Was ist der Raum?

[Hazard]

Guten Abend Forum,

ich möchte etwas fortsetzen, das vor relativ langer Zeit aufhörte.

Mitlerweile sind neue Benutzer hinzugekommen, die den Eindruck erwecken genau jenes Wissen zu haben, das damals fehlte und die möglicherweise gewillt sind sich auf das Spiel einzulassen und ihrer Phantasie in diesem Thread den Lauf zu lassen.

Leider ist vieles bedingt durch meine Krankheit kaputt gegangen und ich schaffe es nicht mehr den alten, meinen Ausführungen zu folgen. Ich beginne einfach bei Null und schreibe das auf, was mir in Erinnerung geblieben ist.

Ich stelle die Frage, die gleichzeitig Titel dieses Threads ist, hier im Technikunterforum von Star-Trek und nicht im Wissenschaftsforum, weil ich den Leuten dort nicht mit den großen Wissenslücken auf die Nerven gehen möchte und hoffe sie einfach hierher zu locken.

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Beginnen möchte ich mit folgendem Begriff, den ich im Buch "Die Entdeckung des Nichts" von Henning Genz gelesen habe.

"virtueller Raum"

Im genannten Buch wurde der Begriff in dem Sinne benutzt, wie es "virtuelle Teilchen" getan werden. Fluktuierender Raum.

Genz schrieb in seinem Buch IIRC, dass es vor dem Urknall nur fluktuierenden, virtuellen Raum gegeben haben soll. Dann kam Energie hinzu und sorgte dafür, dass der virtuelle Raum real wurde.

Desweiteren schrieb Herr Genz recht viel über virtuelle Teilchen. Er beschrieb sie als "Energie-Leihgabe" der Natur. Für kurze Zeit soll die Natur Energie in Form virtueller Teilchen aller Art verleihen und die Schulden sofort wieder eintreiben, weswegen sie wieder verschwinden. Werden die Energieschulden der virtuellen Teilchen aber bezahlt bleiben sie in der Realität und verschwinden nicht wieder. Das soll in den Teilchenbeschleunigern geschähen. Man konzentriert viel Energie auf engsten Raum und bezahlt die Energieschulden der Teilchen bei der Natur, die daraufhin in die Realität kommen.

Damals habe ich mir die schlichte Frage gestellt, ob der Raum selbst nicht eine Form der Energie sein könnte und ob es vielleicht einen Weg gibt ihn an die Natur zu verleihen und dadurch jenen Effekt zu erzielen, der am Bug des Schiffes für den Warpantrieb nötig ist.

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Bevor ich weitermache hätte ich gerne die Meinung der wissenden Benutzer zu dieser kurzen Einleitung und deren Antwort auf die Frage was der Raum nun eigentlich sein soll.

Gruß,
Hazard

[xanrof]

Ich stelle die Frage, die gleichzeitig Titel dieses Threads ist, hier im Technikunterforum von Star-Trek und nicht im Wissenschaftsforum, weil ich den Leuten dort nicht mit den großen Wissenslücken auf die Nerven gehen möchte und hoffe sie einfach hierher zu locken.

Mit Wissenlücken geht man hier im Forum niemandem auf die Nerven.

Nichtsdestotrotz gehört der Thread ins Wissenschaftsunterforum und nicht zu Startrek.
Und dorthin habe ich ihn auch verschoben.

[Thomas W. Riker]

Gibt es "vor" dem Urknall?
Aufgrund des Folgenden macht eine Aussage wegen der Ununterscheidbarkeit des Zustandes wohl keinen Sinn ?!
Zu diesem Zeitpunkt oder dieser Ära spielten die Planck-Zeit und der Planck-Raum, also mir unverständlich kleine Einheiten die Hauptrolle. Da durch die bekannte Formel Einsteins Zeit, Raum, Energie miteinander verrechenbar sind müsste es meinem Verständnis nach, zumindestens als Verrechnungseinheit auch Planck-Energie gegeben haben. Diese Verrechnungseinheit haben dann wohl (?) miteinander "virtuell" miteinander fluktuiert, bis dieses "wasauchimmer" so inhomogen wurde, dass es zum Urknall kam und die vier Naturkräfte zur Wirkung kamen.

Ich hoffe die hier eifrig schreibenden Naturwissenschaftler können da weoiterhelfen.

[Hazard]

Gibt es "vor" dem Urknall?

Spekulation: Vielleicht den Countdown...

Aufgrund des Folgenden macht eine Aussage wegen der Ununterscheidbarkeit des Zustandes wohl keinen Sinn ?!

Siehe oben.

Zu diesem Zeitpunkt oder dieser Ära spielten die Planck-Zeit und der Planck-Raum, also mir unverständlich kleine Einheiten die Hauptrolle. Da durch die bekannte Formel Einsteins Zeit, Raum, Energie miteinander verrechenbar sind müsste es meinem Verständnis nach, zumindestens als Verrechnungseinheit auch Planck-Energie gegeben haben. Diese Verrechnungseinheit haben dann wohl (?) miteinander "virtuell" miteinander fluktuiert, bis dieses "wasauchimmer" so inhomogen wurde, dass es zum Urknall kam und die vier Naturkräfte zur Wirkung kamen.

Ich hoffe die hier eifrig schreibenden Naturwissenschaftler können da weoiterhelfen.

Mir kommt es so vor, als ob du jetzt den virtuellen Raum beschreiben würdest. Dies, weil du dich für mich aus dem Kontext heraus auf die Ära vor dem Urknall beziehst. Liege ich da richtig?

[Thomas W. Riker]

Bei dieser virtuellen Raumzeit macht es keinen Sinn von einem "vor" zu sprechen, da die räumlichen und zeitlichen Unterschiede, angegeben in Planck-Einheiten (Hodon und Chronon) ununterscheidbar sind. Sie sind so klein, dass, was auch immer sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, weder räumlich noch zeitlich differenziert werden kann.

[Hazard]

Ich habe Schwierigkeiten mir das vorzustellen. Aus meiner Sicht ist es egal wie klein etwas ist. Es geht stets kleiner. Es sei denn man grenzt es ab und sagt: Kleiner geht es nicht, sprich diskrete Einheiten. Sozusagen eine Einschränkung bis wohin eine Theorie gilt. Damals habe ich sowas getan und den Raum in meiner Vorstellung in Raumquanten eingeteilt. Alles unterhalb der Größe dieser Raumquanten habe ich dem Subraum (Star-Trek) zugeordnet.

[spidy1980]

Ich habe Schwierigkeiten mir das vorzustellen. Aus meiner Sicht ist es egal wie klein etwas ist. Es geht stets kleiner. Es sei denn man grenzt es ab und sagt: Kleiner geht es nicht, sprich diskrete Einheiten.

Genau dazu sind Planck-Einheiten ja da. Dass man sich das schwer bis garnicht vorstellen kann ist völlig normal. Diese Ebene lässt sich nur noch mathematisch beschreiben und begreifen.

[Hazard]

Diese Ebene lässt sich nur noch mathematisch beschreiben und begreifen.

Verstehe nicht so recht was so schwer daran zu beschreiben oder zu begreifen sein soll, dass etwas kürzer dauert als eine bestimmte Einheit oder weniger Raum einnimmt.

[spidy1980]

Ich bin zwar Physik-interessiert aber kein Physiker. Sowie ich das verstanden habe geht es durchaus noch kleiner/kürzer, lässt sich aber physikalisch nicht mehr beschreiben.

[Hazard]

Danke.

1. Bewirkt die Krümmung der Raumzeit die Kontraktion und Expansion?

ja.

Geschieht die Kontraktion und Expansion auch in diskreten Einheiten?

[Agent Scullie]

Beginnen möchte ich mit folgendem Begriff, den ich im Buch "Die Entdeckung des Nichts" von Henning Genz gelesen habe.

"virtueller Raum"

Im genannten Buch wurde der Begriff in dem Sinne benutzt, wie es "virtuelle Teilchen" getan werden. Fluktuierender Raum.

Genz schrieb in seinem Buch IIRC, dass es vor dem Urknall nur fluktuierenden, virtuellen Raum gegeben haben soll. Dann kam Energie hinzu und sorgte dafür, dass der virtuelle Raum real wurde.

Desweiteren schrieb Herr Genz recht viel über virtuelle Teilchen. Er beschrieb sie als "Energie-Leihgabe" der Natur. Für kurze Zeit soll die Natur Energie in Form virtueller Teilchen aller Art verleihen und die Schulden sofort wieder eintreiben, weswegen sie wieder verschwinden. Werden die Energieschulden der virtuellen Teilchen aber bezahlt bleiben sie in der Realität und verschwinden nicht wieder. Das soll in den Teilchenbeschleunigern geschähen. Man konzentriert viel Energie auf engsten Raum und bezahlt die Energieschulden der Teilchen bei der Natur, die daraufhin in die Realität kommen.

Das liest sich wie eine der vielen populärwissenschaftlichen Darstellungen der Quantenfeldtheorie, in den fälschlicherweise Quantenfluktuationen mit virtuellen Teilchen, und obendrein beides mit kurzzeitigen Verletzungen der Energieerhaltung in Verbindung gebracht wird. Tatsächlich aber haben in der QFT Quantenfluktuationen wenig mit virtuellen Teilchen zu tun haben, und beides hat rein gar nichts mit kurzzeitigen Verletzungen der Energieerhaltung (so etwas gibt es in der QFT nämlich nicht) zu tun.

Als Quantenfluktuationen bezeichnet man in der QFT das Phänomen, dass ein Feld nicht wie in der klassischen Feldtheorie jederzeit einen scharfen Wert hat, sondern mit einer Unschärfe behaftet ist, und somit "fluktuiert". Nimm z.B. das elektrische Feld. In der klassischen, Maxwellschen Elektrodynamik hat dieses an jedem Punkt im Raum einen Feldstärkevekto. In der QFT jedoch fluktuiert diese Feldstärkevektor, d.h. man kann die Feldstärke nie ganz genau angeben.

Virtuelle Teilchen hingegen treten in der QFT an einer ganz anderen Stelle auf, und zwar bei Wechselwirkungsprozessen. Stell dir z.B. zwei Elektronen vor, die sich die elektromagnetische Wechselwirkung voneinander abstoßen. Solche Prozesse kann man mit Hilfe der Störungsrechnung beschreiben, wobei man dann einen mathematischen Ausdruck, die S-Matrix berechnen muss, in der Zweipunktfunktionen des elektromagnetischen Feldes auftreten, die gewisse Ähnlichkeit mit Ausdrücken aufweisen, die die Ausbreitung von Feldquanten des elektromagnetischen Feldes, also Photonen, beschreiben, darauf gründet sich dann die Sprechweise, die elektrische Abstoßung zwischen den beiden Elektronen würde durch den Austausch virtueller Photonen vermittelt werden. Eigentlich bedeutet das aber einfach nur, dass das elektromagnetische Feld die Wechselwirkung vermittelt.

Bei beidem, bei Quantenfluktuationen und bei virtuellen Teilchen, gibt es jedoch keinerlei Verletzungen der Energieerhaltung, auch keine kurzzeitigen, und somit keine "Energie-Leihgabe".

Zu dem virtuellen Raum, über den du bei Genz gelesen hast, kann ich dir nicht wirklich viel sagen. Das ist jedenfalls kein gängiger Begriff der Physik. Ich habe mal nach diesem Buch von Genz gegoogelt, und und bin dabei u.a. auf diese beiden Rezensionen gestoßen:

Die Entdeckung des Nichts: Leere und Fülle im Universum: Amazon.de: Henning Genz: Bücher

Die Entdeckung des Nichts. Leere und Fülle im Universum - Spektrum der Wissenschaft

Demnach liegt der Fokus des Buches weniger auf der Kosmologie oder der Frage, war vor dem Urknall gewesen sei, sondern darauf, ob es "leeren" Raum gibt.

Zu der Frage, was es vor dem Urknall gegeben hat, gibt es unterschiedliche Theorien. Die auf der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) basierende Urknalltheorie besagt, dass der Urknall eine Anfangssingularität darstellt, an der die Krümmung der Raumzeit unendlich stark wird, und dass so eine Anfangssingularität als Rand der Raumzeit aufgefasst werden muss, es also keine Raumzeitregion vor dieser Anfangssingularität gegeben haben kann, der Urknall somit der Anbeginn von Raum und Zeit selbst ist. Von einem "vor dem Urknall" zu sprechen macht demnach keinen Sinn.

Allerdings ist die ART eine klassische Theorie, die die Erkenntnisse der Quantentheorie nicht berücksichtigt, weswegen man seit Jahrzehnten nach einer Theorie der Quantengravitation sucht, die die ART mit der Quantentheorie in Einklang bringt. Viele Kosmologen hoffen darauf, dass die Quantengravitation anders als die ART nicht zu einer Anfangssingularität führt. Tatsächlich gibt es kosmologische Modelle auf der Basis einiger Quantengravitations-Kandidaten, die ohne Anfangssingularität auskommen. Dazu zählen z.B. das Hawking-Turok-Instanton und die Tunnelerzeugung des Universums. Bei beiden gibt es allerdings, trotz Nichtvorhandenseins einer Anfangssingularität, ebenso wie in der Urknalltheorie kein "vorher".

Andere Modelle gehen von einem Big Bounce aus, d.h. einem zunächst seit unbestimmter Zeit sich zusammenziehenden Universum, wobei die Zusammenziehung dann irgendwann in eine Expansion umschlägt. Dieses Umschlagen von der Kontraktion zur Expansion ist dann der Big Bounce ("Großer Abprall"). Hier gibt es dann ein "vorher": nämlich die Phase der Zusammenziehung vor dem Big Bounce. In einem solchen Big Bounce-Szenario könnte es dann sein, dass vor dem Big Bounce nur ein Vakuumzustand vorlag, also keine Teilchen vorhanden waren, und es erst im Verlauf des Big Bounce zu einer Zustandsänderung des Vakuums gekommen ist, die zur Produktion von Teilchen führte. Vielleicht meint Genz ja so etwas in der Art.

Damals habe ich mir die schlichte Frage gestellt, ob der Raum selbst nicht eine Form der Energie sein könnte und ob es vielleicht einen Weg gibt ihn an die Natur zu verleihen und dadurch jenen Effekt zu erzielen, der am Bug des Schiffes für den Warpantrieb nötig ist.

Was willst du an die Natur verleihen? Den Raum? Oder die Energie, die der Raum ist? Und wie soll dadurch der Effekt erzielt werden, der für den Warpantrieb (ich nehme an, du meinst damit den Alcubierre-Antrieb?) notwendig ist?

Bevor ich weitermache hätte ich gerne die Meinung der wissenden Benutzer zu dieser kurzen Einleitung und deren Antwort auf die Frage was der Raum nun eigentlich sein soll.

An diese Frage geht man am besten historisch heran. Vor der Aufstellung der Relativitätstheorie betrachtet man den Raum allgemein als Behälter des physikalischen Geschehens. Man stellt sich den Raum als Kontinuum von Punkten vor, an denen sich z.B. Teilchen aufhalten können. Zugleich schrieb man den Raum eine (euklidische) Metrik zu: wenn sich zwei Teilchen an zwei unterschiedlichen Punkten im Raum aufhalten, ergibt es daraus ein Abstand zwischen ihnen.

Die spezielle Relativitätstheorie (SRT) führte dann zu der Vorstellung, dass der Raum zusammen mit der Zeit zur Raumzeit zusammengefasst werden muss. Demnach existiert primär erstmal nur die Raumzeit, und der Raum ergibt sich erst dadurch, dass man durch Zugrundelegung eines bestimmten Bezugssystems die Raumzeit in Raum und Zeit zerlegt (Folation). Die Rolle des Behälters für das physikalische Geschehen wurde damit von der Raumzeit übernommen.

Aus der ART schließlich folgt dann, dass die Raumzeit nicht einfach nur Behälter für das physikalische Geschehen war, sondern aktiver Teilnehmer an diesem. Nach der ART rufen materielle Körper eine Krümmung der Raumzeit hervor, die sich als Gravitation äußert. Das hat dann auch Konsequenzen für die Globalstruktur der Raumzeit: die Raumzeit kann man sich nicht mehr einfach als sich endlos in Vergangenheit, Zukunft und die räumlichen Richtungen erstreckend vorstellen, wie das in der SRT noch möglich war, vielmehr hat ihre Beeinflussung durch die Materie im Universum zur Folge, dass es so etwas wie eine Anfangssingularität und ggf. auch eine Endsingularität geben kann, durch die die Raumzeit berandet wird.

Für den Raum, der auch in der ART genauso wie in der SRT aus einer Foliation der Raumzeit hervorgeht, bedeutet das, dass es ihn nur nach einer Anfangssingularität und vor einer Endsingularität geben kann.

In der Quantengravitation schließlich stellt sich die Rolle des Raumes abermals anders dar. Sofern man nach dem kanonischen Ansatz zur Quantengravitation geht, muss man das Konzept der Raumzeit wieder fallenlassen. Primär existiert demnach der Raum (ähnlich wie in der vorrelativistischen Physik), und die Raumzeit ergibt sich erst daraus. Der Raum bleibt aber wie in der ART aktiver Teilnehmer am physikalischen Geschehen, kann also ähnlich wie in der ART nicht einfach als endlos ausgedehnt und seit ewigen Zeiten bis in alle Zukunft existierend angenommen werden.

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Bei dieser virtuellen Raumzeit macht es keinen Sinn von einem "vor" zu sprechen, da die räumlichen und zeitlichen Unterschiede, angegeben in Planck-Einheiten (Hodon und Chronon) ununterscheidbar sind. Sie sind so klein, dass, was auch immer sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, weder räumlich noch zeitlich differenziert werden kann.

Offensichtlich sprichst du da vom Hawking-Turok-Instanton, also davon, dass die Zeit als imaginär aufgefasst werden muss, und die Raumzeit dadurch nicht wie die Raumzeitregion, in der wir heute leben, die Signatur (-,+,+,+) hat, die eine Unterscheidung zwischen der zeitlichen Richtung und den drei räumlichen Richtungen erlaubt, sondern die Signatur (+,+,+,+), so dass alle vier Richtungen der Raumzeit räumlich werden. Von "vorher" und "nachher" zu sprechen, macht natürlich auch dann noch insofern Sinn, als dass man ein Koordinatensystem (t,x,y,z) konstruieren und eine der vier Richtungen mit der Koordinate t bezeichnen kann.

Allerdings ist so ein Hawking-Turok-Instanton endlich in seiner Ausdehnung, so dass diese Koordinate t nicht unendlich weit zurückreicht, sondern nur bis zu einem Punkt t0, den sie nicht unterschreiten kann. Dadurch gibt es dann beim Hawking-Turok-Instanton ganz ähnlich wie bei einer Urknall-Anfangssingularität kein "Vorher", nur dass das hier nichts mit einer Singularität zu tun hat, da die Krümmung der Raumzeit im Hawking-Turok-Instanton überall endlich ist.

Dass die vier Raumzeit-Regionen des Hawking-Turok-Instanton nicht voneinander unterscheidbar sind, hat allerdings nichts damit zu tun, dass das Instanton klein wäre. Auch haben die Planck-Einheiten damit nichts zu tun: in unserer heutigen Raumzeitregion mit der Signatur (-,+,+,+) kann auch im Bereich der Planck-Einheiten die zeitliche Richtung von den drei räumlichen Richtungen unterschieden werden.

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Ich habe Schwierigkeiten mir das vorzustellen. Aus meiner Sicht ist es egal wie klein etwas ist. Es geht stets kleiner.

In der vorrelativistischen Physik wie auch in der SRT und ART ist das auch der Fall. Raum und Raumzeit sind dort kontinuierlich, es geht also stets noch kleiner, wie du sagst.

In der Quantengravitation ist das aber ggf. anders. Z.B. ist in der Loop-Quantengravitation (LQG) der Raum gequantelt, d.h. Flächen und Volumina können nur ganzzahlige Vielfache einer Elementarfläche bzw. eines Elementarvolumens sein (beides im Bereich der Planck-Skala). In der Superstringtheorie, einem anderen Quantengravitations-Kanditaten, ist der Raum hingegen immer noch kontinuierlich.

In der Wheeler-DeWitt-Theorie, die auch dem Hawking-Turok-Instanton zugrundeliegt, sind Raum und Zeit übrigens kontinuierlich, die Planck-Größen spielen dort daher nur eine untergeordnete Rolle.

Es sei denn man grenzt es ab und sagt: Kleiner geht es nicht, sprich diskrete Einheiten.

So ähnlich ist es z.B. in der LQG.

Sozusagen eine Einschränkung bis wohin eine Theorie gilt.

Das hingegen wäre wieder etwas ganz anders: dann ginge es ja noch kleiner, jedoch müsste man dann eine neue Theorie anwenden. Bei einem diskreten Raum wie in der LQG geht es aber eben nicht mehr kleiner, auch nicht mit einer neuen Theorie.

Damals habe ich sowas getan und den Raum in meiner Vorstellung in Raumquanten eingeteilt. Alles unterhalb der Größe dieser Raumquanten habe ich dem Subraum (Star-Trek) zugeordnet.

Das wäre aber unpassend. Wenn du sagst, dass es gar keine echte Diskretisierung ist, sondern nur die Notwendigkeit, auf noch kleineren Skalen eine neue Theorie anzuwenden, dann hätte man auf diesen kleineren Skalen immer noch ganz normalen Raum (der nur nicht mehr durch die alte Theorie beschreibbar ist).

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Genau dazu sind Planck-Einheiten ja da.

Nein, das sind sie nicht. Von Max Planck wurden sie anno 1900 erstmal nur dazu erdacht, eine natürliche Skala für z.B. räumliche und zeitliche Abstände zu liefern. An eine Diskretisierung von Raum und Zeit dachte Planck da noch nicht.

Erst in einigen Ansätzen zur Quantengravitation, z.B. der LQG, stellen sie sich als Größenordnung heraus, auf der Raum und Zeit diskret werden.

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Ich bin zwar Physik-interessiert aber kein Physiker. Sowie ich das verstanden habe geht es durchaus noch kleiner/kürzer, lässt sich aber physikalisch nicht mehr beschreiben.

Ob es noch kürzer als die Planck-Zeit und kleiner als die Planck-Länge geht, hängt von der Physik ab, von der man ausgeht. In der ART geht es noch kürzer und kleiner, ebenso in der Superstringtheorie. In der LQG dagegen nicht, da in der Raum und Zeit eben nicht kontinuierlich sind, sondern diskret.

Damit, dass es sich nicht mehr beschreiben lässt, meinst du vermutlich, dass, unabhängig von der angewandten Physik, im Planck-Bereich Quantengravitations-Effekte stark werden und man daher die ART nicht mehr anwenden kann, sondern zwingend eine Theorie der Quantengravitation erforderlich wird (aus der dann eben entweder hervorgehen kann, dass es noch kürzer und kleiner geht oder eben nicht, weil Raum und Zeit diskret sind).

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Geschieht die Kontraktion und Expansion auch in diskreten Einheiten?

Erstens einmal frage ich mich, woher du das Zitat von mir hast, so etwas habe ich in diesem Thread nie geschrieben.

Zu deiner Frage: das hängt von der Physik ab, von der du ausgehst. In der ART ist die Expansion des Raumes kontinuierlich, ebenso in der Superstringtheorie. In Theorien mit diskretem Raum, wie der LQG, wird es hingegen nur in diskreten Einheiten gehen.

[Hazard]

Was willst du an die Natur verleihen? Den Raum? Oder die Energie, die der Raum ist?

Wenn der Raum eine Form der Energie ist, dann den Raum. Es sei denn es gibt eine Möglichkeit Raum in Energie zu verwandeln und diese der Natur zu verleihen. Nur wären wir da bei freier Energie, die es nicht geben soll.

Und wie soll dadurch der Effekt erzielt werden, der für den Warpantrieb [...] notwendig ist?

Raum verschwindet. Kontraktion am Bug.

(ich nehme an, du meinst damit den Alcubierre-Antrieb?)

Ja.

Erstens einmal frage ich mich, woher du das Zitat von mir hast, so etwas habe ich in diesem Thread nie geschrieben.

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/star-trek/st-technik/26893-warpgeschwindigkeit-22.html#post2936339

[Agent Scullie]

Raum verschwindet. Kontraktion am Bug.

Beim Alcubierre-Antrieb ist das Problem ist ja weniger, die Kontraktion am vorderen Rand der Warpblase herbeizuführen, sondern die Zone des kontrahierenden Raumes vorwärts zu bewegen. Dazu müsste sich der vordere Rand der Blase lokal mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, sofern die Blase insgesamt Überlichtgeschwindigkeit erreichen soll.

[Hazard]

Beim Alcubierre-Antrieb ist das Problem ist ja weniger, die Kontraktion am vorderen Rand der Warpblase herbeizuführen

Die benötigte negative Energiedichte für die anisotrope und inhomogene Kontraktion bei der im Thread benutzten Metrik ist kein Problem? Ich verstehe negative Energiedichte als negative Masse... liege ich falsch?

Wegen deiner Ausführungen: Ich werde mir das Buch erneut aus der Bibliothek ausleihen sofern sie es haben und nochmals durchgehen. Es ist jetzt mehr als 10 Jahre her, seit dem ich es gelesen habe... zur Not kaufe ich es mir.

[Agent Scullie]

Die benötigte negative Energiedichte für die anisotrope und inhomogene Kontraktion bei der im Thread benutzten Metrik ist kein Problem?

Das ist dann natürlich noch ein weiteres Problem.

Allerdings: wenn deine Idee, den Raum als eine Form von Energie anzusehen, eine Lösung für dieses Problem bieten soll, dann läuft das darauf hinaus, dass die ART hier durch eine Alternativtheorie zu ersetzen ist (da die ART so eine Lösung nicht zulässt). An Alternativtheorien zur ART kann man sich allerdings auch eine ganze Reihe anderer Theorien vorstellen, z.B. solche, in denen für den Alcubierre-Antrieb gar keine negative Energiedichte benötigt wird. Sich den Raum als Energieform vorzustellen, wäre da nur ein Ansatz von vielen.

Ich verstehe negative Energiedichte als negative Masse... liege ich falsch?

Energiedichte mit Masse in Verbindung zu bringen, macht eigentlich nur dann Sinn, wenn man annimmt, dass die Energiedichte von Teilchen getragen wird. Dann gilt für die Energiedichte

rho = n <E>

wobei n die Teilchendichte ist und <E> die mittlere Energie pro Teilchen. Für die Energie eines einzelnen Teilchens gilt dann

E = +/- sqrt((mc^2)^2 + (pc)^2)

wobei m die Teilchenmasse ist und p der Impuls des Teilchens. Aus dieser Beziehung zwischen E, m und p geht hervor, dass die Energie auch dann negativ sein kann, wenn die Masse positiv ist. Eine negative Energie pro Teilchen bedeutet also nicht notwendigerweise eine negative Teilchenmasse.

Allerdings geht man allgemein davon aus, dass eine negative Energiedichte, so es sie denn gibt, eher nicht von Teilchen getragen wird, sondern eher als so etwas wie Vakuumenergie gedacht werden muss. Dann lässt sie sich auch nicht in sinnvoller Weise mit einer Masse in Verbindung bringen.