Beginnen wir mit -  NICHTS

Schwere Materie  - ein Gleichgewichtsprozess ?

Vakuum ist nicht leer. Seit tausenden Jahren ist leerer Raum bei Physikern und Philosophen Gegenstand der Diskussion. Ein ruhender Äther steht zum Beispiel bei der Le-Sage Gravitation und der Lorentzsche Äthertheorie am Ende des 19. Jahrhunderts für das Vakuum, das bei Newton ´Raum´ genannt wird. Obwohl seit 1904 die Physik ohne Äther auszukommen scheint, wird dieser nach wie vor immer wieder in Erwägung gezogen, siehe zum Beispiel hier.

Ähnlich den o.g. Modellen ist auch in der QM das Vakuum von (virtueller) Energie erfüllt, der Vakuumenergie.
Professor Hans-Peter Dürr bezeichnet z.B. hier Vakuum als ein Etwas, das noch sehr viel elementarer ist als das, was wir Materie oder Realität nennen - er sieht ein Vakuum voller ´Wirks´. 

Um sich nun das energiegeladene Vakuum vorzustellen, denken wir an eine Raumzelle und aus allen Richtungen kommende Impuls tragende Objekte kurz ITO, welche die Raumzelle unablässig durchströmen.
Die ITO-Objekte stellen wir uns als kantige Kugeln vor, die sich geradlinig bewegen und sich dazu in beliebigen Achslagen drehen können.
In einem Ausschnitt dieses Raumes gehen dann von allen Seiten gleich viele und energetisch gleiche ´starke´ (Impuls + Drehimpuls) ITO hinein und gegenüber wieder heraus. Sie stören sich nicht gegenseitig – vorerst jedenfalls.

In diesen Raum´legen´ wir nun gedanklich ein der Quantenmechanik entlehntes Elementarteilchen. Elementarteilchen sind hier keine punktförmigen Partikel, sondern es sind ausgedehnte, dynamische Objekte, die uns als stehende Welle, Materiewelle oder Wellenpaket irgendwie bekannt sind und die von der QM mathematisch als  harmonischer Oszillators  beschrieben werden.

In einer solchen, mit Energie gefüllten Umgebung sollen unsere Elementarteilchen ´schwingend existieren´. Die Gestalt der stehenden Wellen wird keine so scharfe Umgrenzung zeigen, wie in dem  einfachen Bild unten veranschaulicht.
Wesentlich für ihre Existenz ist die ausgeglichene Impulsbilanz zwischen den ITO  aus dem Welthintergrund und den intern oszillierenden ITO. Im Verlauf eines Schwingungszyklus des Teilchens müssen sich die bei der Wechselwirkung zwischen Teilchen und Umgebung ausgetauschten Impulse gegenseitig aufheben.
 
Im Bild unten sind die Impulse, die von Außen auf die einfache Schwingungsfigur wirken als magenta Pfeile dargestellt. Die blauen Pfeile stehen für die innerhalb der Ausdehnung der Schwingungsgestalt des Teilchens oszillierende Impulse.
Eine solche Materiewelle nimmt also einen bestimmten Raum ein (Potentialtopf), der von einem darin unablässig oszillierenden Impuls tragenden Objekt (einem ITO) ständig mehr oder weniger ´frei´ gehalten wird, indem es die von Außen anströmenden ITO zurück reflektiert.

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Rückblick

Da die Wechselwirkung auf aus dem Welthintergrund kommenden Energien basiert, erklärt das Modell auch, weshalb wir die Energieströme an einem bestimmten Ort nicht vorhersagen können. Wir können an der WW beteiligten Impulse ja nicht ´kommen sehen´.  Bestenfalls können wir auf Basis der bisherigen Erfahrung die Situation für die nächsten Momente mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit abschätzen. Ein Zusammenhang, der uns vielleicht als ein Axiom der QM noch bekannt ist.

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Das hier beschriebene Materiebild lässt natürlich noch Vieles offen.

1. Es wäre zu Beispiel zu klären, wie die Wellenpakete auf oben schon angedeutete veränderte Strömungsverhältnisse reagieren.
2. spielt das Geschehen bisher in einer, zwar mit Energie gefüllten, aber ansonsten noch vollkommen dimensionslosen Umgebung.
   
3. soll natürlich am Ende damit auch die elektromagnetischen Wechselwirkung dargestellt werden können.
   

Materiewellen sind anpassungsfähig

Um den genannten Themen näher zu kommen, starten wir einen weiteren Gedankenversuch. Dazu denken wir uns zunächst wieder ein kugelförmiges Wellenpaket. Damit die Kugel eine Kugel bleibt, muss der Innere Impulsdruck genau dem Druck entsprechen, den der Impulsstrom von außen auf die Kugeloberfläche ausübt... das hatten wir gerade.

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In einer anisotropen Raumzelle kann eine darin befindliche Materiewelle entweder

Naheliegend ist, dass

oder:

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Die Grafiken unten zeigen zwei WW-Figuren, die sich in einem isotropen und homogenen Impulsstrom (Bezugssystems Bildschirm) befinden.

Wenn die linke Figur im Bild ruht und sich die rechte Figur gleichförmig nach rechts bewegt,
dann kann die Gleichgewichtsbedingung in beiden Fällen erfüllt  sein.

p(i) steht für interne Impulse, P(a) für die äußere Impulse, T ist die Dauer eines Schwingungszyklus der Figur.
Erläuterung zur idealisierten Darstellung hier.

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1. Das in Bild ruhende Wellenpaket (links) ´sieht´ das bewegte Wellenpaket neben sich vorbeiflliegen. Es vermutet, dass dieses Wellenpaket früher einmal beschleunigt wurde (ihm ein starker Impuls vermittelt wurde - es bekamEnergie vermittelt) und dieser Impuls irgendwie in dessen Schwingungsgestalt integriert wurde. Die vorbei fliegende Materiewelle scheint auch länger für einen kompletten Zyklus zu benötigen (Zeit) und  außerdem erscheint sie irgendwie ´verformt´. Wir wissen: Genau diese ´Verformung´ gewährleistet erst, dass sich die rechte Schwingungsfigur im bewegten Zustand gegenüber der Umgebung im Gleichgewicht befindet.
   
   
2. Der Gleichgewichtszustand vermittelt andererseits auch der rechten Figur das Empfinden der Ruhe so, wie es das im Bild links ruhende Wellenpaket (die Kugel) empfindet. Beide fühlen sich subjektiv ´rund´ und ausgeglichen. Da jedes die eigenen Maßstäbe benutzt um die Gestalt des an ihm vorbei fliegenden Objektes zu ´vermessen´, erschient auch der bewegten Materiewelle das an ihm vorbei fliegende, tatsächlich aber in der Zelle (im Bild) ruhende Wellenpaket, räumlich und zeitlich ´verformt´.
   

Es ist also kein Unterschied, ob man  vom Standpunkt eines Objektes, das im homogenen isotropen Strömungsbild ruht die Welt betrachtet oder die Welt vom Standpunkt eines Objektes betrachtet, das sich im homogenen und isotropen Strömungsbild kräftefrei bewegt. Die Physik läuft in beiden Situationen (in beiden Bezugssystemen) auf die gleiche Weise ab.
Doch obwohl es aus der Sicht der jeweiligen Objektes nicht erkennbar ist, ob es im lokal isotropen und homogenen Impulshintergrund ruht oder sich diesem gegenüber kräftefrei bewegt, ist die Wahrnehmung der Gestalt der Umgebung in den beiden Fällen nicht gleich.

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Materie (-wellen) sind also nichts ´Festes´ und ´Unveränderliches´, insbesondere dürfen wir sie nicht mit Partikeln (wie bei Le Sage u.A.) assoziieren. Wie sich Materiewellen an ihre jeweilige Umgebung anpassen müssen um darin zeitlich bestehen zu könnnen, ist damit beschrieben. Die Gleichgewichtsbedingung ist das ihrer Existensz zu Grunde liegende echte Prinzip.

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Erläuterung zur idealisierten Darstellung hier.

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Zwei Szenarien: 
a) eine sich gleichförmig bewegendes Teilchen (Materiewelle) wird z.B. von ´Außen´ hart angestoßen und damit einmal  kurz und heftig  beschleunigt. Es bewegt sich danach in der gleichen Umgebung anders als vorher.
Der besondere Stoß wird in der Materiewelle ´Spuren´ hinterlassen. Um das Gleichgewicht zur veränderten Umgebung aufrecht zu erhalten wird sich die Wellengestalt ändern. Die Stoßenergie wird in die Materiewelle ´eingelagert´ (akkumuliert) und dies ändert die Schwingungsgestalt so, dass der Wechselwirkungsquerschnitt an der ´Oberfläche´ dem neuen Bewegungszustand gegenüber der Umgebung entspricht.
Die Welle befindet sich dann nach der Akkumulation der Stoßenergie sowohl ´in anderer Bewegung´ als auch im Gleichgewicht zur Umgebung.

b) ein sich gleichförmig bewegendes Teilchen gelangt in eine Raumzelle mit anisotroper Impulsbilanz. An ihr resultiert nun ein Gesamtimpuls. Sie wird deshalb stetig in Richtung des Impulsdefizits beschleunigt. Die Intensität der Beschleunigung steht im Verhältnis zu dem im Teilchen akkumulierten Impuls (Massenträgheit) und dem an ihm resultierenden Impuls aus dem Hintergrund.  Wäre das Teilchen in ein Gravitationsfeld gelangt, würden wir sagen, es ´fällt frei´ - Bild unten .

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Das wäre das Relativitätsprinzip. Sowohl das Galileische, als auch das Relativistische.   

Raum ist `gedankliche Aneinanderreihung von Körpern´

Nun ist das, was wir Materie nennen, der eigentliche ´Rohstoff´ von dem, was wir als Körper bezeichnen. Die Gestalt von Körpern beruht auf dem Zusammenhalt seiner Atome und Moleküle. Deren Anordnung wiederum beruht auf den Eigenschaften ihrer Elektronenhüllen (Pauli), und damit sind wir bei der eigentlichen unsere Körpergestalt bestimmenden Wechselwirkung: der Elektromagnetischen Wechselwirkung. Richtig, bei Maxwell. Doch der kommt erst später. Zunächst zu den...

Dimensionen

Körper haben Dimensionen, Ausdehnungen. Heute benutzen wir in der Regel einen körperlichen Maßstabe (Zollstock)  oder auch elektromagnetische Eichmethoden (Wellenlänge), was aber wie oben gesehen auf das Gleiche hinausläuft, da beide letztlich durch die gleiche  elektromagnetische WW  ´generiert´ werden.
Diese Maßstäbe benutzen wir um die Gestalt anderer Körper und auch um die Abstände zwischen ihnen zu bestimmen. Nun bestehen aber unsere Körper (und damit auch die Maßstäbe) aus Materiewellen, welche sich unablässig mit der lokalen Umgebung in WW befinden. Die oben formulierte Voraussetzung - das Gleichgewicht- führt zu der subjektiven Wahrnehmung, sich immer ´rund´ zu fühlen.
Kugeln sind dreidimensionale Objekte deren Abmessungen wir mit der Gleichung  X²+Y²+Z²=0  beschreiben. Vom Mittelpunkt der Kugel ausgehend bilden der jeweilige Abstand zur Oberfläche (orthogonal in Richtung x-y-z) die Einheits-Maßstäbe, die auch der Bemessung der Umgebung zu Grunde gelegt werden.

Oben haben wir gesehen, dass ein sich in der Raumzelle mit isotropen Strömungsbild ´ruhend´ wähnendes Teilchen (Materiewelle) den es umgebenden Raum anders wahrnimmt, als eine darin bewegtes Teilchen. Obwohl der ´Körper´ des Bewegten - von der Raumzelle aus betrachtet - nicht mehr ´rund´ ist sondern ´oval´ ist, nimmt sich das bewegte Wellenpaket selbst als ruhend und ´rund´ wahr.

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Ein in einer homogenen und isotropen Strömung sich kräftefrei nach rechts bewegender Körper wird von der Raumzelle aus gesehen also andere Maßstäbe zur Vermessung der Umgebung verwenden als ein darin Ruhendes:

 

Da der WW-Vorgang ein Gleichgewichtsprozess ist, wird die im Verlauf eines Zyklus geformte Gestalt nicht klar konturiert sein. Die Abstände zwischen den Schwingungszyklen (die ovalen Linien) kann man als Einheitsmaßstäbe der Materiewelle in die verschiedenen Richtungen ansehen. Sie haben aus Sicht des Teilchens in alle Richtungen den Wert 1.
Die Materiewelle kann nicht erkennen, dass diese Maßstäbe ´subjektiv´ gewonnene Maßstäbe sind. Das Teilchen hat nur seine Maßstäbe und keinerlei Anlass daran zu zweifeln, dass seine Maßstäbe die ´richtigen´ Maßstäbe für die Bewertung des es umgebenden Raumes sind.

Die richtungsabhängige Skalierung ist ein Ergebnis der Forderung nach ausgeglichener Impulsbilanz. Vom Schwerpunkt der Figur aus gesehen muss über einen Schwingungszyklus der Impulsdruck in Richtung der Komponente (x-) ´in Bewegungsrichtung´ gleich dem Impulsdruck in Richtung der Komponenten (X+) sein.

Solange sich sein solches Teilchen in einer Raumzelle kräftefrei bewegt, verändert sich seine Wahrnehmung über dir Abstände von Objekten seiner Umgebung nicht. Aber wenn es beschleunigt wurde, dann wird das nun schneller bewegte Wellenpaket wegen seiner nun veränderten Einheitsmaßstäbe eine veränderte Umgebung wahrnehmen !
Die Abstände zu Objekten ´in´ Bewegungsrichtung gesehen sind plötzlich kürzer.  Das Teilchen  kann sich über die Veränderung der Welt nur wundern. Tatsächlich scheint die Veränderung der gesamten Welt infolge einer erfahrenen Bewegungsänderung dem philosophischen Prinzip zu widersprechen, dass die Welt außerhalb und unabhängig von unserem Sein / Bewusstsein existiert...

Der Grund für die erlebte Veränderung der Umgebung liegt ersichtlich darin, dass der Einheits-Maßstab des Teilchens in Bewegungsrichtung nach seiner Beschleunigung größer geworden ist. Um die Entfernung zwischen realen Objekten zu bewerten passen plötzlich viel weniger dieser Einheitsmaßstäbe gedanklich hintereinander. Die Veränderung der Umgebung steht also in Beziehung zum Geschwindigkeitszuwachs, den der Körper gegenüber dieser Umgebung erfahren hat.

Welcher Maßstab stimmt nun? Antwort: Beide. Genau gesagt, gibt es unendlich viele mögliche Maßstäbe. Alle sind abhängig von der Relativbewegung gegenüber dem lokalen Bezugssystem sowie den darin momentan herrschenden Bedingungen, wie Anisotropie oder Gravitationspotential.

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Zusammengefasst:
Wir haben hier die Vakuumenergie mit Hilfe einer lokal anstehenden allseitigen Impulsströmung veranschaulicht und eine Wechselwirkung mit den darin schwingenden Materie konstruiert.
Wie und weshalb die angenommenen Energieströme aus dem Hintergrund sich verändern können, wo ihre Quellen und Senken sind (Divergenzen), dazu kommen wir später.
Das Wesentliche unseres Bildes vom Raum und den darin befindlichen Materiewellen ist die Wechselwirkung zwischen beiden und, dass eine zeitliche Existenz der Materiewellen auf einem  Gleichgewichtsprozess beruht. Dieses Gleichgewicht führt direkt zur Erfahrung der gleichen Physik in zueinander gleichförmig bewegten Bezugssystemen.

Die hier als Prinzip eingeführte Gleichgewichtsbedingung hat Invarianz zur Folge. Damit nehmen wir zwar dem Invarianzprinzip oder Relativitätsprinzip der SRT seinen Rang als Prinzip, aber nichts darüber hinaus.  Die physikalische Erfahrung bleibt unangetastet. Dafür öffnet sich die Möglichkeiten die QM und die RT´s als zwei Derivate aus einem einheitlichen Weltmodell heraus anzusehen.

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Noch eine kurze Bemerkung zu den verschiedenen Stilen, die Ihr auf den Seiten hier findet: In meinem Buch ´Überall ist die Mitte´ aus 2003 habe ich mich an junge Neugierige gewendet.(Auszüge blau unterlegt im Menu rechts). Eigentlich wollte ich in einfacher Sprache formulieren, aber ich fürchte das gelang nicht immer. Seid also bitte nachsichtig.