Gravitationswellen, BH und der ganze Rest

[ghostwhisperer]

HALLO BIN WIEDER DAA!

Will nochmal eine Frage in den Raum werfen *boing* :
Das starke Äquivalenzprinzip sagt im Wesentlichen aus, dass
Gravitation und Trägheitskraft ununterscheidbar sind.
Nun ist Gravitation aber Krümmung der Raumzeit..
Wäre es nicht logisch anzunehmen, dass Ursache/Wesen der Trägheit (also letztlich Masse und Energie) der Ursache/dem Wesen der Gravitation zumindest ebenfalls äquivalent sind?

Anders gesagt: Muss stringent aus der Äquivalenz folgen, dass Masse und Energie selbst eine Raumzeit-Modifikation darstellen?
Ich finde, meine bisherigen Überlegungen sprechen dafür.
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geometrische Verkrümmung von Tatsachen -> "Wir brechen das Gesetz doch nicht... wir streecken es nur ein bisschen..." Harris zu Proktor , Police-Academy, Einsatz Miami Beach

[SCR]

[ghostwhisperer]

Ich wette meinen Rückwärts- gegen deinen Vorwärtsgang, dass das Higgs nicht gefunden wird. Dann wären die Mainstream-Physiker wieder am Anfang. Ich finde es ohnehin unlogisch ein derartiges Feld zu postulieren.
Wäre das Feld nicht im gewissen Sinne absolut, sobald erst bekannt wäre, wie die Partikelmassen hieraus folgern? Das widerspricht doch irgendwie der ART. Kann man das Feld erst anmessen, auf welche Weise auch immer, hätte man eine Art absoluten Bezugsrahmen.
Wie und warum ist Herr Higgs überhaupt auf die Idee gekommen?
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geometrische Verkrümmung von Tatsachen -> "Wir brechen das Gesetz doch nicht... wir streecken es nur ein bisschen..." Harris zu Proktor , Police-Academy, Einsatz Miami Beach

[SCR]

Morgen ghost!

Tut mir leid - Die Wette muß ich aber leider ausschlagen.
Und jetzt zeige mir, wie die Gravitation funktioniert - ohne Higgs: Das interessiert mich.

Gruß
SCR

btw.:

[Snusmumriken]

[ghostwhisperer]

Es gibt einen definitiven Grund, warum ich am Higgsfeld zweifele.
Die Gravitation wird nicht vom Standardmodell erfasst!
Nun nimm als tatsächlich materiefreies Beispiel die von der ART vorhergesagten Gravitationswellen.
Diese tragen Energie, sind aber völlig unabhängig von "herkömmlicher" Materie.
Diese Energie ist direkte Folge der Raumzeitkrümmung, welche diese Welle darstellt.
Wie soll diese Energie auf einer Wechselwirkung mit Higgs beruhen ?
Wenn nun etwas gefunden wird was wie Higgs aussieht, heisst das noch lange nicht, dass es Higgs ist..

NÄMLICH
Der Higgsmechanismus an sich erinnert mich persönlich an RZ-Krümmung.
setze Higgsfeld = Raumzeit dann könnte der Mechanismus an sich (Konzentration des Felds um ein Partikel als Ursache von Massen) - rein strukturell betrachtet - mit Raumzeit-Krümmung (Dehnung/Stauchung zB bei einer G-Welle) gleichgesetzt werden.
Rein bildlich meine ich.

Aus der ART folgt irgendwie, dass Raumzeit eine inhärente Trägheit hat (was eigentlich nur eine Konsequenz von Energie- und Impulserhaltung ist, da diese auch für Gravitationswellen gilt).
MFG
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geometrische Verkrümmung von Tatsachen -> "Wir brechen das Gesetz doch nicht... wir streecken es nur ein bisschen..." Harris zu Proktor , Police-Academy, Einsatz Miami Beach

[SCR]

Morgen ghost!

Schön! Aber jetzt rede nicht solange um den heißen Brei herum - Komm' bitte auf den Punkt:

[Snusmumriken]

[973]

[ghostwhisperer]

Hallo 973!
Sorry hab mich unklar ausgedrückt..
Natürlich sind die Physiker nicht völlig am Anfang..
Aber die Standardphysik ist (noch) eine reine Wechselwirkungsphysik, was sich darin äussert, dass zwar Interaktionen und die damit verbundenen WW-Quanten (zB Photon) korrekt beschrieben werden, nicht jedoch die Quellen dieser Kräfte selbt (zB Elektron).
Alle wesentlichen Eigenschaften der Fermionen werden NICHT vorausgesagt, sondern müssen in die Theorie eingesetzt werden, sind freie Parameter. Diese müssen zudem noch hochgenau bekannt sein, sonst funktioniert es nicht.
Die WW-Theorien stark und elektroschwach allein sagen überhaupt keine Massen der Fermionen vorher. Allein nach diesen sind ALLE Teilchen (ruh!)masselos und müssten sich mit LG bewegen.

Die eigentlichen Ruhmassen sind noch völlig aussen vor. Streng genommen sind alle Arten von Ladungen, wozu ich die Masse mal hinzuzähle, überhaupt nicht erklärt.

Um die Ruhmassen zu erklären hat Herr Higgs nun seinen Mechanismus hinzugefügt. Es ist vorläufig eine unbewiesene Hypothese, nicht mehr.
Immerhin wäre sie an der mathematischen Struktur der übrigen WW orientiert. Es gibt zwar den gewünschten Zusammenhang zu den Vektorbosonen W+- und Z0 aber auch hier musste erst gemessen werden, um die freien(!) Parameter der Hypothese einzugrenzen.

Das ist mein Stand was die Theorie angeht.

MFG
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[973]

Immer müssen irgendwelche Beobachtungen in die Theorie eingehen, denn sonst wäre ja gar nicht unterscheidbar, welche der unzähligen denkbaren Theorien unsere Welt beschreibt. Meist sind dies Zahlenwerte, die deshalb auch experimentiell bestimmt werden müssen, oder Verläufe, etwa bzgl. der speziellen RT die beobachtete Zunahme von e/mrel, die Verlängerung der Lebensdauer von Teilchen bei hohen Geschwindigkeit/Energie, die Verringerung additiver Geschwindigkeiten nahe der LG, einschlieslich daß alldies die LG als Grenze andeutet was die wichtigste beobachtungsmäßig vorgegebene Eigenschaft ist.

Da sich in der Vergangenheit sehr unterschiedliche Phänomene (Planetenbewegung, Schwingungen gekoppelter Pendel, Wasserwellen usw) letztlich durch einige wenige Grundkräfte und deren Formeln darstellen ließen, versucht man dann, die für verschiedene Phänomene zunächst phänomenologisch und als rein effektiv gefundenen Zusammenhänge durch andere, die möglichst einfach sein sollen, formal zusammenzufassen oder sogar auch als grundlegendere Kraft zu 'erklären'. Im Rahmen dessen ist es durchaus auch denkbar, daß man so zunächst getrennt entdeckte und gemessene Konstanten durcheinander ausdrücken kann, heutzutage zBsp die Masse von Elementarteilchen.

Wir brauchen hier nicht zu diskutieren, bis wohin das überhaupt bzw hoffentlich nur möglich ist. Diese Frage schadet der Physik nämlich wenig; sie ist dadurch nur etwas komplizierter oder wenig komplizierter. Wenn sich alle Formeln und Kräfte nicht vereinen lassen, dann arbeitet man halt mit den Formeln für jeden Teilbereich weiter, die zumindest effektiv sind, so wie das bisher der Fall ist. Das macht man in der Praxis sowieso oft, selbst wenn eine genaue Theorie vorhanden ist, zBsp neben dem hauptsächlichen Einflüssen geringere als Störungen - sowohl aus Gründen der praktischen Rechnung, als auch um einen Überblick über die Wichtigkeit verschiedener Einflüsse zu haben.

Dafür ausreichend und wichtig ist, daß immer mehr beobachtet, gemessen, neue Effekte qualitativ entdeckt, und mindestens irgendwie effektiv formuliert werden, sodaß ihre Auswirkungen jedenfalls soweit für uns praktisch relevant bis nützlich berechnet und auch gewisse Vorhersagen (soweit nicht zu weitgehend extrapoliert bzw spekuliert) gemacht werden können. Wenn sich dann später auch noch Vereinigungen verschiedener Effekte finden, wunderbar, aber nicht existenznotwendig für die Physik.

Was die Masse angeht, so kannst du sie dir (sowohl klassisch als relativistisch) einfach als Proportionalität für die Menge zusammenfaßbarer Objekte vorstellen. Dieser Faktor steckt dann in verschiedenen physikalischen Variablen drin. Wichtig ist beobachtungsmäßig zu überprüfen, daß diese Proportionalität in allen für verschiedene Naturkräfte relevanten Variablen gleichermaßen zunimmt. Also wenn man zBsp zwei Atome zusammenlegt, sollten für die Trägheit gleichermaßen wie für die Gravitation solche Größen wie Impuls, Energie, verursachte Krümmung um den Faktor 2,00 zunehmen, und nicht für das eine 1,9 , für das andere 2,1 .

Ohne Gravitation ist zBsp die Raumstruktur statisch oder in Zustandsgrößen ausgedrückt, dtau² = dt² - dx²/c² , dynamisch oder in Bewegungsgrößen ausgedrückt, m²c⁴ = E² - p²c² . Du kannst nun zur besseren Veranschaulichung c als Einheit setzen und durch die linken Seiten teilen, und siehst dann, daß die Differenz zwischen (dt/dtau)² und (v=dx/dt)² bzw zwischen (E/m)² und (p/m)² beobachterunabhängig und entsprechend den Lorentz-Trafos (die du daraus fast unmittelbar ablesen kannst) ist. Dabei ist die statische und die dynamische Darstellung gleichwertig und in der Umrechnung sind die allerwesentlichsten Grundgleichungen der Physik enthalten.

Relevant ist, daß anders als in der statischen Darstellung mit Intervallen zwischen Zeit und Ort, in der Formulierung der dynamischen zur Korrespondenz mit der klassischen Physik solche wie Energie und Impuls verwendet werden, die (vom Sonderfall v=c abgesehen) von der 'Menge' des betrachteten Objektes abhängen, stattdessen könnte man auch diese Größen pro Menge verwenden. Wichtig ist jedenfalls, daß diese Proportionalität für alle Variablen der dynamischen Darstellung gleich ist. Die Masse ist beobachterinvariant so wie die Eigenzeit. Wegen der Korrespondenz zur Klassik ist dies die träge Masse. Bei relevanter Gravitation kann man nun einen weiteren Term hinzunehmen, der im einfachen Falle eines Zentralfeldes unmittelbar der Bewegungsgleichung der Schwarzschild-Lösung entspricht. (gut zusammenfassend zBsp englische wiki Schwarzschild_geodesics , Effective radial potential energy). Hierdurch kommt, jenachdem welche exakt zur Korrespondenz als zweckmäßig gewählt, als weitere dynamische Variable etwas proportional zum klassischen Potential oder der Zunahme der Äquipotentialfläche hinzu, mit der klassischen schweren Masse, und in den Zusatztermen ist die genannte Proportionalität dann gewährleistet, wenn das Äquivalenzprinzip stats erfüllt ist (was umgekehrt wegen der praktisch unumgänglichen Forderung dieser Proportionalität also besonders gerechtfertigt bzw notwendig ist), es stellt sozusagen die Bewegungsgleichung zwischen der trägen und schweren Masse dar.

Wichtig ist ferner, daß die wesentlichen Eigenschaften der Trägheit und Gravitation, bereits aus den wenigen oben festgehaltenen Formeln folgt, also rein aus der Geometrie, die, nochmal resumiert, ihrerseits aus der beobachteten Konstanz der Lichtgeschwindigkeit bei Vor- und Rückwärtsbewegung sowie aus der Korrespondenz zur klassischen Physik zwecks Identifizierung der auftretenden Variablen (nämlich t,x in der statischen bzw E,p in der dynamischen Darstellung) folgen. Die Trägheit verhindert, daß nichts von UnterLG aus LG erreichen kann, und zwar nicht durch eine abrupte Schranke, sonden dadurch daß Relativgeschwindigkeiten zu etwas anderem zur LG hin zunehmend schwieriger zu erhöhen sind. Und die träge Masse ist wie gesagt der Proportionalitätsfaktor der Größe des weiter zu beschleunigenden Objektes, und multipliziert mit dem 'Erschwerungsfaktor' weiterer Beschleunigung durch die Lorentz-Transformation bei v-fast-c (dem L.-Faktor) entspricht das dann der oft so genannten 'relativistischen Masse'.

Demnach ist die Trägheit (und auch die Gravitation) hinreichend durch die geometrischen Eigenschaften von Raum und Zeit geklärt, und zwar auch als deren Nahwirkung ('nah' in Ortskoordinaten), weil diese formalen Transformationseigenschaften (und zBsp Erschwerung weiterer Beschleunigung) bereits in kleinsten Abschnitten des Raumes gültig sind, zusammen damit daß verschiedene Meßgrößen der Physik proportional zur Anzahl zusammengelegter/-gefaßter Objekte zunimmt wofür die Masse das Maß ist. Ein Bedarf für einen weiteren Mechanismus weder für Trägheit noch für die Masse ist hier nicht zu sehen.

In verschiedenen Theorien tauchen nun mathematische Objekte auf, denen man eine eigenständige physikalische Realität zuspricht, und sie als 'ursächlich' für bestimmte Effekte oder (sekundäre) Naturkräfte auffaßt, zBsp weil einerseits Naturkräfte aus bestimmten geometrischen Details (zBsp Symmetrien) elegant hergeleitet werden können, andererseits diese mathematischen Objekte ihr geometrisches Detail charakterisieren und wohlmöglich 'verkörpern'; wenn eine bestimmte geometrische Eigenschaft vermutet wird, und man das ihr angesagte Teilchen entdeckt, dann sollte die Eigenschaft und ihre Naturkraft auch existieren. Hinzu kommt, daß man oft entsprechende Teilchen beobachtet, die genau solche Eigenschaften haben wie diese mathematischen Objekte.

Deshalb hat sich in der letzten Zeit die Meinung gebildet, Symmetrien und die beobachteten Teilchen seien für alle Kräfte ursächlich.

Diese Meinung steht im Gegensatz zu der Auffassung, daß die Naturkräfte (mindestens einige wie zBsp die Trägheit und Gravitation) unmittelbare Aspekte anderer geometrischer Eigenschaften wie endlicher LG und Größe bzw Krümmung des Raumes sind. Daran ändert auch nichts, daß die genannten Teilchen ebenfalls rein aus der Geometrie folgen (aber halt aus anderen).

Faktisch ist nicht bewiesen, daß diese Symmetrien und Teilchen ursächlich für alle Kräfte sind. Es ist gut denkbar, daß die Teilchen nur ein Nebenprodukt sind, also gelegentlich einer Wirkung der Naturkraft ebenfalls auftreten. Dann wäre erstens das Problem mit dem Raum jeder Dimension selbst als hinreichende Ursache ihn repräsentierender Kräfte gelöst, ferner wären zBsp Alternativen denkbar, daß bei Wirkung der Kraft unter gewissen Bedingungen kein solch ein Teilchen entsteht.

Noch schwerwiegender sehe ich ein anderes Problem. Es ist zwar lobenswert, daß an physikalische Gesetze Eigenschaften wie möglichst universelle Geltung, Beobachterinvarianz, Kovarianz, Symmetrien, Harmonie der Sphären usw gestellt werden. Durch solche Forderungen formal vorgegeben, leitet man auch sehr einfach und elegant fast alle physikalischen Gesetze ab. Es erhebt sich allerdings die Frage, inwieweit diese Annahmen, außer (in der reellen Welt) gegeben oder nicht gegeben, überhaupt für die Naturkräfte relevant sein sollten. M.E. muß man grundsätzlich davon ausgehen, daß auch in einem 'maximal häßlichen' Raum, ohne Symmetrieb und geplagt zBsp von Singularitäten, oder bei einem absolutem Raum, Naturkräfte vorhanden sind, insbesondere auch eine Grenzgeschwindigkeit sowie eine Größenordnung, die die Bewegung kinematisch und räumlich begrenzen. Dies sind Rahmenbedingungen für die Trägheit und Gravitation, die nicht von evtl. detaillierteren Eigenschaften (wie Symmetrien; Raum nun absolut oder nicht; ...) abhängig sein können. Rahmenbedingungen an Bewegungsgleichungen, wie daß die LG nicht überschritten werden kann, oder daß nichts außerhalb den Weltraum oder außerhalb des Weltalters (dh in die Zukunft) gelangen kann, sollten also in Trägheit und Gravitation enthalten sein, piepegal ob der Raum homogen, symmetrisch, oder total pathologisch ist. Diese Rahmenbedingungen mögen nur "deswegen zufällig" in der üblichen Ableitung der Naturkräfte über Symmetrien usw mit enthalten sein, weil solche Grundlagen implizit ebenfalls die genannten Rahmenbedingungen enthalten, zBsp über die Naturkonstanten und die Art der Metrik (quadratisch) .

Insofern ist es nicht verwunderlich, daß das SM der Teilchenphysik Wechselwirkungen durch Symmetrien darstellt und ihnen entsprechende Teilchen vorhersagt, aber es ist nicht erwiesen, daß es alle existierenden Wechselwirkungen erfaßt, noch daß Symmetrien usw kritisch wären um die bekannten Naturkräfte zu erklären, die vielmehr mindestens in ihren wichtigsten Eigenschaften (und möglicherweise insgesamt) bereits durch andere geometrische Eigenschaften von Raum, Zeit usw (LG, Größe des Raumes) festgelegt sind.



Deshalb stimme ich dem nicht zu, daß die Trägheit und Masse Probleme hätten ohne Higgs erklärt zu werden. Möglicherweise sollte man besser die ganze Teilchenphysik aus der Erklärung der Naturkräfte rauslassen. Es wäre sogar zur Klarheit wünschenswert, daß kein Higgs entdeckt würde, damit Trägheit und Masse so bleiben wie schon aus der sonstigen Physik (s.o.) hinreichend geklärt .

[SCR]

Was ist denn los, ghost?

[ghostwhisperer]

[973]

Entschuldigung daß meine Darstellungsweise oft nicht gut ist.


"... daß die genannten Teilchen ebenfalls rein aus der Geometrie folgen (aber halt aus anderen). " soll heißen "... aus anderen Details derselben" . Gemeint ist, daß bestimmte Arten von 'Teilchen' durch Eigenschaften wie Symmetrien entstehen oder zumindest begünstigt werden, dagegen die Naturkräfte bereits durch das reine Vorhandensein von Dimensionen mit irgendwie gearteten Begrenzungen ihrer Räume entstehen sollten (zBsp zunehmende Geschwindigkeiten schon allein durch die Lichtgeschwindigkeit als Grenze 'abgebremst' werden, oder Bewegungen schon allein durch die endliche Größe des Weltalls 'umgebogen' werden). Also maximal mögliche Geschwindigkeits- bzw Positionsdifferenzen zwischen Objekten bereits durch die Größe dieser Räume selbst begrenzt sind, und schon alleine dadurch ihnen zuzuordnende Naturkräfte (ähnlich Trägheit, Gravitation) welche diese Einschränkungen und diese begrenzten Räume selbst realisieren, vorhanden sein sollten, also zumindest für die Umrisse solcher Naturkräfte Einzelheiten wie Symmetrien piepegal sind, und auch deren evtl. 'Teilchen' nicht ursächlich sein sollten, zumal solche Kräfte auch unmittelbar mit der Entstehung solcher Dimensionen/Raume selbst und ihrer hauptsächlichen Eigenschaften entstehen und nicht erst später mit dem ggf. Auftauchen irgendwelcher nebensächlicher Eigenschaften und zugehöriger 'Teilchen'.

Dazu vielleicht noch eine zusätzliche Anmerkung. Dabei warne ich, das dieser Abschnitt meiner persönlichen Meinung entspricht und evtl. nicht der herrschenden Meinung. Wie gerade gesagt, ist die Trägheit 'fast' also in ihrem Grundriß bereits durch die LG als Grenze festgelegt. Das Individuelle an dieser Naturkraft ist durch die Dimension und den Wert der LG ausgedrückt, ersatzweise auch durch die Elementarlängen der beteiligten Zeit und Strecke. Noch nicht jedoch 'alles', es fehlt noch der Verlauf, der durch die L-Trafo beschrieben wird. Meiner rein persönlichen Meinung nach dient auch das nicht zur Begründung weiterer nötiger Zutaten, etwa später entstehender sekundärer Eigenschaften von Zeit und Raum (wie zBsp Symmetrien, Eich'teilchen'). Denn der Verlauf ist unmittelbar durch die quadratische (statt andersartige) Form der Metrik gegeben, also zBsp dtau² ~ d(t/tpl)² - d(x/xpl)² . Das ist meiner eigenen Meinung nach nicht ein nachträglicher Effekt, sondern umgekehrt eine gattungsmäsige Eigenschaft aller Dimensionen (selbst evtl. nachfolgenden), wobei Nebenaspekte (etwa wo diese Eigenschaft herkommt, ob sich bei einer funktionierenden Welt notwenigerweise immer eine dem entsprechende Logik, Mathematik usw entwickelt) hier mal nicht diskutiert werden sollen. Jedenfalls ist durch diese schon vhd gattungsmäsige Eigenschaft und 'Vorgabe' unmittelbar bei der Entstehung einer Dimension und nicht erst nachträglich ihre Naturkraft fertig -- die Trägheit mit der LG als Begrenzung und dem Verlauf gemäs der L-Trafo also sofort bei Entstehung der (1-dim.) Ausdehnung nach der Zeit. Nochmal, das ist nur meine rein persönliche Meinung, sie sollte ohne Rücksicht auf sonstige Meinungen zu diesem Punkt nicht zur Bildung eigener Vorstellungen benutzt werden


Zur Masse noch, die Bezeichnung "relativistische Masse" ist aus den besagten Gründen unglücklich und sollte vermieden werden, weil viele Variablen zur LG hin zwar zunehmen, aber der "Erschwerungsfaktor weiterer Zunahme" (L.-Faktor) diesen meßbaren Größen, nicht der Masse die zur Angabe der Größe/Menge des Objektes dient und nur für ein Teil meßbarer Größen relevant ist, zuzurechnen ist. Eine alternative Verständlichmachung wäre: Wenn man ein Objekt halbiert oder verdoppelt (ein zweites dazulegt), dann bleiben einige meßbare Größen gleich -- zBsp die Position, Zeit, Zeitablaufgeschwindigkeit im Eigensystem/Objekt, -- aber andere Größen halbieren bzw verdoppeln sich -- zBsp Energie, Impuls -- sodaß in Letzteren irgendwie ein Proportionalitätsfaktor für ihre Menge oder Größe eingehen sollte (auf dessen Einheit solche Beobachtungsgrößen für diverse Betrachtungen auch zweckmäßig bezogen werden, zBsp Verwendung von E/m).

Die statische Darstellung der Geometrie also dtau² = dt² - dx²/c² enthält nur Variablen der ersten Art. Die dynamische also m²c⁴ = E² - p²c² der zweiten Art , wenn man diese Größen durch m teilt erhält man mit E/m , p/m von der Größe/Menge des Objektes bereinigte gleichermaßen wie die statischen nur die Geometrie aber insbesondere den der Geometrie zuzurechnenden L.-Faktor enthaltende Größen. Die statische und die dynamische Darstellung sind gleichwertig, spiegeln (zusammen mit der aus der Korrespondenz zur klassischen Physik und deren unmittelbar beobachteten/messbaren Größen) zwei Aspekte dar, in welcher sich die Welt uns darstellt, und die Umrechnung der einen zur anderen Darstellung enthält die wesentlichsten Gleichungen der die betreffenden Größen, in obigem Fall der Trägheit . Ein gutes Beispiel ist gerade E/m, was auch direkt beobachtbar ist, den L.-Faktor enthält, und auch faktisch benutzt wurde, den Verlauf des L.-F. also die L.-Trafo und damit auch den quadratischen Zusammenhang zwischen zeitlichen und räumlichen Intervallen im Bogenelement experimentiell zu belegen.

[SCR]

Morgen ghost!