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KLeines Lichtlein
Anmeldungsdatum: 26.07.2011
Beiträge: 5
Wohnort: Edendorf
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 KLeines Lichtlein Verfasst am: 26. Jul 2011 18:30 Titel: Unterschiede Relativitäts/Quanten und Stringtheorie? |
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Hallo,
Ich bin Schüler der 8. Klasse und beschäftige mich viel mit der allgemeinen Relativitätstheorie.
Im Rahmen einer Arbeit möchte ich diese verständlich machen.
Das ist mir bis jetzt auch sehr gut gelungen.
Doch nun hat ,ein Physiklehrer gesagt, daß nicht alles mit dieser Theorie erklärt werden könne und es noch die Quanten- und Stringtheorie gibt.
Worin liegen da die Unterschiede....verständlich erklärt?
Was untersucht das eine und das andere nicht.....welche kann mehr erklären.
Mir raucht schon der Kopf.
Vielen lieben Dank
Kerstin |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 26. Jul 2011 20:42 Titel: |
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Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Geometrie (Krümmung usw.) der Raumzeit. Sie ist eine sogenannte klassische Theorie.
In der Quantenmechnik liegen dagegen quantisierte Objekte vor, was letztlich sowohl eine völlig andere Mathematik zur Beschreibung als auch eine andere Philosophie, z.B. eine anderen Realitätsbegriff (was "ist" udn was wir davon "wahrnehmen") erfordert.
Eine Erweiterung der Quantenmechnanik, die sogenannte Quantenfeldtheorie vereinheitlicht Begriffe wie die des klassischen Feldes (z.B. des elektromagnetischen Feldes) und der Quantentheorie. Quantenfeldtheorien sind z.B. die Quantenelektrodynamik (zur Beschreibung der Quanten des elektromagnetischen Feldes = der Photonen) sowie elektrisch geladener Teilchen (wie z.B. Elektronen).
Andere Quantenfeldtheorien beschreiben Felder, wie sie insbs. in Atomkernen sowie den darin enthaltenen Protonen und Neutronen und vorherrschen; dabei handelt es sich insbs. um die sogenannte Quantenchromodynamik, die die Wechselwirkungen der Quarks und Gluonen beschreibt. Letztere sind Bestandteile der Protonen und Neutronen; die Quarks sind ähnlich wie die Elektronen die „Materieteilchen“, die Gluonen ähnlich wie die Photonen Vermittler der Wechselwirkung = der Kraft. Quarks und Gluonen kommen nie wie Elektronen und Photonen frei bzw. isoliert vor, sondern immer nur gebunden, z.B. in Protonen und Neutronen.
Die Quantenfeldtheorien sowie die Allgemeine Relativitätstheorie haben mehrere wesentliche Probleme:
1) die Quantenfeldtheorien alleine produzieren gewisse teilweise sinnlose mathematische Resultate (Unendlichkeiten), die man trickreich „unter den Teppich kehren muss“
2) die Allgemeine Relativitätstheorie bzw. die Gravitation leidet unter ähnlichen Problemen, den Singularitäten beim Urknall um in einem schwarzen Loch
3) Quantenfeldtheorien einerseits und die Allgemeine Relativitätstheorie, d.h. Gravitation lassen sich nach heutigem Kenntnisstand nicht (bzw. nicht auf natürliche Weise) miteinander kombinieren
4) dies zusammen deutet darauf hin, dass jede Theorie für sich als auch insbs. die Kombination mathematisch nicht sauber ist und physikalisch nicht das letzte Wort sein kann.
5) außerdem kann die Quantenfeldtheorie nun gerade nicht erklären, warum wir gerade die Teilchen und Wechselwirkungen beobachten, die wir beobachten; mathematisch wären auch andere möglich
Die Stringtheorie ist nun ein Versuch, diese Probleme auf einen Schlag zu lösen – und sie kommt dabei sehr weit, scheitert aber heute an anderen Stellen, weswegen man sie heute sicher nicht als gesicherte Theorie sondern letztlich nur als mathematisches Konstrukt verstehen darf. In der Stringtheorie entsteht ein einheitlicher begrifflicher Rahmen für alle Quantenfeldtheorien einschließlich der Gravitation. Alle Teilchen und Wechselwirkungen erscheinen als unterschiedliche Aspekte ein und desselben Objektes, nämlich eines vibrierendes und sich windendes Strings.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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KLeines Lichtlein
Anmeldungsdatum: 26.07.2011
Beiträge: 5
Wohnort: Edendorf
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| KLeines Lichtlein Verfasst am: 26. Jul 2011 21:15 Titel: |
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Ah...coole Erklärung.
Demnach ist die verlässlichste wohl die allgemeine Relativitätstheorie.
Zumindest wurde hiervon vieles bereits bewiesen.
Ich hole mir morgen mal ein paar Bücher über die anderen "Theorien"....interessiert mich schon sehr.
Meine Arbeit beziehe ich doch lieber auf Einsteins Theorie...die erscheint mir zumindest "erfassbarer".
Und wie ich es verstanden habe kann man das nicht vermischen.
Herzlichen Dank für Deine Hilfe.
Kerstin |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 26. Jul 2011 22:39 Titel: |
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Na ja, "verlässlich" ist ein eher ungeeigneter Begriff.
Die ART hat den Nachteil, dass sie nur innerhalb bestimmter Grenzen experimentell überprüfbar ist, da sie nur auf großen Skalen und Massen zu messbaren Effekten führt. Im Bereich einiger Milimeter und darunter wird es schwierig. Im Bereich des Sonnensystems ist das OK, aber für Galaxien könnte man bereits über Modifikationen nachdenken (modifiziert man die ART oder führt man die Dunkle Materie ein?) Das eigtl. Problem ist, dass man eben keine Experimente "designen" kann, sondern das nehmen muss, was einem das Universum so vorsetzt.
Die Quantenelektrodynamik ist bzgl. der Genauigkeit ihrer Vorhersagen bzw. der Übereinstimmung mit dem Experiment sicher die genaueste Theorie - und sie funktioniert bis hinunter bis zu Größenordnungen von Protononen.
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KLeines Lichtlein
Anmeldungsdatum: 26.07.2011
Beiträge: 5
Wohnort: Edendorf
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| KLeines Lichtlein Verfasst am: 26. Jul 2011 23:38 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Na ja, "verlässlich" ist ein eher ungeeigneter Begriff.
Die ART hat den Nachteil, dass sie nur innerhalb bestimmter Grenzen experimentell überprüfbar ist, da sie nur auf großen Skalen und Massen zu messbaren Effekten führt. Im Bereich einiger Milimeter und darunter wird es schwierig. Im Bereich des Sonnensystems ist das OK, aber für Galaxien könnte man bereits über Modifikationen nachdenken (modifiziert man die ART oder führt man die Dunkle Materie ein?) Das eigtl. Problem ist, dass man eben keine Experimente "designen" kann, sondern das nehmen muss, was einem das Universum so vorsetzt.
Die Quantenelektrodynamik ist bzgl. der Genauigkeit ihrer Vorhersagen bzw. der Übereinstimmung mit dem Experiment sicher die genaueste Theorie - und sie funktioniert bis hinunter bis zu Größenordnungen von Protononen. |
Aber genau das brücksichtigt doch auch die ART.
Licht wird von Masse beeinnflusst da Licht aus Teilchen besteht.
Selbst das wurde längst bewiesen anhand einer Sonnenfinsternis
Aber ganz egal welche Theorie genauer ist....mit der ART kann ICH eine ganze Menge erklären nur weniges noch nicht (das lasse ich lieber in meinem Schulprojekt unter den Tisch fallen....bloß keine Fragen aufkommen lassen :-)
Die Antworten die mir noch fehlen versuche ich später mit anderen Modellen/Theorien zu erklären.
aber ich muss noch viel lesen und verstehen.
Ich Danke Dir wirklich sehr für Deine Antwort...kann nun leider nicht einschlafen mit den ganzen Infos im Kopf 
Du bist also schuld wenn ich morgen verschlafe ;-)) |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18088
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| TomS Verfasst am: 26. Jul 2011 23:43 Titel: |
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| KLeines Lichtlein hat Folgendes geschrieben: | Aber genau das brücksichtigt doch auch die ART.
Licht wird von Masse beeinnflusst da Licht aus Teilchen besteht.
Selbst das wurde längst bewiesen anhand einer Sonnenfinsternis |
Ich sage ja nicht, dass die ART das nicht prinzipiell beschreibt, nur:
1) sie ist im mikroskopischen Bereich nicht mehr experimentell zugänglich
2) sie ist eine klassische, nicht-quantisierte Theorie (die QED dagegen schon); eine konsistente Quantisierung der ART steht jedoch noch aus.
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