Ontologische Aspekte der Superstringtheorie:
Seminarnotizen
- Übersicht
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Am 6. und 7. Januar 2001
fand im Philosophischen Institut, Eilfschornsteinstraße,
der RWTH Aachen ein Seminar mit dem Titel
"Ontologische Aspekte der Superstringtheorie"
statt. Es wurde angeboten über das Institut von
Professor Wandschneider. Die resultierenden
Fragestellungen sind in der untenstehenden Übersicht zusammengefasst:
1. Das Wesen von Teilchen...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
2. Die Kontinuität von Raum und Zeit...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
3. Unendlichkeit und Begrenztheit...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
4. Was sind Dimensionen...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
5. Das Problem der Fernwirkung...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
6. Der Realitätsgehalt mathematischer
Modelle...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
7. Zufall und Wahrscheinichkeit...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
8. Die Rolle des Bewußtseins...
...in der Relativitätstheorie
...im Doppelspaltexperiment
...und die Unschärferelation
...und Schrödingers Katze
...als Widerspruch
...in der Superstringtheorie
1.1:
Das Wesen von Teilchen in der Relativitätstheorie
- Sie sind zu jedem beliebigen Zeitpunkt an einem
definierten Ort.
- Sie sind null-dimensional punktförmig.
- Sie krümmen die Raumzeit, die Wirkung ihrer
Masse ist die Krümmung des Raums.
Extrembeispiel: schwarzes Loch.
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Literaturliste zur Quantenphysik Buch von
Brian Greene über die Superstringtheorie
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1.2: Das Wesen
von Teilchen im Doppelspaltexperiment
- Es werden Fundamentalteilchen wie z. B. Photonen,
Elektronen, Protonen betrachtet.
- Aber nach de Broglie verhalten sich auch Gruppen
von Teilchen so wie einzelne Teilchen, sprich sie
zeigen den Wellen-Teilchen Dualismus.
- Teilchen werden von menschlichen Beobachtern
immer nur als Teilchen wahrgenommen, niemals als
Welle. Sie erscheinen zum Beispiel als
punktförmiger Fleck auf einer Photoplatte oder
als Lichtblitz auf einer Mattscheibe.
- Sie bewegen sich stets nur als Welle:
Welle-Teilchen Dualismus.
- Problem der Lichtgeschwindigkeit: wie kann ein
Teilchen einen kurzen Weg durch einen Spalt
zurücklegen und nach einer Zeiteinheit am Ziel
ankommen und gleichzeitig über einen 20
Zeiteinheiten entfernten Spalt
"Bescheid" wissen?
- Jedes Teilchen interferiert mit sich selbst.
1.3: Das Wesen von Teilchen und die
Unschärferelation
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Versuchsbeschreibung des Doppelspaltexperiments |
1.4: Das Wesen
von Teilchen und Schrödingers Katze
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Artikel in Spektrum der Wissenschaft |
1.5: Das Wesen
von Teilchen als Widerspruch
- In beiden Theorien sind Teilchen punktförmig,
sie brauchen keine räumliche Ausdehnung.
- In der Relativitätstheorie bewegen sich Teilchen
stetig, in der Quantentheorie springen sie.
- Die Gravitationskraft lässt sich nicht über
gequantelte Botenteilchen darstellen.
- In der Relativitätstheorie sind Teilchen
jederzeit nach Ort und Geschwindigkeit genau
bestimmt, in der Quantentheorie gilt hingegen das
Unbestimmtheitsprinzip (=Unschärferelation)
- Frage: fordert die Quantentheorie, daß Teilchen
immer eine Masse haben oder nicht? Wenn als
Neutrinos keine Masse haben, welche Frequenz
haben sie dann, sodaß man im
Doppelspaltexperiment mit ihnen rechnen kann?
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1.6: Das Wesen
von Teilchen in der Superstringtheorie
- Teilchen sind eindimensionale offene oder
geschlossene Fäden, sie haben also eine
räumliche Ausdehnung.
- Innerhalb der Stringtheorie sind sie echte
Fundamentalteilchen, es werden keine kleinere
Einheiten gefordert.
- Stehende Schwingungen dieser Strings korrelieren
eindeutig mit bestimmten Fundamentalteilchen der
klassischen Physik: Photonen, Elektronen,
Protonen...
- Frage: sind offene Strings immer Photonen?
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2.1: Die
Kontinuität von Raum und Zeit in der
Relativitätstheorie
- Die Relativitätstheorie fordert die Stetigkeit
von Raum und Zeit.
- Der Raum an sich istr Träger von Informationen
über die Gravitationskraft.
- Raum und Zeit müssen im mathematischen Sinne
differenzierbar sein, sodaß sie in das
Formelwerk der Relativitätstheorie eingesetzt
werden können.
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2.2: Die
Kontinuität von Raum und Zeit im Doppelspaltexperiment
- Die Wellenfunktion bewegt sich kontinuierlich i
einer stetigen Raumzeit.
- Die Manifestierung der Teilchen erfolgt unstetig.
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2.3: Die
Kontinuität von Raum und Zeit und die Unschärferelation
Die folgende Argumentationskette führt zu einem
Widerspruch zwischen Relativitäts- und Quantentheorie.
- Die Krümmung der Raumzeit muß in irgendeiner
Formel der Relativitätstheorie eine Funktion
wirksamer Masse sein. Je stärker die Masse,
desto stärker die Krümmung der Raumzeit.
- Die quantenmechanischen Unschärferelationen
besagen nicht bloß, daß man zwei komplementäre
Messgrößen nicht gleichzeitig beliebig genau
bestimmen kann, sondern daß die Unschärfe eine
physikalische Realität widerspiegelt: Je enger
die eine Messgröße eingeengt wird, desto
stärker darf die andere abweichen. Dies wird
durch den Tunneleffekt belegt.
- Da z. B. Energie und Zeit über die
Unschärferelation verknüpft sind, können
selbst im Vakuum für sehr kurze Zeit sehr hohe
Energien quasi aus dem Nichts auftauchen.
- Energie ist äquivalent zu Masse.
- Masse krümmt die Raumzeit.
- In sehr kurzen Zeiträumen können deshalb selbst
im Vakuum so hohe Energien - sprich Massen -
auftreten, daß die Raumzeit nicht mehr als
stetige Funktion der Masseverteilung dargestellt
werden kann. Also macht das Unschärfeprinzip der
Quantenphysik die Vorstellung einer stetigen
Raumzeit kaputt.
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2.4: Die
Kontinuität von Raum und Zeit und Schrödingers Katze
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2.5: Die
Kontinuität von Raum und Zeit als Widerspruch
- Die Relativitätstheorie benötigt eine stetige
Raumzeit.
- Die Quantentheorie braucht die Stetigkeit von
Raum und Zeit nur für die Ausbreitung von
Wahrscheinichkeitswellen.
- Die Beobachtung zerstört die Stetigkeit der
Wahrscheinlichkeit.
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2.6: Die
Kontinuität von Raum und Zeit in der Superstringtheorie
- Frage: Wie kann in der Superstringtheorie
Raumzeit zugleich kontinuierlich-stetig und
gequantelt sein?
- Sind die Schwingungen der Teilchen gequantelt
oder gibt es kontinuierliche Übergänge zwischen
erlaubten Schwingungszustände eines Strings?
3.1:
Unendlichkeit und Begrenztheit in der
Relativitätstheorie
- Frage: Fordert die Relativitätstheorie eine
Begrenzung von Raum und Zeit? Denn wäre eine
Begrenzung nicht ein Ende der Stetigkeit?
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3.2:
Unendlichkeit und Begrenztheit im Doppelspaltexperiment
- Frage: Braucht die Quantentheorie in irgendeiner
Formel einen begrenzten Raum?
- Wann hört die "suchende"
Wellenfunktion auf, nach weiteren Spalten im
Doppelspaltexperiment zu suchen?
3.3: Unendlichkeit und Begrenztheit
und die Unschärferelation
3.4: Unendlichkeit und Begrenztheit
und Schrödingers Katze
3.5: Unendlichkeit und Begrenztheit
als Widerspruch
3.6: Unendlichkeit und Begrenztheit
in der Superstringtheorie
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4.1: Was sind
Dimensionen in der Relativitätstheorie
- Es gibt 3 Raumdimensionen und eine Zeitdimension.
- Frage: ist es richtig, daß in der
Relativitätstheorie die vier Dimensionen
mathematisch nicht unterschieden werden?
- Der Raum ist Träger von Information über die
Anwesenheit von Masse.
- Frage: braucht oder erlaubt die
Relativitätstheorie ein Botenteilchen für die
Gravitationskraft?
4.2: Was sind Dimensionen im
Doppelspaltexperiment
4.3: Was sind Dimensionen und die
Unschärferelation
4.4: Was sind Dimensionen und
Schrödingers Katze
4.5:
Was sind Dimensionen als Widerspruch
- In der Relativitätstheorie sind sie Überträger
von Information.
- Frage: Relativitäts- und Quantentheorie kennen
beide 4 Dimensionen. Stimmt das?
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4.6: Was sind
Dimensionen in der Superstringtheorie
- Symmetrieproblem bei Punktteilchen
(Austauschbarkeit von Kräften) wurde gelöst
durch die Eindimensionalität von Strings. Statt
der 4 wurden dann aber 26 Dimensionen nötig.
5.1:
Das Problem der Fernwirkung in der Relativitätstheorie
- In der Relativitätstheorie übermittelt die
Raumkrümmung Information.
- Frage: sind Botenteilchen erlaubt oder gefordert?
- Frage: kennt die R. masselose Teilchen und falls
ja, worüber wechselwirken diese dann?
- Pflanzt sich Raumkrümmung mit c=300.000 km/s
fort.
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Siehe auch H.
G. Wells: Men Like Gods , geschrieben um 1921 Literaturtipp:
"Von Extra-Dimensionen keine Spur", Spektrum
der Wissenschaft, Mai 2001, Seite 22 und 23, Autor: Georg
Wolschin. Inhalt: Die Gravitationskraft verhält sich bis
zu einem gemessenen Abstand von 0,218 mm absolut nach
Newtons Gesetz. Gemäß der Mehrdimensionalität der
Stringtheorie sollte es aber bei sehr kleinen Abständen
zwischen Massen messbare Abweichungen geben.
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5.2: Das Problem
der Fernwirkung im Doppelspaltexperiment
- Das Doppelspaltexperiment macht keine Aussage
dazu, wie Information übertragen wird, sondern
nur, was dabei herauskommt.
- Frage: Würde das Doppelspaltexperiment auch mit
masselosen Neutrinos funktionieren? Mit anderen
Worten: Kann eine Welle nur massebehaftete
Teilchen repräsentieren?
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Quantenphänomene schneller als Lich? |
5.3: Das Problem
der Fernwirkung und die Unschärferelation
- Für die Beobachtung in der Quantentheorie ist
Endlichkeit eine Voraussetzung.
5.4:
Das Problem der Fernwirkung und Schrödingers Katze
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5.5: Das Problem
der Fernwirkung als Widerspruch
- In der Relativitätstheorie ist die maximal
erlaubte Geschwindigkeit gleich der
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Dies gilt sowohl
für Teilchen, Felder, Fortpflanzungen der
Raumkrümmung sowie jegliche Formen von
Informationsübertragung.
- Deutungen des Doppelspaltexperimentes sowie das
Rosen-Einstein-Podolsky Paradoxon scheinen aber
die Ausbreitung von Information mit
Überlichtgeschwindigkeit nahezulegen.
5.6:
Das Problem der Fernwirkung in der Superstringtheorie
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6.1: Der
Realitätsgehalt der Mathematik in der
Relativitätstheorie
- Die Formeln bilden in ihrem Geltungsbereich die
Realität ab.
- Die Formeln fordern, daß die
Lichtgeschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit
im Weltraum ist.
- Das mathematische Modell fordert, daß Masse
punktförmig ist und die Raumzeit stetig.
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6.2: Der
Realitätsgehalt der Mathematik im Doppelspaltexperiment
- Die Fortbewegung von Teilchen wird als
Wellenfunktion beschrieben. Heißt das im
Umkehrschluß, daß ein Teilchen während seiner
Ausbreitung verteilt als Welle existiert?
- Frage: Welche Gruppen von Teilchen lassen sich in
einer Formel zusammenfassen: Ist Laserlicht eine
Gruppe von Photonen, für die eine Wellenfunktion
gilt, die sich wie ein Teilchen ausbreiten?
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6.3: Der
Realitätsgehalt der Mathematik und die
Unschärferelation
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6.4: Der
Realitätsgehalt der Mathematik und Schrödingers Katze
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6.5: Der
Realitätsgehalt der Mathematik als Widerspruch
- Frage: Gibt es eine Formel oder Prämisse der
Relativitätstheorie die es Photonen im
Doppelspalt verbieten würde, Informationen mit
Überlichtgeschwindigkeit einzuholen?
6.6:
Der Realitätsgehalt der Mathematik in der
Superstringtheorie
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7.1: Zufall und
Wahrscheinlichkeit in der Relativitätstheorie
- Zufall und Wahrscheinlichkeit spielen in den
Formeln der Relativitätstheorie keine Rolle.
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7.2: Zufall und
Wahrscheinlichkeit im Doppelspaltexperiment
- Die Wellenfunktion für die Ausbreitung von
Teilchen muß als Wahrscheinichkeitsverteilung
gedeutet werden.
- Frage: wer oder was aber entscheidet über die
letztendliche Realisierung einer als
Wahrscheinlichkeit angelegten Möglichkeit?
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Versteckt
sich Gott hinter dem Zufall? |
7.3: Zufall und
Wahrscheinlichkeit und die Unschärferelation
Noch kein Inhalt
7.4:
Zufall und Wahrscheinlichkeit und Schrödingers Katze
Noch kein Inhalt
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7.5: Zufall und
Wahrscheinlichkeit als Widerspruch
- Die Relativitätstheorie kennt keine
Wahrscheinlichkeiten, die Quantentheorie hingegen
fordert sie als zentralen Begriff.
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Irrfahrt zum Mittelwert (Eigenschaften von
Zufall) |
7.6: Zufall und
Wahrscheinlichkeit in der Superstringtheorie
8.1:
Das Bewußtsein in der Relativitätstheorie
- Bewußtsein spielt in der Relativitätstheorie
keine Rolle
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8.2: Das
Bewußtsein im Doppelspaltexperiment
- Das menschliche Bewußtsein nimmt nur den
Teilchenmodus war.
- Der menschliche Beobachter beeinflusst den
Ausgang von Experimenten, er kann die
quantenmechanische Wellenfunktion zum kollabieren
zwingen, er erzwingt die Konkretisierung des
Möglichen ins Faktische.
- Penrose`s Graviton als alternative zum
Bewußtsein als Auslöser eines Kollaps von
Wellenfunktionen?
- Man sieht nie ein Teilchen selbst, sondern stets
nur von ihm verursachte Wirkungen.
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Artikel in Spektrum der Wissenschaft, 1997 |
8.3: Das
Bewußtsein und die Unschärferelation
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8.4: Das
Bewußtsein und Schrödingers Katze
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8.5: Das
Bewußtsein als Widerspruch
- Die Relativitätstheorie braucht es nicht
- Die Kopenhagener Deutung der Quantenphysik
benötigt es.
- Roger
Penrose benötigt es für seine Deutung der
Quantenphysik nicht.
- Henry
Stapp mißt ihm in seiner Deutung der
Quantenphysik eine zentrale Rolle zu.
- John
Eccles unterstellt, daß gewisse chemische
Vorgänge im Gehirn auf Quantenebene vom
Bewußtsein gesteuert werden.
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Eine skurrile Geschichte über die
Täuschbarkeit unseres Bewußtseins von Stanislaw LemGedankenspiel über den Zweck des Penrose`schen
Gravitons
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8.6: Das
Bewußtsein in der Superstringtheorie
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Eine
Ebene höher
Zwei Ebenen
höher
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