gibt es nur virtuelle, durch Überlagerungszustände gegebene Wirklichkeit. Sie kennt keine Trennung zwischen Beobachter und Beobachtetem, da beide völlig symmetrisch miteinander interagieren und im Zuge solcher Interaktion als nicht trennbare Teile eines Gesamtsystem modifiziert werden.

Gruß, grtgrt

PS: Meine Theorie besteht lediglich in der Deutung des Zusammenbrechens der Wellenfunktion: Was aufhört zu existieren, ist die Wellenfunktion von Zustand Z1 (und das einfach deswegen, weil er durch ein Elementarereignis zerstört wird). Sie wird ersetzt durch die Wellenfunktion des Folgezustandes Z2. Beides sind Zustände des Gesamtsystems, zu dem auch der Beobachter selbst gehört. Die Wellenfunktion des beobachteten Teilchens existiert nur rein rechnerisch — was wirklich regiert ist stets die Wellenfunktion des Gesamtsystems (!).

Soweit ich erkennen kann, steht diese Deutung in keinerlei Widerspruch zur Dekohärenz-Theorie von Zeh.
Sie nämlich beweist uns ja gerade, dass kein echtes Teilsystem eines Quantensystems autonom sein kann.


 

  Beitrag 1915-89
Erst Messung (Quanteninteraktion) erzeugt den konkreten Zustand - und der existiert nur an genau einem Punkt der Raumzeit !!!

 
Henry aus 1915-80:
Der Überlagerungszustand (Superposition) ist die Beschreibung von Möglichkeiten und nicht physikalisch real (Schrödingers Katze ist entweder tot oder lebendig). Der Messvorgang "enthüllt" den realen Zustand.

Wenn "Messvorgang" äquivalent zu Reaktion beliebiger Teilchen miteinander ist – wovon ich ausgehe – also dekoharänt über den gesamten Kosmos betrachtet, so ist unser Kosmos physikalisch real. Wäre die Annahme richtig, der Überlagerungszustand wäre real, so befände sich der Kosmos – uns eingeschlossen – permanent im Zustand der Nichtrealität. Henry

Hallo Henry,

da kann ich zustimmen, außer der Bemerkung ’Der Messvorgang "enthüllt" den realen Zustand’.

Vor der Messung existiert überhaupt kein realer Zustand eines Quantenobjekts, sondern eben nur die Beschreibung von Möglichkeiten durch die Bornsche Wahrscheinlichkeitswelle. Erst nach der Messung wird das Quantenobjekt manifest, z.B. durch die Schwärzung einer lichtempfindlichen Platte. Ein vermeintlich vorher existierender realer Zustand kann nicht enthüllt werden, weil dieser vor der Messung nicht existiert.

Vermutlich weißt du das, du hast dich nur unglücklich ausgedrückt.

M.f.G. Eugen Bauhof
 

  Beitrag 1915-90
-

 
 
Bauhof aus 1915-89:
 
Erst nach der Messung wird das Quantenobjekt manifest, z.B. durch die Schwärzung einer lichtempfindlichen Platte. Ein vermeintlich vorher existierender realer Zustand kann nicht enthüllt werden, weil dieser vor der Messung nicht existiert.

Das Beispiel "Schwärzung einer lichtempfindlichen Platte" empfinde ich als besonders lehrreich, denn es ist Teil unserer ( makroskopischen) Erfahrungswelt
im Sinne von Beitrag 1915-86.

grtgrt
 

  Beitrag 1915-109
Der Film, der darstellt, was wir als die uns umgebende physikalische Realität empfinden

 
 
E... aus 1915-108:
 
5. Durch den Mechanismus der Dekohärenz zerfällt also ein beliebig präpariertes System ohne weiteres Zutun in einen Zustand, der in der Pointer-Basis diagonal ist. Einmal dort angelangt, verbleibt es in diesem "effektiv klassischen", nicht interferierenden Zustand.
Quelle: https://www.tu-braunschweig.de/Medien-DB/ifdn-physi...

Hi E...,

deine Aussage "Einmal dort angelangt, verbleibt es in diesem "effektiv klassischen", nicht interferierenden Zustand" ist eindeutig falsch.

Das ist keineswegs nur meine Meinung (zu der ich über rein logische Erwägungen kam), sondern auch die im Buch "Das verständliche Universum" (2010) von Andreas Mücklich dargestellte. Er kennt Zeh und seine Theorie sehr gut und hat in Heidelberg studiert: an der Hochschule also, an der Zeh lehrt.

Tatsache ist:

Wo ein Quantenobjekt Q mit einem Messgerät (oder mit irgend einem anderen Quantenobjekt) interagiert, modifiziert das die Wellenfunktion beider.
Eben diese Modifikation ist das, was die Kopenhagener Deutung als den "Kollaps der Wellenfunktion" von Q bezeichnet.

Dieser "Kollaps" aber ist gleichzeitig der Geburtsmoment einer neuen Version der Wellenfunktion, während dessen die miteinander zusammenstoßenden Quanten durch neue Quanten ersetzt werden (im Extremfall durch solche, die von einigen der vorher existenten gar nicht unterscheidbar sind).

Beispiel: Wo immer man das Elektron eines Wasserstoffatoms beobachtet, ersetzt diese Beobachtung das Elektron durch ein neues Exemplar (und so ist es kein Wunder, dass jenes sich dann, wenn es wieder beobachtet wird, oft in einem anderen Orbital zeigt).

Da alle Materie mindestens mit der kosmischen Hintergrundstrahlung ständig interagiert, passieren Vorgänge dieser Art tatsächlich am laufenden Band (bei normalem Luftdruck so etwa alle 10-31 sec).

Jede Quanteninteraktion produziert eine Art Schnappschuss der Situation beim "Kollaps", und all diese Schnappschüsse zusammen bilden eine Art Film, der uns das zeigt, was wir als die uns umgebende Wirklichkeit wahrnehmen.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1915-112
Ein SEHR treffender Vergleich

 
 
Irena aus 1915-111:
 
Grtgrt aus 1915-109:
 
Jede Quanteninteraktion produziert eine Art Schnappschuss der Situation beim "Kollaps", und all diese Schnappschüsse zusammen bilden eine Art Film, der uns das zeigt, was wir als die uns umgebende Wirklichkeit wahrnehmen.

Ich habe es unter Stichwort Fakten gelernt. Die Quantenobjekte erzeugen durch die Wechselwirkungen ständig die Fakten, die unsere Realität bilden. Der Fakt ist eine Äußerung eines Objektes, die in einer Wechselwirkung erzwungen wird. Der Quantenobjekt muss sich für eine der Möglichkeiten entscheiden. Es bildet somit ein Faktum.

Ob es beim Wellenfunktion ein Kollaps stattfindet ist dahintergestellt. Ich stelle mir jedenfalls eine Analogie mit dem Menschen, dessen Gedankenverlauf ist uns nicht zugänglich, solange er sich nicht äußert.


Hallo Irena,

das ist ein sehr treffender Vergleich — ich werde ihn mir gut merken.

Vielen Dank für diese schöne Idee!

Mit besten Grüßen,
Gebhard Greiter (grtgrt)

 

  Beitrag 1963-3
Zum Effekt sog. » kalter Verschweißung «

 
 
E... aus 1963-2:
 
Wenn man zwei Stahlwürfel von zum Beispiel 50 mm Kantenlänge deren Oberflächen gehärtet (60 HRC nach Rockwell) und feinstgeschliffen sind mit sauberen und fettfreien Flächen aneinanderschiebt und so länger als 8 Stunden liegen lässt stellt man fest das die Flächen kalt verschweist sind.

Ansprengen nennen wir (die Metaller) das. Diese Verbindung kommt dem direkten Schweißen sehr nahe. Die atomaren Strukturen jedes Würfels sind dabei, bedingt durch die hohe Oberflächengüte, in der Lage sich mit den Atomen des jeweiligen gegenüberliegenden Würfels zu einem stabilen Gitter zu verbinden. Ein voneinander Lösen beider Teile ist dann ohne die Zerstörung der Oberflächen und deren Güte nicht mehr möglich.

Bei den von Dir behaupteten ständigen Dekohärenzprozessen die ja immer vorher Kohärenz erfordern wären solche Eigenschaften des Werkstoffes Stahl nicht möglich. Wie sollten sich Atomgitter vereinigen wenn sie permanent instabil sind?

Hi E...,
sei auch du von mir gegrüßt.

Der Effekt, den du hier beschreibst, ist interessant, darf aber nicht mit dem Dekohärent-Werden der Eisenatome (genauer: ihrer Teile) verwechselt werden.

Er ist vielmehr Folge der ständigen Störung jener Atome durch den immer wieder passierenden Zusammenstoß ihrer Quanten mit solchen, die die Eisenwürfel zu durchqueren suchen. Genauer:

Jeder Zusammenstoß führt zu einem leichtem Umbau des Quantensystems an der Stelle, an der so ein Zusammenstoß passiert. Da in Eisenatomen sehr starke Kräfte wirken, sind die in der Lage während der kurzen Zeit eines solchen Umbaus jede sich ihnen bietende Chance, die beiden Eisenwürfel dichter aneinander zu bringen, auch tatsächlich zu nutzen. In der Summe ergibt sich so jene kalte Verschweißung.

Danke für das schöne Beispiel,
mit besten Grüßen
grtgrt
 

  Beitrag 1915-141
Dekohärenz genau betrachtet

 
 
E... aus 1915-139:
 
Natürlich entfaltet sie [die Dekohärenz sich in sehr kurzer Zeit. Das heißt aber nicht, dass sie nur sehr kurze Zeit Bestand hat. Dann wäre sie n i c h t irreversibel.
Die Dekohärenz ist für ein Quantensystem entgültig und zwar solange bis man das Wellenpaket wieder von allen äußeren Einflüssen befreit, also völlig isoliert.

Hi E...,

könnte es sein, dass du dich hier einfach nur zu ungenau ausdrückst? Denn:

Was nicht sofort rückgängig gemacht wird, ist der neue Zustand des Quantensystems, welcher sich aufgrund seiner Kollision mit einem diesem System zu nahe gekommenen anderen System (dem "Messapparat") eingestellt hat. Das ist eine Sache.

Eine andere Sache aber ist, dass jener neue Gesamtzustand natürlich wieder nur ein virtueller ist — "zunächst bleibend" geändert hat sich nur die ihn beschreibende Wellenfunktion.

Was konkret wurde, war ein mit gewisser Wahrscheinlichkeit möglicher Zustand der zusammenstoßenden Quanten zum Zeitpunkt ihres Zusammenstoßes (weswegen ich den als "Schnappschuss" bezeichne). Sein Entstehen ist das, was die Kopenhagener Deutung den "Zusammenbruch" der Wellenfunktion nennt.

Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1915-143
Was wir als reale Wirklichkeit empfinden, ist einfach nur eine Menge von Daten

 
 
Stueps aus 1915-142:
Man kann Vorhersagen einer Theorie experimentell bestätigen, diese Bestätigungen erhärten die Richtigkeit dieser Theorie, beweisen sie jedoch niemals endgültig.

Damit, Stueps, hast du natürlich völlig recht.

Habe das in Bemerkung 1915-140 entsprechend richtig gestellt.


Zitat von Stueps:
Was mir viel wichtiger ist: Was meinst du zu Beitrag 1915-135?

Ich seh, worauf du hinaus willst, und dass man hier aufpassen muss, da nur kleine Ungenauigkeiten in der Formulierung des Sachverhalts ihr jeden Sinn nehmen.

Tatsache ist, dass wir hier gleich 3 solcher Formulierungen vorliegen haben:
  • 1: Jene von dir, die da in ihrer letzten (allzu ungenauen) Form lautet: » Ein Stein ist ein Stein «.
  • 2: Jene von Andreas Mücklich, der sagt » Wirklichkeit = Information über die Wirklichkeit «.
  • 3: Und schließlich jene, in der mich ich bemüht habe, möglichst genau zu sagen, was gemeint ist: » Ein Ding D(Q) existiert in genau dem Ausmaß, in dem — wie indirekt auch immer — Information darüber existiert. «

Aussage 1 ist — da Tautologie — eine Aussage ohne jeden Inhalt.


Aber sag mal ehrlich: Würdest du auch Aussage 3 als ohne jeden Inhalt bezeichnen?

Meiner Meinung nach kann Aussage 3 sogar in zweierlei Weise interpretiert werden:
  • Einmal aus Sicht eines Beobachters, d.h. als: "Jedes Ding D(Q) existiert für uns nur in dem Ausmaß, in dem wir Information darüber haben."
  • Oder absolut gesehen im Sinne von: "Jedes Ding D(Q) existiert nur in dem Ausmaß, in dem über D(Q) informierende Daten existieren (wer welchen Teil davon einzusehen in der Lage ist, wäre dann eine noch ganz andere Frage).
In Mücklichs Buch z.B. finden sich mehrere Argumente, die in meinen Augen nicht schlüssig sind, da sie diese beiden Interpretationsmöglichkeiten der Aussage 3 (und damit auch der Aussage 2 – nur sie findet sich in seinem Buch) nicht auseinander halten.


Bitte mach dir auch bewusst, dass Aussage 3 insofern sehr genau ist, als sie nicht einfach von einem "Ding" spricht, sondern von einem "Ding in Qualität Q".

Wäre das Ding z.B. eine Ziege, so könnte sie in einer Qualität aus Fleisch und Blut existieren (Q1), als Schatten an der Wand einer Höhle (Q2) – denk an Platons Höhlengleichnis – oder vielleicht nur in einem unserer Träume (Q3). Somit ist klar: Im Sinne von Aussage 3 ist eine Ziege nicht einfach eine Ziege.

Genau so wenig kann behauptet werden, Aussage 3 sei ebenso inhaltsleer wie Aussage 1.


Wie schon gesagt: Wir müssen hier sehr sorgfältig formulieren und sehr sorgfältig lesen, um nicht bei einer zyklischen Definition zu landen, die dann eben doch inhaltsleer wäre.

Aussage 3 – und etwas weniger offensichtlich auch Aussage 2 – sind aber keineswegs leer: Schließlich bedeuten sie nichts anderes als


Jedes Ding D(Q) ist eine Menge von Informationen.

Alles, was wir als reale Wirklichkeit empfinden, ist einfach nur eine Menge von Daten.



Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1915-122
Der erste Trunk aus dem Becher ...

 
 
Gregor Lämmer aus 1915-118:
 
Kein Geringerer als Werner Heisenberg hat den Ursprung sehr treffend formuliert mit der Aussage:

"Der erste Trunk aus dem Becher der Naturwissenschaft macht atheistisch, aber auf dem Grund des Bechers wartet Gott".


Es geht mir keinesfalls um religiöse Propaganda. Das ist für mich einfach Logik pur.


Hierin, Gregor, sind wir beide einer Meinung.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1916-1
Wo ist der unseren Verstand modellierende Teil der Physik?

 
 
Dieser Diskussionsfaden sei der Frage gewidmet, was alles Teil der Differenzmengen K- U oder U- RZ sein könnte, wo
  • K alles im Kosmos Existierende bezeichnet,
  • U alles, dessen Existenz an die Existenz unseres Universums geknüpft ist, und
  • RZ alles, was in der Raumzeit unseres Universums lebt (aber nicht an all ihren Punkten).

Meine These:
Wenigstens Teile von uns existieren in K- U (woraus folgt, dass diese Menge nicht leer sein kann).


Meine Frage:
Können wir entscheiden, ob auch die Menge U- RZ nicht leer ist?



Zunächst mal: Über Dinge nachzudenken, die nicht Teil unseres Universums sind, ist den Physikern inzwischen zur zweiten Natur geworden. Denken wir da nur an die Stringtheorie, die ja behauptet, dass jede der etwa 10500 Lösungen eines bestimmten Differentialgleichungssystems den Typ eines potentiell existierenden Universums darstellt.

Unter der Annahme, das sei richtig, folgt sofort:
  • Alle der Stringtheorie zugrundeliegenden mathematischen Gesetze (einschließlich aller logischen Gesetze und aller ganzen Zahlen) existieren ohne jede Bindung an unser Universum, sind also nicht Teile der Raumzeit unseres Universums.
  • Und sofort wird klar: Unser Verstand kann die Raumzeit, in der wir leben (unser Universum sogar), nach Belieben verlassen und betreten. Damit aber, so denke ich, können auch die Mechanismen, aus denen er besteht, nicht in vollem Umfang Teil unserer Raumzeit sein.
  • Letztlich sind demnach auch wir selbst nicht in vollem Umfang Teil der Raumzeit unseres Universums.
Was also ist die Physik des Teiles unserer selbst, der nicht Teil unserer Raumzeit ist?

 
Gebhard Greiter (grtgrt)
 

  Beitrag 1916-4
Was Mach sagte ...

 
 
H... aus 1916-2:
 
Lt. Mach z.B. verschwindet mit dem "Universum" alles, mithin ist K\U={∅}
In deiner Menge K steckt ja die implizite Vorstellung, dass es mind. einen Sachverhalt gibt, der nicht an die
Ex. des Univ. gebunden ist. Ausserdem haben wir es mit Prozessen zu tun, d.h. es gibt eine Abhängigkeit
der Konfiguration zum entsprechenden Punkt im RZ-Kontinuum. Das muss unbedingt Beachtung finden.

Geht das Ganze in Richtung Esoterik?
 


Hallo H...,

Mach lebte in einer Zeit, in der man sich noch nicht vorstellen konnte, dass es im Kosmos mehr als nur ein Universum geben könnte.
Es war deswegen für ihn K = U, und deswegen natürlich K-U = ∅.

Die Stringtheoretiker wenigstens sehen das heute das anders, aber wohl nicht nur sie. Denk da mal z.B. an die Theorie der Baby Universes und schau dir die Namen der Physiker an, die darüber schreiben.

Mit Esoterik will ich NICHTS, aber auch GAR NICHTS zu tun haben.

Beste Grüße,
grtgrt

Nebenbei: {∅} ist eine nicht-leere Menge. Ihr einziges Element ist die leere Menge.
 

  Beitrag 1916-5
Prämisse ist: Die (mathematische) Logik im Kosmos ist überall diesselbe.

 
 
E... aus 1916-3:
Grtgrt aus 1916-1:
(...)
Alle der Stringtheorie zugrundeliegenden mathematischen Gesetze (einschließlich aller logischen Gesetze und aller ganzen Zahlen) existieren ohne jede Bindung an unser Universum, sind also nicht Teile der Raumzeit unseres Universums.
 

Wahrscheinlich hast Du Belege oder Indizien für Deine "klaren" Postulate.
Ich bin gespannt.
 

Hi E...,

ich gehe da — wie alle Physiker, die sich Gedanken über Stringtheorie und damit verwandte Themen machen — davon aus, dass der Physik nichts anderes übrigbleibt, als vorauszusetzen, dass Logik und Mathematik im gesamten Kosmos Gültigkeit haben, also z.B. nicht nur lokal in einem bestimmten Universum (wenn es denn mehr als nur eines geben sollte).

Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 1916-11
Mehr als nur 9 Möglichkeiten, dass unser Universum nicht das einzige ist

 
 
Okotombrok aus 1916-8:
 
Grtgrt aus 1916-1:
Zunächst mal: Über Dinge nachzudenken, die nicht Teil unseres Universums sind, ist den Physikern inzwischen zur zweiten Natur geworden.

glaub' ich nicht, nenne doch 'mal welche und zitiere.

... Zwangsläufig muss etwas außerhalb unseres Universums für immer willkürliche Spekulation bleiben und ist somit weder ein Thema für die Physik, noch hat es irgendeine Bedeutung für uns.


Hi Okotombrok,

auf Anhieb fallen mir da mindestens zwei sehr bekannte Physiker ein: Brian Greene und Lisa Randall.

Nur wenig, von dem, über das ihre Bücher berichten, stammt von ihnen selbst. Man könnte also zahlreiche weitere Namen nennen.


In seinem Buch "The hidden Reality" (2011) schreibt Greene gleich im Vorwort:

Zitat von Greene:
 
What we have found has already required sweeping changes to our pictures of the cosmos. Through physical insight and mathematical rigour, guided and confirmed by experimentation and observation, we have established that space, time, matter, and energy engage a behavioral repertoire unlike anything any of us have ever directly witnessed. And now, penetrating analyses of these and related discoveries are leading us to what may be the next upheaval in understanding: the possibility that our universe is not the only universe.
 

Das gesamte Buch — gut 400 Seiten — diskutiert jene Möglichkeiten, und auf Seite 355 werden all diese Theorien — insgesamt 9 — in einer Tabelle nochmals aufgelistet und mit jeweils ein bis zwei Sätzen nochmals kurz angerissen. Diese Tabelle trägt den Titel "Summary of various Versions of Parallel Universes".

Mir ist völlig klar, dass sie alle bisher nur Theorien sind: Theorien aber, über die durchaus renommierte Vertreter der Theoretischen Physik ganz ernsthaft diskutieren — warum also sollten nicht auch wir das tun?


Insbesondere im letzten Drittel ihres Buches "Warped Passages unravelling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions" (2005) diskutiert Lisa Randall mehrere Möglichkeiten sog. Brane Universes. Sie vergleicht sie mit Quallen, die in einem Ozean schwimmen, der (in diesem Vergleich) den Kosmos repräsentiert. Sie diskutiert aus der Stringtheorie kommende Möglichkeiten für Gravitons unterschiedlicher Typen sowie (mögliche) Elementarteilchen, die an die Qualle gebunden sind (in dem Sinne, dass ihre Wellenfunktion zwar nirgendwo im Kosmos zu Null wird, aber dennoch nur in und in unmittelbarer Nähe der "Qualle" einen Wert hat, der nicht vernachlässigt werden kann).

Für mich ergibt sich aus all dem, dass wir derzeit nicht ausschließen können, dass unser Universum mit einer dieser vielen "Quallen" im kosmischem "Ozean" vergleichbar sein könnte.


Das also ist in etwa der Kontext, in dem ich denke.

Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1916-16
Erste Überlegungen zur (möglichen) Interaktion unterschiedlicher Universen

 
H... aus 1916-14:
Hallo,

Theorie hin oder her: das ist doch einfach ein Bezug auf eine Domäne, mit einem Satz an Grundannahmen und
abgeleiteten Grundzusammenhängen (Gesetze). Die Theorie gewinnt an Vertrauen (also nicht: "wir beweisen die
Richtigkeit der Theorie"), wenn deren Vorhersagen mit der menschlichen Beobachtung (wir haben nur die) übereinstimmen. Sie gilt als widerlegt, wenn mind. eine Beobachtung der Theorie widerspricht.
That's it!

Für den interessierten Leser (aber nur für den, es steht ein bisschen Mathematik drin) mal eine Kostprobe zum Thema Viel-Universen:
multi-universe

Gruss
H...

Hi, H...!

Ich stimme dir zu, was die Verifizierung bzw. Falsifizierung von Theorien angeht. Aber ebenso richtig ist sicherlich, dass eine neue Theorie nicht wilde Spekulation sein sollte, wenn es eben Grundlagen gibt, auf denen andere Theorien bereits erfolgreich ihre Berechtigung erworben haben. Jedes Experiment ist die Verifizierung bzgl. einer Annahme die Theorie betreffend. Es sei jedem überlassen, über den Kosmos sich seine Gedanken zu machen und zu den abstrusesten Folgerungen zu gelangen. Eine Theorie, die ernst genommen werden will, wird aber die Grundlagen z. B. der ART bzw. der Quantenmechanik akzeptieren. Wenn Karl Popper also die Ansicht vertritt, dass es möglich und nützlich sei, eine Theorie völlig frei zu entwickeln, ist das nur eine Seite seiner Thesen. Die andere ist, dass sich Theorien "evolutionär" entwickeln, sie beruhen stets auf Vorangegangenem, soweit vorhanden.

Was nun die Multi-Versen angeht, so widerspricht das sicher nicht der Freiheit, die Popper für das Theoretisieren fordert – aber ich vermisse ganz eindeutig die Möglichkeit, diese Hypothese in irgendeiner Hinsicht auch nur durch ein Experiment zu bestätigen oder zu widerlegen, ja, sie entzieht sich nicht nur der Begutachtung, sondern einer grundsätzlichen deiner Forderungen: Wir können nichts beobachten, was mit Multi-Versen zu tun haben könnte. Nicht alles, was gedacht werden kann, muss auch wirklich sein können, und man muss Popper ja nicht in allem folgen.
 

  Beitrag 1916-20
Existieren z.B. Elektronen teilweise auch außerhalb der 4-dimensionalen Raumzeit?

 
 
Zurück zum eigentlichen Thema:

Existieren wir teilweise außerhalb der Raumzeit unseres Universums?


In einigen atomaren Zuständen (etwa im Zustand 2p des Wasserstoffatoms) zerlegt die Wellenfunktion den Raum in Regionen, die durch unendliche Flächen (sog. Knotenflächen) separiert sind.

Diese Flächen stellen Lösungen der Schrödunger-Gleichung dar: Flächen also, auf denen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron dort gefunden wird, Null ist. Solche Flächen also kann ein Elektron weder berühren noch durchdringen — es ist gezwungen, sie zu meiden.

Trotzdem kann ein Elektrom mal in der einen dieser Regionen gefunden werden und mal in der anderen. Lothar Schäfer schreibt:


Wie es von einem Raumteil in den anderen kommt, dazu sollte man schweigen, weil man es nicht beobachten kann.

Geometrisch jedenfalls, führt jeder Weg aus einem dieser Raumteile in einen anderen durch eine Knotenfläche.


Schäfer schließt daraus, dass diese Tatsache vermuten lasse, dass "die Wirklichkeit eines Quantenobjekts zwischen zwei Beobachtungen keine normale beobachtbare Wirklichkeit ist". Sie scheint nur über nicht-lokale Phänome erklärbar.

Er schreibt weiter: "Die Anormalität kommt dadurch zum Ausdruck, dass sich die Elektronen nicht an einen gewöhnliche Zwang von Raum oder Zeit zu halten scheinen, so als seien sie in der Lage, einem solchen Zwang in einem Zustand außerhalb der Raumzeit zu umgehen."

Die Existenz von Zuständen außerhalb der Raumzeit ist bislang nicht beweisbar, wurde aber dennoch auch von einigen anderen Physikern schon ins Gespräch gebracht, so etwa von
  • Stapp H.P. in: Are Superluminal Connections Necessary? (Nuovo Cimento 40B: 191-199, 1977)
  • Kafatos und Nadeau in: The Consious Universe (Springer Verlag, N.Y., 1990)
  • Goswami A., Reed und Goswami M. in: The Self-Aware Universe (Penguin Putman Inc., N.Y. 1993)
  • Nesteruk A.V. in: Is a Wave Function Collapse a Real Event in Physical Space and Time? (erschienen in: Duffy & Wegener, Hrsg.: Recent Advances in Relativity Theory 2: Material Interpretations, Hodronic Press, pages 169-170, 2000)
 

  Beitrag 1917-11
Die Grundlagen der materiellen Welt sind nicht-materiell.

 
 
Quante aus 1917-10:
Zu lesen steht geschrieben:
» Die Grundlagen der materiellen Welt sind nicht-materiell. «

Hi Quante,

diese Aussage zu erklären habe ich den Beitrag 1924-1 geschrieben.


Quante aus 1917-10:
... frage ich den Philosophen Grtgrt, was für ihn denn Grundlagen, im ganz konkreten, sind?

Grundlagen sind für mich die Naturgesetze — von denen die meisten, wenn nicht sogar alle, in ihrer ursprünglichsten Form wohl sämtlich auf mathematische Gesetzmäßigkeiten zurückführbar sind. Auf die Frage, woher die kommen, fällt auch mir nichts mehr ein.

Kurz also: Mathematische Gesetzmäßigkeiten sind Naturgesetz (das ist für mich offensichtlich) — und womöglich ist nichts sonst Naturgesetz.

Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 1917-12
Fast alle Dinge sind aufgebaut aus Dingen, die weit weniger konkret sind als sie selbst.

 
 
Quante aus 1917-10:
Die 2. "These" wird dann noch unheimlicher:

» Fast alle Dinge sind aufgebaut aus Dingen, die weit weniger konkret sind als sie selbst. «


Diese Formulierung muss man sich erst einmal auf der Zunge zergehen lassen, im Kopf angekommen wird’s dann nur noch ein grauer Brei, aber es ist in seiner Konsequenz, die Weiterführung ... der Grundlagenbedeutung, und, so vermute ich, auf einer höheren Ebene?

Hi Quante,

das ist folgendermaßen gemeint (und auf eine "höhere Ebene" muss man sich deswegen keineswegs bemühen):

Alle Dinge, die wir als Materie sehen, haben aus unserer Sicht eine recht handfeste Existenz (denk mal z.B. an Steine, dein Haus, dein Auto, dich selbst).
Dennoch bestehen sie alle aus Elementarteilchen. Die aber sind WEIT WENIGER KONKRET.

Nachdem du mir das, wie ich mal annehme, nicht glauben wirst, hier zwei Zitate eines Experten:


Zitat von Heisenberg, Seite 101:
Wenn man eine genaue Beschreibung des Elementarteilchens geben will — und hier liegt die Betonung auf "genau" — so ist das einzige, was als Beschreibung niedergeschrieben werden kann, die Wahrscheinlichkeitsfunktion. Aber daraus erkennt man, dass nicht einmal die Eigenschaft des "Seins" ... dem Elementarteilchen ohne Einschränkung zukommt. Es ist eine Möglichkeit oder eine Tendenz zum Sein.

Zitat von Heisenberg, Seite 162:
In den Experimenten über Atomvorgänge haben wir es mit Dingen und Tatsachen zu tun, mit Erscheinungen, die ebenso wirklich sind wie irgendwelche Erscheinungen im täglichen Leben. Aber die Atome und Elementarteilchen sich nicht ebenso wirklich. Sie bilden eher eine Welt von Tendenzen oder Möglichkeiten als eine von Dingen und Tatsachen.


Die beiden Zitate sind genommen aus Heisenbergs Buch "Physics and Philosophy" (1958). Ob die Seitenangaben sich auf die englische oder deutsche Ausgabe beziehen, weiß ich nicht.

Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 1923-1
Gibt es physikalisches Modelle, die beliebig weit ins Ultra-mikroskopische hinein Sinn machen?

 
 

Warum wir stets nur eine makroskopische Sicht auf die Natur haben können


Wo man die Energie eines Quantums (z.B. eines Elektrons oder eines Photons) zu messen sucht, muss man — so wird mir glaubhaft versichert — Energie und Zeit als zueinander konjugierte Größen im Sinne von Heisenbergs Unschärferelation betrachten. Damit gilt die Ungleichung

Δ E Δ th/4π


wo h das Plancksche Wirkungsquantum bezeichnet (eine positive Zahl, die man als Naturkonstante kennt).

Nach gängiger Interpretation beschreibt diese Ungleichung nun aber keineswegs nur eine Unschärfe der Beobachtung, sondern vielmehr auch eine der Natur selbst innewohnende Unschärfe. Wer nun Δ t zunehmend kleiner wählt, erkennt,

dass mindestens eine der folgenden Thesen wahr sein muss:

  • These 1: Es gibt kleinste Zeitspannen (die Zeit ist also gequantelt).
  • These 2: In jeder noch so kleinen Zeitspanne wächst die Energie des Quantums unendlich oft über jede nur denkbare Grenze.
  • These 3: In jeder noch so kleinen Zeitspanne hört das Quantum unendlich oft auf zu existieren.


Welche auch immer wahr sein sollte, man kann auf jeden Fall mit Sicherheit behaupten:


Es gibt eine (ultra-) mikroskopische Sicht auf die Natur, in der mindestens eine der Größen Zeit bzw. Energie keinen Sinn mehr macht.

Sie macht also nur Sinn aus makroskopischer Sicht.


Das aber lässt mich fragen:

Gibt es denn überhaupt ein physikalisches Modell, welches beliebig weit ins Ultra-mikroskopische hinein Sinn macht?



Letztlich führt das auch auf die Frage, in welchem Ausmaß Elementarteilchen denn überhaupt als "existierend" bezeichnet werden können.

Heisenberg selbst noch hat das klar erkannt, denn auf Seite 101 seines Buches "Physics and Philosophie" (1958) liest man:

Zitat von Heisenberg:
 
Wenn man eine genaue Beschreibung des Elementarteilchens geben will ... erkennt man, dass nicht einmal die Eigenschaft des "Seins"
— wenn man hier überhaupt von einer Eigenschaft reden will —
dem Elementarteilchen ohne Einschränkung zukommt.

 


Gebhard Greiter (grtgrt)
 

 

  Beitrag 1923-35
Die Wellenfunktion bricht nicht zusammen — sie repräsentiert Informationsstand

 
C... aus 1923-34:
 
Die offensichtliche Subjektivität dieser Wertung legt es m.E. nahe, den "Zusammenbruch" der Wellenfunktion (falls es diesen überhaupt gibt) nicht einem Zeitpunkt (Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft) zuzuordnen, sondern ihn vielmehr an die Information zu koppeln, die ein Beobachter erhält, wenn er das jeweilige Ereignis beobachtet.
 

Hi C...,

mir scheint, deine Vorstellung den "Zusammenbruch" betreffend ist genau die richtige.

Alles, was ich bisher über Quanten-Experimente gelesen habe, deutet darauf hin, dass die Wellenfunktion nicht zusammenbricht, sondern dass sie sich automatisch jeder neuen Informationslage anpasst (sie ist sozusagen "Spiegelbild" der jeweils vorhandenen Informationslage).

Als "Zusammenbruch" erscheint das nur dem, der seine Betrachtung auf nur eine gemessene Größe (sprich: auf ein zu messendes Attribut) eines Quantums beschränkt. Schon wer mindestens zwei Quanten gleichzeitig betrachtet — wie man das etwa in einem von Leonard Mandel durchgeführten Experiment tut — sieht, dass z.B. das Unterbrechen eines der dort vorhandenen 4 Lichtwege zu mehr Information führt und sofort zu einer entsprechend modifizierten Wellenfunktion an zwei Detektoren, die Teile eines im Experiment in insgesamt 4 Teile zerlegten Photonstrahls aufzufangen da sind.

Dieses Experiment beschreibt Lothar Schäfer in seinem Buch in Anhang 17. Im WWW findet sich auch eine Beschreibung, die ist aber etwas gekürzt und daher weniger klar. (So auf die Schnelle habe ich jene Seite eben jetzt auch nicht wiedergefunden).

Beste Grüße,
grtgrt


PS: Eben erfahre ich, dass eine Gruppe um Gerhard Rempe (1998) folgendes Experiment in die Tat umgesetzt hat:

Rubidiumatome wurden durch einen "Doppelspalt" geschickt, der aus purem Licht bestand (also nicht aus Materie). Genauer:

In einer komplizierten Anordnung gelang es den Physikern, den Strahl aus Rubidium-Atomen an stehenden Lichtwellen so aufzuspalten, dass 4 Teilstrahlen entstanden:
Je zwei konnten sich gegenseitig überlagern und so Interferenz bilden.

Mit einem ganz besonderen Trick versuchten die Forscher nun, den Rubidium-Atomen die Information zu entlocken, auf welchem Weg jedes einzelne die Anordnung durchflogen hatte. Dazu muss man wissen: Rubidium-Atome besitzen in ihrer äußersten Schale ein Elektron, dessen Spin sich nach oben oder nach unten einstellen lässt. (Das Atom wird dadurch nicht verändert.)

Die Physiker richteten es so ein, dass das Elektron der Atome, die durch Spalt 1 kamen in eine, und das der Atome, die durch Spalt 2 kamen in die andere Richtung eingestellt wurde. An dieser Einstellung lies sich dann feststellen, durch welchen Spalt das Atom gekommen war.

Wie in ähnlichen Doppelspalt-Experimenten ergab sich auch hier:

Sobald diese Markierung gesetzt, also Weg-Information vorlag, verschwand die Interferenz zwischen den Atomen.


Das Besondere hier war, dass dieses Verschwinden allmählich herbeigeführt werden konnte:
Je mehr Atome man wie beschrieben normiert losschickte, desto mehr verschmierten sich die hellen und dunklen Streifen des Interferenzbildes:

Atome, deren Weg festgestellbar war,
bekamen hinter dem Spalt ganz offensichtlich andere Wellenfunktion als jene, deren Weg nicht feststellbar war.

Und das, obwohl sie sich von den anderen in rein GAR NICHTS unterschieden (!)


 

  Beitrag 1927-28
Zur genauen Definition der Begriffe » Geist « und » Materie «

 
Gregor Lämmer aus 1927-26:
... was bringt dann Materie hervor und plant diese?

Wer oder was Materie entstehen lässt, scheint mir überzeugend erklärt in Beitrag 1924-1.

Wer sie plant, ist weit schwieriger zu beantworten. Soweit man (als Physiker) sehen kann, sind das Naturgesetze, die in einer nur auf Geist basierenden zusätzlichen Dimension unserer Welt ihren Ursprung haben.


PS: Ich habe es bisher strikt vermieden von "Geist" zu sprechen und stattdessen den Ausdruck "nur gedanklich existierend" verwendet.

Da ich nun aber festgestellt habe, dass der Begriff "gedanklich" fast alle meine Geschrächspartner an aus Menschen kommende Gedanken erinnert, kann ich diesen Ausdruck nicht weiter verwenden.

Unter » Geist (in der Natur) « verstehe ich etwas,
  • auf dessen Existenz es zahlreiche indirekte Hinweise gibt,
  • das zweifelsfrei nachzuweisen der Mensch bisher aber keinerlei Geräte entwickelt hat.

John Archibald Wheeler war in der zweiten Hälfte seines Lebens mehr und mehr der Meinung, die Wurzel der Natur könnten rein nur aus Information bestehen.
Sollte er damit recht haben, wäre Geist (in meinem Sinne) der Mechanismus, der eben diese Information verarbeitet.

grtgrt
 

  Beitrag 1927-33
Wie realisiert die Natur erst Gedankliches, und sogar Geist?

 
 
Henry aus 1927-31:
Grtgrt aus 1927-28:

PS: Ich habe es bisher strikt vermieden von "Geist" zu sprechen und stattdessen den Ausdruck "nur gedanklich existierend" verwendet.

Da ich nun aber festgestellt habe, dass der Begriff "gedanklich" fast alle meine Geschrächspartner an aus Menschen kommende Gedanken erinnert, kann ich diesen Ausdruck nicht weiter verwenden.

Dein gesamte Fragestellung war nach meiner Ansicht nur vorgeblich ergenbnisoffen, du wolltest von Anfang an genau diese auch bestätigt sehen.

Nein, Henry,

mein Grund war, dass ich unter "Geist" eigentlich weit mehr verstehe als nur "Gedanken" oder das, was sie erzeugt und verwaltet.

Können wir denn tatsächlich sicher sein, dass Gedanken nicht auch von — was auch immer — gesteuert sein können (etwa so, wie man einen Dia-Projektor steuert und mit den Bildern füttert, die er an die Wand werfen soll)?

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1927-47
Was steckt hinter nicht-lokalen Phänomenen?

 
C... aus 1927-43:
Hallo Grtgrt, Henry, Bauhof,

Grtgrt aus 1927-37:
Warum eigentlich denkt niemand an die Möglichkeit, dass wir Teil seiner selbst sein könnten?

Ich denke nicht nur, sondern glaube schon ziemlich lange an diese Möglichkeit.

Eine Analogie ist für mich die Eltern/ Kind-Beziehung. Betrachtet man die genetische Verwandschaft (vgl. auch Informationsbegriff in Beitrag 1948-1 unter Nr. 6) und die erzieherische Beeinflussung durch die Eltern, so lässt sich m.E. durchaus die Auffassung vertreten, ein Kind sei Teil seiner Eltern. Dennoch ist das Kind ein (in gewissen Grenzen) eigenständiges, also freies, Individuum.

Hi C...,

dein Argument finde ich überzeugend.

Ich selbst habe die Sache zunächst aber weniger abstrakt gesehen. Mein Gedanke ging eher in folgende Richtung:

Die Tatsache, dass es nicht-lokale Phänomene gibt (Qantenverschränkung ist vielleicht nur ein erstes Beispiel), legt in meinen Augen die Vermutung nahe, dass die Gesamtheit dessen, was wir beobachten können, nur einen Teil der Natur darstellt — dass da also vielleicht noch ein zweiter Teil ist, den wir bisher noch nicht mal seinem Wesen nach kennen.

Eine erste Vermutung war ja, es könne da "verborgene Variable" geben. Dass sich diese Vermutung als falsch erwies, schließt aber in meinen Augen nicht aus, dass da doch irgendwas sein könnte: Etwas, das uns verborgen ist ebenso wie 10/11 jeden Eisbergs unter der Wasseroberfläche existieren und daher zunächst unsichtbar sind. Das sichtbare 1/11 so eines Eisbergs — sein über Wasser existierender Teil also — kann gut die Form von Spitzen haben, die demjenigen, der nicht unter die Wasser­oberfläche sehen kann, anmuten wie eine ganze Reihe deutlich kleinerer, einzelner Eisberge.

Ebenso könnte alle Lebewesen in unserem Kosmos etwas verbinden, das — wenn wir es registrieren könnten — uns klar machen würde, dass alles, was Bewusstsein hat, Teil eines einzigen großen Wesens ist.

Mein "könnte ..." steht hier für "rein logisch gedacht, kann man nicht ganz ausschließen, dass ...".

Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1924-28
Was ist eine Platonische Idee?

 
 

Platonische Idee = etwas (als Idee) absolut genau Definiertes

Bitte beachten: Messungen können niemals absolut genau in diesem Sinne sein.


 

  Beitrag 1924-33
Nicht jedes Objekt ist ein physikalisches (oder gar materielles)

 
Grtgrt aus 1924-32:
U...bus aus 1924-31:
 
Was gibt es denn deiner Meinung nach für Elemente, die nicht physischer Natur wären?
Alles, was sich innerhalb des Universums befindet, ist physisches Objekt, oder glaubst du an Götter?

Nein, U...bus,

an Götter habe ich da nicht gedacht, wohl aber an Platonische Ideen (wie etwa die in Beitrag 1924-30 explizit definierten Mengen).

Gruß, grtgrt
 

Gebhard,

die Richtigkeit deiner These fällt und steht mit der Richtigkeit der These über die Existenz der Idee im platonischen Sinne. Den Beweis für die Richtigkeit dieser Behauptung hast du aber noch nicht erbracht (so wenig wie im Übrigen Plato selbst und seine große Anhängerschar).
 

  Beitrag 1924-1
Wie aus Platonischen Ideen (sämtliche) anfassbare Materie wird

 
 

Erst Platonische Ideen machen Energie zu anfassbarer Materie


In Anhang 14 seines Buches "Versteckte Wirklichkeit" erklärt Lothar Schäfer, wie es zum Pauli-Prinzip kommt:

Es ist Folge der Tatsache, dass Elementarteilchen gleichen Typs ununterscheidbar sind und ihre Wellenfunktion deswegen gewisse Symmetrie-Eigenschaften hat. [Es gibt für dieses Identitätsprinzip keinen Beweis, doch wird es als Axiom allgemein anerkannt.

Wie Schäfer durch recht einfache Argumente zeigt, folgt aus dem Identitätsprinzip, dass die Wellenfunktion eines Systems von N gleichen Teilchen beim Vertauschen von zwei Teilchenzuständen höchstens ihr Vorzeichen ändert, ansonsten aber gleich bleibt.

Je nachdem, ob Vertauschen zweier Teilchenzustände das Vorzeichen ändert oder nicht, nennt man die Wellenfunktion antisymmetrisch bzw. symmetrisch.
In der Natur beobachtet werden beide Fälle: Teilchen, deren Spin durch ganzzahlige Quantenzahlen bestimmt ist, haben symmetrische Wellenfunktion, alle anderen haben antisymmetrische.

Da nun aber jedes Quantum durch nur 4 Zahlen (n = Energie, l = Bahnelement, m = Richtung des Bahnelements, s = Richtung des Spinmoments) eindeutig charakterisiert ist, erkennt man: Jeder über so ein Quadrupel gegebene Zustand eines Elektrons kann durch ein Elektron besetzt sein oder nicht, kann aber nie mit mehr als nur einem besetzt sein.
    Beweis: Wenn nämlich zwei Elektronen denselben Zustand hätten, würde Zustandsvertauschung die Wellenfunktion nicht ändern im Gegensatz zur Tatsache, dass Elektronen (als Fermionen) antisymmetrische Wellenfunktion haben.

Aus verschiedenen Gründen, die Blochinzew in "Grundlagen der Quantenmechanik" (1963) erörtert hat, gilt diese Formulierung des Pauliprinzips nur näherungsweise: Der Begriff "Zustand eines einzelnen Elektrons in einem N-Elektronen-System" ist nämlich nur unscharf definiert, da ein Heraustrennen des Zustandes eines Elektrons ohne Änderung des Gesamtsystems unmöglich ist. Genauer formuliert sagt das Pauliprinzip: "Die Wahrscheinlichkeit, in einem System von Spin-1/2-Teilchen zwei zu finden, für die die Messergebnisse aller den Teilchenzustand charakterisierenden charakteristischen Größen gleich sind, ist null."

Für die Elektronen eines Atoms folgt daraus, dass sie nicht alle den energiemäßig vorteilhaftesten Zustand besetzen können, denn dieser Grundzustand (n,l,m) = (1,0,0) ist voll besetzt, sobald ihn zwei Elektronen mit unterschiedlichem Spinmoment eingenommen haben. Wenn ein Atom also mehr als nur 2 Elektronen hat, so müssen diese — wie auf einer Stufenleiter — energetisch immer höhere Zustände besetzen: (2,0,0), (2,1,0), (2,1,1), (3,0,0), usw.

Daraus resultiert eine elektronische Struktur, welche Grundlage des Periodensystems der Elemente ebenso wie aller chemischen Gesetze ist.

Wichtig ist nun (siehe H. Margenau in "The Miracle of Existence", 1963):

Die Vermeidung besetzter Zustände ist NICHT eine Folge elektrostatischer Abstoßung — wie man meinen könnte —
oder irgendeiner anderen mechanischen Eigenschaft,

sondern beruht lediglich auf der Antisymmetrie der Wellenfunktionen der Elektronen (!).


Wenn nun zwei Moleküle oder Gegenstände weit voneinander entfernt sind, kann man für alle praktischen Anwendungen davon ausgehen, dass ihre Wellenfunktionen ψA und ψB unabhängig voneinander sind.

Erst wenn diese Objekte einander sehr nahe kommen (ihr Abstand etwa die Größenordnung 10-10 m erreicht), kommt es zu nicht mehr vernachlässigbarer Interferenz beider Wahrscheinlichkeitswellen, so dass man dann nicht mehr von zwei getrennten Zuständen sprechen kann. Die durch diese neue Wellenfunktion definierten Zustände des Gesamtsystems können stabilisierende oder destabilisierende Wirkung haben. Auf jeden Fall entdecken die im System vorhandenen Elektronen sofort, wo sie sich auf Zustände höherer Energie zurückziehen müssen, weil vorteilhaftere schon besetzt sind.

Nach diesem Prinzip enstehen auch die abstoßenden Kräfte zwischen zwei Molekülen oder anderen Gegenständen, die sich hinreichend nahe kommen. Der einzig und allein aus der Symmetrie-Eigenschaften der Wellenfunktion kommende Zwang, besetzte Zustände zu meiden, ruft dann physische Kräfte hervor: Platonische Ideen — die Symmetriegesetze — erzeugen dann also fühlbare Kraft, und so entsteht aus etwas, das nur gedanklich existiert, in der Tat anfassbare Materie — z.B. der Stein, von dem in Beitrag 949-59 die Rede war.


Deswegen sage ich mir:

Die durch uns bisher übersehene, in der Raumzeit fehlende zusätzliche Dimension unserer Welt ist gar nicht wirklich transzendent — es ist eine rein geistige Dimension, die aus sämtlichen mathematischen Gesetzen besteht, deren einige man als Eigenschaften mathematischer Objekte gut kennt (z.B. die Symmetrie-Eigenschaften der Wellenfunktionen).

Neu ist das alles nicht, denn schon 1995 schrieb Hans-Peter Dürr, vormals Leiter des Max-Planck-Institutes für Physik und Astrophysik in München:

... An manchen Stellen verdickt sich der Geist, gerinnt, und wird zu dem, was wir die Materie nennen.
Materie ist geronnener Geist, ...


Nüchterner und genauer ausgedrückt:

Der physische Teil unserer Welt wird geschaffen, geformt, und regiert durch nur gedanklich Existierendes.


Gebhard Greiter (grtgrt)
einer Darstellung von Lothar Schäfer folgend

 

  Beitrag 1924-2
Das Weltbild, das uns die moderne Physik nahelegt

 
 

Das Weltbild, das die moderne Physik uns nahelegt


Die zusätzliche — rein geistige — Dimension unser Welt, von der z.B. in Beitrag 1924-1 spricht, werde ich in Zukunft die Platonische nennen.

Sie ist die Heimat aller Naturgesetze. Jene existieren auf nur logischer Ebene, führen aber dennoch zum Entstehen des einen oder anderen Universums. Sie formen seine Raumzeit und erschaffen, prägen und steuern alles, was darin existiert (sei es Objekt oder Prozess).

Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass unser Universum das einzige oder gar das einzig mögliche sei.

grtgrt
 

  Beitrag 1924-10
Zur Terminologie: Kosmos, Universum, unsere Welt

 
Okotombrok in 1924-6:
 
Wiki macht hier keine Unterscheidung zwischen Kosmos und Universum
Zitat von Wiki:
Als Universum (von lateinisch universus "gesamt", von unus und versus "in eins gekehrt") wird allgemein die Gesamtheit aller Dinge bezeichnet. Im Speziellen meint man damit den Weltraum (veraltet auch Weltenraum), auch Weltall oder Kosmos (von griechisch κόσμος kósmos "(Welt-)Ordnung", "Schmuck", "Anstand" das Gegenstück zum Chaos) und bezeichnet die Welt bzw. das Weltall sowohl als das sichtbare Universum, als auch als geordnetes, harmonisches Ganzes.
 

Hi Okotombrok,

die Definition in Wikipedia scheint mir veraltet. Sie war übrigens auch meine — allerdings nur, bis ich dann Brian Greenes Bücher gelesen hatte.

Bei Greene findet sich zwar keine explizite Definition für den Begriff » Kosmos «. Dennoch fällt mir auf, dass er die Worte Kosmos bzw. Universum genau dort benutzt, wo ich sie (meiner Definition entsprechend) auch wählen würde.

Ansonsten: Schon in Beitrag 1916-11 habe ich beschrieben, warum und in welcher Weise,

die Begriffe Kosmos und Universum einer Unterscheidung bedürfen:


... wir können derzeit nicht ausschließen,
dass unser Universum mit einer dieser vielen "Quallen" im kosmischem "Ozean" vergleichbar sein könnte.


Gruß,
grtgrt

PS: Wo ich hin und wieder von " unserer Welt" spreche, will ich offen lassen, ob dort unser Universum oder der Kosmos insgesamt gemeint ist bzw. gemeint sein sollte.

 

  Beitrag 1924-11
Ist das sich selbst bewusste Bewusstsein des (oder der) Menschen Teil eines kosmischen Bewusstseins?

 
E... aus 1924-8:
 
Grtgrt aus 1924-1:
Nüchterner und genauer ausgedrückt:
 
Der physische Teil unserer Welt wird geschaffen, geformt, und regiert durch nur gedanklich Existierendes.

Gebhard Greiter (grtgrt),
der hiervon überzeugt wurde durch Argumente von Lothar Schäfer

Was selbst bei der genaueren Formulierung immer noch fehlt, ist ein Hinweis darauf wer oder was da denkt.

Gedanklich existierendes setzt voraus das gedacht wird. In diesem Fall sollte man wissen wer oder was gedacht hat als z. B. unser heimisches Sonnensystem oder noch davor unser Universum entstand. Auch Schäfers Lothar macht dazu leider keine Angaben. Vielleicht hast Du einen Tip, der auch mich in die Lage versetzt, Lothar Schäfer zu folgen.
 

Hi E...,

hiermit sprichst du eine ganz besonders wichtige Frage an. Leider habe ich noch nicht einmal die Ahnung einer Antwort darauf.

Lothar Schäfer scheint " das sich selbst bewusste Bewusstsein " des Menschen wohl als so eine Art Zipfel eines versteckten " kosmischen Bewusstseins " zu sehen. Er verkennt aber keineswegs, dass das verdammt schwierige Fragen, unseren " freien Willen " betreffend, aufwirft. Hier scheint auch er (indirekt) zu sagen: "Leider habe ich noch nicht einmal die Ahnung einer Antwort darauf."

Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1924-19
Sich Platonische Ideen vor Augen zu führen bedeutet nicht, sie zu erschaffen

 
U...bus aus 1924-14:
 
"Gedanklich Existierendes" benötigt einen Denkenden, der es denkt. Also ist doch der physische Teil der Welt Voraussetzung für "gedanklich Existierendes" und nicht umgekehrt. Ohne Denkerbse kein Denken.

... ohne Denken keine Existenz, das versuche ich Physikern immer klarzuachen.
 

Hi U...bus,

was du hier sagst ist falsch, denn:
  • Erstens: Nicht alles, was nur gedanklich existiert, ist eine Platonische Idee. Bilder etwa, die wir träumen, oder Geschichten, die wir im Traum erzählt bekommen, existieren nur gedanklich, sind aber dennoch keine Platonischen Ideen.
  • Zweitens: Nirgendwo habe ich behauptet, dass erst unser Denken Platonische Ideen erschaffen würde. Ganz im Gegenteil: Die einzigen Beispiele Platonischer Ideen, von denen ich gesprochen habe, waren Folge mathematischer Gesetze, und die — darauf habe ich nun schon sehr oft hingewiesen — sind Naturgesetz.
  • Drittens: Das einzige Werkzeug, eine Platonische Idee in aller Klarheit wahrzunehmen, ist — für Menschen jedenfalls — der menschliche Verstand. Alle anderen Werkzeuge, die Werkzeuge der Experimentalphysik etwa, zeigen uns nur schattenähnliche Projektionen davon.


Meine Aussage war:

Der physische Teil unserer Welt wird geschaffen, geformt, und regiert durch nur gedanklich Existierendes.


Das Missverständnis, das ich jetzt in deinem Beitrag vorfinde, zeigt mir, dass ich mich genauer so hätte ausdrücken sollen:


Der physische Teil unserer Welt wird geschaffen, geformt, und regiert durch Naturgesetze, die Platonische Ideen sind.



Nochmals also: Die erste dieser Aussagen ist Folge der zweiten, genaueren Aussage. Es ist aber keineswegs so, dass erst unser Denken jene als Naturgesetz auf­tretenden Platonischen Ideen erschafft. Sie existieren völlig unabhängig von uns.

Beste Grüße,
grtgrt

PS: Natürlich gilt auch: Nicht alles, was jemand denkt, wurde durch ihn selbst erschaffen (also zum ersten Mal gedacht).
 

  Beitrag 1924-27
Warum Nicht-Stoffliches wohl doch existiert

 
Stueps aus 1924-23:
 
Die Dinge in unserer Welt gehorchen einer Ordnung, die sich empirisch untersuchen lässt. Daniel Kehlmann sagte in einem seiner Romane: "Und auf dem Grunde dieser Welt liegen die Zahlen." Dinge können erst in unserer Welt stabil existieren und wechselwirken, wenn sie dieser, na ich will mal sagen, "Überordnung" gehorchen.

Dies ist für mich ein Indiz, dass etwas Nichtstoffliches real existiert, dem Materie und Energie gehorchen. Wir kleiden diese Ordnung in Sprache, um sie begreifen und beschreiben zu können. Diese Sprache heißt bei uns Mathematik. Und ich verstehe Mathematik eben als das "Ordungs-Ding", nicht als menschliche Sprache allein. Die Beschränkung: "Mathematik ist ausschließlich etwas von Menschen erdachtes." ist mir persönlich wesentlich zu wenig. Ich erhebe keinesfalls Anspruch auf Richtigkeit dieser Meinung, das möchte ich betonen!
 

Ich sehe es ebenso,

grtgrt
 

  Beitrag 1929-19
Das wichtigste aller Naturgesetze: Es muss Raum bleiben für absoluten Zufall und freien Willen.

 
 
Stueps aus 1964-28:
 
Grtgrt aus 1964-21:
Es scheint mir eher so zu sein, dass
· das wichtigste aller Naturgesetze darin besteht, die Natur zu veranlassen, eben NICHT alles zu regeln.

Hallo Gebhard, hier drückst du dich m.E. sehr ungenau aus, was mich zum Raten zwingt, und einer Diskussion nicht unbedingt förderlich ist:

Welches Naturgesetz soll das sein? Die Heisenbergsche Unschärfe?


Hallo Stueps,

mit den Freiraum, auf dessen Existenz ich in Beitrag 1964-21 aufmerksam machen wollte, habe ich kein konkretes Naturgesetz gemeint, sondern vielmehr die Tatsache, dass offenbar die Summe ALLER Naturgesetze gar nicht beabsichtigt wirklich ALLES zu regeln.

Diese Tatsache also ist es, was ich dann "das wichtigste aller Naturgesetze" genannt habe.

Die Freiheitsgrade, von denen ich dort spreche (und die ich jetzt — weil sich der Begriff "Freiheitsgrad" als schon belegt herausgestellt hat — als "von den Naturgesetzen gelassenen Freiraum" bezeichne), betreffen dann also schlicht und einfach alles, was durch Zufall oder den "freien Willen" von was auch immer geregelt sein kann.

Als was solche "freier Wille" sich dann letztendlich herausstellen könnte, weiß ich natürlich auch nicht.

Beste Grüße,
grtgrt


PS: Wo ich mich nach deinem Dafürhalten zu ungenau ausdrücke, ist das keine Absicht, sondern vor allem Folge der Tatsache, dass ich es selber nicht so genau weiß. Schließlich und endlich ist sehr viel von dem, was ich hier schreibe, ja einfach nur lautes Nachdenken (!).

 

  Beitrag 1929-26
Evolution = Zufall + Selektion

 
 
Stueps aus 1929-14:
 
Grtgrt aus 1929-12:
Freiraum dieser Art existiert doch mindestens dort, wo absoluter Zufall regiert — etwa beim Kollabieren der Wellenfunktion, wo die Naturgesetze NICHT festlegen, in welch realen Zustand genau das betroffene Quantenobjekt denn nun zu kommen hat.

Interessant ist, dass du dann an anderer Stelle schon mein Argument, dass dieser absolute Zufall weder durch belebte noch durch unbelebte Materie nutzbar ist, ignoriert hast. Und an anderer Stelle wieder damit argumentierst.

Hi Stueps,

deine Meinung, dass der beim Zusammenbruch der Wellenfunktion waltende Zufall weder durch belebte noch durch unbelebte Materie "nutzbar" ist, teile ich nicht.

Begründung:

Evolution = Zufall + Selektion



Das Stichwort "Selektion" steht hier für die Tatsache, dass, wo immer ein Prozess zu einem nur durch Zufall bestimmten Ergebnis führt, dieses Ergebnis mehr oder weniger stabil sein kann als andere Ergebnisse, die statt seiner hätten eintreten können. Wählt der Zufall nun also ein ganz besonders stabiles Ergebnis aus, so kann das durchaus Konsequenzen haben, die auf Basis eines weniger stabilen, aber ebenso wahrscheinlichen Ergebnisses weniger wahrscheinlich oder sogar undenkbar gewesen wären.

Diese Überlegung gilt für sämtliche Prozesse mit zufälligem Ergebnis, also auch für Elementarereignisse.

Mit anderen Worten: Ich könnte deine Meinung nur dann als zutreffend einstufen, wenn wir wüssten, dass jeder Zusammenbruch einer Wellenfunktion nur zu Zuständen führen kann, die sämtlich exakt gleich stabile Nachfolgekonfiguration (des betroffenen Quantensystems) schaffen würden, wenn sie denn einträten.

Nichts spricht dafür, dass diese Bedingung tatsächlich für jedes nur denkbare Elementarereignis erfüllt ist.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1933-16
Warum die Zeit in der Physik ein unentbehrliches Konzept darstellt

 
 
Gregor Lämmer aus 1933-1:
wasistzeit.de fragt nach dem Charakter der Zeit.

Es ist aber auch interessant, zu fragen, warum es Zeit gibt.


Hi Gregor,

Einen Grund dafür, dass die Physik ohne den Begriff "Zeit" wohl gar nicht auskommen kann, sehe ich darin, dass die Zeit — der Zeitgraph also (siehe meine Theorie vom Zeitgraphen) — in nur EINER Richtung durchlaufen werden kann: hinein in die Zukunft.

Das ist so, da ihn rückwärts zu durchlaufen bedeuten würde, Elementarereignisse in eindeutig definierter Reihenfolge, deterministisch also, rückgängig zu machen.

Auf Quantenebene aber funktioniert rein gar nichts deterministisch.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1933-18
Warum ich nicht an ein » Blockuniversum « glaube

 
 
Hi Henry,

danke für den Hinweis auf den Begriff » Blockuniversum « (ein Stichwort, das ich noch nicht kannte).

Dennoch ändert auch die Tatsache, dass Einstein sich schließlich zum Inhalt dieses Begriffs bekannte, nichts an meinem Urteil.


Wenn ich recht habe (was wir natürlich nicht wissen), würde daraus automatisch folgen, dass auch die SCHEIDUNG zwischen Vergangenheit und Zukunft keine Illusion sein kann: Das einfach deswegen, weil dann ja ein Weg zurück in die Vergangenheit ganz andere Qualität hätte als ein Weg nach vorne in die Zukunft.

Auf jeden Fall gilt: Wer an das "Blockuniversum" glaubt — daran also, dass unsere Zukunft schon ebenso real existiert wie unsere Vergangenheit — käme zwangsläufig zum Schluss, dass der Mensch, auf seinem Weg hinein in die Zukunft KEINEN freien Willen hat. Das zu glauben, lehne ich ab.


Ich glaube, dass die Gegenwart ein 3-dimensionaler Teilraum der 4-dimensionalen Raumzeit ist,
der sich durch sie hindurch in Richtung Zukunft bewegt wie die Grenzlinie des Schattens eines Baumes,
der (sozusagen als "Vergangenheit") immer größer wird, wenn die Sonne hinter dem Baum zu versinken beginnt.


Natürlich ist dieser "die Gegenwart" genannte 3-dimensionale, sich bewegende Teilraum nicht glatt und durch einen einzigen Zeitwert gegeben (schließlich und endlich ist ja auch die 4-dimensionale Raumzeit KEIN 4-dimensionaler Vektorraum, sondern nur eine 4-dimensionale differenzierbare Mannigfaltigkeit).


Beste Grüße,
grtgrt

PS: Aus welcher (Online-) Quelle stammt dein Wissen übers Blockuniversum? Ist es diese (oder gibt es da noch bessere)?
 

  Beitrag 1938-26
Zwei noch völlig offene Fragen

 
Gregor Lämmer aus 1938-25:
... ich nehme an, dass es eine kleinste Dauer gibt, der man die Größe 1 zuschreiben kann. Dies hätte dann zur Folge, dass alle Dauern, die wir im Mesokosmos erleben, eine mehrfache Größenordnung dieser kleinsten Dauer darstellen.

Hi Gregor,

ob es diese kleinste Dauer (oder ob es unteilbare Zeitquanten) gibt, sind zwei noch völlig offene Fragen.

Siehe dazu Wikipedia übers Chronon, wo steht (Zitat):

In der aktuellen Quantenphysik wird die Existenz des Chronon sehr kontrovers diskutiert.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1938-28
Auch die Frage nach dem, was Zeit eigentlich ist, scheint völlig offen

 
Horst aus 1938-23:
Hallo Henry

Und mit welchem zeitlichen Begriff – der nicht von einer Bewegung abgeleitet wurde – erklärst du es?

Ich weiß zwar nicht wessen "vorher" und "nachher" du meinst, aber um von "vorher" und "nachher" sprechen zu können, bedarf es doch eines Objektes, da sich "vorher" an einem andern Ort im Raum befunden hat als "nachher".

Das heißt doch, man kann diese beiden Begriffe auch erklären, ohne irgendeinen zeitlichen Begriff zu verwenden, nämlich indem man den räumlichen Abstand bestimmt.

So, nun wäre es schon nett von dir auch deine Aussage zu erklären:

Zitat:
für mich bedeutet "etwas dauert", dass Zeit vergeht.

Insbesondere, wie du (und nicht Newton) feststellst, dass und wie "Zeit" vergeht!

Gruß Horst

Horst,

mir war nicht ganz ernsthaft zu Mute, weil das Thema ja nun wirklich nicht zum ersten Male durchkauen. Ich will mich deshalb auch nur noch einmal dazu äußern.

Also, mit deiner Ansicht, dass Zeit nicht real existiert, stehst du ganz sicher nicht allein, und auch gestandene Physiker sehen das so. Man kann es so sehen, es ist dann unser Verstand, der die Dinge im Raum und in der Zeit ordnet, weil wir sonst nur strukturloses Chaos vorfinden würden. Bliebe dann aber die Frage, wie er – unser Verstand – das fertig bringt. Falls es so wäre, dass Zeit nicht existiert, müsste alles jetzt und hier gemeinsam existieren.

Da liegt nämlich dein gedanklicher Fehler. Auch Physiker – und sonstige nette Leute -, die Zeit als vom Verstand geschaffen ansehen, bezeichnen das, was du rein der Bewegung zuschreibst, als zeitliche Abfolge. Die Bewegung von hier nach dort hat ein Vorher und Nachher, und völlig gleichgültig, ob ich die Zeit für real halte oder nicht, das ist es, was wir unter dem Vergehen von Zeit verstehen. Die Frage, ob Zeit – oder besser die Raumzeit – real ist, ist erst einmal davon gar nicht betroffen und ein anderes Thema. Die Frage, was Zeit tatsächlich ist, kann niemand beantworten, und das weißt du sehr genau, es ist also schon nervig von dir, ständig darauf rumzuhacken. Und was soll das bedeuten: Nicht auf Links im Internet berufen, sondern auf sich selbst? Willst du, dass wir hier ohne jede physikalische Grundlage diskutieren, alles beiseite lassen, was an Erkenntnis vorliegt?
 

  Beitrag 1938-40
Zeit in wenigstens 4 unterschiedliche Bedeutungen

 
 
Gregor Lämmer aus 1938-35:
Henry aus 1938-28:
 
Die Frage, was Zeit tatsächlich ist, kann niemand beantworten . . .

Zeit ist Dauer


Diese Antwort ist richtig, aber keineswegs vollständig, da der Begriff "Zeit" für uns ja mindestens 4 völlig unterschiedliche Bedeutungen hat:
  • Zeit als Dauer
  • Zeit als etwas Vergängliches
  • Zeit als etwas, das wir durchwandern (sprich: Zeit als transitive 2-stellige Relation auf der Menge aller Ereignisse)
  • Zeit als eine der 4 Dimensionen der RaumZeit der ART

 

  Beitrag 1938-66
Die Plack-Einheiten — Grenze der Anwendbarkeit bekannter physikalischer Gesetze

 
Grtgrt aus 1938-65:
 
Wrentzsch aus 1938-63:
 
Wer hat eigentlich die Plankzeit entdeckt?
Wie kam man auf die Idee?
 

Hi Wrentsch,

in Wikipedia liest man:

"Die Planck-Einheiten, benannt nach Max Planck, bilden ein natürliches Einheitensystem. Sie werden aus drei Naturkonstanten hergeleitet, nämlich der Gravitationskonstanten G, der Lichtgeschwindigkeit c und dem planckschen Wirkungsquantum h, und markieren teilweise Grenzen der Anwendbarkeit der bekannten Naturgesetze (siehe Planck-Skala)."

Mit anderen Worten:
  • Die Planck-Zeit ist nicht mehr als eine Zeit-Einheit, die so gewählt ist, dass gewisse Formeln möglichst einfache Form annehmen.
  • Dies zu erreichen, wurde sie ale geeignetes Vielfaches des Planckschen Wirkungsquantums definiert (das in all jenen Gleichungen auftritt).
  • Dass es dieses kleinste Wirkungsquantum gibt, ist das eigentlich Erstaunliche. Seine Entdeckung — durch Max Planck — kann als Geburtsstunde der Quantenphysik betrachtet werden.

Gruß, grtgrt
 

Nur zur Ergänzung: Man setzt c, G, h und k als "1", das sind dann die sogenannten "Natürlichen" Konstanten und eine Umrechnung erübrigt sich, kommt ja immer "1" heraus (natürlich nicht in Verbindung mit anderen Einheiten).

Und das "Wirkungsquant", eigentlich Planck-Konstante, ist die Einheit Energie mal Zeit, wie der Name schon sagt, ebenfalls eine Konstante.
 

  Beitrag 1954-1
Warum Well Defined Degrees of Freedom (WDDF) die Basis aller physikalischen Gesetze sein könnten

 
 

WDDF — Well Defined Degrees of Freedom


Zum physikalischen Informationsbegriff:

Grtgrt aus 1948-1:
 
Wäre so einer schon erarbeitet, müsste er wohl mindestens den biologischen und den kybernetischen verallgemeinern (und gemeinsame Wurzel beider sein).
Nicht vergessen sollte man: Auch auf der Ebene physikalischer Systeme treten Phänomene der selbstorganisierten Strukturbildung auf, die weit mehr auf Frei­heitsgrade zurückzuführen sind als auf ein Ursache-Wirkungs-Verhältnis.

Somit scheint Information die Grundlage aller Selbstorganisation zu sein.

 


Wie in Beitrag 1948-34 schon erklärt wurde, stellen Ordnung und Unordnung die beiden Grundformen dar, in denen Information auftreten kann. Ihr Bezug zu Freiheitsgraden ist offensichtlich:
  • Ordnung setzt  G r e n z e n  für Freiheitsgrade,
  • Unordnung ist Symbol für die  A u s s c h ö p f u n g  von Freiheitsgraden.

Nicht zuletzt deswegen kommt mir bei der Suche nach einer Antwort auf die Frage, was denn nun eigentlich das Wesen eines Begriffs von Information ausmachen könnte, der tauglich wäre, Basis aller physikalischen Gesetze zu sein, der Verdacht, dass es sich hierbei um ein Naturgesetz handeln könnte,

welches Freiheitsgraden entspricht,

entlang derer sich jeder im Universum ablaufende Prozess entwickelt in dem Sinne, dass die Natur
  • ihn zwingt, sich NUR in ihrem Rahmen zu entwickeln
  • ihm ansonsten aber jede Freiheit lässt, den Rahmen, diese Freiheitsgrade also, VOLL auszuschöpfen.

Der durch die Freiheitsgrade gesetzte Rahmen in Kombination mit absolutem Zufall im Sinne der Quantenphysik könnte zur Folge haben, dass solche Prozesse selbstorganisierend sind und so Ordnung entsteht, die der Evolution fähig ist — einer Evolution, die gezielt die jeweils stabileren Strukturen begünstigt, weil die ja, eben
w e g e n  ihrer Stabilität, selbst wieder zu steuernden Faktoren werden in dem Sinne, dass sie den Zufall mehr und mehr kanalisieren:

Hinreichend stabile Strukturen verändern die Wahrscheinlichkeiten, mir der ansonsten gleich wahrscheinliche Ereignisse zufällig eintreten.


Gebhard Greiter (grtgrt)
 

  Beitrag 1954-5
Beispiel eines Freiheitsgrades im Sinne von WDDF

 
 
Henry aus 1954-4:
"Ordnung" wird durch Gravitation geschaffen, "Unordnung" ist der systemimantente "Drang" nach völliger Gleichverteilung, nach Ausgleich zwischen Potentialen. Der antopozentrische Begriff der "Freiheitsgrad" hat hier keinerlei Bedeutung.

Hi Henry,

"Ordnung" wird keineswegs nur durch Gravitation geschaffen, sondern — um nur EIN Beispiel zu geben — auch durch die einem Quantensystem (einem Molekül etwa) zugeordnete Wellenfunktion ψ.

Auch meinen Begriff "Freiheitsgrade" interpretierst du viel zu eng:

Nimm z.B. ein Molekül und die ihm zugeordnete Wellenfunktion. Sie definiert sog. "Knotenflächen". Die wiederum stellen die Menge aller Raumpunkte dar, an denen sich kein einziges Elektron im Molekül aufhalten kann (kein Elektron wird sich dort zeigen, wenn man versucht, es zu beobachten).

Damit ist diese Wellenfunktion Beschreibung eines sehr komplizierten "Freiheitsgrades". Er gibt dem Orbitalmodell des Moleküls eine ganz bestimmte Struktur (siehe etwa diesen Artikel und die Bilder darin) und sagt den Elektronen, wo sie sich zeigen bzw. nicht zeigen dürfen.

Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 1970-1
Verwirrendes

 
 
Da nach Einsteins berühmter Formel E = mc2 Energie und Masse zueinander äquivalent sind, war ich bisher immer der Meinung, dass natürlich auch Energie Gravitationskraft erzeugt.

Nun lese ich aber im Papier eines Physikers [genauer: bei Robert B. Laughlin in "Abschied von der Weltformel" Seite 189 oben:

Zitat:
Reales Licht unterscheidet sich wie realer quantenmechanischer Schall insofern von seinem newtonschen Gegenstück, als es selbst dann Energie enthält, wenn es eiskalt ist. Nach dem Relativitätsprinzip sollte diese Energie Masse erzeugt haben, was wiederum Gravitation hätte hervorrufen müssen.
Wir haben keine Idee, warum das so ist, und so behandeln wir das Problem, wie das vielleicht eine Regierung machen würde, und erklären einfach, der Raum würde keine Schwerkraft besitzen.


Wer bitte kann mir jetzt folgende 3 Fragen beantworten:
  • Erzeugt Energie wirklich keine Gravitationskraft?
  • Was versteht man unter eiskaltem Licht?
  • Und was genau ist quantenmechanischer Schall?

grtgrt
 

  Beitrag 1970-13
Emergenz: Wie die Natur sich selbst organisiert (und dann mehr ist als nur der Summe ihrer Teile)

 
 
Hallo Irena & Henry:

Vielen Dank für eure Antworten. Sie bestätigen mich in meinen bisherigen Ansichten.


Dass Laughlin es offenbar liebt, sich eher burschikos denn genau auszudrücken, finde ich schade. Er könnte anders größere Wirkung erzielen.

Ich mag seinen Stil nicht, teile aber dennoch seine Ansicht, dass Emergenz zur Kenntnis zu nehmen, wirklich wichtig ist.
Dass sie in den Mittelpunkt zu stellen Reduktionismus ersetzen kann, wie er zu glauben scheint, ist aber sicher falsch.


Ich für mich halte fest:

Emergenz
— verursacht durch eine Vielzahl zufällig eintretender Elementarereignisse, die den Drang nach Potentialabbau ständig stören —
ist dafür verantwortlich, dass komplexe Systeme mehr sind als nur die Summe ihrer kleinsten Teile.


Beste Grüße,
grtgrt
 

  Beitrag 1999-54
Moleküle, die als solche nicht wirklich existieren (oder: Klassische Modelle sind zu ungenau)

 
 


Moleküle, die als solche nicht wirklich existieren



Thomas Görnitz (S. 189 aus "Die Evolution des Geistigen") ist der festen Meinung, dass die Biologen sich demnächst genötigt sehen werden, als Hintergrundtheorie nicht mehr die klassische Sicht der Physik zu verwenden, sondern die weit genauere quantentechnische. Er schreibt:

Zitat:
 
In den meisten biologischen Darstellungen fand man bisher als Hintergrundtheorie nur die klassische Physik. Chemische Verbindungen wurden wie eine Verklebung von klassischen Kügelchen geschildert, und die Formelschreibweise [der Chemiker] tut das ihrige dazu, diese Bilder zu verfestigen.

Dass beispielsweise Kochsalz
  • entweder als Ionenkristall, in dem jedes Ion eine gleichberechtigte Beziehung zu sämtlichen seiner Nachbarn hat,
  • oder als im Wasser gelöste Einzelionen,
  • aber nie als NaCl-Molekül
auftritt, wird nur selten erläutert.

Bei einem Molekül liegt eine recht dauerhafte Bindung von genau definierten Atomen vor. In einem Iopnenkristall hingegen hat man eine symmetrische Anordnung der Atome, bei der keinerlei spezielle Bindung zwischen ausgewählten Nachbarn vorliegt, sondern alle Nachbarn sind gleichberechtigt, und die Formel NaCl verdeutlicht lediglich, dass die Anzahl aller Natriumatome im Kristall genau so groß ist wie der der Chloratome.

Ebensowenig wird in der Regel verdeutlicht, dass Ladungstransport in Elektrolyten vor allem als Informationstransport verstanden werden muss. So werden die Ionen nicht einzeln durch den Elektrolyt geleitet. Stattdessen wird die Informationüber das Einbringen eines Ions an der Eingangselektrode an die Ausgangselektrode geleitet und dort ein identisches Ion abgegeben.

Auf die aus Sicht der Quanteninformation besonders interessante Rolle des Wassers soll hier nur kurz hingewiesen werden:
  • Wasser ist höchstens als Dampf » H2O « aber bereits in Wolken oder als Flüssigkeit NICHT mehr: Wassermoleküle verbinden sich zu Clustern von vielerlei Größe. [Diese Cluster] können sehr verschiedene räumliche und energetische Struktur besitzen und können auch verschieden auf Biomoleküle reagieren.   Hier erwarten wir noch wesentliche neue Erkenntnisse.


Im Rahmen der immer genauer werdenden Betrachtung biologischer Prozesse, so Görnitz, werde es immer wichtiger, statt der klassischen physikalischen Sicht die weit genauere quantentheoretische zugrunde zu legen.

Diese seine Meinung zu belegen zitiert er eine recht bezeichnende Aussage aus Engel, G. et al. "Evidence for wave-like Energy Transfer trough Quantum Coherence in photosynthetic Systems", Nature, Bd. 446 (2007) 782-786:

Zitat von Engel et al.:
 
The spectroscopic data clearly document the dependence of the dominant energy transport pathways ... of the excited-state wavefunctions of the wohle bacterio­chlorophyll complex. But the intricate dynamics of quantum coherence, which has no classical analogue, was largely neglected in the analysis — even though
  • electronic energy transfer involving oscillatory populations of donors and acceptors was first discussed more than 70 years ago,
  • and electronic quantum beats arising from quantum coherence in photosynthetic complexes have been predicted and indirectly observed.


Diese von Görnitz zusammengetragenen, sehr schönen Beispiele belegen recht deutlich, wie ungenau die klassische Sicht sein kann, und wie wenig diese alte Sicht der Tatsache Rechnung trägt, dass ein großes Ganzes eben doch weit mehr als nur die Summe seiner Teile ist (und diese Teile dort ihre eigene Identität sehr weitgehend verlieren können — was kein Wunder ist, wenn man bedenkt, dass sie ja sämtlich nur gedankliche Abstraktionen sind: unser Modell von etwas, das in Wirklichkeit Summe aus Produkten vieler einzelner Wellen ist).