Wieviel Dimensionen hat der Raum?

Hi, an alle Interessierten,

ich habe in der Literatur von verschiedenen Versionen des Raumes und dessen Dimensionen gelesen. Der Mensch ist dreidimensional, Länge-Breite-Höhe. Vielleicht kommt noch die Zeit als vierte Dimesion dazu. Oder ist diese nur die Erscheinungsform der Energie der Masse, welche wiederum die Gravitation „erzeugt“? Was ist eine Dimension? Eine Erscheinungsform der Energie, Abwandlungen von Zeit und Raum? Sind Zeit und Raum nur Abstraktionen von Energie? Ist die Energie des Raumes begrenzt? Wie hoch ist die Energie des Raumes und in welcher Dimension? War die Energie immer schon da, was war vorher? Urknall hin oder her, ist das nicht nur die Umwandlung einer Dimension? Ist der jetzt vorhandene Raum eine Darstellung von Microsekunden im Macrokosmos (Thema, was ist Zeit im Raum?)? Gibt es eine Welt der Energien ohne Materie? Ist Energie an Raum und Zeit gebunden oder gebärt Energie Raum und Zeit (und Materie)? Was ist der Ursprung? Winziges (Urknall!) Pünktchen Energie oder doch nur Umwandlung aller 21 Dimensionen des quantenphysikalischen Weltbildes?

André

Hi Andre,

alle Achtung, darüber willst Du hier diskutieren.
Ich hoffe nur, Du findest einen Diskussionspartner dessen Horizont weit genug reicht.

Zu deiner ursprünglichen Frage.
Der Raum hat definitiv 3 Dimensionen.

Gruß Thomas

Falls Du es noch nicht getan hast, lies doch mal das Buch „Jenseits von Einstein“ (Autor hab ich vergessen). Ich find die darin aufgestellte Theorie der Super-strings und den eingefalteten 17 Dimensionen echt interessant!

Hallo,

nett die Super-String-Theorie zu erwähnen, da gibt es genug Literatur. Einstein hat versucht, alles in Einklang zu bringen (glatter Marmor), aber andere versuchten diesen Vorbehalt aufzuklären, indem sie den Horizont zu überschreiten versuchten, es existiert das Universum nicht nur in den bekannten, greifbaren Dimensionen, entweder 17 oder 21 Dimensionen sind stabil, wie war das doch beim Urknall, wo sich die Dimensionen bildeten? Fachleute, meldet euch!

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

aha!?!

Der Raum hat definitiv 3 Dimensionen.

Woher willst du das denn so genau wissen???

Bobok Semjon.

Kommt auf den Raum an …
[…]

Zu deiner ursprünglichen Frage.
Der Raum hat definitiv 3 Dimensionen.

Das ist so nicht ganz richtig. In der Mathematik sowie auch in der Physik gibt es die unterschiedlichsten „Raeume“, die mit unserer Vorstellung teilweise recht wenig zu tun haben.

Diese koennen dann beliebig viele Dimensionen haben (sogar unendlich viele!)

Als gute Einfuehrung empfehle ich ein beliebiges Buch ueber lineare Algebra (weil alles lineare einfach und wohlverstanden ist :smile: und dort ein Blick in das Kapitel „Vektorraeume“

Gruss

Jens

Ouups… das sind jetzt eine ganze Menge Fragen auf einmal!
Ich will mal versuchen mich der Reihe nach an das Thema 'ranzutasten:

Zunaechst mal ganz grundsaetzlich: Die Zahl der Dimensionen ist die Anzahl der unabhaengigen Angaben, die Du brauchst, um einen Punkt in Deinem (erst mal ganz beliebigen) Raum eindeutig festzulegen.

In unserem „normalen“ makroskopischen Raum, in dem wir uns befinden,sind das erst mal DREI: Egal, ob Du nun Laege, Barie und Hoehe oder stattdessen z.B. eine Laenge und zwei Winkel nimmst: Drei Angaben brauchst Du immer, egal was Du auch versuchst. (Ganz banal und ueberhaupt nicht esoterisch…)
Wenn Dein „Raum“ stattdessen ein Blatt Papier waere, haettest Du nur zwei Dimensionen, in irgendeinem abstrakten mathematischen Raum kannst Du beleibig viele Dimesionen haben.

(Die Frage, warum unsere Welt offensichtlich gerade diese drei Raumdimensionen hat, ist uebrigens ein Raetsel, auf das kein Physiker auch nur annaehernd eine Antwort weiss!)

Mr. Einstein hat in seiner beruehmten (speziellen) Relativitaetstheorie jetzt festgestellt, dass sich die Zeit in mathematischer Hinsicht fast genauso wie eine Raum-Dimension behandeln laesst. Das spielt v.a. eine Rolle, wenn man sehr schnell bewegte Systeme betrachtet: Dann veraendern sich sowohl Raum- als auch Zeitabstaende, aber aus Raum und Zeit zusammen kann man eine Groesse konstruieren, die in allen Bezugssystemen unveraendert ist.

Energie, Masse und Gravitation haben mit der ZAHL der Dimensionen direkt erst mal nichts zu tun. Allerdings veraendert eine vorhandene Masse (oder Energie - das ist physikalisch gesehen dasselbe) die STRUKTUR des Raumes und erzeugt auf diese Weise die Gravitation. Man spricht hier von „Raumkruemmung“. Dass ohne Materie (bzw. Energie) auch kein Raum existieren wuerde, ist u.a. eine Folgerung aus der _allgemeinen_ Relativitaetstheorie.

Das Stichwort „17 Dimensionen“ (oder noch mehr) bezieht sich dann wieder auf noch etwas Anderes, naemlich auf die sogenannten „Stringtheorien“: Die gehen u.a. davon aus, dass es ‚eigentlich‘ sehr viel mehr Dimensionen gibt, als wir makoskopisch wahrnehmen, aber dass alle bis auf drei auf _extrem_ kleinem Masstab „aufgerollt“ sind, so dass wir sie nicht bemerken. (Versuche besser gar nicht erst, Dir das bildlich vorzustellen - das schafft auch kein theoretischer Physiker!) Letztlich geht es dabei darum, ein mathematisches Modell zu entwerfen, bei dem die Gravitation gemeinsam mit den uebrigen Wechselwirkungen der Teilchenphysik beschrieben wird. Ansonsten stellen sich einem naemlich bei diesem Veruch naemlich einige unueberwindliche Hindernisse in den Weg.

Ob dies Gedankenkonstruktion allerdings auch tatsaechlich in der Natur verwirklicht ist, ist bisher reine Spekulation.

Martin

Vielleicht kommt noch die Zeit als vierte
Dimesion dazu.

Der Mensch spricht von Dimensionen, damit
er physikalische Gesetze formulieren kann,
damit er seine Beobachtungen beschreiben
kann. Insofern halte ich die Dimension nicht
fuer etwas Physikalisches, sondern fuer eine
mathematische Abstraktion. Die Zeit als
Dimension aufzufassen, ist daher eine Finte
in der Relativitaetstheorie, um ihren mathe-
matischen Formalismus zu vereinfachen.

Ist die Energie des Raumes begrenzt?

Gute Frage, auf die ich eine Ant wort geben
koennte, wenn ich wuesste, wie hoch die
Energie des Quantenvakuums ist (ein heisses
Thema der Quantentheorie).

War die Energie immer
schon da, was war vorher?

Gott?
Eine sehr philosophische Frage, auf die Dir
die Physik sicher keine fundierte Antwort
geben kann. Vielleicht hilft da eines Tages
das Quantenvakuum weiter…

Urknall hin
oder her, ist das nicht nur die
Umwandlung einer Dimension?

Die Raumzeit, wie wir sie kennen, ist durch
den Urknall entstanden, so die Theorie. Das
„Vorher“ war eine Singularitaet, auch etwas,
das man vermeiden sollte sich vorzustellen.
Insofern sind die Raumzeit-Dimensionen mit
dem Urknall entstanden.

Ist der jetzt
vorhandene Raum eine Darstellung von
Microsekunden im Macrokosmos (Thema, was
ist Zeit im Raum?)?

Wie oben bereits gesagt, ist die Behandlung
der Zeit in der Relativitaetstheorie als
Dimension von grossem Vorteil. Dabei
geniesst die Zeit als Dimension genau die
gleichen Privilegien wie die
Raumdimensionen. Man sollte sich daher von
der Vorstellung loesen, die Zeit wie eine
Extrawurst zu behandeln (das ist nur ein
eingeschraenkten Faellen moeglich).

Gibt es eine Welt der
Energien ohne Materie?

Definitiv nicht, da Materie und Energie nur
zwei verschiedene Betrachtungsformen von ein
und der Selben Wesenheit sind, nämlich einer
Wesenheit, die Raum und Zeit formt
(kruemmt), d.h. die Gravitation erzeugt.
Stichwort: E = m * c^2.

Ist Energie an
Raum und Zeit gebunden oder gebärt
Energie Raum und Zeit (und Materie)?

Die Begriffe nicht,
aber ich denke, die Verbindung besteht
darin, dass Materie/Energie Gravitation
erzeugt (d.h. die Raumzeit kruemmt).
Gravitation hat wiederum Energie, was gleichbedeutet mit Masse ist, die wiederum
Gravitation erzeugt. Ist das nicht eine
enge Verbindung? Gekruemmte Raumzeit hat
potentielle Energie, Energie kruemmt die
Raumzeit…

Was ist der Ursprung?

Nach der allgemeinen Relativitaetstheorie
eine Singularitaet, ein unendlich
gekruemmter Punkt Raumzeit. Wie gesagt,
versuch Dir nichts darunter vorzustellen!

Winziges (Urknall!)
Pünktchen Energie oder doch nur
Umwandlung aller 21 Dimensionen des
quantenphysikalischen Weltbildes?

Hier nur eine Anmerkung.
Das Raetselraten um die Zahl der Dimensionen
ist noch nicht abgeschlossen. Noch immer ist
man fieberhaft bemueht, die maechstigsten
beiden Theorien zu vereinen, die allgemeine
Relativitaet auf der einen Seite und die
Quantenphysik auf der anderen. Heute
bekannte Ansaetze haben alle ihre Wuermer.
Der Grund der Schwierigkeit liegt meines
Erachtens im voellig verschiedenen Wesen
der beiden Theorien. Die allgemeine
Relativitaetstheorie ist eine klassische
Theorie, die versucht, physikalisch reale
Dinge und deren Bewegungsverhalten zu
beschreiben. Sie geht also davon aus, dass
es „Dinge“ gibt, die einer Beschreibung
beduerfen. Die Quantentheorie setzt nichts
dergleichen voraus (auch wenn man sagt,
ich beschreibe ein Elektron
quantenphysikalisch, ist es strenggenommen
falsch). Die Quantentheorie geht allein von
Beobachtungen/Messungen aus. Korrekterweise
muss man sagen, dass man den Ort eines
Elektrons bestimmt, den Impuls… Fuer die
Quantenphysik existiert das Elektron nur bei
der Messung, was zwischen zwei Messungen mit
einem Elektron (ob es denn wirklich
existiert, die Beantwortung der Frage
obliegt nicht der Quantenphysik), ist und
bleibt unklar. Die Quantentheorie liefert
nur und nur Wahrscheinlichkeiten darueber,
welcher Ort bei der naechsten Messung
bestimmt werden koennte.

Das letzte lies mehrmals,
ansonsten eine Buchempfehlung
Zukav: „Die tanzenden Wu Li Meister“

MEB