Hawking nimmt Theorie zurück

Hallo Bauhof,

die Einleitungen zu Deinen 2 Artikeln beleuchten interessante Aspekte des Themas.
Beim ersten Das holografische Universum ist mir der Titel noch nicht klar.
Vielleicht könntest Du den aus Deinem Hintergrund erklären.

Zitat:

[2]...hätte totaler Informationsverlust die spontane Entstehung enormer Energiemengen zur Folge

Heisst das, man könnte grundsätzlich Energie gewinnen, in dem man genug Menschen direkt an einen Fernseher anschliesst? :)

Für mich bleiben die wesentlichen Fragen offen,
1. ob Information an Energie gebunden sein muss, um transportiert zu werden.
2. ob Infromation den Ereignishorizont eines schwarzen Loches durchdringen kann.

Gruss
Thomas

BehFra schrieb in Beitrag Nr. 401-14:

Ein Schwarzes Loch schluckt alles, sogar Schwachsinn...

Leider nicht allen Schwachsinn. :-(

Zitat:

Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 401-22:
Leider nicht allen Schwachsinn. :-(

Hallo Bernhard

Ich freue mich jedesmal wenn wir beide einer Meinung sind :)

m.f.Grüßen

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 401-21:

... die Einleitungen zu Deinen 2 Artikeln beleuchten interessante Aspekte des Themas. Beim ersten Das holografische Universum ist mir der Titel noch nicht klar. Vielleicht könntest Du den aus Deinem Hintergrund erklären.

Hallo Thomas,

Auch der Wiener Quantenphysiker Anton Zeilinger vertritt die These, dass die Welt letztendlich nur aus Information besteht. Ebenso Lee Smolin schließt aus dem holografischen Ansatz, dass eine endgültige Theorie sich weder mit Feldern noch mit Objekten in der Raumzeit befassen wird, sondern mit dem Informationsaustausch zwischen physikalischen Prozessen. Zum holografischen Ansatz und zum holografischen Prinzip äußert sich Jacob D. Bekenstein in seinem Aufsatz [1] wie folgt, Zitat:

"Das holografische Prinzip besagt, dass etwas Analoges für die komplette physikalische Beschreibung eines beliebigen Systems gilt, das in einem dreidimensionalen Gebiet liegt. Es gibt demnach eine andere, nur auf der zweidimensionalen Grenzfläche des Gebiets definierte physikalische Theorie, welche die dreidimensionale Physik vollständig beschreibt. Wenn sich ein dreidimensionales System vollständig durch eine physikalische Theorie ausdrücken lässt, die nur auf dessen zweidimensionaler Grenze operiert, dann sollte der Informationsgehalt des Systems nicht größer sein als derjenige der Beschreibung auf der Grenzfläche." Zitat Ende.

Aus dem Zusammenhang des Artikels entnehme ich, dass hier Jacob D. Bekenstein die Oberfläche eines Schwarzen Loches im Sinn hatte. Die Oberfläche des Schwarzen Loches enthält demnach die gesamte Information des Schwarzen Loches. Letztendlich ließe sich dann das gesamte Universum mit dem holografischen Ansatz beschreiben. Es ist sehr schwierig, aus einem Artikel die Quintessenz mit wenigen Worten zu ziehen. Am besten den ganzen Artikel selbst mal lesen.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Jacob D. Bekenstein
Das holografische Universum.
Aufsatz in: Spektrum der Wissenschaft, November 2003, Seite 34-41
Heidelberg 2003. Spektrum Akademischer Verlag.
http://www.spektrum.de/artikel/830304

Hallo Bauhof,

Zitat:

Das holografische Prinzip besagt, dass etwas Analoges für die komplette physikalische Beschreibung eines beliebigen Systems gilt, das in einem dreidimensionalen Gebiet liegt. Es gibt demnach eine andere, nur auf der zweidimensionalen Grenzfläche des Gebiets definierte physikalische Theorie, welche die dreidimensionale Physik vollständig beschreibt

Mal sehn, ob ich das richtig verstanden habe:

Ein Hologramm im historischen Sinn ist eine Photoplatte, in der die Intensität eines Objekt-Interferenzfeldes, das mit einem Referenzstrahl überlagert wurde, eingefroren ist.
Das Objekt-Interferenzfeld lässt sich genau deswegen rekonstruieren, weil die Intensität des ursprünglichen Referenzstrahls dominant war und somit beim Beleuchten des Hologramms
mit dem gleichen Referenzstrahl das ursprüngliche Interferenzfeld phasenkorrekt gebildet wird.

Und jetzt kommt Bekenstein und sagt, dass die Oberfläche eines schwarzen Loches so etwas wie ein Hologramm sei. Wo ist da ein Referenzstrahl, der das Hologramm beleuchtet?

Oder meint er mit dem Holografischen Prinzip in Wirklichkeit das Huygensche Prinzip, also das Elementarprinzip, nach dem Interferenzfelder sich überlagern?

Das gibt viele neue Fragen:

1.) Wodurch wird das Hologramm beleuchtet, bzw. realisiert. In welchem Raum passiert das? Ist unser Bewusstsein so ein Referenzstrahl?

2.) Zur Kausalität: Was passiert beim Entstehen eines schwarzen Loches? Ist der Prozess nicht in der Gesamtheit der bereits vorhandenen schwarzen Löcher kodiert? Oder zu Ende gedacht, lässt sich die Gesamtheit der Information des Universums im Ereignishorizont jedes schwarzen Loches finden? Oder gibt es relative Kausalität zwischen den Informationen schwarzer Löcher?

3.) Zur Dimensionsreduktion: Wenn man ein dreidimensionales Interferenzfeld auf einem ebenen Hologramm unterbringen kann, dann kann man analog das zweidimesionale Hologramm, durch ein ein-dimensionales Hologramm darstellen. Dann wären wir bei einem Hologramm-String. Damit wäre die Frage, wieviel Dimensionen der Raum hat, eliminert.

Zitat:

Lee Smolin schließt aus dem holografischen Ansatz, dass eine endgültige Theorie sich weder mit Feldern noch mit Objekten in der Raumzeit befassen wird, sondern mit dem Informationsaustausch zwischen physikalischen Prozessen

Der Ansatz gefällt mir! Vgl. Beitrag-Nr. 1149-40, Beitrag-Nr. 1149-31

Wir gehen also dorthin, das Universum als ein geistiges zu begreifen.

Eine etwas gemeine Frage, nach soviel Mühe: Wussten das die Esoteriker nicht schon immer?
http://de.wikipedia.org/wiki/Kybalion#Inhalt_des_Ky...

@Irena
Nur als Vorwarnung:
Im nächsten Schritt würde ich Deiner Kategorienlandschaft die Physik als Geisteswissenschaft anbieten,
neben Philosophie, Mathematik und Esoterik :)

Gruss
Thomas

Hallo Claus,

hab deinen Link zur potentiellen Energie gelesen.

Und ich muss ehrlich sagen, im Zusammenhang mit dem Schwarzen Loch raff ich das nicht. Mir ist wohl klar, was potentielle Energie im klassischen Sinne ist, aber wieso ein Teilchen am Ereignishorizont insgesamt (also potentielle Energie plus Ruhemasse) auf eine negative Energie kommen kann, ist mir nicht klar. Dies halte ich aber für das weitere Verständnis wichtig. Kannst du (oder jemand anders) mir da weiterhelfen?

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 401-26:

... wieso ein Teilchen am Ereignishorizont insgesamt ...auf eine negative Energie kommen kann, ist mir nicht klar.... Kannst du (oder jemand anders) mir da weiterhelfen?

Ein Schokoriegel Mars hilft da. Der bringt verbrauchte und negative Energie sofort zurück. ;-)

Hallo Stueps, ich verstehe es so:

Wenn irgendwo in der Nähe des Ereignishorizonts ein Teilchenpaar entsteht, so sind beide Teilchen (nach kurzer Zeit und normalerweise auch nur für kurze Zeit) an verschiedenen Orten (a) und (b). Eines der Teilchen (a) ist sehr wahrscheinlich näher am Horizont als das andere (b).

Wenn sich das eine Teilchen näher an den Horizont bewegt hat, so hat es potentielle Energie abgegeben. Würde man ohne das Gravitationspotential des Lochs beide Teilchen wieder vereinigen, so wäre die Energiesumme null (die Summe entspricht genau der Energie, die sich die Teilchen für ihre Entstehung aus dem Vakuum geliehen haben). Nun jedoch, wo das eine Teilchen sich dem Horizont genähert hat, ist die Energiesumme negativ - und zwar wegen des enormen Gravitationspotentials so stark negativ, dass es leichter wäre, zur Rekombination ein neues Teilchen bei (b) entstehen zu lassen, als das alte (a) wieder auf das Niveau des Teilchens (b) zurückzuführen.

Daher können die Teilchen nicht mehr rekombinieren und aus den beiden virtuellen Teilchen wird ein reales Teilchen, was dem Loch entkommt und ein weiteres, das ins Loch fällt. Das ins Loch fallende Teilchen hat zwar eine positive Masse, ist aber energetisch nun wesenlich weniger "wert" als es am ursprünglichen Ort, an dem es gebildet wurde, der Fall war. Das Loch erhält somit ein Teilchen mit niedriger potenzieller Energie, entlässt aber eines mit hoher potentieller Energie - zudem muss Fluktuationsenergie zur Entstehung beider Teilchen wieder ausgeglichen werden. Es muss also Energie aufgewendet werden und die soll aus dem Loch stammen.

Wie die Energie allerdings aus dem Loch heraus kommt, ist auch mir unklar.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 401-28:

...aus den beiden virtuellen Teilchen wird ein reales Teilchen, was dem Loch entkommt und ein weiteres, das ins Loch fällt.

Dazu müßte man erst mal das Loch definieren.
Wenn die Grenze des Schwarzen Lochs der Ereignishorizont ist, dann entkommt das eine Teilchen nicht dem Loch, denn es war nie drin. Es ist genauso zu betrachten wie jedes andere vorbeifliegende Teilchen, das zwar abgelenkt vom Gravitationsfeld seine Flugbahn ändert, aber nicht ins Loch fällt.

Hallo zusammen,

zum Hawking-Effekt möchte ich ein paar Details bemerken:

Wenn der Ereignishorizont die Grenze des Bereichs um ein schwarzes Loch ist, aus dem Photonen nicht mehr entkommen können, dann können vom Ereignishorizont ausschliesslich Teilchen mit Rugemasse 0 entkommen, also z.B. Photonen, und nur, wenn sie sich senkrecht vom Horizont wegbewegen.

Bei Masseteilchen hätte das Antiteilchen negative Enerige, wäre also Antimaterie. Das Masseteilchen würde aber nicht entkommen.

Wie sieht eigentlich ein Photon mit negativer Energie aus?

Gruss
Thomas

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 401-30:

Wenn der Ereignishorizont die Grenze des Bereichs um ein schwarzes Loch ist, aus dem Photonen nicht mehr entkommen können, dann können vom Ereignishorizont ausschliesslich Teilchen mit Rugemasse 0 entkommen, also z.B. Photonen, und nur, wenn sie sich senkrecht vom Horizont wegbewegen. Bei Masseteilchen hätte das Antiteilchen negative Enerige, wäre also ein Tachyon. Das Masseteilchen würde aber nicht entkommen. Wie sieht eigentlich ein Photon mit negativer Energie aus?

Hallo Thomas,

ich habe das noch mal in [1] geprüft. Hawking schreibt von unvermeidlichen Quantenfluktuationen, bei denen virtuelle Teilchenpaare entstehen. Diese virtuellen Teilchen stammen aus dem "leeren" Raum unmittelbar außerhalb des Ereignishorizonts. Ob das jetzt unbedingt Photonen sein müssen, darüber schreibt er nichts. Die Photonen sind die Quantenteilchen der elektromagnetischen Strahlung. Es gibt auch virtuelle Photonen. In der Quantenelektrodynamik lässt sich die elektromagnetische Kraft als Folge des Austauschs virtueller Photonen sehen.

Nachdem diese virtuellen Teilchen (Photonen oder nicht) außerhalb des Ereignishorizonts entstehen, können sie auch dann entkommen, wenn sie eine Ruhemasse größer Null haben.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Stephen Hawking
Die illustrierte kurze Geschichte der Zeit.
Aktualisierte und erweiterte Ausgabe.
1997. Reinbek bei Hamburg. Rowohlt-Verlag
ISBN=3-498-02944-4

Hallo,

@Bauhof

Zitat:

In der Quantenelektrodynamik lässt sich die elektromagnetische Kraft als Folge des Austauschs virtueller Photonen sehen.

Das war deutlich: Siehst so aus, als müsste ich mich notwendig mit der Quantenelektrodynamik auseinandersetzen, um intelligentere Fragen stellen zu können, obwohl ich keine Zeit dafür habe.

Für den Fall, dass Du in Kürze wieder Deine Signatur änderst, schreib' ich die hier mal fest.

Zitat:

Das Weltbild steht überhaupt nicht fest. Wir haben
gerade erst begonnen, darüber nachzudenken.
Anton Zeilinger (Quantenphysiker aus Wien)

@BehFra, Bauhof, Arman

Zitat:

BehFra schrieb in Beitrag-Nr. 401-14
Ein schwarzes Loch ist wie die hintereinanderschichtung verschiedener Siebe und die Teilchen streifen irgendwann das Gitter, damit kommt es zum Kontakt, die Energie des Teilchens, löst sich in das Gitter auf und hinterläßt damit eine Energiesignatur im Gitter.

Zitat:

Bauhof schrieb in Beitrag-Nr. 401-24
Ebenso Lee Smolin schließt aus dem holografischen Ansatz, dass eine endgültige Theorie sich weder mit Feldern noch mit Objekten in der Raumzeit befassen wird, sondern mit dem Informationsaustausch zwischen physikalischen Prozessen.

Ein Hologramm ist nichts anderes als ein Gitter. Man müsste nun wesentlich mehr wissen über die konkreten Modelle des holografischen Ansatzes, um zu erkennen, ob das Gittermodell geeignet ist.

Oder umgekehrt. Wie sieht eigentlich das Doppelspaltexperiment in der 5-Dimensionalen de-Sitter-Raumzeit [1] aus?

Ein Photon, das knapp am 4-dimenionsalen Unterraum, in dem sich der Doppelspalt befindet vorbeifliegt, kann in den Unterraum gebeugt werden und damit sichtbar. Egal, ob die "Flugbahn" des Photons detemerministisch ist oder nicht, es ist weder durch den einen Spalt noch durch den anderen geflogen und trotzdem angekommen.
Projeziert auf den 4-dimensionalen Unterraum hat das Photon das Gitter an irgendeiner Stelle durchdrungen, weniger wahrscheinlich an einer der Spalte, da es dort nicht in den Unterraum gebeugt würde.

Wie sieht eigentlich der EPR-Effekt in der 5-Dimensionalen de-Sitter-Raumzeit aus?
Die fünfte Dimension der de-Sitter-Raumzeit bietet einen Freiheitsgrad, der Verschränktheit von Teilchen charakterisieren könnte.
@Bauhof: Das ist kein Angriff auf den Nicht-Determinismus!

Vielleicht sollte man die de-Sitter-Raumzeit in einem eigenen Thread behandeln.

Gruss
Thomas

[1] Jacob D. Bekenstein
Das holografische Universum.
Aufsatz in: Spektrum der Wissenschaft, November 2003, Seite 34-41
Heidelberg 2003. Spektrum Akademischer Verlag.
http://www.spektrum.de/artikel/830304

Hallo zusammen,

@Stueps

Zitat:

Das Teilchen, das ins Schwarze Loch gerät, besitzt im Gegensatz zu seinem Partner, das in den freien Raum entkommt, eine negative Energie.

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 401-30:

Wie sieht eigentlich ein Photon mit negativer Energie aus?

Bin jetzt ein bischen verwirrt. Meines wissens unterscheiden sich Teilchen und Antiteilchen in ihren Symmetrien, z.B. Spin, aber sie haben beide positive oder beide negative Energie,
wobei Teilchen negativer Energie nur in der Feynman-Stückelberg-Interpretation der Dirac-Gleichung vorkommen und sonst unter den Teppich gekehrt werden.

Entstehen jetzt beim Hawking-Effekt ein Paar von Teilchen und Antiteilchen oder zwei Paare von Teilchen, ein Paar mit positiver und ein Paar mit negativer Energie?

http://de.wikipedia.org/wiki/Feynman-St%C3%BCckelbe...
http://de.wikipedia.org/wiki/Dirac-Gleichung

Gruss
Thomas

Claus schrieb in Beitrag Nr. 401-28:

Das Loch erhält somit ein Teilchen mit niedriger potenzieller Energie, entlässt aber eines mit hoher potentieller Energie - zudem muss Fluktuationsenergie zur Entstehung beider Teilchen wieder ausgeglichen werden. Es muss also Energie aufgewendet werden und die soll aus dem Loch stammen.

Wie die Energie allerdings aus dem Loch heraus kommt, ist auch mir unklar.

Hallo Claus,

vielen Dank, das kann ich ungefähr nachvollziehen.
Das Schwarze Loch muss demnach seinen Ereignishorizont verkleinern, was ja nach Hawking streng verboten wäre. Falls ich nicht alles durcheinander bringe, würde dieser Masseverlust mit einem überproportionalen Anstieg der Entropie bezahlt. Rund um das SL oder direkt im Ereignishorizont?
Wie streng ist der Ereignishorizont überhaupt gegenüber dem ihm umgebenden Raum abgegrenzt? Kann es sein, dass dieser Energieaustausch zwischen Ereignishoriont und Raum auf Planck- Ebene stattfindet? Dass also das SL auf dieser Ebene die Ausgleichsenergie an den Raum abgeben kann?
Bei größeren SL soll die Hawking-Strahlung ja extrem niedrig sein - viel niedriger als die Hintergrundstrahlung. Solange das der Fall ist, kann ein SL nicht an Masse verlieren, da es den Masseverlust mit Hilfe der Hintergrundstrahlung wieder ausgleicht.
Bei kleineren SL sollen allerdings die virtuellen Teilchenpaare aufgrund der Krümmung des Ereignishorizontes (die mathematischen Modelle verstehe ich nicht einmal ansatzweise...) so hohe Energien bekommen, dass ein Masseverlust des SL möglich wird. Wäre die Signatur dieses Energieverlustes nicht so signifikant, dass sie auch bei niedrigeren Temperaturen als die der Hintergrundstahlung nachweisbar wäre? Das müsste doch allerhärteste Gammastrahlung sein, bei den Gravitationspotentialen, die da wirken? So hoch, dass z.B. mindestens auch Elektron-Positron-Paare entstehen könnten? Die sich auch rechtzeitig trennen können, bevor sie sich anhilieren?
Also ich meine das so: Nicht die Stärke der Hintergrundstrahlung würde sich ändern, wohl aber die Signatur?

Fragen über Fragen...


Hallo Thomas,

wenn ich das alles richtig verstehe, entstehen Teilchen-Antiteilchen-Paare. Schon allein, weil aus der Vakuumfluktuation immer nur ein Teilchen mit seinem Gegenpart (ich glaube, abgeleitet aus den Dirac-"Symmetien"...war das Dirac?) entstehen kann. Man kann aus genügend hoher Energie Materieteilchen enstehen lassen - aber eben immer nur mit ihrem entsprechenden "Gegenpart".