Ist die Raumzeit nur Phantasma - "Das unentdeckte Land" der Physik

[Agent Scullie]

Dies ist ein Split aus dem Thread http://www.scifi-forum.de/science-fi...ml#post2684014

Nun, ich versuche immer noch die relativistische Physik und die Quantenmechanik auf möglichst einfacher und grundlegender Weise (d.h. mit möglichst wenig Mathematik) zu verstehen. Die Ansätze zur Quantengravitation übersteigen daher leider meinen Horizont. Aber ich wage mich mal vor auf dieses "Unbekannte Land": Soweit ich aufgeschnappt habe, beschrieb Wheeler die Quantenfluktuationen (ich vermute mal von Φ-Feldern),

wären es Fluktuationen der nichtgravitativen Felder Φ, würde es sich ja um die konventionelle Quantenfeldtheorie handeln, mir der es ja gar keine Probleme gibt. In der Quantengravitation kommen aber noch Fluktuationen der Raumzeitgeometrie g bzw. der Raumgeometrie h hinzu

Gehe ich recht in der Annahme, dass die QFT und die ART der KQG zugrundeliegen und darin die Raumzeit (und damit die Gravitation) - im Gegensatz zur LQG - noch klassisch beschrieben wird, die Quantenfelder hingegen quantisiert sind?

nein, die kanonische Quantengravitation ist als volle Theorie der Quantengravitation konzipiert, nicht als semi-klassische Quantengravitation. Entsprechend wird die Raumzeit quantenmechanisch behandelt, zu erkennen an der Wellenfunktion ψ(h,Φ), die auf dem Superraum definiert ist. Die LQG ist eine Variante der KQG, in der der Raum diskretisiert ist. An die Stelle des Superraumes tritt dabei der Raum aller Spinnetzwerk-Konfigurationen.

Trifft dies nicht auf die Superstringtheorie und die M-Theorie zu?

diese sind ebenso wie die KQG und die LQG volle Theorien der Quantengravitation.

Was darf ich unter Quantankosmologie verstehen?

die quantenmechanische Beschreibung des Universums als Ganzem. Lange Zeit war eine solche nur auf Grundlage der KQG möglich, wobei man sich des sog. Minisuperraum-Zuganges bediente, bei dem man nur homogene Dreiergeometrien betrachtete (diese bilden einen kleinen Teil des Superraumes, daher der Name "Minisuperraum"). Solche homogenen Dreiergeometrien lassen sich vollständig durch den Skalenfaktor a beschreiben, so dass in der Wellenfunktion des Universums die Dreiergeometrie durch den Skalenfaktor ersetzt wird: ψ(h,Φ) -> ψ(a,Φ). Mittlerweile gibt es auch kosmologische Szenarien, die auf anderen Quantengravitationstheorien als der KQG aufbauen, z.B. auf der Stringtheorie, traditionell verwendet man den Begriff der Quantenkosmologie aber als Synonym zur KQG.

Fallen darunter alle modernen "Konkurrenten" zur klassisch formulierten Urknalltheorie?

nur wenn sie auf einer quantenmechanischen Beschreibung des Universums als Ganzem beruhen.

Darf ich daraus ableiten, dass Dein auf die KQG basierendes FTL-Konzept schwerlich für Hyperraumflüge wie in SW übertragbar ist?

ganz recht.

Laut Jedipedia wird der Hyperraum in SW so beschrieben:

Eine "Dimension" des bekannten Raumes - wie könnte man sich dies vorstellen?

gar nicht. Was die da schreiben, ergibt streng genommen keinen Sinn. Man kann es als sehr unpräzise Umschreibung des Hyperraumkonzepts auffassen, wobei offenbleibt, ob es ein höherdimensionaler Raum oder ein Parallelraum sein soll.

Hast Du noch die Absicht, eine mathematisierte PDF-Datei zu erstellen?

mal sehen.

Wäre demnach die Raumzeit eine "Illusion", welche von der "Abfolge von raumartigen Hyperflächen" geschaffen wird?

so könnte man es sehen.

So erscheinen uns doch Raum und Zeit real zu sein. Hierzu möchte ich einen Gedanken aus einem uns vertrauten Buch zitieren:

Raum und Zeit sind gewissermaßen nur die "Schatten" der Raumzeit. Erweist sich gemäß der KQG nun, dass auch die Raumzeit keine Bedingung ist, unter der wir leben und diese lediglich ein "Schatten" der "Abfolge der raumartigen Hyperflächen" ist?

nicht ganz. Die Raumzeit ist nach der KQG in der Tat nur ein Schatten, aber nicht "auch", also zusätzlich zu Raum und Zeit. Denn zumindest der Raum ist dann wiederum kein Schatten mehr. In diesem Sinne ist die KQG ein Stück weit ein Schritt zurück zum Raumbegriff der vorrelativistischen Physik.

(Die "Abfolge von raumartigen Hyperflächen" scheint mir hier eine Beschreibung nur einer physikalisch realen raumartigen Hyperfläche zu sein, die sich dynamisch verändert.)

was soll "sich dynamisch verändert" bedeuten, wenn die Zeit keine primordiale Eigenschaft der Natur ist? Die Zeit ergibt sich erst aus der Abfolge der Hyperflächen.

Dieser "Pfad" durchlauf dann den wahrscheinlichsten Weg aller Möglichkeiten, welcher der Superraum repäsentiert?

nur wenn er der wahrscheinlichste ist. Jeder Pfad durchläuft den zu ihm gehörenden Weg. Klassisch wird nur ein einziger Pfad durchlaufen, nämlich der, für den die Wirkung minimal wird. Quantenmechanisch werden entsprechend Feynmans Pfadintegralformalismus alle Pfade durchlaufen, jedoch tragen nur diejenigen Pfad, deren Wirkung nahe am Minimum liegt, die also selbst nahe am klassischen Pfad verlaufen, maßgeblich zum Pfadintegral bei.

Also wird dass, was man als physikalische Realität auffassen kann, nur durch den "Pfad" beschrieben, wohingegen der Superraum keinesfalls als realer physikalischer Raum aufzufassen ist, sondern lediglich einen abstrakten, mathematischen Raum von Möglichkeiten beschreibt. - Ja?

man wird in der KQG wohl nicht umhinkommen, dem Superraum Realität zuzuschreiben, ebensowenig wie man in der Mechanik nicht darum herumkommt, dem Raum, in dem die Bahnkurve eines Teilchen verläuft, als real anzusehen. Der Superraum ist nur halt nicht der physikalische Anschauungsraum, sondern ein abstrakter Raum.

Also wird bspw. auch die Schwarzschild-Metrik durch eine Position im Superraum beschrieben, der verschwindene Krümmung des flaches Raumes aber durch eine andere Position?

ganz recht. Man erkennt daran auch, dass die Schwarzschildmetrik nur eine Idealisierung sein kann: da sie nur einem einzelnen Punkt im Superraum entspricht und keinem Pfad durch mehrere Punkte, beschreibt sie keine Raumzeit, sondern nur eine einzige raumartige Hyperfläche. Eine statische Raumzeit, in der sich nichts ändert, wie bei der Schwarzschildmetrik, kann es in der KQG nicht geben, die Raumzeit muss zwangsläufig dynamisch sein. Wenn man z.B. ein Teilchen betrachtet, das sich im Gravitationsfeld eines Himmelskörpers bewegt, dann beeinflusst dieses Teilchen stets die Krümmung der Raumzeit in seiner Umgebung, und modifiziert damit die Schwarzschildmetrik, die von dem Himmelskörper erzeugt wird, wodurch die Raumzeit dynamisch wird. Eigentlich gilt das schon in der ART, dort kann man es aber meistens außer acht lassen. In der KQG hingegen muss man da stets Rücksicht drauf nehmen.

Also, unendlich viele "Punkte" im Superraum, und jeder "Punkt" beschreibt eine mögliche Raumgeometrie h und mögliche Werte für den Satz an skalaren Quantenfeldern Φ.

die müssen nicht notwendigerweise skalar sein, sie können auch Spinor- oder Vektorfelder sein.

Ich komme mir vor, wie jemand, der versucht im Nebel klar zu sehen. Was ich zu erkennen glaube ist, dass Du hier - ähnlich wie in der ART die Raumzeit - dynamische "Pfade" beschreibst. Man könnte sagen: Der Ablauf der Zeit ("Gang der Uhren") schließt eine statische Raumzeit aus.

genauso ist das.

Eine statische Raumzeit, wäre eine ohne Quantenfluktuationen, richtig?

nein, eine in der sich nichts ändert. Schon klassisch sind dynamische Raumzeiten möglich, in der sich die Raumzeitgeometrie und die Felder in der Raumzeit ändern. Auf einem einzelnen Pfad gibt es auch gar keine Quantenfluktuationen, da diese im Pfadintegralformalismus dadurch erfasst werden, dass nicht nur der klassische Pfad, sondern alle Pfad durchlaufen werden. Wenn eine Größe unscharf, so heißt das, dass sie auf dem einen Pfad den einen (auf diesem Pfad scharfen) Wert hat und auf einem anderen Pfad einen anderen.

Resultieren also die Quantenfluktuationen aus dem "Pfad" im Superraum und repräsentieren damit dem Verlauf der Zeit?

nein, auf einem einzelnen Pfad fluktuiert ja gar nichts.

Offengestanden habe ich größte Schwierigkeiten damit, dies mit der ART in meinen Kopf unter einem Hut zu bringen.
In der ART wird die Gravitation ja erst durch die Raumzeit verständlich.

Grundlage der KQG ist der ADM-Formalismus, den man auch in der ART schon anwenden kann. Dabei zerfallen raumzeitliche Größen - insbesondere auch die, die die Krümmung der Raumzeit beschreiben - in räumliche Größen, d.h. solche, die auf den einzelnen Hyperflächen definiert sind, und solche, die die Beziehung zweier auf einem Pfad aufeinanderfolgenden Hyperflächen beschreiben.

So folgen langsame Bälle, schnelle Geschosse und sogar Lichtstrahlen identisch gekrümmten Weltlinen

auch die Bewegungsgleichungen von Teilchen lassen sich durch ADM-Konstrukte ausdrücken.

Auch lässt sich der Intervall nur durch die Einheit von Raum und Zeit zu einem Kontinuum verstehen. Die Raumzeit scheint demnach physikalische Realität besitzen und Raum und Zeit und nur die "Schatten", die wir wahrnehmen.

mit der Raumzeit ist dann in der KQG auch das Raumzeit-Intervall nur noch ein "Schatten", wie du es nennst.

Wenn nun die Zeit nur eine Hilfsgröße ist, womit bildet dann der Raum ein Kontinuum?

der Raum bildet (in der KQG) kein Kontinuum mit irgendetwas.

D.h., das in der ART beschriebene Universum ist nur eine "Illussion", welche von den fundamentalen Hyperflächen erzeugt wird?

Ist also das Universum, wie wir es sehen, nichts weiter als Phantasma? An dieser Stelle erscheint mir ein Leibniz-Zitat passend:

das Universum so, wie es die ART beschreibt, als Raumzeit-Welt, ist nach der KQG eine Illusion, ja. Nicht aber das Universum, wie wir es sehen, denn dieses ist nach der KQG eben keine Raumzeit-Welt.

Diese Stufe erscheint mir wie ein "unbekanntes Land", welches hinter Nebelschwaden verborgen liegt.

Also, demanch würde die ART die Natur des Universums gar nicht auf fundamentaler Weise beschreiben. Dieser Gedanke ist für mich ungewohnt.
Angenommen, die ART wäre doch fundamental, wäre dann FTL kathegorisch ausgeschlossen?

zumindest würde dann die geschilderte Methode, FTL zu ermöglichen, nicht funktionieren.

Okay, die Gleichzeitigkeit innherhalb einer Hyperfläche erlaubt also prinzipiell eine raumartige Ausbreitung. Dennoch muss diese Möglichkeit ja eingeschränkt werden, da die ART ja noch immer den Grenzfall bildet.

diese Möglichkeit wird dadurch eingeschränkt, dass die uns bislang bekannte Materie eine Lagrange-Funktion hat, die auf die Beschräunkung auf v <= c führt.

Kann ich mir das so vorstellen, dass die Wahrscheinlichkeit für den beschriebenen Pfad von der gewählten Metrik anhängt? Ist es also so, dass die Größe Wirkung davon abhängt, ob der FTL-Antrieb aktiv ist oder nicht? (So, als würde sich scheinbar die Physik ändern.)

ein Pfad, auf dem ein Raumschiff schneller als mit c zu einem fernen Stern fliegt und zurückkehrt, hat ohne Aktivsein des FTL-Antriebes eine höhere (=weniger minimale) Wirkung als einer, auf dem es an Ort und Stelle verbleibt, deswegen ist der Pfad, auf dem es an Ort und Stelle verbleibt, wahrscheinlicher. Ist hingegen der FTL-Antrieb aktiv, so ist die Wirkung für den Pfad, auf dem es die Reise macht, geringer (minimaler) als für den Pfad, auf dem es an Ort und Stelle bleibt. Aber was soll das mit einer Änderung der Physik, ob scheinbar oder nicht, zu tun haben?

Also gilt die ART als Grenzfall nur für "Uhren"? Was definiert gem. der KQG eine "Uhr"?

eine Uhr kann alles sein, was einen Zustand hat, der sich von Hyperfläche zu Hyperfläche ändert.

Warum unterliegen Gravitationswellen den ART-Feldgleichungen? Sind sie "Uhren"?

gesetzt die Gleichungen der neuen Physik sind eine Erweiterung der ART-Feldgleichungen um Zusatzterme, dann kommen die ART-Feldgleichungen immer dann heraus, wenn die Zusatzterme (in die z.B. ein Warpfeld eingehen kann) null sind.

Anderseits expandiert der Raum global im Universum ja schneller, als das Licht ihn durcheilen kann. Dies scheint mir für Dein Konzept zu sprechen.

tut es aber nicht, denn das ist völlig im Rahmen der ART verständlich.

Dies erinnert mich an die Phasenverschiebung in Star Trek (kam auch in Stargate vor). Wäre es - ähnlich wie in Star Trek - möglich, die Phasenverschiebung auch unabhängig vom FTL-Antrieb einzusetzen, um so bspw. Objekte zu tarnen oder durch Wände gehen zu können?

vermutlich.

Warum?

weil die Natur im Ruf steht, keine Sprünge zu machen. Wenn man z.B. eine Lichtwelle betrachtet, die an einem Spiegel reflektiert wird, dann ändert sich die Lichtintensität als Funktion des Ortes auch nicht sprunghaft an der Spiegeloberfläche, sondern klingt exponentiell mit zunehmender Tiefe im Spiegel ab.

Dies bedeutet ja, dass man sich mit dem Gedanken anfreunden muss, dass die ART das Universum gar nicht auf fundamentaler Ebene beschreibt. Will man aber daran festhalten, so muss man sich wohl von der Chance für FTL verabschieden.

zumindest würde dann das von mir beschriebene Konzept nicht mehr funktionieren.

[nightwalker]

Hy
Eine PDF wäre schon ziemlich geil, und wen es geht auch gleich deine quellen dazu.

[Mondkalb]

Für Interessierte:
Die aktuelle Ausgabe der Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft" enthält einen Artikel zum Thema Quantengravitation, der die Probleme und mögliche Lösungsansätze schildert.

[nightwalker]

Mahlzeit
Das ja ist toll zumal ein Mitbewohner mit Abo ausgezogen ist, gibt es die mittlerweile digital?

[Mondkalb]

Mahlzeit
Das ja ist toll zumal ein Mitbewohner mit Abo ausgezogen ist, gibt es die mittlerweile digital?

Schon lange, aber kostet 5 €:
April 2012 - Spektrum der Wissenschaft

[Agent Scullie]

Hy
Eine PDF wäre schon ziemlich geil, und wen es geht auch gleich deine quellen dazu.

was Quellen angeht, wäre besonders diese hier zu nennen:

Eine kurze Einfhrung in Quantenkosmologie

außerdem diese beiden:

https://www.physik.uni-wuerzburg.de/~jadamek/download/qcintro.pdf

https://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/WarumQK.pdf

Als Bücher wären außerdem noch "Elementarteilchen und inflationärer Kosmos" von Andrej Linde und "Die Physik der Unsterblichkeit" von Frank Tipler zu nennen, die enthalten beide jeweils ein Kapitel über Quantenkosmologie, sind allerdings schon etwas älter (Anfang 90er Jahre). Dann hätte ich noch ein paar PDF-Dokumente auf meinem heimischen Rechner, wo ich die entsprechenden Links zu heraussuchen müsste. Leider komme ich da momentan kaum zu, da ich z.Z. sehr selten zuhause bin. Deswegen werde ich in nächster Zeit auch kaum Gelegenheit finden, nach dem PDF zu gucken, das ich erstellt habe. Ich vermeine, ich habe es damals auch nur angefangen, aber nicht zu Ende gestellt.

[Halman]

@Agent Scullie

Oh, diesen Thread habe ich gerade erst entdeckt. Vielen Dank für die aufschlussreichen Antworten. Mal sehen, wie gut ich die QG-Links "verdaue".

Mein Hauptproblem liegt wohl darin, dass ich versuchte, die KQG im Denkmuster der ART verstehen zu wollen. Das wäre in etwa so, als würde man mit Hilfe der klassischen Mechanik die relativistische Physik verstehen wollen.
Hier ein "neues Denken" zu erlernen, dürfte mir schwer fallen, aber ich fasse es als Herausforderung auf ...

[Dannyboy]

Schon lange, aber kostet 5 €:
April 2012 - Spektrum der Wissenschaft

Um mal einen wesentlichen Aspekt des Spektrum-Artikels zu benennen.
Eine Quantenfeldtheorie der Gravitation hat das Problem, dass sie den Raum nicht mehr als etwas von den betrachteten Feldern unabhägiges betrachten kann.

[Halman]

Lässt sich alles auf ein FELD oder gar Information zurückführen?

Um mal einen wesentlichen Aspekt des Spektrum-Artikels zu benennen.
Eine Quantenfeldtheorie der Gravitation hat das Problem, dass sie den Raum nicht mehr als etwas von den betrachteten Feldern unabhägiges betrachten kann.

Ist dies nicht ein Fortschritt in der Hinsicht, dass man die Felder und den Raum zu einem einzigen Feld vereinheitlich? Wird dies nicht seit Einsteins Arbeiten daran angestrebt?

Eine Diskussion, die ich in einem anderem Thread mit arthur führe, brachte mich auf folgende Gedanken, die mir hier viel besser plaziert erscheinen:

Also ist die physikalisch Welt nur eine Illusion, welche von der wirklichen, "geistigen" Welt (im Sinne von Information) erzeugt wird?
Aber was ist dann Realität überhaupt?

Da fällt mir das Zitat eines der größten Gelehrten ein:

Zitat von Gottfried Wilhelm Leibniz:
Obwohl gesagt wurde, daß dieses ganze Leben nichts als ein Traum ist und die physikalische Welt nichts als ein Phantasma sei, so sollte ich doch diesen Traum oder dieses Phantasma für real genug halten, falls wir, den Verstand wohl gebrauchend, nie von ihnen getäuscht worden sind.

Allerdings muss ich einräumen, dass ich in der modernen Physik größte Schwierigkeiten habe, physikalische Realität von mathematischen Formalismus abzugrenzen. Auch scheinen sich mir Physik und Philosophie wieder einander anzunähern. Es scheint so, als würden diese Wissenschaften im "Urknall" (hier allgemeiner als "Anfang des Universums" zu verstehen) miteinander verschmelzen.

In der klassischen Zeit des mechanistischen Denkens versuchte man, die Welt durch Substanzen und zwischen ihne waltenden Kräften zu erklären. So erklärte sich Newton die vielen Farben, in denen er weißes Licht mithilfe seines Prismas aufspalten konnte, durch eine vielzahl von unterschiedlichen Licht-Korpuskeln (demnach wäre weißes Licht eine Mischung aus Licht-Substanzen).
Im 19. Jahrhundert gelang es, mithilfe der Wellentheorie die vielen Farben des Lichtes auf Wellen unterschiedlicher Frequenzen zurückzuführen.
Anstelle vieler "Substanzen" (ein bunter Salat aus Korpuskeln) traten schließlich die EM-Wellen des einen EM-Felden von Michael Faraday und James Clerk Maxwell. Diese Feldtheorie war - so urteilte Einstein - die größte Errungenschaft in der Physik seit Newtons Gravitationstheorie.
Seither haben sich Feldtheorien als sehr erfolgreich für die Beschreibung der physikalischen Welt erwiesen. Allerdings bin ich etwas unglücklich darüber, dass man für jedes neue Teilchen ein neues Quantenfeld zugrunde legen muss.

Die Superstringtheorie vereinheitlich allerdings aller Teilchen zu Strings eines String-Feldes, die sich nur durch ihre Schwingung unterscheiden. Diese Theorie scheint mir ähnlich elegant zu sein, wie Maxwells Feldtheorie. Naja, nicht ganz, immerhin sind hier zusätzliche, "eingerollte" Dimensionen notwendig.

Ich denke, dass alle Quantenfelder, ja sogar die Raumzeit selbst, Ausdruck eines Feldes sind, welches an sich selbst koppelt und deren superpostionierte Wellen miteinander wechselwirken. Dieses Feld wäre sozusagen die "Matrix", in der Wellen durch Wechselwirkung das "Bild der Welt" erzeugen, dass wir als Realität begreifen. Sozusagen wird unser Welt aus Informationen eines Feldes erzeugt.

Vielleicht wird es eines Tages die Hoffnung von Zeilinger und Wheeler in Erfüllung gehen: ... Zeilinger teilt mit Wheeler die Hoffnung, dass wir "morgen gelernt haben werden, die gesamte Physik in der Sprache der Information zu verstehen und zu beschreiben". ...
Quelle DeutschesFachbuch.de : Das informative Universum Das neue Weltbild der Physik Von Hans Christian von Baeyer

Was können wir überhaupt über die Natur wissen? Carl Friedrich von Weizsäcker schrieb: „Die Natur ist nicht subjektiv geistig; sie denkt nicht mathematisch, aber sie ist objektiv geistig; sie kann mathematisch gedacht werden. Das ist vielleicht das Tiefste, was wir über sie wissen.“
Quelle Fragmente über Philosophie
Auch vermutete er: »vielleicht ist die allgegenwärtig verborgene Mathematik der Natur der Seinsgrund aller Schönheit.« (von Weizsäcker 1995)

Und Galileo Galilei meinte: "Mathematik ist das Alphabet, mit dessen Hilfe Gott das Universum beschrieben hat."

[Agent Scullie]

Ist dies nicht ein Fortschritt in der Hinsicht, dass man die Felder und den Raum zu einem einzigen Feld vereinheitlich?

das tut man ja gar nicht, wenn man einfach die QFT auf das Gravitationsfeld anwenden will. Die nichtgravitativen Feldern bleiben ja unverändert Felder im Raum (bzw. in der Raumzeit), und das Gravitationsfeld ist ja schon in der ART mit dem Raum bzw. der Raumzeit vereinheitlicht.

Eine Diskussion, die ich in einem anderem Thread mit arthur führe, brachte mich auf folgende Gedanken, die mir hier viel besser plaziert erscheinen:

Also ist die physikalisch Welt nur eine Illusion, welche von der wirklichen, "geistigen" Welt (im Sinne von Information) erzeugt wird?

warum sollte das so sein?

Aber was ist dann Realität überhaupt?

nach der von dir zitierten Weltsicht des Idealismus wäre nur die geistige Welt Realität. Geht man nach dem Idealismus, steht man beim Betreiben der Physik vor der Wahl, sich entweder mit der Realität, also dem Geist, zu befassen, oder hinzunehmen, dass die Physik gar keine Wissenschaft ist, die sich mit der realen Welt beschäftigt.

Ich denke, dass alle Quantenfelder, ja sogar die Raumzeit selbst, Ausdruck eines Feldes sind, welches an sich selbst koppelt und deren superpostionierte Wellen miteinander wechselwirken.

das wäre ein Widerspruch. Wenn ein Feld an sich selbst koppelt, bedeutet das, dass die zugehörige Feldgleichung nichtlinear sein muss. Dann aber gilt das Superpositionsprinzip nicht mehr. Superpositionieren lassen sich nur Lösungen linearer Gleichungen. Felder mit linearen Feldgleichungen koppeln jedoch nicht an sich selbst.

Dieses Feld wäre sozusagen die "Matrix", in der Wellen durch Wechselwirkung das "Bild der Welt" erzeugen, dass wir als Realität begreifen. Sozusagen wird unser Welt aus Informationen eines Feldes erzeugt.

falls du damit sagen willst, dass du das Weltbild des Idealismus da hineinmixen willst: das funktioniert nicht. Felder sind Elemente der Welt, die nach Ansicht des Idealismus nur eine Illusion, geschaffen vom Geist, ist. In der geistigen Welt gibt es keine Felder. Aus Sicht des Idealismus sind Felder "materiell".

Vielleicht wird es eines Tages die Hoffnung von Zeilinger und Wheeler in Erfüllung gehen: ... Zeilinger teilt mit Wheeler die Hoffnung, dass wir "morgen gelernt haben werden, die gesamte Physik in der Sprache der Information zu verstehen und zu beschreiben". ...

aber weder Wheeler noch Zeilinger meinte damit eine idealistische Position, wie du sie oben beschríeben hast.

Und Galileo Galilei meinte: "Mathematik ist das Alphabet, mit dessen Hilfe Gott das Universum beschrieben hat."

auch Galilei war kein Vertreter des Idealismus. Als solchem wäre es ihm ja schnuppe gewesen, ob die Beobachtung davon zeugt, dass die Erde um die Sonne kreist. Denn das wäre aus Sicht des Idealismus ja nur eine vom Geist geschaffene Illusion.

[Dannyboy]

Eine Diskussion, die ich in einem anderem Thread mit arthur führe, brachte mich auf folgende Gedanken, die mir hier viel besser plaziert erscheinen:

Also ist die physikalisch Welt nur eine Illusion, welche von der wirklichen, "geistigen" Welt (im Sinne von Information) erzeugt wird?
Aber was ist dann Realität überhaupt?

Wenn ich Arthurs Beiträge lese, denke ich immer an den berühmten Physiker Alan Sokal.

Der verfasste einen bemerkenswerten Aufsatz:
Transgressing the Boundaries: Toward a Transformative Hermeneutics of Quantum Gravity

Darin fordert er die postmoderne Wissenschaft

Finally, the content of any science is profoundly constrained by the language within which its discourses are formulated; and mainstream Western physical science has [...] been formulated in the language of mathematics.[...] as Aronowitz has observed, ``neither logic nor mathematics escapes the `contamination' of the social.''
And as feminist thinkers have repeatedly pointed out, in the present culture this contamination is overwhelmingly capitalist, patriarchal and militaristic: ``mathematics is portrayed as a woman whose nature desires to be the conquered Other.'' Thus, a liberatory science cannot be complete without a profound revision of the canon of mathematics. As yet no such emancipatory mathematics exists, and we can only speculate upon its eventual content. We can see hints of it in the multidimensional and nonlinear logic of fuzzy systems theory; but this approach is still heavily marked by its origins in the crisis of late-capitalist production relations. Catastrophe theory, with its dialectical emphases on smoothness/discontinuity and metamorphosis/unfolding, will indubitably play a major role in the future mathematics; [...]Finally, chaos theory -- which provides our deepest insights into the ubiquitous yet mysterious phenomenon of nonlinearity -- will be central to all future mathematics. And yet, these images of the future mathematics must remain but the haziest glimmer: for, alongside these three young branches in the tree of science, there will arise new trunks and branches -- entire new theoretical frameworks -- of which we, with our present ideological blinders, cannot yet even conceive.

[Halman]

Quantengravitation

wären es Fluktuationen der nichtgravitativen Felder Φ, würde es sich ja um die konventionelle Quantenfeldtheorie handeln, mir der es ja gar keine Probleme gibt. In der Quantengravitation kommen aber noch Fluktuationen der Raumzeitgeometrie g bzw. der Raumgeometrie h hinzu

Dieser Gedanke ist für mich neu, erscheint mir aber logisch.

nein, die kanonische Quantengravitation ist als volle Theorie der Quantengravitation konzipiert, nicht als semi-klassische Quantengravitation. Entsprechend wird die Raumzeit quantenmechanisch behandelt, zu erkennen an der Wellenfunktion ψ(h,Φ), die auf dem Superraum definiert ist. Die LQG ist eine Variante der KQG, in der der Raum diskretisiert ist. An die Stelle des Superraumes tritt dabei der Raum aller Spinnetzwerk-Konfigurationen.

Verstehe ich es also richtig, der Raum wird in der KQG noch nicht diskretisiert, aber beinhaltet bereits quantisierte Felder? Der Raum (oder die Raumzeit?) besteht also nicht aus "Raumquanten", (den Ausdruck habe ich von McWire ), aber ihm wird dennoch eine Wellenfunktion ψ zugeschrieben?

Dies erinnert mich an den Konfigurationsraum, den Du im Quanten-Thread in Posting #57 erklärtest und den ich auch aus meinem Quantenphysik-Buch kenne. Bisher kenne ich dies nur in Bezug auf Quantenobjekte. Soweit ich verstanden habe, beschreibt man ihre Superposition ("Wahrscheinlichkeitswolke") in einem N-dimensionalen, abstrakten Raum. Laut Prof. Lesch handelt es sich hierbei um mathematischen Formalismus. Darunter verstehe ich keine physikalische Realtität, aber ich mag mich irren.
Dieses auf die Raumzeit auszudehnen, mag, da Wheeler daran bereits in den 1960ern arbeitete, inzwischen ein "alter Hut" sein, aber mir erscheint der Gedanke neu und revolutionär.

diese sind ebenso wie die KQG und die LQG volle Theorien der Quantengravitation.

Dann komme ich bereits auf vier Theorien der QG. Wobei ich mit der M-Theorie kaum etwas anzufangen weiß - ich weiß ja noch nicht einmal, wofür das "M" steht.

die quantenmechanische Beschreibung des Universums als Ganzem. Lange Zeit war eine solche nur auf Grundlage der KQG möglich, wobei man sich des sog. Minisuperraum-Zuganges bediente, bei dem man nur homogene Dreiergeometrien betrachtete (diese bilden einen kleinen Teil des Superraumes, daher der Name "Minisuperraum").

Wird nicht auf ähnliche Weise die Superposition von Quantenobjekten im Konfigurationsraum beschrieben?

Solche homogenen Dreiergeometrien lassen sich vollständig durch den Skalenfaktor a beschreiben, so dass in der Wellenfunktion des Universums die Dreiergeometrie durch den Skalenfaktor ersetzt wird: ψ(h,Φ) -> ψ(a,Φ). Mittlerweile gibt es auch kosmologische Szenarien, die auf anderen Quantengravitationstheorien als der KQG aufbauen, z.B. auf der Stringtheorie, traditionell verwendet man den Begriff der Quantenkosmologie aber als Synonym zur KQG.

Danke für die Erläuterung.

... falls Du dich wunders, wieso in der Ferne Rauch aufsteigt: Das ist nur mein Kopf.

nur wenn sie auf einer quantenmechanischen Beschreibung des Universums als Ganzem beruhen.

Welche Theorien, außer dem Urknall, beschreiben das Universum denn nicht quantenmechanisch?

• Der mir bekannte Big Bounce basiert ja auf der LQG (Quantenkosmologie)
• Lindes ewige Inflation berücksichtigte, soweit ich aus dem regenburger Uniprotokoll herausgelesen hatte, ebenfalls die Quantengravitation. Basiert sie auf die KQG?
• Beim Hawking-Turok-Instanton vermute ich mal, dass dem ebenfalls eine quantenmechanische Beschreibung zugrundeliegt.
• Zu J. Richard Gotts Konzept geschlossene zeitartigen Kurven kann ich nichts sagen. Diese Theorie könnte auch klassisch auf der ART beruhen.
• Auch Vilenkins Tunnelerzeugung könnte ich mir klassisch gem. der ART vorstellen.
• Das zyklische Urknall-Modell von den Paul J. Steinhardt und Neil Turok basiert IMHO auf die M-Theorie (das ist doch auch Quantenkosmologie, denke ich).

ganz recht.

Da dürften sich aber die ST-Fans freuen, da Dein FTL-Konzept den Warp-Antrieb favorisiert.

gar nicht. Was die da schreiben, ergibt streng genommen keinen Sinn. Man kann es als sehr unpräzise Umschreibung des Hyperraumkonzepts auffassen, wobei offenbleibt, ob es ein höherdimensionaler Raum oder ein Parallelraum sein soll.

Ich würde aufgrund der Formulierung mal auf einen höherdimensionalen Raum tippen.

mal sehen.

Bitte

nicht ganz. Die Raumzeit ist nach der KQG in der Tat nur ein Schatten, aber nicht "auch", also zusätzlich zu Raum und Zeit. Denn zumindest der Raum ist dann wiederum kein Schatten mehr. In diesem Sinne ist die KQG ein Stück weit ein Schritt zurück zum Raumbegriff der vorrelativistischen Physik.

Dies würde vermutlich Newton gefallen.

was soll "sich dynamisch verändert" bedeuten, wenn die Zeit keine primordiale Eigenschaft der Natur ist? Die Zeit ergibt sich erst aus der Abfolge der Hyperflächen.

Aber wenn ich die Hyperflächen alle als real ansehe, muss ich sich nicht ähnlich, wie die Raumzeit in der ART, als etwas "Seiendes" begreifen? Ist es im Sinne des Realismusses nicht viel sinnvoller, sich nur eine Hyperfläche als real vorzustellen, die sich stetig dynamisch verändert? Zeit wäre eben eine "Illusion", die von der Dynamik erzeugt wird.

nur wenn er der wahrscheinlichste ist. Jeder Pfad durchläuft den zu ihm gehörenden Weg. Klassisch wird nur ein einziger Pfad durchlaufen, nämlich der, für den die Wirkung minimal wird. Quantenmechanisch werden entsprechend Feynmans Pfadintegralformalismus alle Pfade durchlaufen, jedoch tragen nur diejenigen Pfad, deren Wirkung nahe am Minimum liegt, die also selbst nahe am klassischen Pfad verlaufen, maßgeblich zum Pfadintegral bei.

Kommen wir hier nicht wieder in den Bereich der Deutungen? Oder um mal auf Schrödigers Katze anzuspielen: Ist die "Katze" lebendig und tot, oder lebendig oder tot?

man wird in der KQG wohl nicht umhinkommen, dem Superraum Realität zuzuschreiben, ebensowenig wie man in der Mechanik nicht darum herumkommt, dem Raum, in dem die Bahnkurve eines Teilchen verläuft, als real anzusehen. Der Superraum ist nur halt nicht der physikalische Anschauungsraum, sondern ein abstrakter Raum.

Aber einer, der tatsächlich existiert. Besteht da unter den Physikern Einigkeit? Ich frage deshalb, weil der Konfigurationsraum zumindest von Lesch (falls ich ihn richtig verstanden habe) nur als matematisches Hilfsmittel betrachtet wird.

ganz recht. Man erkennt daran auch, dass die Schwarzschildmetrik nur eine Idealisierung sein kann: da sie nur einem einzelnen Punkt im Superraum entspricht und keinem Pfad durch mehrere Punkte, beschreibt sie keine Raumzeit, sondern nur eine einzige raumartige Hyperfläche. Eine statische Raumzeit, in der sich nichts ändert, wie bei der Schwarzschildmetrik, kann es in der KQG nicht geben, die Raumzeit muss zwangsläufig dynamisch sein. Wenn man z.B. ein Teilchen betrachtet, das sich im Gravitationsfeld eines Himmelskörpers bewegt, dann beeinflusst dieses Teilchen stets die Krümmung der Raumzeit in seiner Umgebung, und modifiziert damit die Schwarzschildmetrik, die von dem Himmelskörper erzeugt wird, wodurch die Raumzeit dynamisch wird. Eigentlich gilt das schon in der ART, dort kann man es aber meistens außer acht lassen. In der KQG hingegen muss man da stets Rücksicht drauf nehmen.

Danke für die gute Erklärung.

die müssen nicht notwendigerweise skalar sein, sie können auch Spinor- oder Vektorfelder sein.

Mit Spinorfeldern kann ich nichts anfangen.

genauso ist das.

nein, eine in der sich nichts ändert. Schon klassisch sind dynamische Raumzeiten möglich, in der sich die Raumzeitgeometrie und die Felder in der Raumzeit ändern.

Prägte Wheeler hierfür nicht den Begriff Geometrodynamik, der er in seinem Buch "Gravitation und Raumzeit" synonym zur ART verwandte?

Auf einem einzelnen Pfad gibt es auch gar keine Quantenfluktuationen, da diese im Pfadintegralformalismus dadurch erfasst werden, dass nicht nur der klassische Pfad, sondern alle Pfad durchlaufen werden. Wenn eine Größe unscharf, so heißt das, dass sie auf dem einen Pfad den einen (auf diesem Pfad scharfen) Wert hat und auf einem anderen Pfad einen anderen.

nein, auf einem einzelnen Pfad fluktuiert ja gar nichts.

Hier habe ich ein Verständnisproblem.

Lass uns mal einen raumzeitlichen Bereich in Form eines raumzeitlichen "Würfels" betrachten, welcher keinerlei Teilchen oder Strahlung enthält, also ein ideales Vakuum repräsentiert. Inwiefern ist so ein Vakuum-Bereich der Raumzeit dynamisch? Die einzige Dynamik, die ich mir hier vorstellen kann, sind Quantenfluktuationen, die eben einen scharfen Nullwert verhindern. Daher auch meine offenbar irrige Schlussfolgerungen, diese Fluktuationen würden auf fundamentaler Ebene sogar für das Vakuum die Dynamik, welche die KGQ erzwingt, darstellen.

Grundlage der KQG ist der ADM-Formalismus, den man auch in der ART schon anwenden kann. Dabei zerfallen raumzeitliche Größen - insbesondere auch die, die die Krümmung der Raumzeit beschreiben - in räumliche Größen, d.h. solche, die auf den einzelnen Hyperflächen definiert sind, und solche, die die Beziehung zweier auf einem Pfad aufeinanderfolgenden Hyperflächen beschreiben.

Also, der ADM-Formalismus spaltet die Raumzeit in raumartige Hyperfächen und jede Hyperfläche repräsentiert einen Punkt in der Raumzeit.
Dies erinnert mich in der Tat an eine Beschreibung aus dem Buch "Gravitation und Raumzeit". Irgendwo dort wurde die Raumzeit auch in Flächen unterteilt (wo genau, weiß ich nicht mehr und zurzeit habe ich das Buch innerhalb der Famlie verliehen).

auch die Bewegungsgleichungen von Teilchen lassen sich durch ADM-Konstrukte ausdrücken.

Okay ... mein Kopf raucht ...

mit der Raumzeit ist dann in der KQG auch das Raumzeit-Intervall nur noch ein "Schatten", wie du es nennst.

Ja, dies ist logisch. Quantengravitatives Denken ist mir noch fremd.

der Raum bildet (in der KQG) kein Kontinuum mit irgendetwas.

Richtig, dieses ist ja nur abgeleitet.

das Universum so, wie es die ART beschreibt, als Raumzeit-Welt, ist nach der KQG eine Illusion, ja. Nicht aber das Universum, wie wir es sehen, denn dieses ist nach der KQG eben keine Raumzeit-Welt.

Also ist die Welt kein Phantasma, aber die ART, nach der wie sie beschreiben, wäre eines. Ein für mich sehr gewöhnungebedürftiger Gedanke.

zumindest würde dann die geschilderte Methode, FTL zu ermöglichen, nicht funktionieren.

Kennst Du eine andere Methode? (Okay, dies müsste dann wohl besser im FTL-Thread besprochen werden.)

diese Möglichkeit wird dadurch eingeschränkt, dass die uns bislang bekannte Materie eine Lagrange-Funktion hat, die auf die Beschräunkung auf v <= c führt.

...

ein Pfad, auf dem ein Raumschiff schneller als mit c zu einem fernen Stern fliegt und zurückkehrt, hat ohne Aktivsein des FTL-Antriebes eine höhere (=weniger minimale) Wirkung als einer, auf dem es an Ort und Stelle verbleibt, deswegen ist der Pfad, auf dem es an Ort und Stelle verbleibt, wahrscheinlicher. Ist hingegen der FTL-Antrieb aktiv, so ist die Wirkung für den Pfad, auf dem es die Reise macht, geringer (minimaler) als für den Pfad, auf dem es an Ort und Stelle bleibt. Aber was soll das mit einer Änderung der Physik, ob scheinbar oder nicht, zu tun haben?

Nun, mit dem Adjektiv scheinbar deutete ich an, dass sich die Physik nicht tatsächlich ändert, sondern eben nur scheinbar aus der Perspektive eines Beobachters, welcher die Raumzeit für real hält. Man legt gewissermaßen einen Schalter um (und aktiviert den Warp-Antrieb), und mir erscheint es so, als würde die mir bekannte Physik auf den Kopf gestellt.

eine Uhr kann alles sein, was einen Zustand hat, der sich von Hyperfläche zu Hyperfläche ändert.

Warum gilt dies nicht für die Expansion des Raumes?

gesetzt die Gleichungen der neuen Physik sind eine Erweiterung der ART-Feldgleichungen um Zusatzterme, dann kommen die ART-Feldgleichungen immer dann heraus, wenn die Zusatzterme (in die z.B. ein Warpfeld eingehen kann) null sind.

Okay, das leuchtet mir ein.

tut es aber nicht, denn das ist völlig im Rahmen der ART verständlich.

Nun, der Raum expandiert ja mit FTL, also schneller als Gravitationswellen. Daher kam ich auf den Gedanken.

Du weiß doch, ich grüble zu gerne. Zurzeit ist dies eine gute Ablenkung für mich, auch wenn ich derzeit nicht die Muse finde, mir die anspruchsvollen Links anzusehen. Aber sie laufen mir ja nicht weg.

vermutlich.

Das wäre ja was ...

weil die Natur im Ruf steht, keine Sprünge zu machen. Wenn man z.B. eine Lichtwelle betrachtet, die an einem Spiegel reflektiert wird, dann ändert sich die Lichtintensität als Funktion des Ortes auch nicht sprunghaft an der Spiegeloberfläche, sondern klingt exponentiell mit zunehmender Tiefe im Spiegel ab.

Ein interessanter und für die Navigation beim Warp-Antrieb überaus nützlicher Effekt.

zumindest würde dann das von mir beschriebene Konzept nicht mehr funktionieren.

Kennst Du ein anderes Konzept für den Sammel-Thread?

das tut man ja gar nicht, wenn man einfach die QFT auf das Gravitationsfeld anwenden will. Die nichtgravitativen Feldern bleiben ja unverändert Felder im Raum (bzw. in der Raumzeit), und das Gravitationsfeld ist ja schon in der ART mit dem Raum bzw. der Raumzeit vereinheitlicht.

Du lehrtest mir ja mal vor kurzem, dass der Raum die Felder beinhaltet. Dannboy's Aussage ...

Eine Quantenfeldtheorie der Gravitation hat das Problem, dass sie den Raum nicht mehr als etwas von den betrachteten Feldern unabhägiges betrachten kann.

... hatte ich aber so verstanden, dass der Raum und die Felder in der Quantenfeldtheorie der Gravitation (Quantengravitation?) nicht mehr getrennt betrachtet werden können, sondern zusammengefasst werden müssen.
Ist dies in der LQG nicht der Fall, indem das Universum als Spin-Netzwerk (bzw. Spin-Schaum) beschrieben wird? Dieses Spinnetzwerk repräsentiert IMHO sowohl den Raum, wie auch die Felder. Sie können nicht mehr getrennt betrachtet werden, sondern sind ein und dasselbe.

Wie verhält sich dies in der Superstringtheorie? Beinhaltet da der Raum das Stringfeld? Und ist dies auch so in der KQG?

warum sollte das so sein?

Sorry, des ist nur ein Gedanke, den ich im Rahmen meiner Diskussion mit arthur im Gläubig-Thread in Erwägung zog. Dabei bezog ich mich auf sein Posting #4210.
Bitte entschuldige, dass ich meine Ausführung hier etwas bezugslos eingefügt habe, aber ich wollte sie nicht neu formulieren, da ich befürchtete, sie dadurch zu verschlimmbessern. Außerdem denke ich, dass meine Überlegungen in diesem Thread besser plaziert sind und ich freue mich darüber, dass Du mir darauf geantwortest hast. Ich habe mir da wirklich viel Mühe gegeben und fände es schade, wenn sie Mega-Religions-Thread "begraben" bleiben würden.

nach der von dir zitierten Weltsicht des Idealismus wäre nur die geistige Welt Realität. Geht man nach dem Idealismus, steht man beim Betreiben der Physik vor der Wahl, sich entweder mit der Realität, also dem Geist, zu befassen, oder hinzunehmen, dass die Physik gar keine Wissenschaft ist, die sich mit der realen Welt beschäftigt.

Gemäß dem stellt sich doch dann die Frage, was Physik überhaupt ist und wie man diese definieren will. Wobei der Idealismus mit der philosphischen Strömung der Gnosis verwandt zu sein scheint.

das wäre ein Widerspruch. Wenn ein Feld an sich selbst koppelt, bedeutet das, dass die zugehörige Feldgleichung nichtlinear sein muss. Dann aber gilt das Superpositionsprinzip nicht mehr. Superpositionieren lassen sich nur Lösungen linearer Gleichungen. Felder mit linearen Feldgleichungen koppeln jedoch nicht an sich selbst.

Dies hatte ich nicht erwartet. Koppeln nicht alle Quantenfelder an sich selbst? Ich dachte wirklich, das EM-Feld wäre die einzige Ausnahme.
Und sind die virtuellen Teilchen, wie Gluonen, W- und Z-Bosonen nicht superpositioniert und vermitteln WW in Feldern, die an sich selbst koppeln? Offenbar habe ich hier was Grundlegendes falsch verstanden.

Soweit ich weiß, strebte bereits Einstein an, alles auf ein Feld zurückführen zu können. Doch stattdessen haben wir nun heute mehr Felder, anstatt weniger.
Doch in der Superstringtheorie gibt es doch nur noch das Stringfeld [und das Gravitationsfeld?]. Wie erklärt man denn die WW (die man aus der QM kennt) in der Stringtheorie? Muss es da nicht an sich selbst koppeln?
Oder wie steht es mit der LQG. Dort ist doch der Raum und die Quantenfelder alle im Spin-Netzwerk vereinheitlicht. Wenn da also kein weiteres Feld mehr ist, wie erklärt man dann die WW?

falls du damit sagen willst, dass du das Weltbild des Idealismus da hineinmixen willst: das funktioniert nicht. Felder sind Elemente der Welt, die nach Ansicht des Idealismus nur eine Illusion, geschaffen vom Geist, ist. In der geistigen Welt gibt es keine Felder. Aus Sicht des Idealismus sind Felder "materiell".

Ja, das leuchtet mir ein. Ich vertrete auch nicht den Idealismus so konsequent wie J_T_Kirk2000, allerdings finde ich die gedanklichen Ansätze interessant - insbesondere da Wheeler überlegte, ob sich die Physik der Zukunft die Welt als Information beschreiben könnte.
Ich habe gelesen, dass Wheeler die Welt zunächst in Form von Teilchen begriff, dann in Form von Feldern und schließlich spekulierte, ob nicht alles Information sei.
Mein versucht, einer Symbiose von Feldern und Information mag unbeholfen erscheinen. Ich kam darauf, weil mir die Felder "realer" erscheinen, als die Teilchen.

aber weder Wheeler noch Zeilinger meinte damit eine idealistische Position, wie du sie oben beschríeben hast.

Okay, was meinten sie dann? Wie ist die Grafik zu verstehen?

auch Galilei war kein Vertreter des Idealismus. Als solchem wäre es ihm ja schnuppe gewesen, ob die Beobachtung davon zeugt, dass die Erde um die Sonne kreist. Denn das wäre aus Sicht des Idealismus ja nur eine vom Geist geschaffene Illusion.

Selbst, wenn dem so wäre, so schließe ich mich Leibniz an und halte die Beoabachtung für real genug.

Wenn ich Arthurs Beiträge lese, denke ich immer an den berühmten Physiker Alan Sokal.

[...]

Darin fordert er die postmoderne Wissenschaft

Grundsätzlich begrüße ich Kritik, hilft sie doch, festgefahrende Denkmuster zu hinterfragen und so Gedanken zu erörtern, auf die man sonst vielleicht nie kommen würde. In Wikipedia habe ich eben gelesen, dass man im englischsprachigen Raum bezüglich dieser Auseinandersetzungen sogar vom Science wars spricht. Was ich davon halten soll, weiß ich noch nicht.

[Agent Scullie]

Auf mehrfache Anfrage hin, hier das mathematisierte PDF. Es ist allerdings unvollständig.

[Agent Scullie]

Verstehe ich es also richtig, der Raum wird in der KQG noch nicht diskretisiert, aber beinhaltet bereits quantisierte Felder? Der Raum (oder die Raumzeit?) besteht also nicht aus "Raumquanten", (den Ausdruck habe ich von McWire ), aber ihm wird dennoch eine Wellenfunktion ψ zugeschrieben?

ganz recht. Wobei eines der quantisierten Felder die Raumgeometrie h_ij(x) ist.

Dies erinnert mich an den Konfigurationsraum, den Du im Quanten-Thread in Posting #57 erklärtest und den ich auch aus meinem Quantenphysik-Buch kenne. Bisher kenne ich dies nur in Bezug auf Quantenobjekte. Soweit ich verstanden habe, beschreibt man ihre Superposition ("Wahrscheinlichkeitswolke") in einem N-dimensionalen, abstrakten Raum.

eine Superposition von Quantenobjekten gibt es nicht. Man kann bei einem einzelnen Quantenobjekt mehrere der möglichen Zustände superponieren und erhält dadurch einen weiteren möglichen Zustand. Einem System aus N Teilchen entspricht (3 Dimensionen des physikalischen Anschauungsraumes vorausgesetzt) aus Sicht der Punktteilchenmechanik ein 3N-dimensionaler Konfigurationsraum. In der Punktteilchen-Quantenmechanik ist die Wellenfunktion des N-Teilchensystems dementsprechend eine Funktion auf diesem 3N-dimensionalen Konfigurationsraum.

Laut Prof. Lesch handelt es sich hierbei um mathematischen Formalismus. Darunter verstehe ich keine physikalische Realtität, aber ich mag mich irren.

ich dachte wir hätten uns schon einmal darüber unterhalten, dass Lesch's Sichtweise, die Wellenfunktion nur als gedachtes, und nicht als reales Gebilde anzusehen, auf ein unvollständiges Weltbild hinauslaufen würde, da sie sich darüber ausschweigt, was denn stattdessen als real anzusehen sein soll. Und mir war, als hättest du mir darin zugestimmt.

Dann komme ich bereits auf vier Theorien der QG.

die da wären?

Wobei ich mit der M-Theorie kaum etwas anzufangen weiß - ich weiß ja noch nicht einmal, wofür das "M" steht.

warum redest du dann ständig darüber?

Wird nicht auf ähnliche Weise die Superposition von Quantenobjekten im Konfigurationsraum beschrieben?

"Superposition von Quantenobjekten" ist kein der Quantenphysik bekanntes Konzept. Falls du die Superposition von N-Teilchen-Wellenfunktionen in der Punktteilchen-Quantenmechanik meinst: ich wüsste nicht, inwiefern da etwas "auf ähnliche Weise" beschrieben werden soll wie im Minisuperraum-Zugang der Quantenkosmologie.

afk


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 2 Stunden, 42 Minuten und 57 Sekunden:

Welche Theorien, außer dem Urknall, beschreiben das Universum denn nicht quantenmechanisch?[*]Der mir bekannte Big Bounce basiert ja auf der LQG (Quantenkosmologie)

die quantenkosmologische Variante des Big Bounce basiert auf der Quantenkosmologie, ja.

[*]Lindes ewige Inflation berücksichtigte, soweit ich aus dem regenburger Uniprotokoll herausgelesen hatte, ebenfalls die Quantengravitation.

tut sie aber nicht. Die ewige Inflation ist ebenso wie die chaotische Inflation, auf der sie beruht, klassisch. Es spielen zwar Quanteneffekte eine Rolle, aber nur welche, die bei den nichtgravitativen Feldern auftreten. Das Gravitationsfeld wird klassisch behandelt.

Basiert sie auf die KQG?[*]Beim Hawking-Turok-Instanton vermute ich mal, dass dem ebenfalls eine quantenmechanische Beschreibung zugrundeliegt.

das Hawkin-Turok-Instanton geht von der Hawking-Hartle-Wellenfunktion aus, die eine mögliche Lösung für die (quantenkosmologische) Wellenfunktion ψ(a) des Universums ist. Genauer gesagt zeigt die Hawking-Hartle-Wellenfunktion für kleine Skalenfaktoren a ein exponentielles Verhalten, wobei der Betrag der Wellenfunktion mit wachsendem a zunimmt (exponentielle Zunahme): ψ(a) ~ exp(a), und für große Skalenfaktore ein oszillierendes Verhalten: ψ(a) ~ exp(i a).

[*]Zu J. Richard Gotts Konzept geschlossene zeitartigen Kurven kann ich nichts sagen. Diese Theorie könnte auch klassisch auf der ART beruhen.

weiß ich auch gerade nicht. Denke aber schon, dass sie auf einer Theorie der Quantengravitation beruht.

[*]Auch Vilenkins Tunnelerzeugung könnte ich mir klassisch gem. der ART vorstellen.

Vilenkins Tunnelerzeugung ist eine Variante für die quantenkosmologische Wellenfunktion des Universums, ähnlich wie die Hawking-Hartle-Wellenfunktion. Auch die Tunnel-Wellenfunktion zeigt ein exponentielles Verhalten bei kleinen Skalenfaktoren, aber ein exponentiell abnehmendes statt zunehmendes: ψ(a) ~ exp(-a). Dies ähnelt der Wellenfunktion eines Teilchens beim quantenmechanischen Tunneleffekt. Sei bei x=0 der Beginn der Tunnelbarriere, so gilt für die Wellenfunktion des Teilchens innerhalb der Barriere,d.h. für x > 0: ψ(x) ~ exp(-x). Vilenkin deutet das so, dass diese Wellenfunktion ein Universum beschreibt, dass aus dem Zustand a = 0, dem "Nichts", in einen Zustand a > 0 "tunnelt".

[*]Das zyklische Urknall-Modell von den Paul J. Steinhardt und Neil Turok basiert IMHO auf die M-Theorie (das ist doch auch Quantenkosmologie, denke ich).

es ist im weitesten Sinne Quantenkosmologie, als dass es auf einer Theorie der Quantengravitation beruht, aber nicht auf der kanonischen Quantengravitation. Grob gibt es zwei Ansätze für die Quantengravitation: einmal den kanonischen und einmal den sog. kovarianten, auf dem die Superstringtheorie und deren Abkömmlinge wie die Branentheorie und die M-Theorie beruhen. "Kovariant" bedeutet hier allerdings nur speziell-relativistisch kovariant, d.h. die Raumzeit wird dabei nicht in raumartige Hyperfläche zerlegt wie beim kanonischen Ansatz.[/LIST]

Aber wenn ich die Hyperflächen alle als real ansehe, muss ich sich nicht ähnlich, wie die Raumzeit in der ART, als etwas "Seiendes" begreifen?

wird wohl.

Ist es im Sinne des Realismusses nicht viel sinnvoller, sich nur eine Hyperfläche als real vorzustellen, die sich stetig dynamisch verändert?

ich wiederhole noch einmal die Frage: was soll "sich stetig dynamisch verändert" bedeuten, wenn Zeit keine primordiale Eigenschaft der Natur ist?

Kommen wir hier nicht wieder in den Bereich der Deutungen?

in der gewöhnlichen Quantentheorie nicht, da alle Deutungen hierin übereinstimmen. In der Quantenkosmologie ebenfalls nicht, da die als Deutung eigentlich nur die Vieleweltendeutung zulässt.

Oder um mal auf Schrödigers Katze anzuspielen: Ist die "Katze" lebendig und tot, oder lebendig oder tot?

auf einem Pfad ist sie tot, auf einem anderen lebendig.

Aber einer, der tatsächlich existiert. Besteht da unter den Physikern Einigkeit?

nein, es gibt viele Physiker, die eine Quantenkosmologie gar nicht für ein sinnvolles Konzept halten.

Ich frage deshalb, weil der Konfigurationsraum zumindest von Lesch (falls ich ihn richtig verstanden habe) nur als matematisches Hilfsmittel betrachtet wird.

was soll der 3N-dimensionale Konfigurationsraum der Punktteilchenmechanik damit zu tun haben?

Mit Spinorfeldern kann ich nichts anfangen.

damit kann man z.B. Spin-1/2-Teilchen beschreiben. Das Elektronenfeld der Dirac-Theorie ist z.B. so ein Spinorfeld, ein Bispinorfeld, um genau zu sein. Ein Spinor ist sozusagen ein Vektor, allerdings nicht im physikalischen Anschauungsraum, sondern im Spinraum. Ein Spin-1/2-Teilchen kann die Zustände |spin-up> und |spin-down> annehmen, diese kann man mit zwei Richtungen in einem 2-dim. Spinraum identifizieren:

|spin-up> = (1,0)
|spin-down> = (0,1)

Prägte Wheeler hierfür nicht den Begriff Geometrodynamik, der er in seinem Buch "Gravitation und Raumzeit" synonym zur ART verwandte?

nein, damit meinte er nur, dass die Raumzeitgeometrie manipulierbar ist, wie das z.B. durch die Einsteinschen Feldgleichungen ausgedrückt wird. Eine statische Raumzeit als Lösung wird dadurch nicht ausgeschlossen.

Hier habe ich ein Verständnisproblem.

Lass uns mal einen raumzeitlichen Bereich in Form eines raumzeitlichen "Würfels" betrachten, welcher keinerlei Teilchen oder Strahlung enthält, also ein ideales Vakuum repräsentiert. Inwiefern ist so ein Vakuum-Bereich der Raumzeit dynamisch?

insofern, als dass die Raumzeitmetrik in diesem Bereich von einer Materieverteilung außerhalb des Bereiches beeinflusst wird, die ja sehr wohl veränderlich sein kann. Schließt man solche Veränderlichkeit der Raumzeitmetrik in diesem Bereich aus, so ist die Raumzeit in dem Bereich statisch. Sie kann aber sehr wohl Teil einer dynamischen Raumzeit sein, nämlich wenn die Raumzeit außerhalb des betrachteten Bereiches dynamisch ist.

Also, der ADM-Formalismus spaltet die Raumzeit in raumartige Hyperfächen und jede Hyperfläche repräsentiert einen Punkt in der Raumzeit.

eher im Superraum. In der Raumzeit ist jede Hyperfläche eine Hyperfläche.

Dies erinnert mich in der Tat an eine Beschreibung aus dem Buch "Gravitation und Raumzeit". Irgendwo dort wurde die Raumzeit auch in Flächen unterteilt (wo genau, weiß ich nicht mehr und zurzeit habe ich das Buch innerhalb der Famlie verliehen).

nur dass die Raumzeit dort nicht als aus den Hyperflächen aufgebaut verstanden wurde.

Also ist die Welt kein Phantasma, aber die ART, nach der wie sie beschreiben, wäre eines.

eine Theorie ist immer ein Phantasma, nur ihr Inhalt ggf. nicht.

Kennst Du eine andere Methode? (Okay, dies müsste dann wohl besser im FTL-Thread besprochen werden.)

hierfür verweise ich wie du es auch selbst tust auf den FTL-Thread.

Nun, mit dem Adjektiv scheinbar deutete ich an, dass sich die Physik nicht tatsächlich ändert, sondern eben nur scheinbar aus der Perspektive eines Beobachters, welcher die Raumzeit für real hält.

nun ja, ein Beobachter, der von falschen Theorien ausgeht und auch nicht bereit ist, diese zu verwerfen, kann bei Naturbeobachtungen in der Tat den Eindruck erhalten, die Physik würde sich ändern...

Warum gilt dies nicht für die Expansion des Raumes?

wie kommst du darauf, dass es für diese nicht gelten würde? Weil bei der Expansion des Raumes der Abstand zwischen zwei Galaxien schneller als mit Lichtgeschwindigkeit anwachsen kann? Dabei bewegt sich aber keine der Galaxien auf einer raumartigen Weltlinie.

Kennst Du ein anderes Konzept für den Sammel-Thread?

da stehen doch schon jede Menge Konzepte.

Du lehrtest mir ja mal vor kurzem, dass der Raum die Felder beinhaltet. Dannboy's Aussage

ich schätze Dannyboy meinte damit, dass die nichtgravitativen Felder die Raumzeitmetrik beinflussen, wie das ja schon in der ART der Fall ist. Und dass das Gravitationsfeld nicht einfach ein weiteres Feld im Raum ist, sondern die Raumzeitmetrik selbst.

... hatte ich aber so verstanden, dass der Raum und die Felder in der Quantenfeldtheorie der Gravitation (Quantengravitation?) nicht mehr getrennt betrachtet werden können, sondern zusammengefasst werden müssen.
Ist dies in der LQG nicht der Fall, indem das Universum als Spin-Netzwerk (bzw. Spin-Schaum) beschrieben wird? Dieses Spinnetzwerk repräsentiert IMHO sowohl den Raum, wie auch die Felder.

AFAIK ist in der LQG noch nicht geklärt, ob die nichtgravitativen Felder eigenständige Gebilde sind, oder aus der Dynamik des Spin-Netzwerks hervorgehen. Wheeler hatte ja schon einmal das Konzept des Geons ersonnen, wonach der Raum eigentlich leer ist, und Materie in Wahrheit nur eine Manifestation der Krümmung der Raumzeit ist ("Materie ohne Materie"). In der LQG ist noch nicht geklärt, ob das dort gilt.

Wie verhält sich dies in der Superstringtheorie? Beinhaltet da der Raum das Stringfeld? Und ist dies auch so in der KQG?

Felder beinhalten tut der Raum in jeder Theorie.

Dies hatte ich nicht erwartet. Koppeln nicht alle Quantenfelder an sich selbst? Ich dachte wirklich, das EM-Feld wäre die einzige Ausnahme.

na wenn das EM-Feld eine Ausnahme ist, dann koppeln ja offensichtlich nicht alle Felder an sich selbst. Sonst gäbe es ja keine Ausnahme. Die Materiefelder (Quarkfelder, Leptonenfelder) koppeln ebenfalls nicht an sich selbst.

Und sind die virtuellen Teilchen, wie Gluonen, W- und Z-Bosonen nicht superpositioniert

das kann ich dir vielleicht beantworten, wenn du mir verrätst, was ein Superponiertsein von virtuellen Teilchen sein soll.

und vermitteln WW in Feldern, die an sich selbst koppeln?

wenn ein Feld an sich selbst koppelt, tauschen Feldquanten dieses Feldes auch virtuelle Teilchen dieses Feldes unter sich aus, ja. Z.B. tauschen W- und Z-Teilchen untereinander virtuelle W- und Z-Teilchen aus.

Soweit ich weiß, strebte bereits Einstein an, alles auf ein Feld zurückführen zu können. Doch stattdessen haben wir nun heute mehr Felder, anstatt weniger.
Doch in der Superstringtheorie gibt es doch nur noch das Stringfeld [und das Gravitationsfeld?]. Wie erklärt man denn die WW (die man aus der QM kennt) in der Stringtheorie? Muss es da nicht an sich selbst koppeln?

das wird es wohl müssen. Allerdings ist die Feldgleichungen dann nicht mehr linear.

Oder wie steht es mit der LQG. Dort ist doch der Raum und die Quantenfelder alle im Spin-Netzwerk vereinheitlicht.

das ist zwar so nicht unbedingt der Fall, aber die Gleichungen, denen das Spin-Netzwerk gehorcht, sind ohnehin nichtlinear. Sind die ART-Feldgleichungen ja auch schon.

Ja, das leuchtet mir ein. Ich vertrete auch nicht den Idealismus so konsequent wie J_T_Kirk2000, allerdings finde ich die gedanklichen Ansätze interessant - insbesondere da Wheeler überlegte, ob sich die Physik der Zukunft die Welt als Information beschreiben könnte.

was soll das eine mit dem anderen zu tun haben?

Okay, was meinten sie dann? Wie ist die Grafik zu verstehen?

keine Ahnung. Ich schätze, damit soll ausgedrückt werden, dass das Universum sich selbst beobachtet. Woher hast du die Grafik denn?

[Halman]

Verständnisschwierigkeiten bezüglich der modernen Physik

ganz recht. Wobei eines der quantisierten Felder die Raumgeometrie h_ij(x) ist.

Ganz recht, jetzt bin ich verwirrt. Also, der Raum ist nicht quantisiert, aber die besagte Raumgeometrie ist es?

Also, die Felder Φ sind also quantisiert. Okay. Und wenn der Raum nicht quantisiert ist, folgt daraus nicht auch, dass die Raumgeometrie h nicht quantisiert ist? Vermutlich hängt meine Verwirrung damit zusammen, das ich keine Ahnung habe, was das quantisierte Feld der Raumgeometrie h_ij(x) beschreibt.

eine Superposition von Quantenobjekten gibt es nicht. Man kann bei einem einzelnen Quantenobjekt mehrere der möglichen Zustände superponieren und erhält dadurch einen weiteren möglichen Zustand. Einem System aus N Teilchen entspricht (3 Dimensionen des physikalischen Anschauungsraumes vorausgesetzt) aus Sicht der Punktteilchenmechanik ein 3N-dimensionaler Konfigurationsraum. In der Punktteilchen-Quantenmechanik ist die Wellenfunktion des N-Teilchensystems dementsprechend eine Funktion auf diesem 3N-dimensionalen Konfigurationsraum.

Soll das heißen, dass einzelne Quantenzustände superpositioniert sein können, während es andere nicht sind, so dass nicht das Quantenobjekt in seiner Gesamtheit superpositioniert ist, sondern eben nur einzelne Quantenzustände?

Nun, im Buch "Skurrile Quantenwelt", welches ich zurzeit wiederholt lese, steht auf den Seiten 113/114 (in Bezugname auf die Kopenhagener Interpretation):

Zitat von Silvia Arroyo Camejo:
Nach jener physikalischen Deutung kommt der beim Doppelspaltexperiment auftretende Kollaps der Wellenfunktion durch den Messprozess zustande. Durch die Wechselwirkung von Quantenobjekt (z. B. einem Elektron) mit dem makroskopischen Objekt (z. B. dem Projektionsschirm) geht folglich die Überlagerung/Superposition der verschiedenen Zustände des Quantenobjektes (in diesem Beispiel) der Aufenthalt des Elektrons an den unendlich vielen Orten der Elektronen-Welle) verloren. Die Wechselwirkung des Quantenobjekts mit dem makroskopischen Objekt bringt die Welle zum Einstürzen. Der Kollaps der Wellenfunktion ist also ein Resultat des Messprosses.

Und auf Seite 123 heißt es:

Zitat von Silvia Arroyo Camejo:
Der mathematische Formalismus der Quantenmechanik ermöglicht uns zwar eine Voraussage über die Wahrscheinlichkeit, ein Quantenobjekt im Falle der Messung an einem bestimmten Ort antzutreffen. Doch die Frage nach dem wirklichen Aufenthaltsort des Quantenobjektes, während wir es beobachten, d. h. messen, ist an sich schon sinnlos bzw. absurd, denn das Quantnobjekt befindet sich nun einmal in einer Superposition des Aufenthalts an unendlich vielen Orten.

Diese Erkärungen habe ich so aufgefasst, dass ein Quantenobjekt superpositoniert ist, solange man es nicht "beobachtet". Kollabiert die Wellenfunktion ψ, kollabiert damit die Superposition, weil die vielen überlagerten Zustände zu einem einzigen kollabieren.

Oder um auf Schrödingers berühmtes Gedankenexperiment anzuspielen: Die superpositionierte "lebendig-tote" Katze kollabiert infolge der Beobachtung in einem [scharf positionierten] Zustand, tot oder lebendig.

Was ist daran, wie ich es aus dem Buch herausgelesen habe, falsch?

Vielleicht ist es das Beste (Einfachste), dies anhand von Impuls Δp und Position Δx kurz zu erörtern: Die Unschärferelation sagt ja, dass Ort und Impuls unscharf sind. Allerdings ist im Falle der exakten Detektion eines Quantenobjektes der Ort Δx ja genau bekannt (scharf), aber der Impuls Δp ist maximal unscharf.
Könnte man sagen: der Ort Δx ist scharf positioniert, aber der Impuls Δp ist superpositioniert?

ich dachte wir hätten uns schon einmal darüber unterhalten, dass Lesch's Sichtweise, die Wellenfunktion nur als gedachtes, und nicht als reales Gebilde anzusehen, auf ein unvollständiges Weltbild hinauslaufen würde, da sie sich darüber ausschweigt, was denn stattdessen als real anzusehen sein soll. Und mir war, als hättest du mir darin zugestimmt.

Du meinst sicherlich diese Kritik von Dir an Lesch' Deutung:

das ist schön für ihn, dass er das so deutet, das heißt aber nicht dass er damit recht hätte. Man kann wie er der Ansicht sein, dass die Wellenfunktion eines Elektrons nur gedacht sei und nicht wirklich existiere. Man kann aber eben auch anderer Ansicht sein. Das ist ja gerade der Grund, dass es überhaupt unterschiedliche Deutungen der Quantenmechanik gibt. Die von Lesch dargestellte Deutung entspricht in etwa der sog. minimalen statistischen Interpretation. Der Nachteil dieser Deutung ist aber, dass sie nur aussagt, was es nicht gibt (nämlich eine real existierende Wellenfunktion), nicht aber, was es denn dann stattdessen gibt. Sozusagen eine Art quantenmechanischer Agnostizismus.

Nun, ich räumte ein, dass dieser "quantenmechanischer Agnostizismus" recht konservativ und unbefriedigend ist.
Aber um ehrlich zu sein, kenne ich keine befriedigende Deutung der Quantenmechanik. Vielleicht bin auch ich zu konservativ, da ich die Viele-Welten-Deutung ablehne - obwohl ich ihr eine gewisse Eleganz zugestehe.

Ist es nicht eine riesige Verschwendung, unendlich viele Universen zu unterstellen, nur damit man, bspw. im Falle eines Doppelspaltexperimentes, alle möglichen Detektionspunkte eines Elektrons (oder Photons) auf dem Projektionsschirm als [deterministisch] realisiert betrachten kann? (Also unendlich viele Universen, welche sich - abgesehen von den Detektionspunkten auf dem Projektorschirm - nicht unterscheiden?)

die da wären?

Die

1. kanonische Quantengravitation
2. Loop-Quantengravitation
3. Superstringtheorie
4. M-Theorie (Brane-Theorie)

warum redest du dann ständig darüber?

Weil ich hoffe, ich könnte Dich durch solche Einwürfe dazu ermuntern, hierzu aufschlussreiches Wissen zu vermitteln.

"Superposition von Quantenobjekten" ist kein der Quantenphysik bekanntes Konzept. Falls du die Superposition von N-Teilchen-Wellenfunktionen in der Punktteilchen-Quantenmechanik meinst: ich wüsste nicht, inwiefern da etwas "auf ähnliche Weise" beschrieben werden soll wie im Minisuperraum-Zugang der Quantenkosmologie.

Nun, ich gewann einfach den Eindruck, als wenn der Superraum mit dem Konfigurationsraum "verwandt" sei.

die quantenkosmologische Variante des Big Bounce basiert auf der Quantenkosmologie, ja.

Gibt es auch eine Variante, die nicht quantenkosmolgisch ist? Spielst Du hier vielleicht auf die ältere Theorie vom oszillierenden Universum an, die auf den Urknall basierte, welche IMHO mit der Entdeckung der beschleunigten Expansion hinfällig geworden ist?

tut sie aber nicht. Die ewige Inflation ist ebenso wie die chaotische Inflation, auf der sie beruht, klassisch. Es spielen zwar Quanteneffekte eine Rolle, aber nur welche, die bei den nichtgravitativen Feldern auftreten. Das Gravitationsfeld wird klassisch behandelt.

Danke für die Klarstellung. Das Uniprotokoll, welches Du hierzu vor einiger freundlicherweise Zeit verlinkt hattes, schien mir die Quantengravitation so stark zu berücksichtigen, dass ich annahm, es sei eine quantenkosmologische Theorie.
Also, ist die auf die KQG basierende Quantenkosmologie deshalb im Unterschied zu Lindes ewigen Inflation quantenkosmologisch, weil ihre Raumgeometrie h_ij(x) (und schon wieder erwähne ich etwas, was ich nicht verstehe ) quantisiert ist?

das Hawkin-Turok-Instanton geht von der Hawking-Hartle-Wellenfunktion aus, die eine mögliche Lösung für die (quantenkosmologische) Wellenfunktion ψ(a) des Universums ist. Genauer gesagt zeigt die Hawking-Hartle-Wellenfunktion für kleine Skalenfaktoren a ein exponentielles Verhalten, wobei der Betrag der Wellenfunktion mit wachsendem a zunimmt (exponentielle Zunahme): ψ(a) ~ exp(a), und für große Skalenfaktore ein oszillierendes Verhalten: ψ(a) ~ exp(i a).

Erzeugt hier die Hawking-Hartle-Wellenfunktion einen Effekt, der vergleichbar der Inflation in Lindes Theorie ist? Und läuft die Theorie auf einen "ewigen Kosmos" hinaus, indem unser Universum eines von unendlich vielen Universen wäre? Handelt es sich um eine quantenkosmologische Theorie eines oszillierenden Universums?

Wenn es also eine mögliche Lösung ist, so ist sie also umstritten? Welches Ansehen genieß denn diese Theorie?

weiß ich auch gerade nicht. Denke aber schon, dass sie auf einer Theorie der Quantengravitation beruht.

Also bezog sich Gott nicht auf die geschlossenen zeitartige Kurven, die gem. der ART möglich sind.
Hierzu mal eine Grafik:

Quelle Raum und Zeit: Sind Zeitreisen möglich? - Physik & Chemie - FAZ

BTW, beim bin ich auf einen Link gestoßen, gem. dem eine Studentin anhand der Superstringtheorie zeigt, dass Zeitreisen unmmöglich sind:
wissenschaft.de - Der Weg in die Vergangenheit ist versperrt

Vilenkins Tunnelerzeugung ist eine Variante für die quantenkosmologische Wellenfunktion des Universums, ähnlich wie die Hawking-Hartle-Wellenfunktion. Auch die Tunnel-Wellenfunktion zeigt ein exponentielles Verhalten bei kleinen Skalenfaktoren, aber ein exponentiell abnehmendes statt zunehmendes: ψ(a) ~ exp(-a). Dies ähnelt der Wellenfunktion eines Teilchens beim quantenmechanischen Tunneleffekt. Sei bei x=0 der Beginn der Tunnelbarriere, so gilt für die Wellenfunktion des Teilchens innerhalb der Barriere,d.h. für x > 0: ψ(x) ~ exp(-x). Vilenkin deutet das so, dass diese Wellenfunktion ein Universum beschreibt, dass aus dem Zustand a = 0, dem "Nichts", in einen Zustand a > 0 "tunnelt".

Der klingt für mich fast so, als wenn das Universum aus einer "Singularität" heraus tunnelt. Aber ich vermute mal, dass der Zustand a = 0 ("Nichts") keine Anfangssingulartität beschreibt - oder doch?

ich wiederhole noch einmal die Frage: was soll "sich stetig dynamisch verändert" bedeuten, wenn Zeit keine primordiale Eigenschaft der Natur ist?

Damit wollte ich darauf hinaus, dass die Hyperfläche nicht statisch (gewissermaßen "eingefroren"), sondern dynamisch ist. Mir einen Stapel von unendlich vielen Hyperflächen vorzustellen, bedeutet doch, mir einen statischen Stapel als etwas "Seiendes" vorzustellen, indem die Dynamik nur scheinbar existiert. Ist es nicht sinnvoller, nur von einer dynamischen Hyperfäche auszugehen?
Meine Überlegung verfolgt die Idee, nur die Gegenwart als real einzustufen. Der Zustand der Vergangenheit (repräsentiert durch einen Stapel von Hyperfächen) wäre nicht mehr existent und die Zukunft wäre noch nicht existent.
Beim unendlichen Stapel an Hyperfächen wäre aber alles bereits existent, gewissermaßen ein "Superkosmos" im Superraum. So eine Theorie muss IMHO deterministisch sein.

in der gewöhnlichen Quantentheorie nicht, da alle Deutungen hierin übereinstimmen. In der Quantenkosmologie ebenfalls nicht, da die als Deutung eigentlich nur die Vieleweltendeutung zulässt.

Da ich dieser Deutung äußerst skeptisch gegenüberstehe, muss ich leider auch der Quantenkosmologie ebenso skeptisch gegenüberstehen. Aber vielleicht irre ich mich ja und Dein FTL-Konzept funktioniert doch.

auf einem Pfad ist sie tot, auf einem anderen lebendig.

Und auf einen Pfad ist der Forscher traurig und auf einen anderen glücklich - umgeben von zwei völlig identischen Universen. Was für eine Verschwendung.

nein, es gibt viele Physiker, die eine Quantenkosmologie gar nicht für ein sinnvolles Konzept halten.

Warum nicht?

was soll der 3N-dimensionale Konfigurationsraum der Punktteilchenmechanik damit zu tun haben?

Also ist der Konfigurationsraum nicht mit dem Superraum verwandt?

damit kann man z.B. Spin-1/2-Teilchen beschreiben. Das Elektronenfeld der Dirac-Theorie ist z.B. so ein Spinorfeld, ein Bispinorfeld, um genau zu sein. Ein Spinor ist sozusagen ein Vektor, allerdings nicht im physikalischen Anschauungsraum, sondern im Spinraum. Ein Spin-1/2-Teilchen kann die Zustände |spin-up> und |spin-down> annehmen, diese kann man mit zwei Richtungen in einem 2-dim. Spinraum identifizieren:

|spin-up> = (1,0)
|spin-down> = (0,1)

Danke für die Erklärung. Das klingt für mich wie mathematischer Formalismus. Besitz der Spinraum physikalische Realität? (Hängt vermutl. von der Deutung ab.)

Um auf die Superposition zurückzukommen: Könnte es sein, dass der Spin eines Elektron superpostioniert ist, aber andere Quanteneigenschaften (bspw. Δp) "scharf positioniert" sind? (Oder eben auch umgekehrt?)

nein, damit meinte er nur, dass die Raumzeitgeometrie manipulierbar ist, wie das z.B. durch die Einsteinschen Feldgleichungen ausgedrückt wird. Eine statische Raumzeit als Lösung wird dadurch nicht ausgeschlossen.

Danke für die Klarstellung. Aber spielte Wheeler mit dem Begriff Geometrodynamik nicht auf Systeme mit bewegten Massen (bspw. unser Sonnensystem) an, in dem die Raumzeitgeometrie folglich dynamisch und eben nicht statisch ist? Mir leuchtet natürlich ein, dass diese Dynamik hier noch nicht auf fundamentaler Ebene zwingend ist.

insofern, als dass die Raumzeitmetrik in diesem Bereich von einer Materieverteilung außerhalb des Bereiches beeinflusst wird, die ja sehr wohl veränderlich sein kann. Schließt man solche Veränderlichkeit der Raumzeitmetrik in diesem Bereich aus, so ist die Raumzeit in dem Bereich statisch. Sie kann aber sehr wohl Teil einer dynamischen Raumzeit sein, nämlich wenn die Raumzeit außerhalb des betrachteten Bereiches dynamisch ist.

Also muss so ein "Punkt" im Superraum immer mehr als den hypothetisch von mir unterstellten Bereich umfassen?

eher im Superraum. In der Raumzeit ist jede Hyperfläche eine Hyperfläche.

Oh, da habe ich einen peinlichen Fehler gemacht. Die Frage sollte natürlich lauten: Also, der ADM-Formalismus spaltet die Raumzeit in raumartige Hyperfächen und jede Hyperfläche repräsentiert einen Punkt im Superraum.

nur dass die Raumzeit dort nicht als aus den Hyperflächen aufgebaut verstanden wurde.

Okay, die Beschreibung mit Hyperflächen hatte mich auch nur daran erinnert.

eine Theorie ist immer ein Phantasma, nur ihr Inhalt ggf. nicht.

Ein wirklich bemerkenswerter Satz, wie ich finde.

hierfür verweise ich wie du es auch selbst tust auf den FTL-Thread.

okay

nun ja, ein Beobachter, der von falschen Theorien ausgeht und auch nicht bereit ist, diese zu verwerfen, kann bei Naturbeobachtungen in der Tat den Eindruck erhalten, die Physik würde sich ändern...

Ja, so meinte ich es. Im Grunde wollte ich zum Ausdruck bringen, dass Dein FTL-Antrieb ermöglich, die "vertraute Gesetzmäßigkeit" zu verändern, indem er auf fundamentalerer Ebene arbeitet.

wie kommst du darauf, dass es für diese nicht gelten würde? Weil bei der Expansion des Raumes der Abstand zwischen zwei Galaxien schneller als mit Lichtgeschwindigkeit anwachsen kann? Dabei bewegt sich aber keine der Galaxien auf einer raumartigen Weltlinie.

Okay, dass hatte ich nicht bedacht. Dies könnte man mit einem Raumschiff innerhalb eines Warpfeldes vergleichen, welches darin ruht; im Unterschied zur Expansion des Raumes selbst, wie bei Deinem auf die KGQ basierenden Warpantrieb. Aber ist es überhaupt richtig zu sagen, der Raum expandiere auf einer raumartigen Weltlinie?

da stehen doch schon jede Menge Konzepte.

Ja, aber ich denke, diese könnte man auf wenige Prinzipien, die ihnen zugrundeliegen, zusammenfassen. Dein FTL-Konzept scheint mir hier wirklich was neues zu sein.

ich schätze Dannyboy meinte damit, dass die nichtgravitativen Felder die Raumzeitmetrik beinflussen, wie das ja schon in der ART der Fall ist. Und dass das Gravitationsfeld nicht einfach ein weiteres Feld im Raum ist, sondern die Raumzeitmetrik selbst.

Okay. Also eine WW zwischen den Feldern und der Raumzeit. Könnte man sagen, die Felder sind an die Raumzeit gekoppelt?

AFAIK ist in der LQG noch nicht geklärt, ob die nichtgravitativen Felder eigenständige Gebilde sind, oder aus der Dynamik des Spin-Netzwerks hervorgehen. Wheeler hatte ja schon einmal das Konzept des Geons ersonnen, wonach der Raum eigentlich leer ist, und Materie in Wahrheit nur eine Manifestation der Krümmung der Raumzeit ist ("Materie ohne Materie"). In der LQG ist noch nicht geklärt, ob das dort gilt.

Auf meine Frage Oder wer von uns hat je ein Spinnetzwerk gesehen?, konterte Dannyboy mir gegenüber mal in einer anderen Diskussion scharfsinnig: "Sehen wir denn je etwas anderes?"

Wenn also das Spinnetzwerk der Raum ist und wir nichts anderes sehen, bedeutet das nicht, dass die Materie ein Resultat der Konfiguration des Spinnetzwerkes ist?

Felder beinhalten tut der Raum in jeder Theorie.

Außer in der LQG (okay, dies scheint noch ungeklärt zu sein).

na wenn das EM-Feld eine Ausnahme ist, dann koppeln ja offensichtlich nicht alle Felder an sich selbst. Sonst gäbe es ja keine Ausnahme. Die Materiefelder (Quarkfelder, Leptonenfelder) koppeln ebenfalls nicht an sich selbst.

Aber die Felder, welche für die Vermittlung der Gluonen, W- und Z-Bosonen und Gravitonen (sofern sie überhaupt exisitieren) verantwortlich sind, tun dies, richtig?

das kann ich dir vielleicht beantworten, wenn du mir verrätst, was ein Superponiertsein von virtuellen Teilchen sein soll.

Ich dachte, dass die Heisenbergsche Unschärferelation auch für virtuelle Teilchen gilt und nahm daher an, dass auch diese durch eine Wellenfunktion beschrieben werden.

wenn ein Feld an sich selbst koppelt, tauschen Feldquanten dieses Feldes auch virtuelle Teilchen dieses Feldes unter sich aus, ja. Z.B. tauschen W- und Z-Teilchen untereinander virtuelle W- und Z-Teilchen aus.

Das klingt ziemlich kompliziert.

das wird es wohl müssen. Allerdings ist die Feldgleichungen dann nicht mehr linear.

Aha, wenn man also alle Felder vereinheitlichen will, muss man ein nicht lineares Feld beschreiben. Dann vermute ich, dass alle Felder lediglich Ausdruck eines nichtlinearen Feldes sind.

das ist zwar so nicht unbedingt der Fall, aber die Gleichungen, denen das Spin-Netzwerk gehorcht, sind ohnehin nichtlinear. Sind die ART-Feldgleichungen ja auch schon.

Wodurch unterscheiden sich den lineare von nichtlinearen Feldgleichungen in ihrem Aufbau?

was soll das eine mit dem anderen zu tun haben?

Du meinst, dass der Idealismus gar nichts mit Wheelers Überlegungen zu tun hat, gem. man in Zukunft möglicherweise das Universum als Information begreif? Nun, auf den Idealismus wollte ich auch gar nicht zwingend hinaus.
Mir scheint aber Information etwas "Geistiges" zu sein. Daher erschien mir Wheelers Überlegung mit einem Gedanken von J_T_Kirk2000, gem. dem alles Information sei, verwandt zu sein.

Allerdings stellt das CBH-Theorem ? Wikipedia für mich absolutes Neuland dar (aber um "Neuland" geht es in diesem Thread ja auch):

Bubs Interpretation entspricht hingegen der entgegengesetzten Position, dass Physik auf Information reduzierbar sei. Der bekannteste Vertreter dieser Denkschule, der Physiker J. A. Wheeler, formulierte 1990 seine „it from bit“-These, derzufolge alle physikalischen Entitäten, wie z. B. Elementarteilchen, Kraftfelder, selbst die Raumzeit, einen informationstheoretischen Ursprung haben.

keine Ahnung. Ich schätze, damit soll ausgedrückt werden, dass das Universum sich selbst beobachtet. Woher hast du die Grafik denn?

Hier habe ich mal die Quelle verlinkt: Quantenmechanik - die beliebtesten Phrasen und was dahinter steckt | Hier wohnen Drachen | ScienceBlogs.de - Wissenschaft, Kultur, Politik