Dunkle Energie, Strings und Licht

Wissenschaft Physik
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Hallo und guten Tag!

Ich interessiere mich sehr für die Entstehung des Universums und allem, was damit zusammen hängt. Trotz Internet habe ich einige Fragen, auf die ich so keine Antworten finde. Vielleicht kann mir hier jemand helfen meine Fragen und Ideen zu beantworten. Viel Ahnung habe ich leider nicht und meine Fragen werden bestimmt einige zum Lachen bringen, aber eine ernsthafte Diskusion würde mich trotzdem freuen.

Zum Thema.
Wenn man den String-Theorien glauben kann, besteht alles in unserem Universum eben aus diesen Strings. Kleine Energieteilchen, aus denen sich letztlich die Atome und somit unser Universum zusammen setzt.

Nur habe ich bisher in den verschiedenen Urknall-Szenarien noch keinen Zusammenhang mit den Strings finden können. Diese müßten doch eigentlich eine entscheidende Rolle bei der Entstehung gehabt haben.

Da gäbe es dann genau zwei Möglichkeiten:
Entweder waren die Strings Auslöser des Urknalls, da sie die Ursuppe bildeten, oder sie sind während des Urknalls als dessen unmittelbare Folge entstanden, woraus sich dann die Materie und letztlich unser Universum bildete. Muss die „dunkle Energie/Materie“ dann nicht auch aus den Strings entstanden sein?

Woher nehmen die Strings eigentlich ihre Energie, wenn es kein Perpetuum-mobile gibt? Sie existieren ja immerhin schon beinahe 14 Mrd. Jahre, ebenso wie die gesamte Materie. Nach unserer Zeitrechnung sowie den Bedingungen in unserem Universum kann ich mir das nur schwer bis garnicht vorstellen. Da ist es für mich eher zu verstehen, wenn die Strings NICHT Teil unserer Dimension sind, sondern einer der bis zu 13 existierenden; Laut String-Theorie.

Vielleicht unterliegen die Strings in ihrer Dimension gar nicht unseren (bekannten) Naturgesetzen wie Zeit und Geschwindigkeit. Daher können sie auch so lange existieren. Jedenfalls in unserer Dimension.

Das mit der „dunklen Energie“ ist auch so eine Sache: Sie macht vielleicht 80% der gesamten Materie unseres Universums aus, aber keiner hat sie bisher gefunden. Sollte man nicht annehmen, dass etwas so großes sich nicht einfach verstecken kann? Da liegt für mich die Vermutung näher, dass die dunkle Energie ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens ist. Wir können sie nur nicht wahrnehmen.

Vielleicht weil sie sich auch in einer anderen Dimension befindet?
Ich möchte das einmal am Beispiel des Lichts erklären, was ich meine:
Soviel ich gehört habe, haben Photonen keine Ruhemasse. Sie scheinen nur aus ihrer Bewegungsenergie zu bestehen. Wenn Sie Masse hätten, könnten sie sich auch nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, weil ihre Masse dann ja unendlich groß wäre und alles zerstören würde, worauf sie träfe. Woher kommt aber die Bewegungsenergie die wir hier wahrnehmen?

Hier nehme ich einmal die parallele Dimension auf, in der es vielleicht die dunkle Energie gibt. Vielleicht gibt es ja eine Interaktion der Energie zwischen den Dimensionen weil Materie und dunkle Energie gegensätzliche Ladungen haben.

Ich stelle mir dies folgendermaßen vor: Schalte ich eine Lampe ein, so wird Energie freigesetzt. Diese wirkt nun auf Teilchen der dunklen Energie, die durch die unterschiedliche Ladung abgestoßen werden. Diese Bewegung macht sich in unserer Dimension dann als Photon bemerkbar. Wenn das Teilchen der dunklen Energie dann auf Materie trifft (bzw. auf die abgestrahlte Energie des Atomgefüges, die ja nur auf die andere Dimension wirkt), dann müssten wir bei uns eigentlich zwei verschiedene Effekte feststellen können: Das Licht bewegt sich wie eine Welle, gleichzeitig aber auch wie ein Teilchen. Das ist dann auch klar, weil Licht ja praktisch aus diesen beiden Teilen gleichzeitig besteht; In ihrer Dimension eben, in der sie den jeweiligen Naturgesetzen unterliegen. Lassen sich daher String-Theorie und Relativitätstheorie auch nicht vereinigen?

Aus der Sicht unserer Dimension könnten wir feststellen: Das Licht ist eine Welle, solange sich die dunkle Energie bewegt. Trifft sie auf Materie, wird der Zustand der dunklen Materieteilchen geändert. Dementsprechend folgt auch das „Photon“ wieder der dunklen Energie und hat nun ebenfalls andere Eigenschaften.

So ungefähr könnte ich mir das mit dem Licht vorstellen. Für mein Empfinden lassen sich auch einige Fragen hiermit beantworten.

Ich bin schon auf Antworten zu diesem Thema gespannt.

Beste Grüße und einen schönen Tag,
Rolf

2

Hallo.

Das mit der „dunklen Energie“ ist auch so eine Sache: Sie
macht vielleicht 80% der gesamten Materie unseres Universums
aus, aber keiner hat sie bisher gefunden. Sollte man nicht
annehmen, dass etwas so großes sich nicht einfach verstecken
kann?

Na, gerade deswegen heisst sie ja „dunkle Materie“ (dark matter). Und tatsaechlich siehst Du ja am Himmel nur das was leuchtet.

Da liegt für mich die Vermutung näher, dass die dunkle
Energie ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens
ist. Wir können sie nur nicht wahrnehmen.

Wie kann denn etwas, dass ich nicht wahrnehmen kann, Bestandteil meines Lebens sein?

Vielleicht weil sie sich auch in einer anderen Dimension
befindet?

Und dennoch Bestandteil meines taeglichen Lebens? In welchen Dimensionen spielt sich das denn Deiner Meinung nach ab?

Soviel ich gehört habe, haben Photonen keine Ruhemasse. Sie
scheinen nur aus ihrer Bewegungsenergie zu bestehen. Wenn Sie
Masse hätten, könnten sie sich auch nicht mit
Lichtgeschwindigkeit bewegen, weil ihre Masse dann ja
unendlich groß wäre und alles zerstören würde, worauf sie
träfe. Woher kommt aber die Bewegungsenergie die wir hier
wahrnehmen?

Zur Erklaerung von Photonen sind meines Wissens die vielen Dimensionen der Stringtheorie gar nicht notwendig. Aber vielleicht klaert mich jemand auf, der das besser weiss als ich?

Im Uebrigen koennen Photonen ihre Energie in Masse umwandeln, z. B. beim Zerfall in ein Elektron und ein Positron. Umgekehrt kann Energie, die z. B. als Anregungsenergie in einem Atomkern gespeichert ist, in ein Photon umgewandelt werden. Die Umwandlung von Energie und Masse ineinander folgt immer der beruehmten Gleichung E = m*c^2. Bei allen diesen Umwandlungen achtet die Natur von selber darauf, dass sonstige Erhaltungssaetze wie z. B. die des Impulses, des Drehimpulses und der Leptonenzahl erfuellt sind.

Hier nehme ich einmal die parallele Dimension auf, in der es
vielleicht die dunkle Energie gibt. Vielleicht gibt es ja eine
Interaktion der Energie zwischen den Dimensionen weil Materie
und dunkle Energie gegensätzliche Ladungen haben.

Was ist denn eine parallele Dimension?

Ich stelle mir dies folgendermaßen vor: Schalte ich eine Lampe
ein, so wird Energie freigesetzt. Diese wirkt nun auf Teilchen
der dunklen Energie, die durch die unterschiedliche Ladung
abgestoßen werden. Diese Bewegung macht sich in unserer
Dimension dann als Photon bemerkbar. Wenn das Teilchen der
dunklen Energie dann auf Materie trifft (bzw. auf die
abgestrahlte Energie des Atomgefüges, die ja nur auf die
andere Dimension wirkt), dann müssten wir bei uns eigentlich
zwei verschiedene Effekte feststellen können: Das Licht bewegt
sich wie eine Welle, gleichzeitig aber auch wie ein Teilchen.
Das ist dann auch klar, weil Licht ja praktisch aus diesen
beiden Teilen gleichzeitig besteht; In ihrer Dimension eben,
in der sie den jeweiligen Naturgesetzen unterliegen. Lassen
sich daher String-Theorie und Relativitätstheorie auch nicht
vereinigen?

Ehrlich gesagt habe ich diesen Abschnitt Deiner Ausfuehrungen ueberhaupt nicht verstanden. Woraus schliesst Du denn, dass die Energie der Lampe in eine andere Dimension hineinwirkt? Und um welche Energie handelt es sich eigentlich? Meinst Du die Waerme der Lampe? Oder die elektrische Energie im Gluehwendel? Oder eine ganz andere, der Menschheit bisher verborgen gebliebene Energieform?

Und voellig unverstaendlich bleibt mir, wie Du aus Deinen Ausfuehrungen herleitest, dass Photonen gleichzeitig Wellencharakter und Teilchencharakter haben. Kannst Du diesen Gedanken vielleicht noch einmal ausfuehren?

Beste Grüße und einen schönen Tag,

Danke ebenso: :smile:

3

Hallo
Mir gefällt die Verwendung der Worte Ursuppe und Strings nicht.
Ich glaubte, den Begriff Strings mit Objekten kosmischer Dimensionen in Verbindung gebracht zu haben und nicht etwas auf atomarte Ebene, und Ursuppe ist der erste Ozean der Erde gewesen, in dem sich Leben bilden konnte.
Bringst Du vielleicht etwas durcheinander?.
Überhaupt hab ich Schwierigkeiten den ganzen Artikel zu lesen, es treten ständig so bedeutungsschwangere Worte auf, aber wo ist das Problem?
MfG
Matthias

4

Hallo,

Ich glaubte, den Begriff Strings mit Objekten kosmischer
Dimensionen in Verbindung gebracht zu haben und nicht etwas
auf atomarte Ebene

es gibt zweierlei, völlig verschiedene Objekte, die als „Strings“ bezeichnet werden. Einerseits eindimensionale, topologische Defekte der Raumzeit (kosmische Strings) und andererseits die fundamentalen Objekte der Stringtheorie.

Ursuppe ist der erste Ozean der Erde gewesen, in dem sich Leben
bilden konnte.

Auch dieser Begriff wird je nach Zusammenhang unterschiedlich verwendet, gelegentlich etwa auch für die Phase am „Beginn“ des Universums.

–
PHvL

5

Hallo,

Nur habe ich bisher in den verschiedenen Urknall-Szenarien
noch keinen Zusammenhang mit den Strings finden können.

die Bereiche, in denen die Stringtheorie erforderlich wäre, um experimentelle[1] Abweichungen von dem herkömmlichen, auf der allgemeinen Relativitätstheorie beruhenden, Standardmodell der Kosmologie zu erklären, sind unseren Instrumenten wahrscheinlich schlicht unzugänglich (zu hohe Energie).

Diese müßten doch eigentlich eine entscheidende Rolle bei der
Entstehung gehabt haben.

Als einheitliche Theorie von Allem, sollte die Stringtheorie das Universum ohne singuläre Punkte beschreiben – das was wir extrapolierend als Anfang bezeichnen, ist also eher ein Punkt, in dem unser aktuelles Modell die Wirklichkeit nicht mehr korrekt beschreibt, sondern durch ein besseres (eventuell stringtheoretisches) zu ersetzen ist.

Allerdings ist dieser Bereich experimentell unzugänglich, so dass man Hypothesen, auf welche Art genau dies geschieht, nicht überpüfen kann. Statt aber in wüste Spekulation zu verfallen, wartet man in Einklang mit Herrn von Ockham eher ab.

Da gäbe es dann genau zwei Möglichkeiten:
Entweder waren die Strings Auslöser des Urknalls, da sie die
Ursuppe bildeten, oder sie sind während des Urknalls als
dessen unmittelbare Folge entstanden, woraus sich dann die
Materie und letztlich unser Universum bildete.

Wie oben skizziert ist es eher die dritte Möglichkeit: der Urknall ist lediglich eine mathematische Extrapolation der effektiven Theorie von niedrigen Energien in Bereiche von hohen Energien, in der sie keine Gültigkeit besitzt. Die fundamentale Theorie löst die Urknall-Singularität auf, so dass es einen solchen Punkt nicht gibt.

Muss die „dunkle Energie/Materie“ dann nicht auch aus den Strings
entstanden sein?

Ist die Stringtheorie die Theorie von Allem, so besteht (nicht entsteht) alles aus Strings. Auch die Felder, welche uns als dunkle Energie oder als dunkle Materie erscheinen, sind lediglich Anregungen des fundamentalen Strings.

Woher nehmen die Strings eigentlich ihre Energie, wenn es kein
Perpetuum-mobile gibt?

Die Frage verstehe ich nicht - da könntest du genausogut fragen, wie man Wasser kochen kann, wo es doch kein Perpetuum Mobile gibt?

Das mit der „dunklen Energie“ ist auch so eine Sache: Sie
macht vielleicht 80% der gesamten Materie unseres Universums
aus, aber keiner hat sie bisher gefunden. Sollte man nicht
annehmen, dass etwas so großes sich nicht einfach verstecken
kann?

Kann es ja nicht: die dunkle Materie hat sich ganz klar durch seine Gravitationswirkung verraten. Allerdings scheint sie eben an die anderen Kräfte nur sehr schwach zu koppeln, so dass ein Nachweis mit Teilchendetektoren, welche die Gravitation nicht benutzen, schwierig ist.

Bei der dunklen Energie ist es ja so, dass der experimentelle Befund ja gerade viel zu gering ist gegenüber der theoretischen Vorhersage.

Vielleicht weil sie sich auch in einer anderen Dimension
befindet?

Tendentiell erscheinen Teilchen, welche sich in Extradimensionen ausbreiten eher schwerer, als Teilchen, die dies nicht tun, denn die Energie, die in der Bewegung längs der Extradimension steckt, erscheint uns ja als Masse, da sie nicht mit einer erkennbaren Bewegung verbunden ist.

Hier nehme ich einmal die parallele Dimension auf, in der es
vielleicht die dunkle Energie gibt.

Ich weiß nicht, was eine „parallele Dimension“ ist. Unter einer (zusätzlichen) Dimension versteht man, dass der Raum nicht drei- (Koordinaten x, y, z) sondern vierdimensional (Koordinaten x, y, z, w) ist. Eine zusätzliche Dimension ist daher orthogonal zu den unseren.

Ich stelle mir dies folgendermaßen vor: Schalte ich eine Lampe
ein, so wird Energie freigesetzt.

Eine Lampe setzt keine Energie frei sondern wandelt Bewegungsenergie von Ladungsträgern im Stromnetz in elektromagnetische Strahlung um.

[1] Als Kosmologe verwende ich die Worte Experiment und Beobachtung synonym, obwohl mir der qualitative Unterschied bewusst ist.

–
PHvL

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Verstehe nicht, dass Du Dich in sowas überhaupt einmischt, da Dir jegliche blasse Ahnung fehlt; also das taugt auch nicht für das Biertisch bla-bla; Tipp: schaust Dir erst mal schön langsam Begriffe an, versuchst eine blasse Vorstellung wenigstens zu kriegen; als da wären A. Sommerfeld`s Gleichungen zum Licht, Streutheorie, Streumatrix (Heisenberg), Schrödinger Gleichung, wo längere Zeit nicht mal die anderen Physiker wussten, wie die zu deuten ist usw.; und überhaupt sagst Du „String“ zu Teilchen, wo es ja - wenn auch sehr kleine, eben Strings sind. Lauter bla-bla; Es ist doch komplett unsinnig, hierüber zu spekulieren, da die Physiker, die allerdings die Begriffe wenigstens beherrschen u. ein Bild davon sich machen können- kaum eine Vorstellung haben; Du aber konstruierst „Widersprüche“- von Begrifflichkeiten, wo Du nicht den blassesten einer Ahnung hast. Mir sagt dies, dass Du zur Physik nicht die Bohne taugst- da Dir schon der Respekt vor diesen tiefen Dingen abgeht. Schau Dir mal die mathematischen Formen an- die waren zuerst- erst dann haben die Physiker daraus sich eine Vorstellung gemacht, gefordert, da müsste ja noch dieses oder jenes Teilchen sein- sonst stimmt das math. Modell nicht. Sehr oft, war es dann so, dass dann (z.B. die Quarks) Teilchen gefunden wurden, die aber zuerst die math. Forderung war. Derzeit müsste das so genannte Higgs…; also schmink Dir das ab;
„Halbwissen“ ? Wie gesagt, Du hast nicht mal den Dunst einer blassen Ahnung hast - so such Dir doch ein Lieblingsgebiet, wo Du ein Quentchen wenigstens weisst; Märklin -Eisenbahn oder Autos, etwas, VWL, wo jeder mit quasselt…; Politik, auch da kann jeder seinen Senf dazu geben u. hat meist irgendwie a bisserl auch recht;