Raumzeit und Materie

[Joey]

Während auf der Erde eine Sekunde vergeht, verstreicht in einem mit hoher Geschwindigkeit an der Erde vorbeifliegenden Raumschiff nur eine halbe Sekunde (zum Beispiel). Diese zeitliche Differenz lässt sich durch den direkten Vergleich der beiden Uhren (Borduhr, Referenzuhr auf der Erde) konstatieren.

Ja, und? Das liegt an den kontra-intuitiven Eigenschaften der Raumzeit. Da wirken keine Kräfte - weder auf die Uhr noch auf die Zeit oder ähnliches.

 

[DUCKFACE]

Ja, und? Das liegt an den kontra-intuitiven Eigenschaften der Raumzeit. Da wirken keine Kräfte - weder auf die Uhr noch auf die Zeit oder ähnliches.

Um ein Objekt in einen beschleunigten Zustand zu versetzen, wodurch dessen Trägheit zunimmt, bedarf es also keiner physikalischen Kraft? Laut der allgemeinen Relativitätstheorie scheint es so zu sein, da die Materieteilchen (und Energiemengen) keine Kraft benötigen, um die geometrischen Variationen der Raumzeit zu induzieren. Also: Nichts (physikalisch Reales) bewirkt die Beschleunigung massereicher Objekte.

 

[Joey]

Um ein Objekt in einen beschleunigten Zustand zu versetzen, wodurch dessen Trägheit zunimmt, bedarf es also keiner physikalischen Kraft? Laut der allgemeinen Relativitätstheorie scheint es so zu sein, da die Materieteilchen (und Energiemengen) keine Kraft benötigen, um die geometrischen Variationen der Raumzeit zu induzieren. Also: Nichts (physikalisch Reales) bewirkt die Beschleunigung massereicher Objekte.

Und wieder versuchst Du die ART mit den Mittel des intuitiven Alltags-Verstandes zu begreifen, indem Du jetzt von "physikalsch realem" sprichst. Es ist Materie, die die Raumzeit krümmt, was sich auf andere Materie als Gravitations-"Kraft" auswirkt.

 

[DUCKFACE]

Und wieder versuchst Du die ART mit den Mittel des intuitiven Alltags-Verstandes zu begreifen, indem Du jetzt von "physikalsch realem" sprichst. Es ist Materie, die die Raumzeit krümmt, was sich auf andere Materie als Gravitations-"Kraft" auswirkt.

Meine Meinung/Kenntnis dazu:

Einstein spricht von physikalisch Realem, nicht nur ich. Laut der speziellen Relativitätstheorie bleiben Raum und Zeit übrig, wenn man sich die gesamte Materie samt Energie und Feld aus dem Universum weggenommen denkt. Damit muss es sich bei dem vierdimensionalen Raumzeit-Kontinuum einerseits um etwas Reales, andererseits aber zugleich um etwas Immaterielles handeln. Die Frage nach der Interaktion zwischen diesen beiden Komponenten erscheint mir also nicht so irrational, wie Du es hier gern suggerieren möchtest.

Auf die Intuition berufe ich mich bei meiner Argumentation übrigens an keiner einzigen Stelle - weder direkt noch indirekt. Ich frage lediglich nach der Dynamik physikalisch realer Kräfte bei Gravitationseffekten. Das hat absolut gar nichts mit primitivem Alltagsdenken und Intuition zu tun.

1. Die Materie benötigt ihrerseits keine Kraft, um Raumzeit-Modifikationen zu evozieren.

2. Die Raumzeitkrümmungen veranlassen die Materie jedoch dazu, sich beschleunigt zu bewegen.

Schlussfolgerung: Für die Beschleunigung von Materieteilchen durch die geometrische Strukturmodifikation ist demzufolge keine physikalische Kraft vonnöten.

q.e.d.

Das ist nichts(!) Intuitives, sondern eine logisch stringente Inferenz. Meine Fragen sind präzise und unmissverständlich. Mit Hilfe des mathematischen Formalismus der allgemeinen Relativitätstheorie ist es also möglich, kosmologische Phänomene mathematisch korrekt zu beschreiben. Dynamische Erklärungen dieser Prozesse und Aktivitäten finden wir aber nicht vor.

 

[Joey]

Einstein spricht von physikalisch Realem, nicht nur ich.

Einstein meint damit nur etwas anderes als Du. Einstein meint etwas, was sich beschreiben lässt. Du scheinst etwas zu meinen, was sich "greifen" lässt... auf das "Kräfte" wirken etc.

Laut der speziellen Relativitätstheorie bleiben Raum und Zeit übrig, wenn man sich die gesamte Materie samt Energie und Feld aus dem Universum weggenommen denkt.

Laut der ART werden Raum und Zeit erst durch Materie "fassbar". Ohen Materie spielen Raum und Zeit keine Rolle... sind irrelevant.

Damit muss es sich bei dem vierdimensionalen Raumzeit-Kontinuum einerseits um etwas Reales, andererseits aber zugleich um etwas Immaterielles handeln.

Ja, um etwas, was sich beschreiben lässt.

Die Frage nach der Interaktion zwischen diesen beiden Komponenten erscheint mir also nicht so irrational, wie Du es hier gern suggerieren möchtest.

Ich sagte nicht "irrational". Ich sagte, dass Deine Fragen dazu daher rühren, dass Du versuchst Dir das im Rahmen von Kräften oder ähnlichem zwischen Materie und Raumzeit vorzustellen. Dabei ist es keine "kraft", die die Zeit in einem bewegten Bezugssystem dehnt, oder die ddie bewegten Körper staucht. Es ist einfach eine geometische Eigenschaft der Raumzeit. Ebenso, wie sie sich bei An- und Abwesenheit von Materie krümmt.

Auf die Intuition berufe ich mich bei meiner Argumentation übrigens an keiner einzigen Stelle - weder direkt noch indirekt.

Doch; ohne es zu merken. Wir sind nunmal daran gewohnt in euklidischer geometrie zu denken, und an einen Zeitverlauf, der unabhängig vom Raum etc. ist. Diese Vorstellung ist aber falsch. Die ART berichtigt diese Vorstellungen. Du versuchst jetzt diese Berichtigung im Rahmen von "Interaktionen zwischen Materie und Raumzeit" zu verstehen. Dieser Versuch ist zum Scheintern verurteilt, weil da keine Interaktionen statfinden. Die ART ist eine mathematische Beschreibung des Verhaltens der Raumzeit.

Ich frage lediglich nach der Dynamik physikalisch realer Kräfte bei Gravitationseffekten. Das hat absolut gar nichts mit primitivem Alltagsdenken und Intuition zu tun.

Doch, sehr viel. Denn Du verwendest die Begriffe des "primitiven Alltagsdenkens" dazu.

1. Die Materie benötigt ihrerseits keine Kraft, um Raumzeit-Modifikationen zu evozieren.

Die Raumzeit ist nichts, was eine Kraft benötigt, um gekrümmt zu werden.

2. Die Raumzeitkrümmungen veranlassen die Materie jedoch dazu, sich beschleunigt zu bewegen.

Schlussfolgerung: Für die Beschleunigung von Materieteilchen durch die geometrische Strukturmodifikation ist demzufolge keine physikalische Kraft vonnöten.

Die physikalische Kraft wird durch die "geometrische Strukturmodifikation" hervorgerufen.

Das ist nichts(!) Intuitives, sondern eine logisch stringente Inferenz.

Doch, es ist sehr viel Intuitives dabei, durch die Begriffe, die Du verwendest. Diese Begriffe werden zwar laufen benutzt, aber die Physiker wissen, wie sie einzuordnen sind.

Angenommen wir würden in einem newtonschen Universum leben - also es würden die gesetze der newtoschen Mechanik gelten. Würdest Du Dich fragen, warum die Zeit immer gleich läuft für alle Bezugssysteme? Würdest Du Dich fragen, warum immer und überall die euklidische Geometrie gilt? Würdest Du Dich da fragen, wie die Interaktion zwischen Raum, Zeit und Materie aussieht? Deine Fragen über eine Dynamische Erklärung kommen doch nur daher, weil die ART ein nicht-newtonsches Universum beschreibt. Die Unterschiede kommen aber nicht duch eine Interaktion zwischen Materie und Raumzeit - so als wenn die Welt newtonsch wäre, wenn es diese Interaktion nicht gäbe - sondern sind die wahren Eigenschaften von materie und Raumzeit.

Meine Fragen sind präzise und unmissverständlich. Mit Hilfe des mathematischen Formalismus der allgemeinen Relativitätstheorie ist es also möglich, kosmologische Phänomene mathematisch korrekt zu beschreiben. Dynamische Erklärungen dieser Prozesse und Aktivitäten finden wir aber nicht vor.

Eine dynamischere Erklärung, wie Du sie Dir wünschst. könnten zukünftige Theorien liefern, die ART mit QM verbinden.

Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik - der QFT, die derzeit fast alle Experimente gut beschreibt, worüber aber niemand glücklich ist - wird der Materie ja erst durch die Interaktion mit dem Higgs-Feld die Masse verliehen. Und in der ART spoielt die Masse eine zentrale Rolle. Mann könnte sich jetzt vielleicht fragen, was das Higgs-Feld mit der Raumzeit zu tun hat. Ebenso wird der Gravitation ja auch das Graviton als Kraftteilchen zugewiesen, analog dem Photon der EM-Wechselwirkung. Man kann sich nun auch fragen, was das Graviton mit der Raumzeit zu tun hat.

In den QFTs, Quantenloop-Gravitations-Theorien oder String-Theorien wird ja viel mit Feynman-Diagrammen bzw. den entsprechenden Analoga daztu gerechnet. Das sind dynamische Prozesse. Aber ich fürchte, auch solche Theorien werden Dich da nicht befriedigen. Weil auch hier keine dynamische Interaktion mit der Raumzeit beschrieben wird. Vielleicht ändert sich das mal - ich bezweifle es aber. Da die Beschreibung der Raumzeit unserer Intuition eines newtonschen Universums widerspricht, neigen wir dazu eine "dynamische Erklärung" zu suchen, die ein newtischens Universum in ein einsteinssches überführt - eine "Kraft", die die zeit dehnt oder ähnliches. Das ist nur nicht nötig. Alles, was nötig ist, ist zu begreifen, dass unsere Alltags-Vorstellung der Raumzeit falsch ist.

 

[DUCKFACE]

Laut der ART werden Raum und Zeit erst durch Materie "fassbar". Ohen Materie spielen Raum und Zeit keine Rolle... sind irrelevant.

Meine Meinung/Kenntnisse dazu:

Materie besitzt eine Eigenzeit. Mit anderen Worten: Die Materie erzeugt erst deren Raumzeit. Nun stellt sich die Frage, wie etwas Materielles (und Energetisches) die Raumzeit produziert. Solange man diese relevante Frage nicht beantworten kann, bleibt die Entstehung der Gravitationskraft völlig unklar. Weder Einstein noch Newton können hierzu etwas Valides aussagen.

Es ist einfach eine geometische Eigenschaft der Raumzeit.

Mit einer Atomuhr lässt sich also eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit messen, ohne dass es eine Interaktion gibt...

Die ART ist eine mathematische Beschreibung des Verhaltens der Raumzeit.

Okay, damit bestätigst Du ja meine Kernthese: Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt mathematisch, aber erklärt eben gar nichts(!) dynamisch.

Angenommen wir würden in einem newtonschen Universum leben - also es würden die gesetze der newtoschen Mechanik gelten.

Da gäbe es keine Interaktion zwischen Raum, Zeit und der Materie, weil es in der Newton'schen Mechanik weder Zeitdilatation, noch Längenkontraktion noch Raumzeitkrümmungen gibt, die das Verhalten der Materie manipulieren könnten. Raum und Zeit wären einfach universelle Kulissen, vor denen sich das gesamte Naturgeschehen abspielte.

Man kann sich nun auch fragen, was das Graviton mit der Raumzeit zu tun hat.

Die Gravitation lässt sich nicht quantisieren. Gravitonen sind hypothetische Konstrukte.

 

[Joey]

Meine Meinung/Kenntnisse dazu:

Materie besitzt eine Eigenzeit. Mit anderen Worten: Die Materie erzeugt erst deren Raumzeit. Nun stellt sich die Frage, wie etwas Materielles (und Energetisches) die Raumzeit produziert. Solange man diese relevante Frage nicht beantworten kann, bleibt die Entstehung der Gravitationskraft völlig unklar. Weder Einstein noch Newton können hierzu etwas Valides aussagen.

Und wieder benutzt Du Begriffe, wofür sie nicht stehen. Die Eigenzeit gehört nicht der Materie, sondern ist die Zeit, die eine mitbewegte Uhr messen würde. Es ist sozusagen die Zeit im mitbewegten Bezugssystem. Und dasd bleibt wieder eine kontra-intuitive Eigeschaft der Raumzeit.

Mit einer Atomuhr lässt sich also eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit messen, ohne dass es eine Interaktion gibt...

Ja, genauso wie sich mit einem Lineal eine Strecke messen lässt, die auch "nur" eine gemometrische Eigenschaft ist.

Okay, damit bestätigst Du ja meine Kernthese: Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt mathematisch, aber erklärt eben gar nichts(!) dynamisch.

Warum sollte sie etwas dynamisch erklären, wo wahrscheinlich keine dynamische Erklärung nötig ist? Du fragst doch die ganze Zeit sinngemäß: "Was macht ein newtonsches Universum einsteinsch? Was verbiegt die euklidische Geometrie?" Du wirst es zwar vielleicht bestreiten, aber genau das fragst Du z.B. mit der Frage, was den Gang der Atomuhren in einem bewegten Bezugssystem verändert. Die Antwort ist wahrscheinlich: Es ist eine kontra-intuitive Eigenschaft der Raumzeit, die keine dynamischen Erjklärung benötigt.

Da gäbe es keine Interaktion zwischen Raum, Zeit und der Materie, weil es in der Newton'schen Mechanik weder Zeitdilatation, noch Längenkontraktion noch Raumzeitkrümmungen gibt, die das Verhalten der Materie manipulieren könnten. Raum und Zeit wären einfach universelle Kulissen, vor denen sich das gesamte Naturgeschehen abspielte.

Und das sind sie immernoch. Nur eben mit anderen geometrischen Eigeschaften, als wir gewohnt sind.

Die Gravitation lässt sich nicht quantisieren. Gravitonen sind hypothetische Konstrukte.

Ja, na und? In einer nachfolgenden Theorie wird wahrscheinlich gelingen, die ART (Gravitation) mit der QM zu verbinden. Das wird möglicherweise mit so einem Konstrukt wie dem Graviton gelingen. Vielleicht wird das die dynamische Erklärung liefern, die Du Dir wünschst. Ich bezweifle es aber.

 

[Elfman]

Laut der ART werden Raum und Zeit erst durch Materie "fassbar". Ohen Materie spielen Raum und Zeit keine Rolle... sind irrelevant.

Ja, wenn es nichts gibt, das sich verändern könnte, geschweige denn Wesen, die Veränderungen wahrnehmen können kann auch Zeit nicht (subjektiv) „wirklich“ existieren.

 

[DUCKFACE]

Und wieder benutzt Du Begriffe, wofür sie nicht stehen.

Wieso? Die Eigenzeit ist die Zeit, die in einem bestimmten System vergeht. Wenn ich mich auf der Erde befinde, auf der eine Sekunde vergeht, dann ist das meine Eigenzeit. Wenn in einem schnell bewegten Elementarteilchen nur 0,3 Sekunden verstreichen, dann ist das dessen Eigenzeit. Wo ist der Fehler?

Die Eigenzeit gehört nicht der Materie, sondern ist die Zeit, die eine mitbewegte Uhr messen würde.

??? Du hast behauptet, dass Zeit und Raum erst durch die Präsenz von Materie ins Dasein gerieten. Und laut der allgemeinen Relativitätstheorie scheint dies auch zuzutreffen. Also muss Materie Raum und Zeit erzeugen. DAS war mein Argument, nicht dass die Eigenzeit der Materie "gehört".

Warum sollte sie etwas dynamisch erklären, wo wahrscheinlich keine dynamische Erklärung nötig ist?

Prima, dann ist jener Aspekt doch endlich geklärt.

Ja, na und? In einer nachfolgenden Theorie wird wahrscheinlich gelingen, die ART (Gravitation) mit der QM zu verbinden.

Das soll meines Wissens ein Ziel der Stringtheorie sein. Man müsste allerdings erst einmal durch Analysen der Oberflächenstrukturen belegen, dass sich die echten Elementarteilchen, Quarks und Leptonen, weiter "dividieren" lassen. Belege stehen noch aus.

 

[DUCKFACE]

Ja, wenn es nichts gibt, das sich verändern könnte, geschweige denn Wesen, die Veränderungen wahrnehmen können kann auch Zeit nicht (subjektiv) „wirklich“ existieren.

Gemäß der klassischen Mechanik und gemäß der speziellen Relativitätstheorie hat der Raum (Raum-Zeit) eine selbstständige Existenz gegenüber Materie bzw. Feld. Um das Raum-Erfüllende, von den Koordinaten Abhängige, überhaupt beschreiben zu können, muss Raum-Zeit bzw. das Inertialsystem mit seinen metrischen Eigenschaften schon von vornherein als vorhanden gedacht werden, weil sonst die Beschreibung des Raum-Erfüllenden nicht sinnvoll wäre.

Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie dagegen hat der Raum gegenüber dem Raum-Erfüllenden, von den Koordinaten Abhängigen, keine Sonderexistenz. Einen leeren Raum, das heißt einen Raum ohne Feld gibt es nicht.