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Physik

Viele verstehen den Urknall als singuläres Ereignis, Was zu einem Erklärungsnotstand führt. Ebenso wie der Gedanke der Einzigartigkeit. Lösen lässt sich das, indem man in Unendlichkeiten denkt, wobei man sich Unendlichkeit nicht vorstellen kann. Unendlichkeit ist nicht »groß«, »sehr groß« oder »riesig«, das trifft es überhaupt nicht

Lesedauer 12 Minuten, 31 Sekunden, Artikel zuletzt bearbeitet am 18. April 2021
Physik

Urknall

Viele verstehen den Urknall als singuläres Ereignis, Was zu einem Erklärungsnotstand führt. Ebenso wie der Gedanke der Einzigartigkeit. Lösen lässt sich das, indem man in Unendlichkeiten denkt, wobei man sich Unendlichkeit nicht vorstellen kann. Unendlichkeit ist nicht »groß«, »sehr groß« oder »riesig«, das trifft es überhaupt nicht. Und wieso sollte der Urknall ein singuläres Ereignis sein? Das wäre absurd. Zugegeben: Dann käme das anthropische Pinrzip zum Tragen.

Das absolute Nichts kann es rein logisch betrachtet nicht geben. Denn das Nichts zeichnete sich durch vollständige Eigenschaftslosigkeit aus, aber schon seine bloße Existenz wäre eine Eigenschaft.

Man sollte also vielmehr davon ausgehen, dass es eine ewigen, unendlich große Raumzeit gibt, in der sozusagen ständig überall Urknalle stattfinden. In dem ständig Universen entstehen und vergehen. Mit völlig unterschiedlichen Naturgesetzen als in unserem Universum. Und warum? Weil alles, dessen Eintrittswahrscheinlichkeit größer als null ist, in einem unendlichen Zeitrahmen passieren muss. Und zwar unendlich oft. Es gibt also unendlich viele Universen. Beispielsweise unendlich viele, in denen Angela Merkel einen grünen Schnurrbart trägt. Es gibt also unendlich viele Universen in unendlich vielen verschiedenen Varianten.

Wellen und Teilchen

Die meisten Leute stellen sich vor, dass da Solitonen in der Gegend herumfliegen. Harald Lesch stellt sich so etwas wie schwingende Saiten vor. Ich stelle mir isotrope, dreidimensionale Felder vor, meinetwegen so etwas wie »Wellenfelder«. Das macht einige Phänomene überhaupt erst erklärbar. Beispielsweise dass, das ein Photon in seiner »Wellenform« mit sich selbst interferieren kann. Oder das ein Teilchen vermeintlich an zwei Orten gleichzeitig sein kann – wobei es ja nach Einstein gar keine tatsächliche Gleichzeitigkeit gibt. Das große Rätsel ist nun, wie der »Zusammenbruch« der »Wellenfunktion« funktioniert. Und wo und warum. Und wann. Wobei der Begriff »Wellenfunktion« irreführend ist. Treffender wäre »Welleneigenschaft«, oder eben »Wellenfeldeigenschaft«. Bei einem Apfel spricht man ja auch nicht von einer »Obstfunktion«.

Wobei sich die Frage stellt: Warum sollte sich ein »Wellenfeld« nur an zwei Orten »gleichzeitig« als Teilchen manifestieren? Warum zwei? Warum nicht an unendlich vielen? Und ist Zeit nun absolut relativ? Offensichtlich nicht, warum ist sonst die Lichtgeschwindigkeit immer dieselbe? Egal, von wo aus man sie misst? Ich gehe davon aus, dass es mit der Zeit wie mit dem Raum ist – beide sind rleativistischen Effekten unterworfen, sie haben aber auch einen absoluten Aspekt. Beide überlagern sich beziehungsweise können sich überlagern.

Zwar halte ich die Idee vom »Ein-Elektronen-Universum« für absurd. Aber der Gedanke der »Wellenfelder«, die sich unendlich oft als Teilchen manifestieren können, machte sie immerhin prinzipiell möglich.

Das alles bedeutet auch, dass das Universum von sehr vielen »Wellenfeldern« durchsetzt ist, teilweise haben sie eine begrenzte Ausdehnung, teilweise eine unbegrenzte Ausdehnung. Und sie überlagern sich.

Die Sprache der Natur

Galileo sagte einst: »Das Buch der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben«. In einem mathematischen Fachbuch heißt es, niemand zweifle heute ernsthaft daran, dass Galileo Recht hatte. Doch. Zwei Beispiele: »Mehrkörperprobleme« scheinen mathematisch prinzipiell unlösbar zu sein. Die Natur hingegen löst sie, sie »macht« es einfach. Mehrkörperdynamiken finden statt. Und Singularitäten und somit Schwarze Löcher sind eine Extremlösung der Relativitätstheorie. So wie es aussieht, gibt es sie tatsächlich. Andererseits wären Weiße Löcher die andere Extremlösung. Es sieht überhaupt nicht danach aus, als gäbe es sie.

Das Fermi-Paradoxon

Viele meinen ja, man könne aus dem Fermi-Paradoxon einen Grund dafür folgern, dass es keine außerirdischen Zivilisationen gibt. Genauso gut könnte man daraus aber auch einen Grund dafür folgern, dass es sie gibt. Hier ein Paradoxon, aus dem man diesen Grund auch folgern kann: Dass wir noch kein außerirdisches Signal empfangen haben, könnte dafür sprechen, dass es sehr viele außerirdische Zivilisationen gibt.

Popper

In der Wissenschaft gibt es das Poppersche Falsifikationsprinzip. Demnach kann eine wissenschaftliche Theorie durch ein einziges Gegenbeispiel falsifiziert werden. Wenn man beispielsweise sagt: Alle Schwäne sind weiß, dann reicht der Nachweis eines einzigen schwarzen Schwans, um diese Aussage zu widerlegen. Dann gibt es aber auch ein Verifikationsprinzip, wenn die Aussage entsprechend formuliert ist. Wenn man beispielsweise sagt: Es gibt schwarze Schwäne, dann reicht der Nachweis eines einzigen schwarzen Schwans, um diese Aussage zu verifizieren.

Das vermeintliche Informationsparadoxon Schwarzer Löcher

Signale außerirdischer Zivilisation könnten so hochentwickelt sein, dass sie so stark komprimiert wären, sodass man sie von Weißem Rauschen nicht unterscheiden könnte. Daraus folgt: Die kosmische Hintergrundstrahlung könnte wahnwitzig viel Informationen enthalten. Wir wüssten lediglich nicht, wie wir sie dekomprimieren können. Das ganze würde auch das vermeintliche (!) Informationsparadoxon der Schwarzen Löcher auflösen. Und dekomprimieren würde sich die Information letztlich von selbst. Allerdings erst in einem unendlichen Zeitrahmen. Wenig praktikabel.

Hawking-Strahlung

Es kann ja nun nur so sein, dass die Massenabnahme eines Schwarzen Lochs deshalb stattfindet, weil das hineinfallende Teilchen des Teilchenpaars ein Annihilationspotenzial besitzt, ansonsten würde sich der Effekt statistisch ausgleichen – soll heißen: ob nun das Materieteilchen oder das Antimaterieteilchen hineinfällt, spielt keine Rolle. Nun ist es so, dass ja beide Teilchen des Teilchenpaars ein Annihilationspotenzial besitzen, was wiederum hieße, dass die Massenabnahme doppelt so schnell stattfinden würde – in Anbetracht des Umstandes, dass es ja fraglich ist, ob ein Teilchen überhaupt entkommen kann. Wieso sollte das so sein? Haben die Teilchen denn einen Impuls? Voraussetzung für das Prinzip der Hawking-Strahlung ist doch letztlich nur, dass beide Teilchen getrennt »hineinfallen«, dann liefe die Massenabnahme – wie gesagt – doppelt so schnell ab. Und es gäbe gar keine Strahlung. Und wenn es sie gäbe, hätte das entkommende Teilchen entweder ebenfalls ein Annihilationspotenzial, was hieße, dass die Masse des gesamten übrigen Universums ebenfalls abnähme, oder es hätte es nicht prinzipiell, dann müsste sich der Effekt wiederum statistisch ausgleichen und das ganze Konzept wäre hinfällig.

Zumal: Wie weit sind denn die beiden entstandenen Teilchen voneinander entfernt? Das kann ja im Grunde genommen nur eine Planck-Länge sein, oder? Oder ist es vielmehr eine beliebige Entfernung? Könnte sie auch unendlich sein? So oder so hieße das, dass der Effekt der Massenabnahme bei jeglicher Materie stattfinden müsste. Nicht nur bei Schwarzen Löchern. Was für die Hawking-Strahlung, so es sie gibt, auch gälte. Zumal man erstmal »vor« die Planck-Zet kommen müsste.

Nun würde das ja auch bedeuten, dass die Hawking-Strahlung, so sie denn überhaupt stattfindet, dreigestaltig wäre: Teilchen, Antiteilchen, Annihilationsteilchen (Photon) … wobei sich bei letzterem die Frage nach dem Impuls nicht stellt, jedoch die nach dem Vektor. Diese stellt sich für die Hawking-Strahlung grundsätzlich (siehe unten). Quatsch … Photonen sind in ihrem »Wellenfeldzustand« isotrop.

Meine Schlussfolgerung ist nun die: Das Phänomen der Massenabnahme durch das von Hawking beschriebene Prinzip gibt es, es findet aber bei jeglicher Materie statt. Die Hawking-Strahlung gibt es nicht. Dennoch können Schwarze Löcher vermeintlich strahlen, wenn die Annihilationsteilchen aus seiner Richtung kommen … aber nicht stärker als das übrige Universum.

Wie groß ist denn die Energie des Annihilationsteilchens? Ist sie größer als die Energie des Teilchenpaars? Falls nicht, wäre das ganze letztlich ein Nullsummenspiel, würde aber lokale Phänomene zulassen, sogar dauerhaft. Denn ich gehe aufgrund der reinen Logik davon aus, dass es einen unendlich großen Raum gibt, in dem ständig überall Urknalle »aufpoppen« … mithin gäbe es unendlich viele Universen. Ich gehe auch davon aus, dass es so etwas wie »Zeit« im Grunde genommen gar nicht gibt, sondern dass sie lediglich ein Emergenzphänomen ist. Wäre die Energie des Annihilationsteilchens größer, würde die existierende Gesamtmasse auf Dauer zunehmen, wäre sie kleiner, würde sie auf Dauer abnehmen. Doch … Zeit gibt es. Darüber gilt es noch nachzudenken.

Hawking hat den Faktor Zeit vergessen. Von jedem Punkt im Raum aus betrachtet, an dem der Raum nicht so stark komprimiert ist wie innerhalb des Schwarzschildradius, »verdampft« ein Schwarzes Loch niemals. Aus seiner eigenen Sicht schon. Es gibt lediglich scheinbar Strahlung ab.

Die Singularität im Inneren Schwarzer Löcher nimmt von außen betrachtet, besser von außen »gedacht« niemals an Masse zu, denn jeglich ins Schwarze Loch fallende Masse bleibt am Ereignishorizont hängen, weil ab dort scheinbar die Zeit stillsteht. Wie soll man sich nun die »Verschmelzung« zweier Schwarzer Löcher vorstellen?

Und wie soll man sich nun die Massenzunahme oder Massenabnahme vorstellen? Als Gesamtkonzept betrachtet kann sie stattfinden. Aber erweitert sich der Schwarzschildradius, wenn die Massenzunahme lediglich am Ereignishorizont stattfindet? Und gilt für die Massenabnahme umgekehrt dasselbe? Ist das nicht paradox? Offensichtlich stimmt hier etwas nicht.

Warp-Antrieb

Tja … der Warp-Antrieb. Die Theorie ist: Die Raumzeit vor dem Raumschiff wird komprimiert, die dahinter wird expandiert, sodass sich das dann ausgleicht. Dazwischen befindet sich eine »Warpblase«, in der das Raumschiff dann mitreist. Aber: Wenn sich das Raumschiff nicht bewegen würde, würde erstmal gar nichts passieren. Davon, dass die Warpblase auf einer Welle ritte, kann man nicht sprechen. Das Bild von einem Objekt auf der Erde, vor dem der Luftdruck verringert wird, und hinter dem der Luftdruck erhöht wird, trifft nicht zu. Im Vakuum gibt es keinen Wind, der dann entstehen könnte, und es gibt auch keinen »Raumwind« oder »Raumzeitwind«. Wenn, dann müsste die Raumzeit vor dem Schiff, hauptsächlich aber um das Schiff herum komprimiert werden. Dahinter müsste gar nichts passieren … sie würde dann von selbst wieder expandieren. Und dann müsste sich das Schiff auch bewegen. Weil es dann bei gleicher Geschwindigkeit eine kürzere Strecke zurücklegen müsste, würde es aus der Sicht von außen deutlich schneller sein. Je nachdem, wie schnell es ist, wäre es überlichtschnell, wenn die Raumzeit auf null gestaucht würde, sogar unendlich schnell. Dem steht dann allerdings im Wege, dass das nur auf einer sehr kurzen Strecke funktionierte – nämlich so weit, wie die Raumzeit dann auch komprimiert wäre. Diese Komprimierung selbst könnte sich wiederum ihrerseits nicht überlichtschnell ausbreiten oder bewegen. Da beißt sich die Katze in den Schwanz. Und das Schiff flöge natürlich nur in Relation zur umgebenden, nicht komprimierten Raumzeit schneller – es könnte das Licht in der umgebenden Raumzeit überholen. Somit würde die Ursache die Wirkung überholen – das wäre unlogisch. Fazit: Ein Warpantrieb mit Überlichtgeschwindigkeit kann nicht funktionieren. Das wäre völlig unlogisch. Der Theorie nach könnte zwar ein Raumschiff in Relation zur normalen Raumzeit schneller als das Licht fliegen, aber summa summarum ist das logisch eben doch unmöglich. Warp ermöglicht bestenfalls Lichtgeschwindigkeit, was nicht viel brächte. Bleibt die Frage: Warum ist überhaupt die Lichtgeschwindigkeit die Obergrenze? Das ist offenbar eine gegebene Naturkonstante. Warum? Womöglich Zufall. Da kommt das anthropische Prinzip zum Tragen – wobei das natürlich ein logischer Zirkelschluss ist. Es erklärt in diesem Sinne gar nichts. Nach meiner Theorie gibt es einen unendlich großen und unendlich lange existierenden Raum mit unendlich vielen Universen, in dem ständig neue Universen entstehen und vergehen. Ebenso kann es nach den Gesetzen der Logik vor dem Urknall kein »Nichts« gegeben haben. Denn ein »Nichts« zeichnet die völlige Eigenschaftslosigkeit aus. Aber allein schon die Existenz wäre eine Eigenschaft. Es sei denn, die Logik würde nicht immer und überall gelten. Schwer vorstellbar. Davon mal abgesehen: Wie will man den Raum komprimieren oder expandieren? Soweit wir wissen, komprimiert Masse den Raum, ob er überhaupt expandieren kann, wissen wir nicht. Und wie will man diesen schwer vorstellbaren Mechanismus vor und hinter das Schiff projizieren? Bei »Star Trek« ist das ein Feld, das Warp-Feld. Wie das funktionieren soll, ist unklar. Mit mathematischen Gleichungen lässt sich das darstellen, damit lässt sich fast alles darstellen, denn Mathematik ist ultimativ abstrakt. Deshalb braucht Albucierre dann auch Materie mit »negativer Energie«, damit seine Gleichungen aufgehen. Aber was das überhaupt sein soll, ist unklar. Und nun hat ein Physiker einfach neue Teilchen erfunden, die »Solitonen«, damit seine Gleichungen aufgehen. Dabei ist das »Soliton«-Konzept Kalter Kaffee, bei »Star Trek: Next Generation« kam schon eine »Solitonwelle« vor. Und beide brauchen wahnwitzig viel Energie, um den Raum zu manipulieren, weil Energie eben auch Masse ist und umgekehrt. Aber wie man nun aus Energie Masse machen will, ist ebenso unklar.

Raum

Der Begriff »Krümmung« ist irreführend … der Raum wird komprimiert, nicht »gekrümmt«. Das heißt, er wird außerhalb der Ausdehnung dieser Komprimierung gedehnt – irgendwo muss die Komprimierung ja herkommen. Insofern ist auch der Begriff »Gravitationswelle« irreführend – da geht ja nichts mehrfach auf und ab, da kommen erst eine Dehnung und dann eine Komprimierung an, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Das erklärt die Längenkontraktion und die Zeitdilatation. Die Zeit dilatiert umgekehrt proportional zur Raumkontraktion. Scheinbar. Im Rahmen eines relativistischen Effekts.

Garagenparadoxon beziehungsweise Hangar-Paradoxon

In einem Youtube-Video löst jemand das »Hangar-Paradoxon« oder »Garagenparadoxon« durch die Annahme, dass Zeit vollständig relativ sei. Und sagt, das sei unbestritten.

Ganz so einfach und unbestritten ist das ganze leider nicht. Zum einen müsste man das ganze dann auch aus Sicht der »Tore« betrachten. Zum anderen funktionierte das nur unter der Annahme, dass Zeit tatsächlich vollständig relativ ist. Das hieße dann aber auch, dass es kein Zwillingsparadoxon gäbe und dass Schwarze Löcher niemals verdampfen könnten (und auch, dass die Masse der Singularität im Inneren niemals zunehmen könnte). Ich gehe derzeit davon aus, dass Zeit tatsächlich vollständig relativ ist. Dann stellte sich aber die Frage, warum es sie überhaupt gibt … warum nicht alles in Nullzeit passiert. Warum wir überhaupt so etwas wie Zeit erleben. Nun könnte man sagen: Weil die Lichtgeschwindigkeit nun einmal die höchstmögliche Geschwindigkeit ist. Das sei eine gegebene Naturkonstante (was es zweifellos ist). Das wäre aber als Erklärung ein logischer Zirkelschluss.

Und bei der Längenkontraktion ist es wieder anders. Zum einen ist die Längenkontraktion ein relativistisches Phänomen. Gleichzeitig aber auch ein absolutes Phänomen, denn Masse komprimiert ja tatsächlich den Raum, sodass das berühmte Raumschiff nicht nur kürzer, sondern überhaupt kleiner wird. In allen drei Dimensionen. Während bei der relativistischen Längenkontraktion in erster Linie nur eine Dimension betroffen ist, nämlich die Länge.

Und aus Sicht der berühmten Raumschiffes findet die Längenkontraktion alles anderen tatsächlich nur als relativistisches Phänomen statt.

Das heißt: Das besagte Paradoxon lässt sich doch durch die Kontraktion erklären. Nicht durch die relativistische Längenkontraktion, aber durch die tatsächliche Kontraktion in allen drei Dimensionen.

Das besagte Gedankenexperiment krankt aber auch an weiteren Problemen. Zuerst einmal daran, dass es eben nur ein Gedankenexperiment ist. Man weiß erst einmal nicht, ob das Raumschiff nun abgeschnitten wird oder nicht. Beziehungsweise ob die Leiter in die Garage passt oder nicht. Es wird einfach behauptet, das Raumschiff würde nicht abgeschnitten und die Leiter passe in die Garage. Und es wird behauptet, der Grund dafür seien die Folgerungen aus der RT. Und es wird behauptet, das sei nun paradox, weil es vermeintlich eben doch nicht so sei. Was gilt denn nun? Das Gedankenexperiment ist paradox an sich. Nicht aber sein Gegenstand. Genauso gut könnte man sagen, ein Apfel sei keine Birne, weil beide Obst seien, und das sei paradox. Das ist aber einfach nur Unsinn.

Dann krankt es daran, dass die Längenkontraktion lediglich als relativistischer Effekt behauptet wird. Wenn sie aber nicht auch ein tatsächlicher Effekt wäre, würde das Raumschiff eben doch abgeschnitten. Und es krankt daran, dass behauptet wird, es gäbe prinzipiell keine »Gleichzeitigkeit«, weil das nur eine Frage des Standpunkts sei. Das ist unlogisch. Denn selbst wenn das so wäre, gäbe es ja einen Standpunkt, von dem aus betrachtet es sie eben doch gibt. Dann gäbe es sie eben doch. Und rein logisch gibt es sie auch absolut. Es sieht lediglich nicht von jedem Standpunkt aus so aus.

Und es krankt daran, dass es albern ist. »Stelle eine Leiter, die sich mit 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegt, in der Garage ab«.

Fazit: Aus dem besagten vermeintlichen Paradoxon zu folgern, die RT sei falsch, ist Unsinn. Umgekehrt löst die RT das Paradoxon aber auch nicht. Und sie ist unvollständig. Zumindest das ist unbestritten.

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