Ontologische Aspekte der Superstringtheorie:
Seminarnotizen - Übersicht

 
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.
Feynman, Sachbücher, Stapp, Penrose...Literaturliste zur Quantenphysik

The Elegant UniverseBuch von Brian Greene über die Superstringtheorie

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

Versuchsbeschreibung des Doppelspaltexperiments

1.4: Das Wesen von Teilchen und Schrödingers Katze

  • Noch kein Inhalt
Das zähe Leben von Schrödingers KatzeArtikel 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?
 

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?
 

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.
 

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.
 

2.3: Die Kontinuität von Raum und Zeit und die Unschärferelation

Die folgende Argumentationskette führt zu einem Widerspruch zwischen Relativitäts- und Quantentheorie.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Energie ist äquivalent zu Masse.
  5. Masse krümmt die Raumzeit.
  6. 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.
 

2.4: Die Kontinuität von Raum und Zeit und Schrödingers Katze

  • Noch kein Inhalt
 

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.
 

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?
 

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

 

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?
 

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.
Siehe auch H. G. Wells: Men Like Gods A Science fiction author seems to have known these ideas in 1921, 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.

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?
Artikel in Spektrum der Wissenschaft, 1993Quantenphänomene 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.
 

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?
 

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.
 

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?
Eine vorsichtige VermutungVersteckt sich Gott hinter dem Zufall?

7.3: Zufall und Wahrscheinlichkeit und die Unschärferelation

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7.4: Zufall und Wahrscheinlichkeit und Schrödingers Katze

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7.5: Zufall und Wahrscheinlichkeit als Widerspruch

  • Die Relativitätstheorie kennt keine Wahrscheinlichkeiten, die Quantentheorie hingegen fordert sie als zentralen Begriff.
Artikel in: Spektrum der WissenschaftIrrfahrt zum Mittelwert (Eigenschaften von Zufall)

7.6: Zufall und Wahrscheinlichkeit in der Superstringtheorie

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8.1: Das Bewußtsein in der Relativitätstheorie

  • Bewußtsein spielt in der Relativitätstheorie keine Rolle
 

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.
Wechselwirkungsfreie QuantenmessungArtikel 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.


Professor Corcoran hat Menschen in Computern programmiertEine skurrile Geschichte über die Täuschbarkeit unseres Bewußtseins von Stanislaw Lem

Zur Theorie einer dualistischen Welt: Löcher in der Trennung zwischen Jenseits und DiesseitsGedankenspiel über den Zweck des Penrose`schen Gravitons

8.6: Das Bewußtsein in der Superstringtheorie

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