Quantengravitation

Eines der größten ungelösten rätsel der physik ist ja wie die gravitation auf teilchen, also auf quantenebene funktioniert. Der wohl bekannteset vertreter ist die m-theory, eine zusammenfassung verschiedener stringtheorien. Deren größe konkurenz ist die Loop Quantum Gravitation (dabei geht man davon aus, das der raum aus kleinen schleifen besteht). An beiden arbeitet man seit 25 jahren ohne das ein ziel uh nur abzusehen währe. Vor allem schaffte es bisher keine theorie testmöglichkeiten zu finden, die das modell bestätigen würden. Seit einiger zeit gibt es einen dritten kandidaten, der einerseits sehr einfach ist (im vergleich zu den beiden anderen ansätzen) und der es bisher als einziger geschafft hat, ein modell unseres universums zu erzeugen. Ich wollte hier ein bisschen über die verschiedenen ansätze reden. Da der dritte noch recht unbekannt ist hier 2 artikel dazu, einer popwissenshaftlich, der andere etwas komplizierter :

http://www.spektrum.de/artikel/977235

http://arxiv.org/abs/1004.0352v1

Faszinierend an der dritten idee ist ihre einfachheit, und ihre eleganz. Im endeffet stellt sie sich den raum als selbstähnliches fraktal vor, das aus winzigen bausteinen aufgebaut ist.

Der "spektrum" Artikel ist kostenpflichtig.
Und wenn es schon ans bezahlen geht dann vielleicht auch hier...
Buchtip zum Thema: Der Quantenkosmos
Autor: Claus Kiefer, Professor für Theoretische Physik an der Universität Köln
und unter anderem durch seine verständlichen Beiträge in Zeitschriften wie dem "Physik Journal" bekannt.
ISBN: 3100395069 ( 22,90 € )
Das Buch ist allerdings keine Anfängerlektüre.
Man sollte schon Zeit und Muße aufbringen um sich mit den angegebenen Literaturhinweisen selbst tiefer einzuarbeiten

MfG Ernst Ellert II.

Oh, sorry, bis vor kurzem war der noch kostenlos. Ich kucke mal nach einem anderen Populärwissenschaftlichen artikel zu dem thema. Ich wollte hier keine werbung machen für kostenpflichtige sachen.

Kann es sein daß sich Gravitation erst ab einer gewissen Ansammlung an Massen auswirkt? Wie die Triggerquantity bei einer Atombombe. Zuwenig Masse macht die Gravitation möglicherweise zu schwach als daß sie ihre Kraft ausüben würde. Solange die Bewegung mehr Kraft hat als die Gravitation, solange wird diese Gravitation nicht funktionieren. Auch ist es für mich interessant, ob sich das Universum wirklich ausdehnt was aber evt. nicht stimmt sondern wir nur die Umlaufbahnen von irgendwelchen Energien (egal in welcher Form) im Universum nicht berechnen/erahnen können, weil diese so große Dimensionen haben, daß es für uns wie eine Ausdehnung (bzw. gerade Laufbahn) aussieht, aber in Wirklichkeit eine Umlaufbahm ist. Vielleicht ist das Universum in sich wirklich stabil und unsere begrenzte Sicht erkennt dieses nicht.

Solange wir die Gravitation in sich selbst nicht verstehen ist es wohl schwierig dies zu bewerten.

Ich entschuldige mich schon im Voraus für meinen diletantischen Kommentar. Ich bin relativ neu in diesem Interessengebiet gelandet, fresse aber gerade alles an Information darüber was mir in den Weg kommt. Mein allgemeines Wissen über dieses Thema ist noch immer sehr stark begrenzt. Daher kann es sein daß ich Kommentare gebe welche unsinnig sind.

Erst mal zur atombombe. Zwar explodiert die erst ab einer gewissen kritischen masse, aber deswegen passiert darunter im prinzip trotzdem genau das gleiche, kerne zerfallen, und die zerfallsprodukte zerstören wieder andere kerne. Der einzige unterschied ist das unterhalb der kritischen masse zu viele teilchen rausfliegen, ohne einen kern gespalten zu haben. Erst wenn man ihnen genug ziele in den weg stellt, treffen genug von ihnen, um die temperatur so schnell ansteigen zu lassen, das das ganze hochgeht. Dabei ist der übergang eher allmählich als plötzlich (weswegen eine normale a-bombe aus vielen uran/plutonium stücken besteht, die dann auf einen schlag zusammengebracht werden. Dazu verteilt man um die stückchen einen extrem hochexplosiven sprengstoff, der alle bruchstücke auf einen schlag extrem verdichtet und in der mitte zu einer kugel zusammenpreßt. Durch die extreme verdichtung rücken die kerne wesentlich dichter zusammen. All das zusammn ermöglicht dann die plötzliche kettenreaktion. Ich hoffe so eine grobe erklärung reicht, oder hättest du gerne mehr details ?

Dann zur gravitation : da bist du gar nicht so falsch. Gravitation ist tatsächlich extrem schwach, was es extrem schwierig macht, sie auf teilchenebene zu erforschen. Es gibt ja 4 naturkräfte, strake kernkraft, schwache kernkraft, elektromagnetismus und gravitation. Dabei ist die gravitation mit riesigem abstand die schwächste. Um dir das besser vorstellen zu können, verdeutliche dir folgendes bild. Du hast eine eisennadel auf einem tisch liegen. Dann nimmst du einen magneten und hälst ihn nah genug über die nadel. Natürlich zieht der magnet die nadel an undsie springt vom tisch hoch zum magneten. Hier zerrt am einen ende die ganze erde, am anderen ein winziger magnet, und dennoch gewinnt der magnet. Das verleiht denke ich eine bessere vorstellung als zahlenspiele.

Kommen wir zur ausdehung des raumes, dafür gibt es eine ganze latte von belegen und hinweisen, und nicht nur die bewegung der galaxien. Wirf dazu mal einen blick in die beiden raumausdehnungsthreads hier im forum (unter raum und zeit), da stehen einige der belege inklusive erklärung drin.

Ansonsten haben wir alle mal klein angefangen, und du mußt dich da gewiß für nichts entschuldigen. Dumm/dilletantischist nur wer gar nichts fragt, und mit dem was er in der schule vorgesetzt bekommt für immer zufrieden ist, oder wer meint er weiß bereits alles. Foren wie dieses dienen ja gerade dazu gedanken auszutauschen und auch was dazu zu lernen.Man kann also auch aus sinnlosen kommentaren viel lernen, wenn man beginnt zu verstehen, warum er keinen sinn machte z.b. wenn es einer einem erklärt oder man selber nachrecherchiert. Dazu hier schon mal 2 sehr praktische links, um dinge nachzuschlagen, die physik und kosmologie und allles was damit zu hat betreffen:

http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/index...

http://www.weltderphysik.de/

Generell rate ich dir bei wissenschaft Wikipedia nicht einfach blind zu vertrauen, da wiki doch recht viele fehler enthält, vor alllem bei so hochkoplexen dingen wie naturwissenschaften

Ich habe endlich den spektrum text zur KDT Kausalen dynamischen triangulation gefunden, auf deutsch :

http://www.schattenblick.de/infopool/natur/physik/n...

Hat doch was, oder ?

Ich habe im thread "raumausdehnung und energie" meine persönliche version der quantengravitation etwas vorgestellt. Da das thematisch aber eher hier her gehört, kopiere ich den post mal hier rüber. Ich freue mich über kommentare zu meiner erklärung :

Jetzt sage ich dir mal, wie ich mir die quantengravitation vorstelle, also die gravitation auf teilchenebene. Allerdings ist das keineswegs lehrmeinung und höchst spekulativ. Ausserem ist das konzept noch nicht vollständig ausgearbeitet, weißt also noch lücken auf.
Aber ich muß dazu zunächst etwas ausholen. Betrachtet man die anderen kräfte, wie die starke kernkraft oder die elektroschwache (es hat sich inzwischen herausgestellt, das man die EM und die schwacke kernkraft zu einer kraft vereinen kann, der elektroschwachen) so übertragen alle ihre kraft durch das gleiche prinzip. Nehmen wir ein beispiel, die quantenelektrodynamik am beispiel des elektrons. Ich will nicht zu sehr ins detail gehen, aber sehen wir uns an was passiert, wenn unser elektron das atom umkreist, und dabei mit dem proton wechselwirkt. Im prinzip passiert das indem das elektron ein virtuelles photon ausstößt, und dadurch energie auf das proton überträgt. Umgekehrt tut das proton genau das gleiche. So funktionieren alle wechselwirkungen, nur die austauschteilchen sind bei jeder kraft anders. Also ist es nur logisch anzunehmen, das die gravitation auf quantenebene genauso funktioniert. Oder doch nicht ?
Werfen wir einen blick auf die relativitätstheorie. Die besagt, das gravitation auf eine verformung des raumes basiert. Also muß materie wohl auf irgendeine art mit dem raum wechselwirken. Das läßt sich meiner meinungn nach am ehesten erklären, wenn man annimmt, das der raum ebenfalls aus teilchen aufgebaut ist. Dazu gibt es verschiedene theorien wie die schleifenquantengravitation, die sich die raumzeit aufgebaut aus lauter kleinen schleifen vorstellt, die ineinander verwoben sind, und ihr so die festigkeit gibt (wahrscheinlich bisschen so verwoben wie ein kettenhemd, gibt aber auch andere modelle).
Dann gibt es da noch die kausale dynamische triangulation. Hier wird die raumzeit als selbstähnliches fraktal aufgebaut, das aus kleinen teilchen besteht, die im prinzip aus lauter dreiecken besteht, oder besser gesagt aus ihren mehrdimensionalen entsprechungen. Davon gehe ich ebenfalls aus, ich bin ein "jünger" dieser theorie. Sie ist unheimlich elegant und in der lage "alles" einleuchtend zu erklären. Ausserdem funktionieren modelle die auf ihr basieren wahnsinnig gut. Baut man aus anderen hypothesen modelle, muß man meißtens viele zusatzannahmen einbauen, ansonsten schnurzelt das modelluniversum meißtens zu einem ball mit unendlicher oberfläche, undnedlich vielen dimensionen und nahezu 0 volumen zusammen, irgendwie nicht das universum, in dem wir leben (währe aber praktisch, da jeder punkt des univesrums ganz nahe ist, spart große fahrtzeiten in den urlaub etc ^^). Bei KDT ist das anders. Man hat einfach angenommen, das die teilchen sich nach den regeln der QM verhalten (also z.b. in superposition sind, und nicht nur einem zustand etc) und ausserdem jedes einen "zeitpfeil" besitzt, mehr nicht. Es gibt keinerlei zusatzannahmen, nur die bereits aus der QM bekannten regeln. Dann formen die teilchen von ganz alleine ein nahezu flaches universum mit annähernd 3 raumdimensionen, naja 3,1 um genau zu sein, aber nahe genug dran (ohne das die dimensionszahl vorher iwie festgelegt wird, es passiert ganz von alleine). Das modell formt also selbstständig ein universum, das mit unserem frappierende ähnlichkeit hat. Jetzt arbeitet man an einer verfeinerung dieses modells.
Zurück zum Graviton. Bisher ist es ja weder gelungen, das austauschteilchen der gravitation noch die wechselwirkung direkt zu beobachten. mMn hat das einen ganz einfachen grund, schwerkraft ist extrem schwach im vergleich zu anderen kräften. Stell dir das mal bildlich vor : du hälst über einen nagel auf dem tisch einen kleinen magneten. Der nagel springt zum magneten hoch. Eigentlich ist das höchst erstaunlich, den immerhin zieht am einen ende die erde, mit ihren zig milliarden tonnen an masse, am anderen ende zieht ein magnet von 10 gramm, ein winziges ding. =>Trotzdem gewinnt der magnet. Eigentlich unglaublich. Das verdeutlicht das verhältnis finde ich viel besser als jede zahl, aber dennoch ein link hier zum vergleich des kräfteverhältnisses zwischen den kräften :
http://de.wikipedia.org/wiki/Grundkr%C3%A4fte_der_P...
Aber warum ist die gravitation so viel schwächer als die anderen kräfte ? Dafür gibt es bisher keine logische erklärung, aber viele hypothesen.
Jetzt kommt meine idee ins spiel. Der austausch findet indirekt statt. Die materie übt auf den raum eine wechselwirkung aus, anstatt direkt untereinander. Die atome tauschen also ein graviton mit den raumatomen aus, und die raumatome wieder eines mit der materie. Haben wir jetzt viel materie auf einem haufen, wird der raum quasi energetisch aufgeladeden, die raumatome zittern stärker, wodurch er sich verformt. Die raumatome, die sonst dicht an dicht stehen, brauchen dann mehr platz, also muß der raum sich verformen, um ihnen den platz zu geben. Damit erfüllt das also den anspruch aus der RT, das hohe massekonzentrationen den raum verformen.
Dadurch wird auch die schwäche der gravitation ganz natürlich erklärt, ohne große zusatzannahmen. Ein großteil der energie des gravitons wird einfach in der verformung des raumes gespeichert, bzw dazu verwendet. Nur ein kleiner teil wirkt wieder zurück auf andere massen. Es erklärt auch, warum die wechselwirkung nicht direkt beobachtet werden konnte. Die raumatome sind viel zu klein, um mit der bisherigen technik beobachtet werden zu können. Ich nehme an, bzw die KDT nimmt an, das die teilchen des raumes etwa planklänge haben, sie sind also selbst im vergleich zum atom winzig. Zum vergleich, ein wasserstoffatom hat einen durchmesser von 10^-10 m, die planklänge ist etwa 10^-35m. Der unterschied zwischen atomgröße und planklänge ist also noch ne ganze ecke größer, als der unterschied zwischen uns und einem atom.
Wie gefällt die meine erklärung der gravitation ? Sei gnadenlos ehrlich ^^ Natürlich ist das nur eine grobe zusammenfassung des konzeptes. Einige details würden hier zuweit führen, andere sind noch nicht ausgearbeitet. Ich habe dazu bisher auch noch nichts veröffentlicht, ich will damit warten, bis die KDT besser verstanden ist, da ich meine erklärung auf der KDT aufbaue. Es nutzt also nichts bestimmte details auszuarbeiten, wen die KDT nachher ganz anders aussieht. Für andere bräuchte ich erst mal ein genaueres verständnis der KDT.

Demnach wäre der Raum überall voller "Raumatome" (andernorts Äther genannt), also etwas feinstofflichem, das sich - wie die "schwarze Materie" - unserer Beobachtung entzieht und auch nicht direkt nachweisbar ist.

Womit C. Anders in diesem Punkt wohl leider recht hätte, wenn ich das alles richtig verstanden habe.

Da kann ich mit "meiner Hypothese" vom getakteten Universum mithalten. Demnach wechselwirkt Materie über den allgegenwärtigen Zwischenraum (siehe entsprechende Beiträge von mir) und auch die Lichtgeschwindigkeit wird durch die Frequenz begrenzt.

Somit komme ich zumindest ohne diesen ungeliebten Äther aus.

Zampano schrieb in Beitrag Nr. 1643-8:

Demnach wäre der Raum überall voller "Raumatome" (andernorts Äther genannt), also etwas feinstofflichem, das sich - wie die "schwarze Materie" - unserer Beobachtung entzieht und auch nicht direkt nachweisbar ist.

Womit C. Anders in diesem Punkt wohl leider recht hätte, wenn ich das alles richtig verstanden habe.

Da kann ich mit "meiner Hypothese" vom getakteten Universum mithalten. Demnach wechselwirkt Materie über den allgegenwärtigen Zwischenraum (siehe entsprechende Beiträge von mir) und auch die Lichtgeschwindigkeit wird durch die Frequenz begrenzt.

Somit komme ich zumindest ohne diesen ungeliebten Äther aus.

Nein, nein, da hast du was völlig falsch verstanden. Der raum ist nicht voller raumatome, oder äther, sondern der raum an sich besteht daraus, ist wie du aus atomen aufgebaut, allerdings sind diese atome ganz anderer art. Mit äther hat das nichts zu tun.

HAllo Feyn, hallo Zampano,

hier stolpern wir über die sprachliche Probleme. Wie kann man in Sprache definieren, wofür wir noch keinen Begriff haben? Ich kann nur dem Feyn empfehlen, den "Raumatom" in ausführungszeichnen setzen, um eindeuten, dass es nur um eine Analogie geht.

So wie ich verstehe, möchte Feyn RAumatom als kleinste Baustein von Etwas, was nicht MAterie ist, gehört aber mit ihr zur einer übergeordneten KAtegorie. So etwa, wie das Leben und Stoffe gehören zur einer Kategorie "MAterie", obwohl es ganz verschiedene Phänomene - aber innerhalb dieser KAtegorie - sind.

Gruß, Irena

Da hast du natürlich recht irena. Meine "raumatome sind quasi der stoff, aus dem der raum selbst aufgebaut ist, aus denen der raum besteht. Da materie wechselwirkung mit dem raum betreibt, ihn verformt, nehme ich einfach an, das der raum aus bauteilen besteht, anders kann ich mir keine wechselwirkung vorstellen.
Ich habe hier den begriff atom gewählt, da der griechische begriff atomos unteilbar bedeutet, und in der griechischen philosophie für die kleinsten bausteine steht, die nicht mehr weiter geteilt werden können. Daher ist der begriff atom eigentlich eh falsch, die hat man damals etwas vorschnell für unteilbar erklärt und dachte man habe endlich diese kleinsten einheiten gefunden, die die griechen in ihrer philosophie beschrieben. Andererseit meinten die griechen allerdings damit bausteine der materie, nicht des raumes, also ist "raumatom" wohl auch falsch.
Wie sollten wir unsere "raumatome" denn benennen ? Ich fände Hyperplanck ganz passend, denn es sieht so aus, als haben sie in etwa plancklänge, also 1,6*10^-35 meter. Die KDT beschreibt sie als körper, die auf einem gleichseitigen dreieck beruhen, allerdings in mehr dimensionen, eben ein hyperkörper. Hyperkörper sind allgemein körper mit mehr als 3 dimensionen, einfache beispiele sind der hyperwürfel oder eben wie hier, die hyperpyramide. Eine andere möglichkeit währe pentachoronplanck, aber ich finde hyperplanck klingt einfach besser ^^ Was fällt euch noch als bezeichnung ein und was gefällt euch am besten ?

wenn der Raum aus irgendeiner Art Atome (dicht bei dicht) besteht, wie bewegt sich Materie dann ? Eigentlich müßte sie doch abgebremst werden, und wenn auch noch so wenig, gerade bei ungeheuren Massen und Geschwindigkeiten wie die Tausende von km/sec, mit denen sich ganze Galaxienhaufen bewegen, müßte dies doch meßbar sein. Doch scheinen andere Kräfte (Attraktor, dunkle Materie ...) größeren (und meßbaren !) Einfluss auf deren Kurs zu haben.

Oder wirken diese Raumatome nicht auf Materie, sondern nur auf Kräfte und Energien, obwohl diese doch ineinander umwandelbar sind ?

Ich könnte mir zur Lösung dieses Widerspruchs vorstellen, dass Materie und Raumatome im Wechseltakt, also nebeneinander her und im wesentlichen (also in ihrem Takt) voneinander unabhängig "funktionieren". Also im Wechsel ein Takt Materie, ein Takt Raumatome. Im Übergangsbereich gibt es Überschneidungen, so dass an Raumatome "gebundene" Kräfte auf Materie wirken kann. Als Beispiel Licht, das sich einerseits wie eine nichtmaterielle Welle, andererseits aber wie Korpuskel verhält.

Viele "unserer Naturgesetze und existenzieller Fakten", um nicht zu sagen: alle ..., wären dann "nur" eine Wechselwirkung aus zwei (oder vielleicht mehr) Takten.

Finde die Bezeichnung "Äther" für die postulierten Raumatome gerade deshalb recht passend, wenn schon kein Takt und kein "umgebender Zwischenraum" als Erklärungsversuch Freunde findet.