Quantenmechanik und Universum

[Niemand]

@Toffifee

Als Naturwissenschaftler kennst Du sicher auch die Quantenfluktuation. Was hältst Du davon ? Ist die Quantenfl. möglicherweise der Grund dafür, dass überhaupt Materie entstehen konnte ?

In der Quantenfeldtheorie erscheint das Vakuum als ein dynamisches Medium, in dem ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, die sich schnell wieder vernichten. Weil diese Teilchen nicht permanent existieren, nennt man sie Virtuelle Teilchen, Vakuumfluktuation, Fluktuation der Vakuumenergie, oder auch Quantenfluktuation und Nullpunktsfluktuation.

Da die Teilchen sich sehr schnell wieder vernichten, ist die für ihre spontane Erzeugung notwendige Energie über die Energie-Zeit-Unschärfe (siehe Heisenbergsche Unschärferelation) gedeckt.

Vakuumfluktuationen haben messbare Auswirkungen und sind als solche experimentell nachgewiesen, etwa durch den Casimir-Effekt oder die Lambverschiebung von Spektrallinien im Atom.

Vakuumfluktuationen verursachen konzeptionelle Schwierigkeiten in den Quantenfeldtheorien, da sie häufig zu Unendlichkeiten (Singularitäten) führen. Diese Schwierigkeiten werden normalerweise durch eine Prozedur umgangen, die Renormierung genannt wird. Für die Gravitation ist dies jedoch bisher nicht gelungen.

Von "http://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumfluktuation"

Gehört zwar nun nicht gerade unter die Rubrik "christliche Wunder", aber es fiel mir gerade so ein

 

[Camajan]

Ist die Quantenfl. möglicherweise der Grund dafür, dass überhaupt Materie entstehen konnte ?

Aber genau! Sie liefert eine nahe an 100% reichende Wahrscheinlichkeit
dafür, dass unsere Welt aus dem Nichts entstanden ist.

Gruss
Camajan

 

[Niemand]

Aber genau! Sie liefert eine nahe an 100% reichende Wahrscheinlichkeit
dafür, dass unsere Welt aus dem Nichts entstanden ist.

Gruss
Camajan

Schön, das Du es auch erfasst hast

 

[Toffifee]

Hallo zusammen!

@Niemand:

Als Naturwissenschaftler kennst Du sicher auch die Quantenfluktuation. Was hältst Du davon ? Ist die Quantenfl. möglicherweise der Grund dafür, dass überhaupt Materie entstehen konnte ?

Der Begriff der Quantenfluktuation ist im Absatz von wikipedia eigentlich selbsterklärend.

wikipedia - Quantenfluktuation :

In der Quantenfeldtheorie erscheint das Vakuum als ein dynamisches Medium, in dem ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, die sich schnell wieder vernichten.

Trotzdem muß man sich das Entstehen des Universums noch anders vorstellen, als das Phänomen der Vakuumfluktuation veranschaulicht. Das Universum (und damit die Materie) entstand wahrscheinlich aus einem Ungleichgewicht aus Materie und Antimaterie, das zugunsten der Materie ausfiel. Zu Beginn dieses Prozesses waren die heute bekannten Naturgesetze noch nicht in Kraft.

wikipedia - Urknall:

Das Universum beginnt mit einem Zustand, bei dessen Beschreibung die bekannten physikalischen Gesetze versagen. Aus sehr elementaren Überlegungen folgt jedoch, dass die Dichte zu Beginn etwa 1094 g/cm3 und die Temperatur etwa 1032 K betragen haben muss (siehe Planck-Skala). Insbesondere muss man davon ausgehen, dass die Zeit selbst vor der sogenannten Planck-Zeit (vor 10-43s) ihre Eigenschaften als Kontinuum verliert, so dass Aussagen über einen Zeitraum zwischen einem Zeitpunkt Null und 10-43 s sinnlos sind. In diesem Sinn hat die Planck-Ära keine Dauer.

Nach den einheitlichen Feldtheorien sind im ersten Moment alle vier bekannten Grundkräfte der Natur,

die Gravitation,
die Starke Wechselwirkung,
die Elektromagnetische Wechselwirkung und
die Schwache Wechselwirkung
in einer einzigen Urkraft vereint. Mit dem Beginn der Expansion und damit dem Ende der Planck-Ära spaltet sich die Gravitation als eigenständige Kraft ab. Die drei restlichen Wechselwirkungen bilden die GUT-Kraft (Grand Unified Theory). Die Natur der meisten in der GUT-Ära vorliegenden Teilchen ist unbekannt. Weitere Abspaltungen ereigneten sich später noch zweimal und in Zusammenhang mit so genannten Symmetriebrechungen.

Die hohe Temperatur hat zur Folge, dass sich ständig Teilchen und Energie in Form von Strahlung gemäß der Beziehung E=mc2 der Relativitätstheorie ineinander umwandeln. Materie und Strahlung befinden sich dabei nicht immer im thermischen Gleichgewicht.

Aufgrund einer gewissen, bislang nicht vollständig verstandenen Asymmetrie der GUT-Kraft bezüglich Materie und Antimaterie kann sich dabei ein winziger Überschuss an Materie im Vergleich zur Antimaterie bilden, die sogenannte Baryogenese. Dieser Überschuss von nur einem Milliardstel bildet möglichweise die Basis für die gesamte Materie, die wir heute im Kosmos finden, und damit auch für unsere Existenz.

siehe auch: wikipedia - Baryogenese

***Absatz über Wunder entfernt. Gehörte nicht hierhin.***

Liebe Grüße
Toffifee

 

[Niemand]

@Toffife

Verwechselst Du nun nicht etwas ? In der Heisenbergschen Unschärferelation geht es doch um reines Vakuum (sofern ein reines Vakuum innerhalb der Atmosphäre überhaupt herstellbar ist). Also dort wo keine Elektronen oder Atome mehr sind. Tatsächlich tauchen aber in einem Vakuum Teilchen aus dem Nichts auf, die sich in Teilchen und Antiteilchen trennen und nach einem kaum messbaren Zeitraum wieder im Nichts vereinigen. Ist das nun Materie oder nicht ? Oder hab ich da was falsch verstanden ?

 

[Toffifee]

Hallo Niemand!

@Niemand:

Verwechselst Du nun nicht etwas ? In der Heisenbergschen Unschärferelation geht es doch um reines Vakuum (sofern ein reines Vakuum innerhalb der Atmosphäre überhaupt herstellbar ist). Also dort wo keine Elektronen oder Atome mehr sind. Tatsächlich tauchen aber in einem Vakuum Teilchen aus dem Nichts auf, die sich in Teilchen und Antiteilchen trennen und nach einem kaum messbaren Zeitraum wieder im Nichts vereinigen. Ist das nun Materie oder nicht ? Oder hab ich da was falsch verstanden ?

Ich glaube du verwechselst mittlerweile etwas... Das hier ist die Unschärferelation von Heisenberg: wikipedia - Unschärferelation:

In der Quantenphysik besagt die heisenbergsche Unschärferelation oder Unbestimmtheitsrelation, dass der Ort x und der Impuls p eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmt werden können.

Es gibt offensichtlich noch eine Energie-Zeit Unschärferelation, über die ich dir allerdings nicht mehr sagen kann, da ich kein Physiker sondern Chemiker bin. Ich kann mir aber ungefähr vorstellen, was damit gemeint ist.

Du spielst allerdings wieder auf die Vakuumfluktuation an: wikipedia - Vakuumfluktuation

Du solltest dich unbedingt mal informieren was ein Vakuum ist: wikipedia - Vakuum
In der Quantenphysik wird Vakuum anders verstanden als umgangssprachlich. Vakuum bedeutet aber nicht, daß grundsätzlich keine Materie mehr im Vakuum vorhanden ist. Selbst im Vakuum des Weltalls sind noch Photonen und Teilchen (1/cm³) vorhanden.

Siehe dazu auch: wikipedia - Materie:

Mit der Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik stellte Albert Einstein die bekannte Formel E = mc² (Energie = Masse × Lichtgeschwindigkeit²) auf. Hierdurch kann man auch elektromagnetischer Strahlung (Licht, Wärmestrahlen etc.), deren Elementarteilchen, das Photon, keine Ruhemasse hat, eine 'dynamische' Masse zuordnen.

...und vergleiche mit:

wikipedia - Antimaterie:

Die Kurzlebigkeit von Antimaterie in der von uns beobachtbaren Welt erklärt sich daraus, dass beim Aufeinandertreffen eines Teilchen-Antiteilchen-Paares sich beide gegenseitig annihilieren. Hierbei wird Energie freigesetzt, hauptsächlich in der Form von elektromagnetischer Strahlung, als Gammastrahlung. Diese Annihilation von Antiteilchen setzt sehr viel mehr Energie frei, als es irgend ein anderer Prozess mit gleichen Materiemengen könnte wie z.B. Kernfusion oder gar chemische Prozesse. Die freiwerdende Energie läßt sich mit der Einsteinschen Formel E = mc2 berechnen.

...und...

In Teilchenbeschleunigerreaktionen zeigt sich, dass reine Energie (Photonenstrahlung, Bewegungsenergie...) immer paarweise zu gleichen Mengen in Materie und Antimaterie umgewandelt wird. Auch nach den bisher gefundenen theoretischen Gesetzen macht die Natur keinen Unterschied zwischen Materie und Antimaterie und behandelt beide vollkommen gleichwertig.
Somit sollte man erwarten, dass nach dem heißen und dichten Anfangszustand des Universums (Urknall) Materie und Antimaterie in gleichen Mengenverhältnissen entstanden und noch heute vorzufinden sind. Trotzdem zeigen alle bisherigen Beobachtungen im Kosmos nur eine Form, willkürlich Materie genannt. Dieses offensichtliche Ungleichgewicht ist eines der großen Rätsel der Elementarteilchenphysik und Kosmologie; es wird vermutet, dass erst vereinheitlichende Theorien (beispielsweise Stringtheorie, M-Theorie, Supersymmetrie) diese ungleiche Verteilung zufriedenstellend erklären werden.

Ich hoffe damit sind deine Fragen beantwortet. Wenn nicht, dann müßtest du dich an einen Physiker wenden, der dir das noch besser erklären kann. Außerdem entfernen wir uns zu weit vom eigentlichen Thema: christliche Wunder. Für Quantenmechanik müßtest du einen neuen Thread eröffnen.

Liebe Grüße
Toffifee

 

[Niemand]

Die Kurzlebigkeit von Antimaterie in der von uns beobachtbaren Welt erklärt sich daraus, dass beim Aufeinandertreffen eines Teilchen-Antiteilchen-Paares sich beide gegenseitig annihilieren. Hierbei wird Energie freigesetzt, hauptsächlich in der Form von elektromagnetischer Strahlung, als Gammastrahlung. Diese Annihilation von Antiteilchen setzt sehr viel mehr Energie frei, als es irgend ein anderer Prozess mit gleichen Materiemengen könnte wie z.B. Kernfusion oder gar chemische Prozesse. Die freiwerdende Energie läßt sich mit der Einsteinschen Formel E = mc2 berechnen.

Wenn also nach der Energieerhaltungsregel die Teilchen beim verschwinden Energie abgeben, haben sie folglich die gleiche Menge Energie beim Trennen aufgenommen. Woher nehmen sie diese Trennungsenergie ?

 

[Toffifee]

Hallo!

@Niemand:

Wenn also nach der Energieerhaltungsregel die Teilchen beim verschwinden Energie abgeben, haben sie folglich die gleiche Menge Energie beim Trennen aufgenommen. Woher nehmen sie diese Trennungsenergie ?

Du stellst auch Fragen... Was hältst du davon dir ein Physik-Buch zu kaufen und zu lesen? Die Teilchen trennen sich nicht, sondern sie zerstrahlen in einer Materie-Antimaterie Reaktion. Ich schlage vor die Diskussion über Quantenmechanik hier zu beenden, da ich eigentlich über (christliche) Wunder diskutieren wollte. Danke!

Liebe Grüße
Toffifee

 

[Niemand]

Hallo!

@Niemand:
Du stellst auch Fragen... Was hältst du davon dir ein Physik-Buch zu kaufen und zu lesen? Die Teilchen trennen sich nicht, sondern sie zerstrahlen in einer Materie-Antimaterie Reaktion. Ich schlage vor die Diskussion über Quantenmechanik hier zu beenden, da ich eigentlich über (christliche) Wunder diskutieren wollte. Danke!

Liebe Grüße
Toffifee

Das ist genau die Kernfrage. Wo kommt diese Energie her ? Wenn sie aus dem Nichts kommt, schmeisst das klar und deutlich die Energieerhaltungsregel und auch alle Physik über den Haufen und bleib mir bloss mit Physikbüchern fern

 

[Niemand]

Na gut. Wenn mir keiner meine Frage beantworten kann, dann löst sich Niemand nun in einem gewaltigen Gammablitz auf