Kurz zur Geschichte:
Einstein
ging ursprünglich von einem stationären Kosmos aus und er führte aus mathematisch-ästhetischen Gründen in seine Gleichung die
Konstante Lambda ein. Später distanzierte er sich davon, er bezeichnete
dies sogar einmal als eine seiner ´größten Eseleien.´
A. Friedmann erkannte später, dass unabhängig von dem
Wert des Lambda ein statischer Kosmos nicht möglich war. Die Mehrheit der Physiker akzeptierte die
nun zwangsläufig dynamische
Entwicklung unseres Universums: Entweder die Welt wird ewig
expandieren oder der aktuelle Expansionsprozess kippt eines Tages und
es kommt zu einer sich beschleunigenden Kontraktion bis in die
Singularität.
Heute
kommen die meisten kosmologischen Modelle jedoch nicht ohne Lambda aus.
Der
Wert der Konstanten Lambda ist aber nach wie vor Gegenstand von
Diskussionen, wobei der Term als solcher weitgehend als unverzichtbar
angesehen wird.
Die Astronomen fanden z.B. riesige leere Räume (VOIDS), in denen Lambda
größer 0 zu sein schien. Und im Inneren der Galaxien fanden sie Regionen, in denen die Bahnkurven
von Objekten auf eine starke gravitative Anziehung hinwies, aber die sie erzeugende Masse war nicht auffindbar. Dort müsste das
Lambda also deutlich kleiner 0 sein.
Und im Großen und Ganzen schien trotz der expandierenden Blasen
und der enormen Gravitation in den
Masseansammlungen die Krümmung des Raumes im Universum insgesamt
0 (Lambda=0) . Das
heißt, der Raum scheint - im Großen und Ganzen - eben, flach. Attraktion
und Repulsion halten sich die Waage.
Die Beobachtungsergebnisse zwangen zu einer Entscheidung:
1. Entweder der Wert von
Lambda ist regional unterschiedlich, was physikalisch sehr rätselhaft erschien, oder
2. es gibt unbekannte Energieformen, die je nach Region repulsiv oder attraktiv auf ihre Umgebung wirken, oder
3. die ART ist falsch.
Heute ist die Option 2, die Annahme der Existenz Dunkler Energien die vorherrschende Meinung. Deshalb wurden die DE und die DM
eingeführt. Lambda blieb somit eine Konstante und die ART ist nun auch wieder für das Geschehen in großen Entfernungen gültig.
Viele Physiker und auch Philosophen würden aber diesen rätselhaften und
ungeliebten Energieformen DM
und DE gern aus dem Weg gehen, natürlich ohne die
ART in Frage zu stellen.
Sie müssten sich dazu aber z.B. mit regional
verändernden Werten von Lambda abfinden. Lambda wäre dann keine
universelle Konstante mehr, sondern eine Funktion f(Raumeigenschaften)
und der physikalische Hintergrund für diesen Schritt ist natürlich
genauso ´erklärungsbedürftig´ wie es die DM und die DE sind.
Wenn
wir in
der ART (Gleichung mit Lambda) die Konstante Lambda durch ein
Funktion (f (Raumeigenschaften))
ersetzen und diese Funktion so gestalten, dass die im
Inneren der Voids herrschenden Raumeigenschaften dazu führen, das
der Wert größer 0 wird, während die anders gearteten Raumeigenschaften in
der Nähe großer Massenansammlungen den Wert der Funktion kleiner 0
werden lassen, dann
könnten wir auf die Dunklen Energien verzichten und im weiteren sogar
auf noch mehr, wie z.B. den Urknall.
Verlockend.
Aber: Welche
möglichst physikalisch formulierbaren ´Eigenschaften des Raumes´ kommen als
bestimmende Parameter für diese Funktion in Frage?
Einen Ansatz
bietet die Geometrie der ART. Der Metrische Tensor und der Energie-Impuls-Tensor beschreiben die Raumgeometrie.
Der Gradient zum jeweils benachbarten Ort bestimmt den Einfluss auf die
Bahn eines dort befindlichen Objektes u.s.w..
Frei fallende
Objekte bewegen sich unter dem Einfluss des lokalen Gravitationspotentials.
These wäre, dass der Wert der Funktion
f(Raumeigenschaften) vom Gravitationspotential und dem Gradienten
des Gravitationspotentials abhängig sein könnte. In Einsteins Gleichung
eingesetzt müsste dieser Wert in den voids >0 sein, während er
in der Nähe großer
Massen <0 sein sollte. Beide Situationen stehen für extreme
Umgebungsbedingungen.
Die beobachtete, aber nach wie vor
rätselhaften Repulsion auf der einen Seite steht der ebenso
beobachteten, aber
nach wie vor rätselhaften Attraktion auf der anderen Seite gegenüber.
Ein f(Raumeigenschaften) an Stelle des Lambda könnte die Beobachtungen
erklären - ohne Dunkle Energien. Die geometrischen ´Dellen´ und
´Beulen´ in verschiedenen Regionen des Kosmos, verbunden mit dem
Umstand, dass der Wert von f(Raumeigenschaften) im Großen
=0 zu sein scheint, lässt dazu an einen speziellen Prozess denken: an einen
Gleichgewichtsprozess.
Gretchenfrage: Wie halten wir es mit der Religion?
Tatsächlich
erscheint dieser Ansatz im ersten Moment ketzerisch, aber er hebt die
ART nicht auf oder stellt eine Alternative zu ihr dar.
Es gibt
durchaus Argumente an Stelle der Konstanten Lambda eine Funktion
f(GP + dGP +K?) zu
vermuten. Die ´alte´ ART würde in der allgemeineren Formulierung
komplett enthalten bleiben. Da der `Rest´ der Gleichungen
unverändert bleibt, muss ´nur´ der richtige Funktionsverlauf gefunden
werden
und DM und DE hätten sich erübrigt.
Zum Modell, welches diesen Zusammenhang veranschaulicht, siehe hier.
Fragen zur Metaphysik:
1. Was für ein physikalischer Prozess könnte die
extrem attraktive Wirkung mancher Regionen des Universums hervorrufen?
2. welcher physikalische Prozess könnte hinter der repulsive Wirkung in den VOIDS des Universums stecken?
Fragen sind immer berechtigt. Es ist zwar ´attraktiv´ die ungeliebten Dark Matter- und Dark Energy- Erfindungen
verschwinden zu lassen, aber es muss eine plausible ´Physik´ dahinter stehen.
Was ist eigentlich ein Gravitationspotential?
Bei
Einstein ist es ein Parameter in der 4D-Geometrie des Raumes.
Vereinfacht kann man z.B. sagen, dass dieser Parameter in einem
Raumpunkt P1 der nahe schwerer Massen liegt kleiner ist, als der
Parameter eines Raumpunktes P2, der fern von schweren Massen liegt.
Der
Unterschied der Werte der beiden Punkte wirkt auf die Bahn eines
zwischen ihnen befindlichen schweren Objektes. In unendlicher
Entfernung zu schweren Massen ist das Potential definitionsgemäß >=0
Wir haben hier den
Protoraum
eingeführt, der unablässig von Impuls tragenden Objekten durchströmt
wird. Jeder Punkt dieses Raumes wird von ITO-Objekten passiert.
Wenn man sie aufeinander prallen lassen würde, ergäbe sich für jeden
Punkt ein ´Druck´. Der
Druck selbst ist das Potential, der Druckunterschied zwischen
benachbarten Punkten zeigt den Gradienten des Potentials an diesem Ort
an. Einsteins Gleichungen würden deshalb auch in dieser ´Sichtweise´ zutreffen.
Nur beschreibt Einstein mit dem Gravitationspotential
in der Nähe von Materie eine Abschwächung des Druckes aus der Vakuumenergie (des
Impulsdruckes), der dem gegenüber in großer Entfernung zu den Massen - also bei geringem Gravitationspotential - höher ausfällt.
Ob wir uns nun in dem
jeweiligen Raumausschnitt ein dynamisch erzeugtes Feld als Ergebnis der
WW zwischen schweren Teilchen und der Impulsen des Hintergrundes
´vorstellen´
und den Gradienten daraus zum Rechnen benutzen oder ob wir, wie
Einstein,
diese
Gradienten aus einer 4D-Geometrie ableiten, die wiederum das Ergebnis
der Überlagerung von Metrischem Tensor und Energie-ImpulsTensor an
diesem Ort ist, ändert nichts am
qualitativen Ergebnis.
Die lokale Auflösung dieser Tensorfelder führt rechnerisch zu einem
´Druck´. Für diesen Druck hat man aber bei Einstein keine physikalische
Entsprechung. Der Raum der ART ist reine Geometrie, deformiert von darin
eingebetteten Massen.
In unserer Darstellung kann Materie wegen der
Gleichgewichtsbedingung a priori
nicht erkennen, ob sie sich in einer Region mit hohem Vakuumdruck oder mit niedrigerem
Vakuumdruck befindet. Die aus dem
Hintergrund kommenden Impulse (in der SME denkt man hierzu an sterile Neutrinos)
und deren WW mit der schweren Materie
lassen schließlich erst das entstehen, was wir Gravitation nennen.
Diese
Wechselwirkung führt zur wahrgenommenen ´Anziehung´ zwischen den
Galaxien, Sternen und Planeten, die aber ´von Außen´gesehen eine
wechselseitige Abschirmung vor dem Welthintergrund ist, wobei dieser
Hintergrund mit den Fernen Massen identisch zu sein scheint. Ernst Mach
wäre das wohl recht. Karl Popper dagegen gefiele der virtuelle, prinzipiell für uns unerkennbare Rauminhalt natürlich weniger.
Die Friedmanngleichung mit Lambda
(aus
https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Friedmann-Gleichung) - hier kann man gut nachlesen!
Sofern f(GP+dGP+K) =0 ist, wird die Entwicklung des Kosmos von anderen
Termen bestimmt.
Wird (GP+dGP+K) >0 , dann bedeutet das überlagerte Expansion,
dass Universum bläht sich auf.
Wird (GP+dGP+K) <0, dann bedeutet das Implosion – das Universum
fällt zusammen.
Ich nenne im Diagramm die Veränderung des
Potentials zwischen benachbarten Punkten des Tensorfeldes dT (Gradient).
An Stelle von Lambda wird nun die Funktion f(Lambda) oder f(GP+dGP+K), gesetzt.
Wir erinnern: Die mit modernen Mitteln beobachtete Repulsion in den
VOIDS zwang die Physik die DE (Dark Energy) zu erfinden.
Etwas früher schon beobachtete man extreme Bahnkurven an Objekten in
der Nähe großer Massenanhäufungen. Diese zwangen die Physik die
DM (Dark Matter) zu erfinden.
Die beiden
Energieformen DM und DE können wir
nicht sehen. Wir wissen rein gar nichts über sie, außer ihrer Wirkung
auf die Umgebung.
Wenn
die f(Lambda)-Funktion nun so aussehen würde, wie im Diagramm, rechts,
dann
ergibt sich die Möglichkeit auf die eingeführten Kategorien DM und DE
zu verzichten.
Das Diagramm suggeriert aber meines Erachtens noch etwas
anderes: Nämlich einen Bereich von dT (den
gelben Gürtel), in dem die Funktion gültig ist und zwei
Bereiche außerhalb des Gürtels, in dem dT nicht mehr gültig sein muss.
Wir bezeichnen nun einfach den gelben Gürtel als den Wohlfühlbereich
der Materie. Außerhalb des Gürtels liegen Bereiche, in denen es die uns
bekannte Materie, die ´stabilen Energieinseln´ - vielleicht nicht mehr so geben kann, wie wir sie kennen: stabil.
Wohlfühlbedingungen - und ihren Grenzen
In
unserem Modell ist das Vakuum von Impuls tragenden Objekten
durchströmt. Die Materie ´existiert´, indem sie
eine
Resonanzfigur zwischen den Objekten des Impulsraums (sterile Neutrinos der SME?) und der eigenen, lokalen ´Anomalie´ bildet. Sie
existiert indem sie schwingt. (Siehe auch Leseprobe 1)
Wir nahmen weiterhin an, dass es Umgebungsbedingungen (dT) gibt, in
denen diese
Materieresonanzen
stabil sind, in denen sie sich ´wohl fühlen´. Am Rande dieser
´Wohlfühlbedingungen´ wird es unserer Materie dann ´unwohl´ .
Sie könnte zum
Beispiel instabil werden und sogar zerfallen.
Das Diagramm zeigt zwei Grenzen an denen diese Wohlfühlbedingungen enden:
Expandierende
VOIDS
Sollte dT gegen 0 gehen, dann ist der Raum zwar sehr ´glatt´- aber f(Lambda) wird offenbar groß.
Was heißt das?
Oben haben wir gesehen: Wenn Lambda größer 0 ist,
dann wird der Raum der ART expandieren. In unserem Modell muss aber die
Expansion einer Region auf eine
verstärkte innere Repulsion zurück gehen. Diese kann wiederum nur auf
im Inneren neu entstandenen Impuls beruhen. Bei
uns ist Gravitation schließlich keine mono- oder unipolare Eigenschaft,
sondern bei uns ist Gravitation nur eine Seite einer Einheit zwischen
Repulsion und Attraktion - ist bipolar.
Woher
sollte dieser neue Impuls, diese zusätzlich im Raum entstehende
Repulsion kommen, wenn nicht vom Zerfall der wegen ´schlechter
Umweltbedingungen´ instabil gewordenen und nun zerfallender Materie.
Die These ist also: In den Voids zerfällt Materie in Impuls (oder in
Vakuumenergie - wie man möchte). Für die beobachtete Expansion
der VOIDS ist dann keine DE mehr nötig.
Gravitierende
Zentren
Sollte dT dagegen groß werden, dann ist der Raum sehr ´verbogen´ - aber f(Lambda) wird stark negativ.
Oben haben wir gesehen: Wenn Lambda kleiner 0 ist, dann wird der Raum der ART kontrahieren.
In
unserem Modell muss aber eine Kontraktion des Raumes auf eine
verminderte interne Repulsion zurück gehen. Der Grund dafür kann die
dort vorhandene schweren Materie sein. Wenn es diese aber dort nicht
gibt, dann muss der verschwundene Impuls
in irgend eine andere Energieform transformiert worden sein.
Es
ist naheliegend anzunehmen, dass dieser verschwundene Impuls, dieser
Verlust an Vakuumenergie, von frisch kondensierter neuer Materie
akkumuliert wurde.
Die These ist also: In den großen Massezentren - das sind die Gegenden mit großem dT -> entsteht Materie.
Sie
entsteht aus Impuls (oder aus Vakuumenergie -
wie man möchte), indem sie einen Teil diese Energie in sich bindet und damit die
von der Lokalität ausgehenden Impulsbilanz schwächt. Für die
beobachtete Gravitation in den Massezentren ist dann keine DM
mehr nötig.
In diesen Regionen führt die Genese von Materie (e=mc²) aus
Energie des Tensorfeldes zu einer verstärkten Gravitation und damit zu den beobachteten extremen Bahnkurven.
Der Gleichgewichtsprozess
Genau
wie in Einsteins ART formt nach wie vor die Materie die Geometrie des Raumes
und dieser wiederum sagt der Materie, welche Bahnen sie nehmen muss.
Der Unterschied in unserem Modell besteht zum Wesentlichen in unserer
Annahme, dass der Gravitation ein dynamischer WW-Prozess zu Grunde liegt und Gravitation nur die eine Seite eines bipolaren Wechselwirkungsprozesses ist.
Das wiederum lässt an einen Kreislauf der Impulse in einem dynamischen Materie-Universum denken, einem wahrlich universalen Gleichgewichtsprozess. Im Rahmen der Wohlfühlbedingungen ist
Materie stabil, an den beiden Ufern des Bedingungsspektrums finden wir die beiden, entgegengesetzt verlaufenden Prozesse:
Zerfall und Genese.
Obwohl räumlich weit entfernt voneinander, bedingen beide einander und bilden eine Art Gleichgewichtsprozess, der entfernt (wenn wir uns um ein Bild aus unsere Alltagserfahrung bemühen wollen) an die blasenförmigen Konvektionsströme in einen Kochtopf erinnert.
Da der Zweite Hauptsatz der WL, der Entropiesatz, sich auf
abgeschlossene Systeme bezieht, ist er m.E. nach in dem hier
beschriebenen WW-prozess an dem das gesamte Universum ´beteiligt´ist nicht gültig, denn dies ist prinzipiell
nicht abgeschlossen.
zum Thema Schönheit (der Gleichung)
sie
ist ein
wünschenswertes, aber kein zwingendes Kriterium. An Stelle von Lambda
ein f(Lambda) oder F(GP+dGP+K) zu setzen, um Gravitation und
Repulsion auf eine beiden gemeinsame
Grundlage zurück zu führen, sollte Rechtfertigung genug für die
komplexer gewordene Gleichung sein. Ob man dann aus dieser heraus
nicht nur die ART ´bekommt´, sondern sie auch mit QM und QED zusammen
führen kann, bleibt zu klären.
Ansonsten sind uns Gleichgewichtsprozesse und Symmetrien in unserer Umwelt bestens bekannt. Wir finden diese
Prinzipien praktisch überall - ausgenommen die Linkshändigkeit,
vielleicht. Schön wäre, wenn die drei der insgesamt von uns
kategorisierten Vier WW sich aus einem allgemeineren Modell heraus abbilden lassen würden.
Es gibt noch
genug Fragen...
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