Monat: Mai 2021

Eigentlich hatte ich vor, in meinem letzten Blogeintrag über Tensor Algebra und den Einstein’schen Feldgleichungen zu schreiben. Als ich aber zur Erkenntnis kam, dass sich leider fast niemand für Mathematik interessiert, musste ich diese Idee liegen lassen. Deswegen werde ich heute über die Beziehung zwischen der Quantenmechanik und der ART berichten. Falls du meine vorherigen Blogeinträge gelesen hast, denke ich, hast du jetzt die nötigen Grundlagen, um zu wissen was die ART ist und du kennst die wichtigsten grundlegenden Konzepte. Deswegen werde ich in diesem Eintrag nicht mehr so viel erklären. Es wird kein Sachtext, sondern eher mehr eine persönliche Auseinandersetzung mit dem Thema, ein Essai oder Aufsatz sozusagen.

Seit mehreren Jahrzenten versuchen schon zahlreiche Physiker eine heilige „Weltformel“ zu finden. Eine Formel, die alle vier Grundkräfte miteinander vereint, eine mit der man jedes Phänomen im Universum beschreiben kann. Eine Formel welche die makroskopische Welt mit der mikroskopischen Welt zum Verschmelzen bringt. In der modernen Physik gibt es zwei grosse Theorien. Die Allgemeine Relativitätstheorie, die das Makroskopische beschreibt und die Quantenmechanik, die Theorie, die die Welt der fundamentalsten Teilchen beschreibt und wie sie miteinander interagieren.

Es gibt reelle Teilchen wie Quarks und Elektronen, aus denen alles besteht, und es gibt Wechselwirkungsteilchen wie Photonen und Gluonen, die mit zwischen diesen reellen Teilchen interagieren und eine Kraft zwischen ihnen übertragen. Falls du dich jemals gefragt hast, wie ein Magnet funktioniert, hat die Quantenmechanik eine Antwort für dich. Ein Teilgebiet der Quantenphysik, die Quantenelektrodynamik, erklärt dieses Phänomen durch den Austausch von Photonen über den Raum hinweg. Um dies mathematisch zu demonstrieren, bräuchte man zu viel Aufwand. Diesen Prozess kann man auch mit Feynman-Diagrammen darstellen. Es lassen sich drei von vier Grundkräften (Elektromagnetismus, starke Kraft, schwache Kraft) mit Feynman-Diagrammen beschreiben. Hier ist noch ein Bild von einem Feynman-Diagramm.

Nur bei der Gravitation funktioniert das nicht. Viele Physiker haben versucht oder versuchen immer noch die beiden Theorien zum Paaren zu bringen, bisher aber ohne Erfolg. Es gibt viele Ideen für eine einheitliche Theorie. Die erste, über die ich sprechen möchte, ist das Graviton. Physiker versuchen die Gravitation in das Standardmodell der Teilchenphysik zu integrieren, indem sie ein Wechselwirkungsteilchen für die Gravitation suchen. Was man beachten muss, ist dass es keinerlei experimentellen Nachweise für ein Graviton gibt und die ART auch ohne ein Trägerteilchen klarkommt. Die Gegenargumente für die Existenz des Gravitons sind enorm.

Eine weitere Idee wäre die Sting-Theorie. Diese besagt, dass die fundamentalen Teilchen nichts mehr sind als Vibrierende 1-dimensionale Fäden. Je nach Frequenz kommt ein Teilchen heraus. Jedes Teilchen hat eine andere Frequenz. Die Mathematik dieser Theorie ist sehr elegant und sie sagt sehr viele richtige Sachen voraus. Problematisch ist nur, dass man dafür ein 11-dimensionales Universum braucht. Es gibt aber keine experimentellen Nachweise für diese Strings. Ich denke, es wird in den nächsten Jahrzehnten auch keine geben, weil diese Strings so gross sind wie die Planckgrösse.

Meine lieben Leserinnen und Leser, dies ist mein letzter Blogeintrag, bevor ich aber fertig bin, muss ich noch ein paar Sachen loswerden. Seid stets neugierig nach Wissen. Betrachtet die Welt von einer anderen Perspektive. Stellt viele Fragen, behaltet eure kindliche Neugier. Es gibt noch viele unbeantwortete Fragen. Was ist Zeit? Woher kommen wir? Wie entstand das Universum? Wir sind lediglich ein Staubkorn auf einem grossem Ball aus Stein, welcher aus der kosmischen Perspektive betrachtet auch nur ein Staubkorn unter Milliarden von anderen Staubkörnern ist. Ich hoffe, ihr konntet etwas lernen in diesem Blog. Seid stets neugierig.

Heute werden wir uns mit Wurmlöchern befassen. Obwohl diese Gebilde sehr spekulativ sind, empfinde ich es trotzdem für wichtig, diese Objekte zu erläutern, weil es immer interessant ist, über sie nachzudenken. Bevor wir aber weiter machen, will ich nur anmerken, dass es sich bei Wurmlöchern nicht nur um Science-Fiction Müll handelt, sondern dass sind Objekte deren Existenz von der Mathematik der ART theoretisch nachgewiesen wurde. Bisher gibt es aber noch keine astronomischen Nachweise dieser Gebilde.

Wie bekanntlich ist der schnellste Weg von Punkt A nach Punkt B zu gelangen eine Gerade. Was ich jetzt von dir brauche, ist deine Vorstellungskraft. Stell dir ein Blatt Papier vor. Jetzt zeichne auf der einen Hälfte einen Punkt A ein und auf der anderen Hälfte einen Punkt B. Jetzt falte das Papier so, dass sich Punkt A und Punkt B berühren. Jetzt ersetzte das Papier mit der Raum-Zeit. Herzlichen Glückwunsch, du hast einen noch kürzeren Weg gefunden als eine gerade Linie, nämlich ein Wurmloch. Falls du dir das nicht vorstellen konntest, keine Sorge hier habe ich ein Bild für dich.

Wurmlöcher sind sehr vorteilhaft, denn sie ermöglichen interstellares Reisen, wenn nicht sogar intergalaktisches Reisen. Normalerweise wäre dies gar nicht möglich, weil man sich nicht mit Überlichtgeschwindigkeit fortbewegen kann und es eine Ewigkeit dauern würde überhaupt unser Nachbarsystem zu erreichen.

Ein Wurmloch besteht aus einem Schwarzem Loch und einem Weissem Loch. Das Weisse Loch sollte sehr gut zu sehen sein. Im Gegensatz zu einem Schwarzen Loch strahlt das Weisse Loch Strahlung aus und es tritt Materie aus ihm. Wenn man es genauer betrachtet, handelt es sich um eine sichtbare Singularität, die eigentlich nach dem Prinzip der Kosmischen Zensur verboten ist. Deswegen sind Wurmlöcher etwas Spekulatives.

Problematisch ist aber immer noch das Passieren dieser Gebilde, weil die Gravitation diesen engen Raumzeit-Kanal schliessen möchte, den man braucht, um auf die andere Seite zu kommen. Um die Kanalschliessung zu verhindern, ist «exotische Materie» nötig. Diese Art von Materie weist eine negative Energiedichte auf. Die Bedingung für ein Wurmloch ist ein nichtverschwindender Energie-Impuls-Tensor, nämlich den der exotischen Materie. Wurmlöcher sind demnach keine Vakuumraumzeiten. In der Theorie gibt es Wurmloch-Lösungen, die nur wenig exotische Materie in Anspruch nehmen, um passierbar für einen Menschen zu sein.

Ich hoffe, dieser Blogeintrag hat euch gefallen und ich hoffe, dass er lehrreich war und ihr etwas mitnehmen konntet. Bis zum nächsten Eintrag:)