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Vice Versa
Anmeldungsdatum: 20.06.2022
Beiträge: 34
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 Vice Versa Verfasst am: 21. Jun 2022 10:09 Titel: Benötigt die String-Theorie Gravitonen? |
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Hallo Internet!
Benötigt die String-Theorie zwingen Gravitonen? Oder Kann sie die ART mit der Quantenmechanik verschmelzen und dabei die Gravitation als geometrisches Raumzeitphänomen betrachten?
Ich finde dazu nichts konkretes bei der Websuche.
Vielen Dank schonmal und Gruss
Vice Versa |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 21. Jun 2022 11:28 Titel: |
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Für die Stringtheorie existieren verschiedene Formulierungen; eine der bekanntesten ist die Bewegung eines 1-dim. Strings in einer D-dim. Raumzeit, der eine 2-dim. Weltfläche aufspannt.
1) Berechnet man die Streuung zweier Strings in einem bestimmten Grenzfall so findet man Beiträge eines Feldes mit Spin S = 2, das man mit dem Graviton identifizieren kann
Die Quantisierung der Gleichungen für diesen String führen im Allgemeinen auf Anomalien, d.h. auf den Zusammenbruch von Symmetrien in der Quantentheorie; diese wird dadurch inkonsistent. Aus der Forderung nach Konsistenz folgt die Forderung, dass die Terme der Anomalien identisch Null sind.
Für die Eich-Anomalie ist dies dann der Fall, wenn der String entweder bosonisch und D = 26 ist, oder wenn der String supersymmetrisch und D = 10 ist (es existieren noch weitere Einschränkungen bzgl. der Eichgruppe).
2) Für die Weyl-Anomalie, die die konforme Invarianz der Theorie bricht, ist dies genau dann der Fall, wenn die Vakuum-Einstein-Gleichungen erfüllt sind.
D.h. die Stringtheorie führt in einer gewissen Formulierung und in gewissen Grenzfällen auf Metriken der D-dim. Raumzeit, die einerseits Vakuum-Lösungen der ART sein müssen, und aus denen (wiederum in gewissen Grenzfällen) Gravitonen resultieren.
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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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Vice Versa
Anmeldungsdatum: 20.06.2022
Beiträge: 34
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| Vice Versa Verfasst am: 21. Jun 2022 12:50 Titel: |
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Hallo Tom
Danke für dein Erklärungsversuch.
Hab noch ein paar Fragen:
1) Gibt es auch Formulierungen der String-Theorie, welche keine Gravitonen prophezeien, sondern die Gravitation aus der ART? Also rein Raumzeitgeometrisch?
2) Wäre in deiner genannten bekannten Formulierung das Graviton immer vom Typ Boson? oder könnte es auch ein anderes Elementarteilchentyp sein?
Danke nochmals und Gruss
Vice Versa |
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DrWeissNIx
Gast
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| DrWeissNIx Verfasst am: 21. Jun 2022 14:50 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Für die Stringtheorie existieren verschiedene Formulierungen; eine der bekanntesten ist die Bewegung eines 1-dim. Strings in einer D-dim. Raumzeit, der eine 2-dim. Weltfläche aufspannt.
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Achso! Komisch, ich dachte immer wir leben in einer 3 dimensionalen Welt+Zeit. Danke für die Richtigstellung |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 21. Jun 2022 15:03 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es auch Formulierungen der String-Theorie, welche keine Gravitonen prophezeien ... |
Einige Stringtheoretiker gehen davon aus, dass die Formulierung eines Strings in einer Raumzeit selbst nur eine Näherung ist, und dass möglicherwiese eine fundamentale Formulierung möglich ist, aus der diese Näherung folgt (so ähnlich wie Wasserwellen nur eine Näherung darstellen, die eine Näherung der zugrundeliegenden molekularen Struktur darstellen). Das, was wir „Raumzeit“ und „String“ nennen, wäre dann nicht immer ein sinnvolles Bild (so wie Wasserdampf nicht mittels Wasserwellen beschrieben werden kann).
Die Trennung zwischen Raumzeit und String, wobei aus letzterem dann die Gravitonen folgen, die auf der Raumzeit propagieren, erscheint vielen als größte Schwäche der Stringtheorie bzw. als deutliches Indiz dafür, dass die ggw. bekannten Formulierungen nicht endgültig sein können (stell dir eine Theorie vor, die sowohl Wasserwellen als auch Wassermoleküle enthält, jedoch nicht erklärt, wie erstere aus letzteren hervorgehen).
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | ... sondern die Gravitation aus der ART? Also rein Raumzeitgeometrisch? |
Ganz so einfach kann es nicht sein, zumindest nicht in einer quantisierten Theorie. Die ART ist per se erst mal nicht quantisiert, und ihre Quantisierung ist bis heute nicht endgültig verstanden. Eine nicht-quantisierte ART ist jedoch im Allgemeinen nicht mit Quantenfeldtheorien verträglich (siehe z.B. Inkonsistenzen wie im Falle der Hawkingstrahlung).
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Wäre in deiner genannten bekannten Formulierung das Graviton immer vom Typ Boson? oder könnte es auch ein anderes Elementarteilchentyp sein? |
Es gibt verschiedenen "Modelle" oder näherungsweise "Lösungen" der Stringtheorie, aus denen diverse unterschiedliche Teilchensorten folgen; „Graviton“ ist eben die Bezeichnung für das masselose Spin-2 Teilchen. Ein anderes Teilchen würde man nicht Graviton nennen.
Ob das Graviton immer auftritt, weiß ich nicht.
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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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Vice Versa
Anmeldungsdatum: 20.06.2022
Beiträge: 34
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| Vice Versa Verfasst am: 21. Jun 2022 16:56 Titel: |
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| DrWeissNIx hat Folgendes geschrieben: |
Achso! Komisch, ich dachte immer wir leben in einer 3 dimensionalen Welt+Zeit. Danke für die Richtigstellung |
Troll?   
@TomS: Dann ist bei der Stringtheorie alles Quantisiert?
Ich dachte die Stingtheorie stehe generell über der Quantenwellt, aber dann ist die Stringtheorie eine auf der Quantenmechanik erweiterte Theorie, welche auch Gravitation und alle ART Phänomene erklärt...
Ist das richtig?
Ich finde die Raumzeitgeometrischer Ansatz viel eleganter und intuitiver.
Auch der Gedanke das teilchen (Gravitonen) aus einem Schwarzloch rauskommen ergibt für mich keinen Sinn. Die ART is mathematisch gesehn zu elegant, dass sie falsch sein könnte.
Aber auch die String-Theorie ist mathematisch gesehen ein Supermodel... aber sie müsste die ART rein geometrisch integrieren könne.... |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 21. Jun 2022 17:17 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | @TomS: Dann ist bei der Stringtheorie alles Quantisiert? |
Letztlich ja.
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Ich dachte die Stringtheorie stehe generell über der Quantenwellt ... |
Nein, die Stringtheorie ist einfach eine Theorie einer Saite in einer gegebenen Raumzeit (die bestimmte Konsistenzkriterien erfüllen muss - s.o.), wobei die Schwingungen der Saite im wesentlichen nach den üblichen Regeln quantisiert werden.
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | ... Theorie, welche auch Gravitation und alle ART Phänomene erklärt... |
Sicher nicht vollumfänglich, dazu ist die Theorie noch zu unfertig, jedoch in gewisser Weise und für gewisse Phänomene ja.
Die Stringtheorie erklärt nicht, was an die Stelle des Urknalls tritt, sie erklärt nicht, was an die Stelle eines realistischen schwarzen Lochs tritt, sie erklärt nicht dynamische Phänomene wie den Gravitationskollaps und die Hawkingstrahlung, sie erklärt nicht die Inflation und nicht die beschleunigte Expansion des Universums, sie erklärt nicht die Natur der Dunklen Energie (der kosmologischen Konstanten), sie erklärt nicht die Natur Dunkle Materie, sie erklärt nicht, warum wir genau diese Teilchen wie Elektronen, Positronen, Quarks, Neutrinos etc. sehen und keine anderen.
Aber sie bietet nach Meinung vieler Physiker einen Rahmen, innerhalb dessen man einige dieser Themen weiter erforschen kann.
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Ich finde die Raumzeitgeometrischer Ansatz viel eleganter und intuitiver. |
Ab das liefert eben ein rein klassisches Bild, von dem wir sicher wissen, dass es nicht ausreichend ist, um diverse Phänomene zu erklären.
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Die ART is mathematisch gesehn zu elegant, dass sie falsch sein könnte. |
Eleganz ist kein Argument. Man kann noch elegantere Theorien formulieren, die sicher falsch sind ;-)
Aber die ART ist natürlich in weiten Bereichen eine sehr sehr gute Näherung und muss daher in einer größeren Theorie enthalten sein.
| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | Aber auch die String-Theorie ist mathematisch gesehen ein Supermodel... aber sie müsste die ART rein geometrisch integrieren könne.... |
Die Stringtheorie ist - auch wenn das oft anders dargestellt wird - keine einheitliche und elegante Theorie, sondern eher ein Framework, von dem jedoch nur Bruchstücke bekannt sind.
Insbs. existiert keine prägnante Definition, keine fundamentale Gleichung, kein einfacher Satz von Postulaten oder Axiomen.
David Gross insistiert immer wieder, dass man letztlich noch nicht mal wisse, was "die Stringtheorie" wirklich ist.
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Vice Versa
Anmeldungsdatum: 20.06.2022
Beiträge: 34
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| Vice Versa Verfasst am: 22. Jun 2022 09:35 Titel: |
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TomS: | Zitat: | Ab das liefert eben ein rein klassisches Bild, von dem wir sicher wissen, dass es nicht ausreichend ist, um diverse Phänomene zu erklären.
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Aja? Welche Phänomene im makroskopischen Bereich können nicht erklärt werden?
Eine Theorie muss ja nicht alle Phänomene erklären können, sofern wir nicht alles wiederholt testen können.
Als Beispiel: Für die dunkle Materiä könnten z.b. unzählige Schwarzelöcher (frei fliegende / isolierte) der Grund sein, aber wir können sie aus dieser Distanz nicht ausmachen, oder nur Annahmen.
Dänn wäre die ART wieder Bestätigt...
| Zitat: | | was an die Stelle des Urknalls tritt, ... ... sie erklärt nicht die Inflation und nicht die beschleunigte Expansion des Universums, sie erklärt nicht die Natur der Dunklen Energie |
Und der Urknall und die Inflation könnten auch Phänomene sein ausserhalb unserer Physik und Dimensionen (Raum und Zeit) d.h. das ganz andere Physikalische Mechanismen (komplett anders als ART oder QM) den Raum expandieren lassen (Dunkle Energie) und auch der ursprung und auslöser des Urknalls...
Oder liege ich da falsch?
Sicher könnte man dauch eine Theorie machen für ein Multiversum das Urknalle und expandierende Universen erklären würde, aber es wäre niemals überprüfbar, ausser wir hätten extra-dimensionale labor einrichtungen die auch ausserhalb unserer Raumzeit unumstritten korrekte Daten sammeln könnten, aber das halte ich für sehr unwahrscheinlich, davor sind wir Menschen schon ausgestorben  |
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index_razor
Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259
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| index_razor Verfasst am: 22. Jun 2022 09:55 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | TomS: | Zitat: | Ab das liefert eben ein rein klassisches Bild, von dem wir sicher wissen, dass es nicht ausreichend ist, um diverse Phänomene zu erklären.
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Aja? Welche Phänomene im makroskopischen Bereich können nicht erklärt werden? |
Es kann nicht erklärt werden wie Quantenfelder Gravitation erzeugen. Und Laut Standardmodell besteht alles aus Quantenfeldern.
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It is just this lack of connection to a concern with truth -- this indifference to how things really are -- that I regard as of the essence of bullshit. -- Harry G. Frankfurt |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 22. Jun 2022 10:49 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: |
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Die ART ist per se erst mal nicht quantisiert, und ihre Quantisierung ist bis heute nicht endgültig verstanden. Eine nicht-quantisierte ART ist jedoch im Allgemeinen nicht mit Quantenfeldtheorien verträglich (siehe z.B. Inkonsistenzen wie im Falle der Hawkingstrahlung). |
| TomS hat Folgendes geschrieben: | Ab das liefert eben ein rein klassisches Bild, von dem wir sicher wissen, dass es nicht ausreichend ist, um diverse Phänomene zu erklären.
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Welche Phänomene im makroskopischen Bereich können nicht erklärt werden? |
Auf mikroskopischen Skalen benötigen wir keine Gravitation, alle bekannten und experimentell zugänglichen Phänomene werden auf Basis von Quantenfeldtheorien auf einer flachen Raumzeit beschrieben.
Umgekehrt benötigen wir auf makroskopischen Skalen keine Quantenfeldtheorien, alle bekannten und beobachtbaren Phänomene werden auf Basis von Feldtheorien auf einer gekrümmten Raumzeit = einschließlich Gravitation und damit rein klassisch beschrieben.
Wir benötigen also beides - Quantenfeldtheorien und Gravitation. Allerdings ist die Kombination aus Quantenfeldtheorien mit klassischer Gravitation explizit inkonsistent.
1) Die Kopplung von Gravitation an makroskopisch mögliche Superpositionen von Quantenzuständen würde auf eine Superposition von Raumzeit-Geometrien führen; dies ist im Rahmen der Mathematik der ART jedoch nicht möglich.
2) Die semiklassische Berechnung des Kollapses einer klassischen Materieverteilung zu einem Schwarzen Loch mit Kopplung an ein Quantenfeld sowie der resultierenden Hawking-Strahlung führt von einem Vakuum-Eingangszustand zu einem thermischen Endzustand; dieser Übergang verletzt aber die Unitarität, ein wesentliches Axiom der Quantenfeldtheorie.
3) Die Kollision zweier hochenergetischer, genügend gut lokalisierter Teilchen müsste gemäß der ART zur Entstehung eines schwarzen Lochs führen; dies führt direkt zu Problemen wie (1) und (2).
Es gibt sicher weitere Beispiele, die die Unverträglichkeit aufzeigen.
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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.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 22. Jun 2022 11:12, insgesamt einmal bearbeitet |
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Vice Versa
Anmeldungsdatum: 20.06.2022
Beiträge: 34
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| Vice Versa Verfasst am: 22. Jun 2022 10:55 Titel: |
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| index_razor hat Folgendes geschrieben: |
Es kann nicht erklärt werden wie Quantenfelder Gravitation erzeugen. Und Laut Standardmodell besteht alles aus Quantenfeldern. |
Das Standardmodell beschreibt doch nur die welt des "Kleinen", also der Elementarteilchen, nicht die der gesammten Physik (wo Gravitation auch inbegriffen ist)
oder hab ich da evtl. was falsch Verstanden?
Stellt euch vor wie schön wäre die "Theorie of Everything" (realistischer/präzieser "Theory of Universe"): wenn analog (ART) auf digital (QM) treffen würde... wenn kontinuierlich und disrket vereint werden... in einer wunderschönen in sich konsistenten Formelsammlung...
Ich glaube unsere Grundlegendes Problem ist, das wir die Dimensionen noch nicht verstanden haben. Dass Raum und Zeit (und andere etwaige Dimensionen) etwas sehr abstraktes sind, counter-intuitive, für das menschliche Hirn nicht geeignet, daraus schnell richtige Schlüsse zu ziehen.
Wobei Einstein da schon meiner Meinung nach ein talent für dies hatte.
Vielleicht wird in den nächsten Jahrzehnten uns die KI weiterhelfen, ohne evolutionäre vorbehaftete Einschränkungen.
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@TomS
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Zuletzt bearbeitet von Vice Versa am 22. Jun 2022 11:44, insgesamt einmal bearbeitet |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 22. Jun 2022 11:19 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | @TomS
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Jetzt schon ;-)
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index_razor
Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259
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| index_razor Verfasst am: 22. Jun 2022 12:33 Titel: |
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| Vice Versa hat Folgendes geschrieben: | | index_razor hat Folgendes geschrieben: |
Es kann nicht erklärt werden wie Quantenfelder Gravitation erzeugen. Und Laut Standardmodell besteht alles aus Quantenfeldern. |
Das Standardmodell beschreibt doch nur die welt des "Kleinen", also der Elementarteilchen, nicht die der gesammten Physik (wo Gravitation auch inbegriffen ist)
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Ich würde sagen das Standardmodell beschreibt die gesamte bekannte Physik, abgesehen von der Rückwirkung der Quantenfelder auf die Raumzeitmetrik.
Die ART beschreibt die Wirkung der Raumzeitmetrik auf klassische Felder und umgekehrt.
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Zuletzt bearbeitet von index_razor am 22. Jun 2022 12:36, insgesamt einmal bearbeitet |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18030
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| TomS Verfasst am: 22. Jun 2022 12:35 Titel: |
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| index_razor hat Folgendes geschrieben: | Ich würde sagen das Standardmodell beschreibt die gesamte Physik, abgesehen von der Rückwirkung der Quantenfelder auf die Raumzeitmetrik.
Die ART beschreibt die Wirkung der Raumzeitmetrik auf klassische Felder und umgekehrt. |
Und wenn man versucht, darüber hinauszugehen - d.h. die Rückwirkung der Quantenfelder auf die Raumzeitmetrik zu betrachten - dann läuft man u.a. in das von mir o.g. Problem (2) hinein.
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