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Astronomie Hier geht's nicht nur um Astronomie im klassischen Sinne, sondern auch um all die Mythen, Geschichten und Prophezeiungen, die sich rund um Sterne, Kometen und andere Himmelskörper ranken.

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Alt 30.10.2009, 12:28   #1
alexh_
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Standard Frage zur Stringtheorie

Die verschiedensten Elementarteilchen sollen laut der ST durch die verschiedenen Frequenzen der eindimensionalen Strings entstehen. Aber warum ändern sich die Frequenzen nicht, nachdem sie wohl einmal "definiert" wurden? Also warum wird aus einem Elektron nicht einfach ein Proton, was theoretisch nur einer Frequanzänderung gleichkommen würde.
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Alt 30.10.2009, 13:40   #2
-CC-
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Hallo, und Willkommen im Forum!

Frequenzänderungen entstehen durch Zu- oder Abfuhr von Energie! Deswegen kann bei Energiezufuhr auch ein Neutron in Elektron und Proton zerfallen ... Solange keine ausreichende Änderung der Energie vorliegt.... . Allerdings bin ich auf diesem Gebiet nicht so versiert. Es gibt aber einige im Forum die da weiterhelfen können, ... einfach abwarten

-CC-
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Alt 30.10.2009, 17:14   #3
Llewellian
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Alexh,

Masse entspricht Energie. Energie entspricht Masse.

Du kannst durchaus ein Teilchen in ein anderes umwandeln.

Aber dabei müssen schon so einige Regeln beachtet werden. Z.b kann Ladung nicht verloren gehen.

Es ist durchaus möglich, Hochenergieprozesse zu erzeugen bei denen aus "Energie" Teilchen entstehen, bzw. Teilchen zu Energie und anderen Teilchen zerfällt...

Ein Elektron kann mal alleine nicht zum Proton werden. Das eine ist negativ, das andere positiv geladen. Ausserdem ist das Proton knapp 1000 x massereicher als ein Elektron. Noch dazu ist ein Elektron ein Teilchen einer anderen Klasse als das Proton... das eine ein Lepton, das andere ein Baryon, aufgebaut aus 3 Quarks.

Ein Proton kann aber (zumindest in der Theorie) z.b in ein Positron (Antielektron) und zwei Gamma-Photonen zerfallen.

Und bezüglich den Strings:

Warum sollten sie ihre Schwingungsmoden ändern? Sie hätten ja eine definierte Länge und verlieren keine Energie.
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Alt 31.10.2009, 09:37   #4
Sakslane
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Man darf sich das mit den Schwingungen der Strings nicht zu bildlich vorstellen. Bei der Stringtheorie handelt es sich um eine Quantentheorie von eindimensionalen Objekten (nämlich den Strings), und in der Quantentheorie sind ein paar Dinge anders als in der klassischen Physik.

Eine wichtige Eigenschaft der Quantentheorie ist es, dass ein System, in diesem Fall ein String, nur bestimmte Energieniveaus besitzt. Es sind also nur bestimmte Energien, entsprechend verschiedenen "Frequenzen", überhaupt möglich. Das ist in etwa wie bei den Eigenschwingungen einer Saite: Es sind nur die Grundschwingung sowie die Oberschwinungen erlaubt, aber nichts dazwischen.

Für einen solchen String kann man nun ausrechnen, wie er sich, ausgehend von einem bestimmten Zustand zu einer festen Anfangszeit, im Laufe der Zeit bewegt und verändert. Wie er das tut, legen die Bewegungsgleichungen der Stringtheorie fest. Und dabei kommt heraus, dass sich seine Schwingung im Laufe der Zeit nicht verändert. Das kann nur dann passieren, wenn man statt eines einzelnen Strings ein ganzes System von Strings beschreibt, die miteinander wechselwirken. Und auch für diese Wechselwirkungen gibt es feste Regeln, die nur ganz bestimmte Veränderungen zulassen.
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Alt 14.02.2010, 05:02   #5
Leuchtkörper
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Hallo Sakslane

Du gibst echt tolle Antworten und strotzt nur so vor fachwissen.
Sieh dir bitte diese Dokumentation zur m-theorie, Stringtheorie,Multiversen,Paralelluniversen, und der Theorie dass Schwerkraft aus einer andere Dimension auf uns wirkt, an.
Mir hats das Hirn dabei durchgebrannt.

http://www.freewebs.com/oneuniverse/

Stimmt das was die sagen ?
Wie jetzt raumdimensionen um mich rum ohne dass ichs merke oder in die rein gerate?
Was ist an einer Dimension klein? (eine wird als klein beschrieben)
Wie wirkt was aus einer anderen Dimension auf unsere? Wie verschränkte elektronen? und wie tun die denn überhaupt genau?
Welche Strukturen bilden Strings - sind die unendlich?
Ist unser Universum eine 3-D Kochschneeflocke (weicht vom thema ab)
Sind alle Objekte potentiell in allen Dimensionen oder ist das je nach Objekt unterschiedlich wieviel-dimensional es ist? Was schlägt die Strings an? Sind die geschlossene Systeme? Die brauchen doch Energie um zu schwingen?
Und was soll das heißen dass wir in der 11. Dimension als Universum geboren wurden, als 2 Membranartige Strukturen aneinander gerieten und es quasi Raumzeit ins Nichts regnete??? echt jetzt? Verlagert das das Urknall-Problem nicht nur? Ich mein es muss ja ein erstes Universum gegeben haben?
Diese behauptung dass Naturgesetzte in anderen Universen anders laufen können und relativ sind z.b. antigravitation. Ist das nur mathematisch so, wie z.b. "weiße Löcher" halt einfach ein theoretisches Komplement im Koordinatensystem der Feldgleichung bilden aber irgendwie nicht klar ist obs das wirklich gibt, oder gibts das einfach definitiv irgendwo real, dass alles anders läuft als bei uns?
Was tut ein String im Vakuum und was tuts wenn es z.b. Eisen oder Blei darstellt? Schwer zu glauben dass beides aus dem selben zeug besteht?
Raumzeit - Strings. Ist Raumzeit aus Strings gemacht, oder sind die Strings in die Raumzeit "eingebettet"? Ersetzen Strings den Gedanken der Raumzeit?
Wie groß sind Strings? Wie beschreibt man einen String und seis nur mathematisch? Gibts unterschiedliche Strings oder können nur ihre Eigenschaften unterschiedliche ausprägungen haben?
Schwerkraft ist in Wahrheit eine Kraft die aus einem anderen Universum kommt?
Wie jetzt? Vielleicht kommt die Kraft nicht von der materie, sondern die verdichtung (materie) durch die Kraft an diesem Ort?Quasi ein universales magentfeld für Materie? Vielleicht gibts "schwarze Löcher" entlang eines Spektrums von Eigenschaften, so dass manche zwar Anziehen aber nicht "verschlucken" können? ist ein derartiger Ereignishorizont denkbar?
Am Schluss wird noch erwähnt dass unendlich viele Universen möglich sind?
Wie jetzt, sind jetzt 500 universen möglich, so wie die stringtheorie mögliche lösungen hat? oder sind so 500 Arten von Universen möglich und unendlich viele? Wenn lauter Universumblasen in einem Ozean der "Ontologie schwimmen" und sich dabei ausbreiten, dann ist das aber auch kein Konzept für die ewigkeit, oder? Das muss doch eins werden.... oder zumindest anders... oder nicht?

Ich hoffe du/ihr könnt mir ein paar Fragen beantworten.
Alles was ihr sonst noch zu dem thema sagen könnt interessiert mich natürlich genauso brennend.

Sry falls manche Fragen dämlich sind, aber ohne Physikstudium ist es ganz schön hart sich das vorzustellen.

Geändert von Leuchtkörper (14.02.2010 um 06:00 Uhr).
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Alt 14.02.2010, 11:30   #6
Sakslane
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Hallo Leuchtkörper,

viele deiner Fragen werden im Buch "Das elegante Universum" von Brian Greene recht verständlich (für Nichtphysiker) erklärt. Auch Stephen Hawking schreibt in seinen Büchern viel zu diesem Thema, die kann ich dir nur empfehlen.

Die Doku kann ich mir leider erst am Dienstag ansehen, weil ich dann wieder schnelles Internet habe, aber ich versuche trotzdem mal, ein paar Fragen zu beantworten

Also, zunächst einmal zu den "kleinen Extra-Dimensionen". Die braucht man, weil sich nur in 10 Dimensionen eine Quantentheorie von Strings finden lässt - das folgt (nach langer Rechnung...) aus den Bewegungsgleichungen des Strings und aus einer Methode, die man als Quantisierung bezeichnet. Da wir aber nur 4 Dimensionen (Raum und Zeit) beobachten, müssen die anderen 6, wenn die Stringtheorie denn richtig ist, "versteckt" sein, also durch unsere bisherigen Experimente nicht nachweisbar. Stell dir z.B. einen Gartenschlauch vor, aus großer Entfernung betrachtet. Der wirkt eindimensional, weil seine Länge wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Wenn man ihn sich aber genauer ansieht, stellt man fest, dass seine Oberfläche in Wirklichkeit zweidimensional ist. Eine der beiden "Dimensionen" dieses Schlauchs ist aber aufgerollt und daher "klein" gegenüber der anderen. Ähnlich kann man es sich bei den kleinen Dimensionen in der Stringtheorie vorstellen: Die sind so klein, dass wir sie mit unseren besten Mikroskopen nicht auflösen können. Und wir können genau so wenig hineingeraten, wie wir um einen Gartenschlauch laufen können Diese Extra-Dimensionen haben, genau wie die Strings, eine typische Ausdehnung um die 10^-35 m.

Trotzdem sind diese Extra-Dimensionen auch physikalisch von Bedeutung. Es sind gewissermaßen zusätzliche Koordinaten, oder zusätzliche Freiheitsgrade, entlang derer sich die Strings bewegen können. Und in der Quantentheorie bestimmen diese Freiheitsgrade, welche Energie ein String hat, wie seine "Quantenzahlen" (wie z.B. die elektrische Ladung) sind und wie sie wechselwirken können. Von diesen Quantenzahlen hängt es ab, was für ein Teilchen wir beobachten, wenn wir einen String in einem Detektor messen. Und von der Geometrie der Extra-Dimensionen hängt es ab, welche Quantenzahlen überhaupt möglich sind. Auf diese Weise bestimmt also die Geometrie der Extra-Dimensionen, was für Teilchen es geben kann. (Auch das ist wieder eine ziemlich lange Rechnung...)

Mit Verschränkung hat das allerdings nichts zu tun, das ist wieder ein ganz eigenes Thema für sich, dass ich schon mal irgendwo erklärt hatte... Ich suche das mal raus. Nur ganz kurz zusammengefasst: Verschränkte Elektronen "wechselwirken" nicht wirklich miteinander, es gibt keine "Fernwirkung" zwischen verschränkten Teilchen. Stattdessen ist ein verschränkter Zustand eine Art quantenmechanischer Mischzustand eines Systems, das aus mehreren Teilsystemen besteht. Wenn man eine Messung an einem Teilsystem durchführt, "kollabiert" dieser Mischzustand (wie das geht, wird von der Quantenmechanik nicht erklärt, und wird noch immer erforscht) und die Messergebnisse werden für sämtliche Teilsysteme festgelegt. Ich gebe zu, das ist nicht wirklich anschaulich, weil es unserer Alltagserfahrung widerspricht, aber in Laboren auf der ganzen Welt beobachtet man es jeden Tag...

Nun aber zurück zu den Strings. Bei denen handelt es sich um eindimensionale Objekte, die sich in der Zeit entwickeln. Daher bietet es sich an, sie etwas anders zu betrachten: Nämlich als zweidimensionale Objekte in der Raumzeit. Genau so, wie ein punktförmiges Teilchen in der Raumzeit eine eindimensionale "Weltlinie" besitzt, die zu jeder Zeit genau einen Ort besitzt, überstreicht ein String eine "Weltfläche". Diese Weltfläche ist immer zweidimensional, kann dabei aber im Prinzip alle Punkte der 10-dimensionalen Raumzeit erreichen. Das kann man wieder mit dem Gartenschlauch veranschaulichen: Man kann eine Linie auf dessen Oberfläche in verschiedener Weise zeichnen, entweder um den Schlauch herum oder am Schlauch entlang, oder eine Mischung aus beidem. Genau so kann sich ein String entlang aller Dimensionen der Raumzeit bewegen.

Im Prinzip kann man aber auch noch andere Objekte als Strings betrachten, die man dann als "Branes" bezeichnet. Damit geht man dann etwas über die "klassische" Stringtheorie hinaus, in der es nur Strings gibt. Was für Objekte vorkommen und wie viele Dimensionen diese Objekte besitzen, hängt also ganz davon ab, welche Theorie man betrachtet.

Eines haben diese Objekte aber gemeinsam: Ihre Dimension ist immer eine ganze Zahl. Das ist bei der Koch-Schneeflocke nicht der Fall, die ist ein Fraktal und hat eine gebrochene Dimension. Fraktale Geometrie wird in der Stringtheorie nicht benutzt Stattdessen brauchen wir eine andere Art von Geometrie, nämlich die Differentialgeometrie, um Dinge wie gekrümmte Räume zu behandeln.

Damit lässt sich dann auch berechnen, wie Strings "schwingen". Tatsächlich hängt es vom Schwingungszustand ab, wie viel Energie in einem String steckt. Allerdings muss man nicht ständig Energie zuführen, damit er schwingt -es gibt nämlich keine Verluste durch Reibung oder Abstrahlung, wie bei einer schwingenden Saite. Wenn der String einmal schwingt, bleibt es auch dabei - es handelt sich um ein abgeschlossenes System. Nur durch die Wechselwirkung von Strings kann Schwingungsenergie zwischen ihnen übertragen werden, dabei ändert sich dann die Schwingung des Strings. (Und auch die oben genannten Quantenzahlen - so wandeln sich Teilchen in andere um.) Die Gesamtenergie bleibt aber immer erhalten.

Wie die schwingenden Strings ursprünglich gebildet wurden und wie der Urknall ablief, ist noch spekulativer als der Rest der Stringtheorie. Es gibt tatsächlich ein Modell, in dem der Urknall eine Kollision von zwei höherdimesionalen Branes gewesen sein soll. Stell dir vor, man bestreicht zwei Blätter Papier mit Kleber, führt sie zusammen und dann wieder auseinander - dazwischen bilden sich viele dünne Klebefäden. So in etwa kann man sich das mit der Entstehung der Strings vorstellen - zumindest im sehr entfernten Sinne... Das erklärt dann zwar, warum unser Universum einen Urknall hatte und sich heute ausdehnt, aber natürlich nicht, woher diese Branes kommen.

Das Problem dabei ist, dass wir immer nur Messungen innerhalb unseres eigenen Universums durchführen können, aber nicht in anderen Universen. Deshalb ist es sehr spekulativ und rein theoretisch, wenn man über andere Universen spricht. In der Stringtheorie kommt dieser Gedanke daher, dass es sehr viele verschiedene Möglichkeiten gibt, wie ein Universum aussehen kann. Die Naturgesetze eines Universums hängen nämlich davon ab, wie die kleinen Extra-Dimensionen genau zusammengerollt, verdrillt und verbunden sind - und bei 6 Dimensionen gibt es dafür sehr viele verschiedene Möglichkeiten... 500 ist nicht ganz richtig, es sind sogar 10^500 verschiedene Lösungen der Stringtheorie. Das bedeutet natürlich nicht, dass alle davon "irgendwo da draußen" auch wirklich existieren. Aber die Stringtheorie macht eben keine Aussage darüber, warum nun ausgerechnet nur dieses eine Universum mit diesen speziellen Naturgesetzen existieren sollte, wenn doch so viele andere möglich wären. Prinzipiell kann es von jeder dieser "Sorten" von Universen beliebig viele geben.

Die Strings ersetzen dabei die Raumzeit nicht, Raumzeit ist auch nicht aus Strings aufgebaut. Stattdessen bewegen sich die Strings in der Raumzeit, sind also in diese eingebettet - ganz analog, wie man eine Linie auf einen Gartenschlauch zeichnet. Um diesen String (mathematisch) zu beschreiben, ist es am einfachsten, ihn zu parametrisieren, d.h. man führt Parameter ein. In der Stringtheorie benutzt man für gewöhnlich die Bezeichnung σ für den Parameter, der angibt, welche Position auf dem String gemeint ist, während τ angibt, zu welcher Zeit man sich diesen Punkt auf dem String ansieht. Um nun seine Bewegung in der Raumzeit zu beschreiben, muss man die Raumzeit ebenfalls parametrisieren, d.h. man braucht einen Satz von 10 Koordinaten für die Raumzeit, typischerweise als X0 bis X9 bezeichnet, wobei X0 die "Raumzeit-Zeit" ist - nicht zu verwechseln mit dem Zeitparameter τ. Die Bewegung eines Strings ist nun vollständig beschrieben, indem man zu jedem Zeitpunkt τ für jeden Punkt σ auf dem String jeder der Koordinaten X0 bis X9 einen Wert zuweist, an dem sich dieser Punkt des Strings befindet. Zumindest hat man damit klassisch die Bewegung beschrieben. In der Stringtheorie geht man dann aber noch einen Schritt weiter in die Quantenmechanik, und da hat man es dann, wie in der Quantenmechanik von Punktteilchen, mit "Wellenfunktionen" zu tun. d.h. auch die Strings werden "verschmiert" und zu Wellenpaketen, aber mit der zusätzlichen Eigenschaft, dass sie im Gegensatz zu Punktteilchen "interne Freiheitsgrade" haben, nämlich ihre Schwingung. Und um diese Objekte dann zu beschreiben, braucht man den ganzen mathematischen Apparat der Quantentheorie, mit Hilberträumen, Operatoren, Zuständen... Eine halbwegs verständliche, mathematische Einführung liefert das Buch von Barton Zwiebach.

Welche verschiedenen Typen von Strings es gibt, hängt auch wieder davon ab, welche Theorie man sich genau ansieht - tatsächlich gibt es nämlich nicht nur eine Stringtheorie, sondern fünf, die sich vor allem darin unterscheiden, welche Strings darin vorkommen. Zunächst einmal unterscheidet man zwischen offenen und geschlossenen Strings - offene Strings haben zwei Endpunkte, geschlossene Strings sind dagegen ringförmig. Aber davon abgesehen unterscheiden sich die Strings nur durch ihren Schwingungszustand - es gibt also keine weiteren Eigenschaften, wie "Farbe" oder "Material", nach denen man sie unterscheiden könnte, sondern nur den Schwingungszustand.

Der Schwingungszustand bestimmt auch, wie sich Strings "binden" können. Das darf man sich nicht zu bildlich vorstellen, indem die Strings miteinander verknotet wären. Es ist eher so, dass die gesamte Raumzeit, auch das Vakuum, mit einem See aus Strings gefüllt ist, die sich ständig gegenseitig auslöschen und neue Strings erzeugen. Auch das ist wieder ein Effekt der Quantenmechanik, den man klassisch nicht ohne weiteres verstehen kann. Er kommt daher, dass Energie in der Quantenmechanik "unscharf" ist und daher ständig aus dem Vakuum entsteht - aber auch genau so schnell wieder verschwindet. In diesem See aus "virtuellen" Strings können sich nun aber "reale" Strings bewegen, gegenseitig auslöschen und neue Strings erzeugen - gewissermaßen wie Wellen in einem See. Diese Wellen beeinflussen andere Strings in der Nähe, sie wechselwirken miteinander. Dadurch können sich Strings, je nach ihrer Schwingung, anziehen oder abstoßen. Und davon, wie sie sich miteinander verbinden, hängt es ab, um man nun Eisen oder Blei vor sich hat.

Auch die Schwerkraft ist im Prinzip eine solche Wechselwirkung, die sich in Form von "Wellen" beschreiben lässt und die sich im Prinzip entlang aller Dimensionen ausbreiten kann. Sie kommt aber nicht aus einem anderen Universum, sondern aus unserem eigenen - zumindest die Schwerkraft, die wir beobachten. Allerdings gibt es auch da wieder Spekulationen, analog zum Urknall, dass sich die Schwerkraft auch jenseits unseres Universums ausbreiten könnte. Das würde erklären, warum sie so viel schwächer ist, als die anderen Naturkräfte - bei uns kommt einfach viel weniger an. Aber wie gesagt, das ist sehr spekulativ... Wenn dem so wäre, dann müsste die Schwerkraft bei sehr kleinen Abständen (vergleichbar mit der Größe der Strings) wesentlich stärker sein - tatsächlich müssten alls Naturkräfte dann gleich stark sein. Aber das kann man eben derzeit nicht beobachten... Es gibt aber durchaus auch Theorien, nach denen man bereits mit dem LHC solche Effekte sehen müsste - also hoffen wir mal, dass der bald Daten liefert

Von bisherigen Beobachtungen der Schwerkraft weiß man, dass sie auf alle Arten von Materie gleich wirkt - von einem schwarzen Loch wird also alles gleichermaßen angezogen und verschluckt. Tatsächlich arbeite ich aber an einer Theorie, in der es verschiedene Arten von Materie und von Schwerkraft gibt - mit dem Ziel, dunkle Materie, dunkle Energie und die Expansion des Universums damit zu beschreiben, denn die sind bisher noch überwiegend ungeklärt. Aber die ist noch in der Entstehungsphase
Sakslane ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.02.2010, 12:01   #7
Llewellian
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Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Hallo Sakslane

Du gibst echt tolle Antworten und strotzt nur so vor fachwissen.
Sieh dir bitte diese Dokumentation zur m-theorie, Stringtheorie,Multiversen,Paralelluniversen, und der Theorie dass Schwerkraft aus einer andere Dimension auf uns wirkt, an.
Mir hats das Hirn dabei durchgebrannt.

http://www.freewebs.com/oneuniverse/

Stimmt das was die sagen ?
Ja und nein. Die Stringtheorie (und die M-Theorie, welche 5 String + Supergravitationstheorie vereinigen will aufgrund mathematischer Symmetrien) ist genauso wie die sogenannte Punktteilchen-Standarttheorie eine Theorie. Sie kann die Welt wie sie ist einigermassen gut beschreiben.

Man weiss nicht - und das sagt dir auch jeder Wissenschaftler - ob die Welt wirklich so ist, wie in der Theorie beschrieben. Und im Falle der Stringtheorie werden wir so einige Sachen auch niemals nachmessen können. Es gibt für uns einfach keine Mittel, Teilchen so zu beschleunigen, damit diese Entfernungen im Plank-Längenmassstab (das ist SEHR, SEHR, SEHR klein) auflösen können. Und nur dann würden wir wissen, ob es z.b die vorhergesagten multidimensionalen Calabi-Yau Räume gibt.

Zitat:
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Wie jetzt raumdimensionen um mich rum ohne dass ichs merke oder in die rein gerate?
Die Stringtheorie zeigt, je nach Theorieklasse, das es zu den von uns beobachtbaren 4 Dimensionen noch zwischen +1 und + 7 zusätzliche Raumdimensionen geben soll.

Diese sind aber laut Theorie sehr sehr klein aufgerollt und verknäult. Sogenannte "Calabi-Yau" Räume, benannt nach den Mathematikern die diese Räume beschrieben haben.

Das du da nicht reingerätst ist ganz einfach: Du bist zu gross. Stell dir einfach vor, du verknüllst tausende Blatt Papier. Zu richtig kleinen Kugeln. Packst diese ganzen Kugeln in einen Swimmingpool.

Wenn du da jetzt reinspringst, ist es auch unmöglich, das du auf einem der zusammengeknüllten Blätter einen Fussabdruck hinterlässt.



Zitat:
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Was ist an einer Dimension klein? (eine wird als klein beschrieben)
Die Ausdehnung der Dimension. Nehmen wir z.b an, das Universum wäre ein Blatt Papier. Papier hat auch eine Dicke. Aber die nehmen wir kaum wahr. Würdest du dich also IM Blatt aufhalten und du wärest ein Tintenklecks, wäre die Dimension "links-rechts", "vorwärts-rückwärts" für dich erfahrbar. Das das Blatt Papier aber noch 0.01 mm "Dick" ist... fällt dir nicht auf, weil du das ganze Blatt durchdringst. Hoch-Runter gibts für dich nicht.


Zitat:
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Wie wirkt was aus einer anderen Dimension auf unsere?
Das ist Gegenstand der Stringforschung. Da wirds extrem kompliziert. Einige Theorien erklären das grundsätzliche Verhalten von Teilchenfamilien mit der Form in der die zusätzlichen Dimensionen aufgerollt/geknüllt sind.

Ist ein bischen so, wie z.b Hosentaschen. Dein Verhalten ändert sich, wenn du Hosen mit Taschen anhast bzw. mal Hosen ohne Taschen. Beim letzteren Fall musst du überlegen wo du deinen Autoschlüssel oder dein Geld hintust. Du verhältst dich also etwas anders.


Zitat:
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Welche Strukturen bilden Strings - sind die unendlich?
Der Theorie nach gibt es solche und solche. Es gibt Strings in jeder Dimensionalität. Offene Fäden, geschossene Kreise... und mit einer Dimension mehr hätte man "Branen", Flächen oder mehrdimensionale Objekte. Wenn sie offen sind, können sie auch versch. Längen haben. Auch unendliche Länge.



Zitat:
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Ist unser Universum eine 3-D Kochschneeflocke (weicht vom thema ab)
Nein.


Zitat:
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Sind alle Objekte potentiell in allen Dimensionen oder ist das je nach Objekt unterschiedlich wieviel-dimensional es ist?
Das hängt von der Grösse des Objektes ab. Du passt auch nicht in eine Zigarettenschachtel, also bist du nicht in dieser Taschendimension. Wärest du allerdings ein Din A4 Papier (quasi 2-Dimensional), könnte man dich so zusammenknüllen, das du in die Zigarettenschachtel reinpasst.

Zitat:
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Was schlägt die Strings an? Sind die geschlossene Systeme? Die brauchen doch Energie um zu schwingen?
Geigenbogenteilchen. Nein, Scherz. Strings sind in sich geschlossene Systeme. Und die Schwingungsenergie IST der String. Genauso wie ein Tänzer nur so lange ein Tänzer ist, wie er tanzt. Ansonsten ist er ein Rumsteher. Nur: Die Energie verbraucht sich nicht. Das ist ein fundamentales Gesetz in diesem Universum, das auch in unserer Grössenskala gilt. Deshalb gibt es auch keine Perpetuum Mobile.




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Und was soll das heißen dass wir in der 11. Dimension als Universum geboren wurden, als 2 Membranartige Strukturen aneinander gerieten und es quasi Raumzeit ins Nichts regnete??? echt jetzt? Verlagert das das Urknall-Problem nicht nur? Ich mein es muss ja ein erstes Universum gegeben haben?
Das ist eine Möglichkeit, den Urknall herzuleiten. Wenn sich Strings berühren, interagieren sie miteinander und erzeugen neue Strings.

Wenn man nun ein "Höherdimensionales Universum" annimmt, in dem multidimensionale Stringbranen sind....
... und diese sich berühren, dann interagieren sie miteinander. Und die dabei freiwerdende Energie blies zumindest 3 Raumdimensionen + 1 Zeitdimension auf und setzte in diesem "Luftballon" viele kleine, niedrigdimensionale Strings (Teilchen) frei.

Ja, es verlagert das Problem nur. Es ist eine Erklärung für UNSEREN Urknall. Sagt aber nichts aus über das "Davor", ausser das es ein unendlich altes, unendlich grosses "Metauniversum" gibt, in dem laufend neue Universen entstehen wie die Schaumgeborene Venus aus der Muschel.



Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Diese behauptung dass Naturgesetzte in anderen Universen anders laufen können und relativ sind z.b. antigravitation. Ist das nur mathematisch so, wie z.b. "weiße Löcher" halt einfach ein theoretisches Komplement im Koordinatensystem der Feldgleichung bilden aber irgendwie nicht klar ist obs das wirklich gibt, oder gibts das einfach definitiv irgendwo real, dass alles anders läuft als bei uns?
Je nun, diese Behauptung entsteht aus den Folgerungen der Stringtheorie. Dort ist ein Ergebnis der mathematischen Gleichungen, das die Naturgesetze direkt abhängig sind von der Art und Weise wie die zusätzlichen Raumdimensionen verknüllt sind. Die Naturgesetze wie z.b Teilchenfamilien, Teilchenverhalten etc. leitet sich direkt aus der Raumgeometrie ab.

Da du aber keine zwei Blatt Papier gleich verknüllen kannst - höchstens "ähnlich", bedeutet das, das WENN es ein Multiversum gibt, in dem laufend neue Universen entstehen, und WENN die Naturgesetze von der Raumgeometrie abhängig sind - es höchstens Universen mit ÄHNLICHEM Verhalten wie unserem gibt, die Chance aber ungleich höher ist, das in jedem Universum die Choose total anders läuft als bei uns.

Zitat:
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Was tut ein String im Vakuum und was tuts wenn es z.b. Eisen oder Blei darstellt? Schwer zu glauben dass beides aus dem selben zeug besteht?
Er schwingt. Und ein String ist etwas fundamentaler als Eisen oder Blei.

Und ja, Eisen und Blei besteht aus exakt dem gleichen "Zeugs", dazu braucht es aber keine Stringtheorie, das kann man messen und sogar beobachten.

Eisen und Blei Atomkerne bestehen aus den selben 3 Teilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Nur in unterschiedlicher Anzahl.

Das ist so wie beim Kochen: Eiernudeln und Spätzle bestehen auch aus Mehl, Eiern und Salz. Die unterschiedliche Menge macht den unterschiedlichen Geschmack.

Zitat:
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Raumzeit - Strings. Ist Raumzeit aus Strings gemacht, oder sind die Strings in die Raumzeit "eingebettet"? Ersetzen Strings den Gedanken der Raumzeit?
Jein. Das kommt drauf an wie man die Theorie auslegt. Kleinere Strings sind in den Raum eingebettet, bei kleineren Räumen wie den Calabi-Yau Mannigfaltigkeiten umfassen Strings die Räume... und dann gibt es Theorien darüber, ob Stringbranen vielleicht sogar die Räume selbst sind...

Wie gesagt, das ist bisher noch alles grobe Theorie und selbst Stringforscher sagen, das sie wohl noch einige Forschergenerationen lang dran brüten werden, bis wohl eine "entgültige" Theorie ansteht.


Zitat:
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Wie groß sind Strings? Wie beschreibt man einen String und seis nur mathematisch? Gibts unterschiedliche Strings oder können nur ihre Eigenschaften unterschiedliche ausprägungen haben?
Strings können unterschiedlich gross sein. Die mathematische Beschreibung ist äusserst kompliziert. Das geht über die hausbackene Algebra hinaus. Und die Eigenschaften hängen von Stringspannung (die Kraft mit der der Faden gespannt ist), Schwingfrequenz, Energiegehalt und Grösse ab.

Zitat:
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Schwerkraft ist in Wahrheit eine Kraft die aus einem anderen Universum kommt?
Das ist eine Theorie an der gerade die Forscherin Lisa Randall und Kollegen sind. Es ist ein Ansatz, um versch. mathematische Probleme der String/Teilchentheorien bei der Vereinigung mit der Gravitationstheorie zu lösen.

Hier wird davon ausgegangen, das es parallel zu unseren bekannten Dimensionen noch eine weitere gibt, auf der sich die hier bekannten Teilchen anders verhalten - und der "Schatten" dieses Verhaltens sich in unseren Dimensionen so bemerkbar macht, wie wir das auch mit unseren Messgeräten beobachten.



Zitat:
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Wie jetzt? Vielleicht kommt die Kraft nicht von der materie, sondern die verdichtung (materie) durch die Kraft an diesem Ort?Quasi ein universales magentfeld für Materie?
Tscha. So genau kann das niemand sagen. Dafür gibt es ja Theorien. Bis heute weiss man nicht genau, WAS eigentlich Gravitation ist. Aber man hat ein paar gute Ideen, die das ganze berechenbar machen und Vorhersagen über das Verhalten erlauben.



Zitat:
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Vielleicht gibts "schwarze Löcher" entlang eines Spektrums von Eigenschaften, so dass manche zwar Anziehen aber nicht "verschlucken" können? ist ein derartiger Ereignishorizont denkbar?
Das weiss man nicht. Man weiss nicht, was "hinter" dem Ereignishorizont ist. Deshalb heisst es ja auch "Ereignishorizont". Man geht davon aus, das sich die Materie unendlich dicht zusammenzieht. Es könnte aber auch eine feste Oberfläche geben. Das einzige was man aktuell herausgefunden hat bei der Beobachtung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern auf die Gas von einem Nachbarstern fällt:

Der Ereignishorizont eines schwarzen Loches ist NICHT seine Oberfläche. Wie mathematisch vorhergesagt.




Zitat:
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Am Schluss wird noch erwähnt dass unendlich viele Universen möglich sind?
Wie jetzt, sind jetzt 500 universen möglich, so wie die stringtheorie mögliche lösungen hat? oder sind so 500 Arten von Universen möglich und unendlich viele? Wenn lauter Universumblasen in einem Ozean der "Ontologie schwimmen" und sich dabei ausbreiten, dann ist das aber auch kein Konzept für die ewigkeit, oder? Das muss doch eins werden.... oder zumindest anders... oder nicht?
Das ist wieder so ein "WENN" Fall. WENN die Stringtheorie in diesem Ansatz recht hat, das unser Universum nur in ein übergeordnetes Multiversum eingebettet ist und dort dauernd Universen entstehen...

Dann gibt es unendlich viele Möglichkeiten. Uns kann das aber egal sein, denn da diese Universen alle voneinander nicht nur "räumlich", sondern auch dimensional voneinander getrennt sind.... könnten wir evtl. per Theorie erahnen das es welche geben könnte, wir aber niemals mit diesen interagieren können.

Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen

Ich hoffe du/ihr könnt mir ein paar Fragen beantworten.
Alles was ihr sonst noch zu dem thema sagen könnt interessiert mich natürlich genauso brennend.

Sry falls manche Fragen dämlich sind, aber ohne Physikstudium ist es ganz schön hart sich das vorzustellen.
Kein Problem. Es ist auch MIT Physikstudium hart sich das vorzustellen. Mein Matheprof war so einer. Er ist der einzigste Mensch den ich kenne von dem ich annehme das er sich tatsächlich höherdimensionale Objekte vorstellen kann.


PS: Wenn dich das ganze interessiert... da gibts ein paar ganz gute populärwissenschaftliche Bücher, wo die Themen mal etwas angeschnitten und erklärt werden. Auch für Nichtphysiker:

Das elegante Universum: Superstrings, verborgene Dimensionen und die Suche nach der Weltformel (Brian Greene et al)

http://www.amazon.de/gp/product/3442153743

Verborgene Universen. Eine Reise in den extradimensionalen Raum

http://www.amazon.de/dp/3596174384/


Ach ja, und wenn du Probleme hast, dir Dimensionen vorzustellen... da gibts ein sehr kurzweilliges Buch von einem Mathematiker namens Edwin Abbot:

Flächenland: Ein Märchen mit vielerlei Dimensionen

http://www.amazon.de/dp/3940185159
Llewellian ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.02.2010, 17:43   #8
Leuchtkörper
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Boah, geile Antworten und auch noch so rasch! Ich werde das jetzt mehrmals lesen und dann muss ich nochmal nachhaken bei ein paar Punkten.

Dankeschön ihr beiden!

Lg Leuchtkörper

edit:

Frage 1: Hat die M-Theorie nun alle String Theorien vereinen können oder ist es so wie Sakslane schreibt, dass es weiter unterschiedliche Theorie/Modelle zur Betrachtung unteschiedlicher Theorien und Hypothesen gibt und geben muss?

Frage 2: Verändern wir den Aufbau der Stringmembran in der Extradimension der M-theorie wenn wir in unserer Dimension Materie bearbeiten? Sollte ja so sein? Gibts da was dazu?

Frage 3: "Eines haben diese Objekte aber gemeinsam: Ihre Dimension ist immer eine ganze Zahl. Das ist bei der Koch-Schneeflocke nicht der Fall, die ist ein Fraktal und hat eine gebrochene Dimension" . Das versteh ich leider nicht.
Was heißt das? Was ist der Zahlenwert einer Dimension? Soll das heißen die Dimsion ist diskret und objekte können nur ganzzahlige Punkte annehmen? Eine Dimension müsste doch von -Unendlich bis + Unendlich gehen wie Koordinatensystem.

Frage 4: "braucht einen Satz von 10 Koordinaten für die Raumzeit, typischerweise als X0 bis X9 bezeichnet" Wie gibt man Raumzeit an? Als Tensoren? (sind doch diese 4-wert Vektoren,oder?)

Frage 5: Also das Vakuum ist nie leer sondern voll von schwingenen Strings? Und da kanns keine Reaktionen geben, dass da plötzlich was anderes wird draus? Z.b. Dass plötzlich ein Positron oder was auch immer im Vakuum mehr vorhanden ist? Du sagst ja dass die "sich ständig gegenseitig auslöschen und neue Strings erzeugen". Unser Universum ist doch irre stabil dafür wie dynamisch diese Prozesse eigentlich sind?

Frage 6: Von bisherigen Beobachtungen der Schwerkraft weiß man, dass sie auf alle Arten von Materie gleich wirkt - von einem schwarzen Loch wird also alles gleichermaßen angezogen und verschluckt. Tatsächlich arbeite ich aber an einer Theorie, in der es verschiedene Arten von Materie und von Schwerkraft gibt - mit dem Ziel, dunkle Materie, dunkle Energie und die Expansion des Universums damit zu beschreiben, denn die sind bisher noch überwiegend ungeklärt. Aber die ist noch in der Entstehungsphase

Ich habe eher umgekehrt gedacht: Unterschiedliche schwarze Löcher. Nicht gerade weiße, aber eben doch anders als die bisher beschriebenen schwarzen. Ist sowas denkbar?
(scherzhaft: Ich nenne sie violette Löcher. Sie häufen durch ihre weitreichenden Gravitationwellen und ihre extrem kurze aber stark Materie-aboßende Magnetische Kraft einen materiemantel um sich an und bilden in weiterer Folge entweder Sonnen oder Trabanten, das könnt ihr euch aussuchen *gg*. Am kritischen Punkt wird die Magnetkraft zu klein und so kollabieren sie von mir aus und lassen den Materieklumpen über)

Auch Frage 6 "Das weiss man nicht. Man weiss nicht, was "hinter" dem Ereignishorizont ist. Deshalb heisst es ja auch "Ereignishorizont". Man geht davon aus, das sich die Materie unendlich dicht zusammenzieht. Es könnte aber auch eine feste Oberfläche geben. Das einzige was man aktuell herausgefunden hat bei der Beobachtung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern auf die Gas von einem Nachbarstern fällt:
Der Ereignishorizont eines schwarzen Loches ist NICHT seine Oberfläche. Wie mathematisch vorhergesagt. "

Könnte ein schwarzes Loch eine Art "Überdruck" in unserem Universum darstellen, der nun ausleckt in ein anderes (bzw andere Dimension) und deshalb alles dort hin drängt? nach dem selben Prinzip wie die Harvard-Forscherin die Schwerkraft beschreibt nur eben z.b in mehr dimension/universen gleichzeitig als bei der Schwerkraft und deshalb deutlich stärker?oder halt größeres Leck?


Wo ich jetzt erstmal nichts gefragt habe, das hab ich "verstanden", war einfach spitze erklärt.


Zitat:
Zitat von Leuchtkörper
Was tut ein String im Vakuum und was tuts wenn es z.b. Eisen oder Blei darstellt? Schwer zu glauben dass beides aus dem selben zeug besteht?
Er schwingt. Und ein String ist etwas fundamentaler als Eisen oder Blei.
Ich wollte die beiden Elemente auf grund ihrer besonderen Eigenschaften dem Vakuum gegenüberstellen.Die dichteste Materie und das "Nichts" sind dann doch ziemlich verschieden, dafür dass beides nur aus strings besteht.


Zitat:
Zitat:
Zitat von Leuchtkörper

Ist unser Universum eine 3-D Kochschneeflocke (weicht vom thema ab)

Nein.
Sicher nicht *gg*? Ich musste an diesen speziellen Anfang der Simpsons denken. falls ihr die serie nicht kennt oder nicht wisst was ich meine - zum schmunzeln ein link:
http://www.youtube.com/watch?v=7GDC3u8k02c

Geändert von Leuchtkörper (14.02.2010 um 19:53 Uhr).
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Alt 14.02.2010, 22:38   #9
Llewellian
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Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen


Frage 1: Hat die M-Theorie nun alle String Theorien vereinen können oder ist es so wie Sakslane schreibt, dass es weiter unterschiedliche Theorie/Modelle zur Betrachtung unteschiedlicher Theorien und Hypothesen gibt und geben muss?
Ja und nein. Ja, weil die 5 unterschiedlichen Stringtheorien einander symmetrisch sind. Nein, weil die M-Theorie so unglaublich kompliziert ist, das man da erst am Anfang steht. Man kann die Formeln bisher nur abschätzen und grob angenähert berechnen.


Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen

Frage 2: Verändern wir den Aufbau der Stringmembran in der Extradimension der M-theorie wenn wir in unserer Dimension Materie bearbeiten? Sollte ja so sein? Gibts da was dazu?
Ja und nein. Wenn du einen Haufen Erde zusammenschüttest, dann erzeugst du lokal (allerdings seeeehr seeehr gering) eine örtliche Veränderung der Gravitation. Das krümmt den Raum. Allerdings...*hüstel* soooo wenig, das das noch nicht mal wirklich messbar ist. Also eher nein.


Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Frage 3: "Eines haben diese Objekte aber gemeinsam: Ihre Dimension ist immer eine ganze Zahl. Das ist bei der Koch-Schneeflocke nicht der Fall, die ist ein Fraktal und hat eine gebrochene Dimension" . Das versteh ich leider nicht.
Was heißt das? Was ist der Zahlenwert einer Dimension? Soll das heißen die Dimsion ist diskret und objekte können nur ganzzahlige Punkte annehmen? Eine Dimension müsste doch von -Unendlich bis + Unendlich gehen wie Koordinatensystem.
Genau. Normale Dimensionen tun das. Fraktale nicht.


Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Frage 4: "braucht einen Satz von 10 Koordinaten für die Raumzeit, typischerweise als X0 bis X9 bezeichnet" Wie gibt man Raumzeit an? Als Tensoren? (sind doch diese 4-wert Vektoren,oder?)
Wie gibt man Raumzeit an? Das tust du jeden Tag. "Um 8 Uhr im Dritten Stock im Haus am Martinsplatz". 3 Raumkoordinaten plus Zeitkoordinate.

Und genau das gleiche kann man auch mathematisch in einer Theorie mit mehr Dimensionen machen.



Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Frage 5: Also das Vakuum ist nie leer sondern voll von schwingenen Strings? Und da kanns keine Reaktionen geben, dass da plötzlich was anderes wird draus? Z.b. Dass plötzlich ein Positron oder was auch immer im Vakuum mehr vorhanden ist? Du sagst ja dass die "sich ständig gegenseitig auslöschen und neue Strings erzeugen". Unser Universum ist doch irre stabil dafür wie dynamisch diese Prozesse eigentlich sind?
Das ist die Quantenfluktuation. Du kannst aus 0 immer was machen. Z.b ein zwei Teilchen mit der Masse +1 und -1. Und die treffen sich auch gleich wieder und zerstören sich. +1 -1 =0

Nur in extrem gekrümmten Räumen, wie z.b am Rand eines Schwarzen Loches... kann es passieren das ein Teilchen in das Schwarze Loch fällt und das andere entkommt. Dann wird aus dem Nichts plötzlich ein Teilchen frei. Das ist das Konzept der sogenannten Hawking-Strahlung.




Zitat:
Zitat von Leuchtkörper Beitrag anzeigen
Ich habe eher umgekehrt gedacht: Unterschiedliche schwarze Löcher. Nicht gerade weiße, aber eben doch anders als die bisher beschriebenen schwarzen. Ist sowas denkbar?
(scherzhaft: Ich nenne sie violette Löcher. Sie häufen durch ihre weitreichenden Gravitationwellen und ihre extrem kurze aber stark Materie-aboßende Magnetische Kraft einen materiemantel um sich an und bilden in weiterer Folge entweder Sonnen oder Trabanten, das könnt ihr euch aussuchen *gg*. Am kritischen Punkt wird die Magnetkraft zu klein und so kollabieren sie von mir aus und lassen den Materieklumpen über)
Wenn sie nicht schwarz sind, aber gleichzeitig magnetisch/gravitativ über grosse Räume Wirkung zeigen, müsste man sie nachweisen können. Das ist in der Kosmologie aber bisher noch nicht geschehen. Und deren Instrumente sind inzwischen so fein, das sie Planemos von der 10fachen Jupitergrösse über Lichtjahre festpinnen und im Infraroten abbilden können - wobei diese nicht heisser sind als eine Herdplatte.

[quote=Leuchtkörper;118987]
Könnte ein schwarzes Loch eine Art "Überdruck" in unserem Universum darstellen, der nun ausleckt in ein anderes (bzw andere Dimension) und deshalb alles dort hin drängt? nach dem selben Prinzip wie die Harvard-Forscherin die Schwerkraft beschreibt nur eben z.b in mehr dimension/universen gleichzeitig als bei der Schwerkraft und deshalb deutlich stärker?oder halt größeres Leck?[quote]

Das weiss man nicht. Es gibt viele theoretische Ansätze über Schwarze Löcher. Ob nun nach Witten/Greene in der Stringtheorie mit Folding/Flop Übergängen, nach der Quantentheorie, die eigentlich Singuläre Punkte verbietet... etc. etc. etc. Man weiss es nicht.

An schwarzen Löchern brechen die meisten Theorien zusammen. Oder werden so unglaublich kompliziert, das man nichts sicher berechnen oder abschätzen kann.


[quote=Leuchtkörper;118987]
Ich wollte die beiden Elemente auf grund ihrer besonderen Eigenschaften dem Vakuum gegenüberstellen.Die dichteste Materie und das "Nichts" sind dann doch ziemlich verschieden, dafür dass beides nur aus strings besteht.[quote]

Letztendlich gilt die Relativität von Energie und Masse. Letztendlich ist alles einfach nur eine Form von Energie.
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Alt 14.02.2010, 22:50   #10
Leuchtkörper
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Zitat:
Wenn sie nicht schwarz sind, aber gleichzeitig magnetisch/gravitativ über grosse Räume Wirkung zeigen, müsste man sie nachweisen können.
Wenn sie doch schwarz wären oder man sonst etwas am Gedankenexperiment verändert, würde man sie dann auch schon entdeckt haben?

Hat man einfach alles was eine gewisse Kraft im Universum ausübt bereits definitiv entdeckt?


Frage 2: Verändern wir den Aufbau der Stringmembran in der Extradimension der M-theorie wenn wir in unserer Dimension Materie bearbeiten? Sollte ja so sein? Gibts da was dazu?

Zitat:
Ja und nein. Wenn du einen Haufen Erde zusammenschüttest, dann erzeugst du lokal (allerdings seeeehr seeehr gering) eine örtliche Veränderung der Gravitation. Das krümmt den Raum. Allerdings...*hüstel* soooo wenig, das das noch nicht mal wirklich messbar ist. Also eher nein.
Ich meine es so:Wenn der String darüber entscheidet ob ich z.b. ein Elektron oder ein Proton habe, dann müsste das zerstören oder umformen solcher Teilchen doch den String verändern?
Vielleicht müsste man auch noch kleinere Teilchen nehmen und wahrscheinlich kann man denen kaum noch was anhaben, aber so rein theoretisch: gibts die Wechselwirkung von der Makro in die Mikro Ebene?

Geändert von Leuchtkörper (14.02.2010 um 23:03 Uhr).
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