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Das hier ist die Rezension eines
Kapitels von „Der Stoff aus dem der Kosmos
ist
“ von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden.


Im letzten Kapitel hat Greene die inflationäre Kosmologie erklärt und damit auch gleichzeitig den gesamten Abschnitt über Kosmologie beendet. Von den Grundlagen der Relativitätstheorie und Quantenmechanik bis hin zur aktuellen Beschreibung der Entstehung von Universum, Raum und Zeit hat Greene einen spannenden Überblick über die moderne Physik gegeben. Noch sind wir allerdings nicht am Ziel angelangt – den prä-inflationären Zustand; quasi die Zeit vor dem Urknall, können wir immer noch nicht beschreiben. Für diesen Zeitpunkt existiert noch keine brauchbare Theorie; Relativitätstheorie und Quantenmechanik versagen. Doch vielleicht kann eine neue Theorie hier Ergebnisse liefern: die Stringtheorie!

Relativitätstheorie vs. Quantenmechanik

Die moderne Physik ist so erfolgreich wie nie zuvor. Von den Anfängen der Naturwissenschaft vor etwa 400 Jahren bis heute haben wir unser Wissen und Verständnis der Natur ständig erweitert. Niemals zuvor in der Geschichte der Menschheit hatten wir so ein umfassenden Wissen von unserer Umwelt. Die Theorien wurden im Laufe der Zeit immer wieder erweitert und verbessert. Man darf hier übrigens nicht dem Fehlschluss verfallen zu denken, dass jede neue Theorie die alte Theorie falsifiziert. Einsteins Relativitätstheorie hat Newtons Gravitationsgesetz abgelöst – aber deswegen lag Newton nicht „falsch“. Newtons Gesetz funktioniert im alltäglichen Bereich der kleinen Geschwindigkeiten und Massen immer noch extrem hervorragend und genau. Und genauso wie Einstein unser Verständnis von Raum und Zeit verändert und die Gravitationstheorie verbessert hat ist zu erwarten, dass eine noch zu findende neue Theorie Einsteins Relativitätstheorie ablöst.

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Auch mit Einstein ist Newtons Gravitation nicht einfach verschwunden…

Anders geht es eigentlich auch gar nicht – denn immer mehr zeichnet sich ab, dass die Relativtätstheorie nicht der Weisheit letzter Schluß gewesen sein kann. Das gilt auch für die Quantenmechanik. Beide Theorie gehören zu den erfolgreichsten, die Physiker je aufgestellt haben – aber beide haben Probleme, bestimmte Dinge zu erklären. Das ist kritisch – denn beide Theorien behaupten, umfassend zu sein und die gesamte Welt beschreiben zu können. Die Relativitätstheorie sollte auch für Elementarteilchen gelten – sie funktioniert aber nur für große Massen gut. Die Quantenmechanik sollte auch die makroskopische Welt richtig beschreiben können – sie funktioniert aber nur in der Mikrowelt. Nun könnte man ja einfach so weiter machen wie bisher und jede Theorie nur dort anwenden, wo sie funktioniert. Aber das wäre ein äußerst unbefriedigender Zustand. Sollte unser Universum wirklich zwei verschiedene und einander widersprechende Theorien benötigen um Vorgänge auf verschiedenen Skalen zu beschreiben? Davon möchte kein Physiker ausgehen. Außerdem gibt es gewisse Probleme, bei denen nicht mehr klar ist, welche Theorie anzuwenden ist. Schwarze Löcher sind extrem kompakt – also enorm klein und damit Objekte, die quantenmechanisch beschrieben werden müssen. Andererseits sind sie enorm schwer und fallen damit in die Verantwortung der allgemeinen Relativitätstheorie. Gleiches gilt für das frühe, prä-inflationäre Universum. Wir brauchen eine vereinheitlichte Theorie; eine Theorie, die gleichzeitig Gravitation und Quantenmechanik beschreibt um mehr über den Urknall selbst herausfinden zu können.

Aber wo kommen eigentlich die Probleme her? Warum verstehen sich Relativitätstheorie und Quantenmechanik nicht? Der Grund ist die schon früher erwähnte Unschärferelation. Dieses Grundprinzip der Quantenmechanik sagt uns, dass wir über bestimmte Dinge nicht Bescheid wissen können. Wir können nicht gleichzeitig exakt den Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens kennen. Genausowenig können wir exakt den Wert eines Feldes und dessen Änderungsrate kennen. Das hat interessante Auswirkungen. Wenn ein Feld im Vakuum einen verschwindenen Wert annimmt – also null ist, dann kennen wir einen Wert exakt. Der andere Wert – die Änderungsrate des Feldes – muss also völlig unbestimmt; völlig zufällig sein und das Feld wird wild fluktuieren. Solche Vakuumfluktuationen existieren tatsächlich – man hat ihre Auswirkungen gemessen!

Das ganze nennt sich Casimir-Effekt und im Prinzip läuft es darauf hinaus, dass die Vakuumfluktuationen zwischen zwei sehr nahe benachtbarten Platten im Vakuum geringer sind als außerhalb. Die stärkeren äußeren Fluktuationen drücken die Platten zusammen. Das ist so erstaunlich, dass man es nochmal wiederholen sollte: stellt man im leeren Raum, einem Vakuum, zwei Platten (oder andere Objekte) nahe beieinander auf, dann erwarten wir eigentlich, die sie genauso bleiben, wie sie sind. Im leeren Raum ist ja nichts, weder Materie noch Kraftfeld, dass daran was ändern könnte. Das ist aber nicht so – das Vakuum selbst fluktuiert und übt eine Kraft aus! Dieser Effekt wurde tatsächlich gemessen – zum Beispiel an dieser winzigen Kugel, die sich wegen der Vakuumfluktuationen bewegt anstatt ruhig liegen zu bleiben:

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(Kurze Anmerkung: Diese realen Vakuumfluktuationen werden von Pseudowissenschaftler gerne als Beleg bzw. Mechanismus für diverse Perpetuum Mobiles genannt. Das ganze läuft dann unter dem weniger verfänglichen Label „Freie Energie“ – funktioniert aber trotzdem nicht. Vielleicht kann man irgendwann einmal tatsächlich Energie gewinnen – heute hat aber niemand noch nicht einmal theoretisch eine vernünftige Ahnung, wie man das anstellen sollte).

Diese Fluktuationen gibt es auch im Gravitationsfeld und das ist ja nichts anderes als die Beschreibung der Form des Raumes selbst. Die Quantenmechanik sagt uns also, dass der Raum selbst, wenn man ihn auf sehr kleinen Skalen betrachtet, wild fluktuiert. Das bedeutet aber wiederrum, dass die Relativitätstheorie nicht mehr funktioniert – denn die setzt einen gleichmäßigen Raum vorraus, der sich nur stetig ändert aber nicht so abrupt wie es die Quantenmechanik fordern würde. Bei sehr kleinen Längen (kleiner als die Planck-Länge; das sind unvorstellbar winzige 10-35 Meter) kann man also Relativitätstheorie und Quantenmechanik nicht mehr gleichzeitig anwenden. Man braucht eine neue Theorie.

Alles ist String

Die hat vielleicht Gabriele Veneziano gefunden, als er 1968 – gerade mal 26 Jahre alt – am CERN über die starke Kernkraft geforscht hatte. Er fand damals, dass er diese Kraft mit der Eulerschen Betafunktion beschreiben konnte – hatte aber keine Ahnung, warum das so sein sollte. 1970 fanden dann Leonard Susskind, Holger Nielsen und Yoichiro Nambu eine spannende Interpretation: wenn die Teilchen, die die starke Kernkraft vermitteln keine punktförmigen Objekte sind, sondern dünne, gummibandartige „Schnüre“, dann könnte man sie genau so wie Veneziano gefunden hatte, mit der Eulerschen Betafunktion beschreiben. Aber ihre Arbeit konnte sich nie wirklich durchsetzen, sie wurde vorerst nichtmal zur Veröffentlichung angenommen. Neue Entwicklungen in der Teilchenphysik (z.B. die Quantenchromodynamik) zeigten dann auch, dass die Strings die starke Kernkraft nicht wirklich gut beschreiben könnten. Kaum einer interessierte sich noch für die Theorie – bis auf John Schwarz. Er fand heraus, dass die Gleichungen der Stringtheorie ein Teilchen vorhersagte, dass einen Spin mit dem Wert „2“ hat. Das war bemerkenswert – denn so ein Teilchen könnte das Graviton sein – ein (noch nicht nachgewiesenes) Teilchen das die Gravitationskraft überträgt (so wie z.B. das Photon die elektromagnetische Kraft überträgt). Man hatte also eine quantenmechanische Theorie – die Stringtheorie – die außerdem die Gravition beschreiben konnte! Genau das, was man brauchte… Allerdings zeigte sich schnell, dass diese Strings ziemlich klein sein müssten. Kleiner, als in der ursprünglichen Theorie gedacht. Sehr viel kleiner. Die Strings müssten in etwa so klein sein wie die Planck-Länge und sind daher auf absehbare Zeit unvorstellbar weit außerhalb jeder Meßmöglichkeit.

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Bild: xkcd

Trotzdem wurde die Theorie immer populärer. Anfang der 1980er fand die erste „String-Revolution“ statt. Schwarz konnte zeigen, dass die Stringtheorie mathematisch tatsächlich Sinn macht und frei von sg. „Anomalien“ ist. Und je mehr man daran arbeitete, desto verführerischer wurden die Resultate. Die Stringtheorie könnte erstmals erklären, warum es unterschiedliche Teilchen (und Teilchenfamilien) gibt und warum sie genau die Parameter haben, die sie aufweisen. Im aktuellen Standardmodell muss man diese Werte einfach voraussetzen – die Stringtheorie könnte sie tatsächlich direkt ableiten. Denn hier gibt es keine unterschiedlichen Teilchen mehr. Es gibt nur noch den String – ein „dünnes Band“, das schwingt. Und je nachdem wie es schwingt, erscheint es uns als unterschiedliches Teilchen. Denn je nach Art der Schwingung steckt im String unterschiedlich viel Energie und (da E=mc²) das entspricht einer unterschiedlichen Teilchenmasse. Außerdem löst die Stringtheorie das weiter oben genannte Problem des fluktuierenden Raums: wir haben nun keine punktförmigen Elementarteilchen ohne räumliche Ausdehnung mehr sondern eindimensionale Strings. Der Raum kann also nicht mehr auf beliebig kleinen Skalen betrachtet werden – sobald man kleiner wird, als die kleinsten Bausteine der Materie (die Strings) verliert das Wort „kleiner“ jede Bedeutung. Die Strings stellen quasi eine Barriere dar, die verbieten, dass man die Skalen unterhalb der Planck-Länge betrachtet, die uns bei der Vereinigung von Quantenmechanik und Relativitätstheorie solche Probleme bereitet haben. Ob der Raum tatsächlich auf diese Art und Weise irgendwie „quantisiert“ ist (wie es z.B. die Schleifenquantengravitation postuliert) oder ob auf diesen kleinen Skalen „Raum“ und „Zeit“ jede Bedeutung verlieren und durch andere, neue Konzepte ersetzt werden müssen, ist noch unklar.

Die Stringtheorie macht aber noch andere, seltsame Vorhersagen. Um die Strings richtig schwingen lassen zu können, um die vorhandenen Teilchen zu produzieren, haben wir eigentlich nicht genug Richtungen. Unser Raum hat genau drei unabhängige Richtungen: oben/unten, vorwärts/rückwärts und links/rechts. Ein String kann also in diese drei Richtungen schwingen. Das reicht aber nicht – die Stringtheorie sagt, dass mindestens neun unterschiedliche Richtungen nötig sind!

Ok… aber wo sollen diese neuen „Richtungen“ sein? Unser Universum scheint nur drei Raumdimensionen zu haben? Wo sind die anderen sechs? Die könnten winzig klein aufgerollt sein (wie man sich das im Detail vorzustellen hat, habe ich hier ausführlich beschrieben). Diese Aussage ist wirklich bemerkenswert. Das erste Mal macht hier eine physikalische Theorie konkrete Aussagen über die Anzahl der Raumdimensionen. Bis jetzt ist man immer automatisch von drei Dimensionen ausgegangen und hat diese Zahl in allen Theorien als Voraussetzung angenommen. Die Stringtheorie kommt ganz von alleine zu einem anderen Ergebnis…

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Eine Calabi-Yau-Mannigfaltigkeit: so könnten die zusätzlichen sechs Dimensionen aussehen (zumindest wenn man nur drei Dimensionen sehen kann)

Natürlich gibt es mit der Stringtheorie auch Probleme. Vieles ist noch unklar; vieles ist so kompliziert, dass es noch nicht mal richtig ausformuliert werden kann und immer noch fehlt jede Möglichkeit, die Theorie experimentell zu überprüfen. Das ist aber kein prinzipielles Problem der Theorie – sie macht durchaus falsifizierbare Aussagen. Unsere technischen Mittel reichen leider nur nicht aus, diese Experimente tatsächlich auch durchzuführen und bis jetzt ist leider auch noch niemand ein konkretes Experiment für einen indirekten Nachweis eingefallen. Aber wer weiß, was noch kommt. Die Stringtheorie ist prinzipiell in der Lage, alle Teilcheneigenschaften (bzw. alle Teilchen selbst) auch sich selbst heraus, ohne weitere Annahmen, vorherzusagen. Wenn man irgendwann mal die entsprechende Mathematik gemeistert hat und dann feststellt, dass die Stringtheorie tatsächlich genau die Teilchen vorhersagt, die wir beobachten, dann wird es schwer werden, sie abzulehnen – auch ohne konkretes Experiment. Aber warten wir mal ab… Über die Probleme der Stringtheorie habe ich übrigens einen eigenen, ausführlichen Artikel geschrieben.

Auf jeden Fall ist sie ästhetisch äußerst ansprechend. Und ihre moderne Weiterentwicklung liefert uns noch ein paar mehr spannende Einsichten – dazu dann mehr im nächsten Kapitel.


Noch mehr Buchrezensionen auf ScienceBlogs:
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50 Gedanken zu „Hin und her in neun Dimensionen: die Stringtheorie“
  1. Wieviele Dimensionen braucht die String-Theorie jetzt? In diesem Artikel schreiben sie 9 Raumdimensionen (gehört die Zeitdimension jetzt zu diesen 9?), in anderen Artikelen (wie dem am Ende dieses Artikels) sind es 11 Raumdimensionen, und im Artikel „Was sind Dimensionen?“ sind es wieder 10 plus die Zeitdimension?

    Und haben diese „neuen“ Dimensionen eigentlich eine jeweils spezifische Bezeichnung, einen „Namen“? (so wie oben/unten, oder Zeit?)

  2. Ich hab das Buch vor ein paar Jahren auch gelesen und ich meine, dass es bis zu diesem Kapitel mindestens 9 Raumdimensionen sind. In späteren Kapiteln erhöht sich die Anzahl noch, warum wird hier sicher noch ausführlich besprochen ^^. Namen/Bezeichnungen haben die zusätzlichen Dimensionen wohl nicht, man könnte sich ja welche ausdenken 😀
    Wobei ja die unterscheidung von Oben/Unten, Rechts/Links, Vor/Zurück im leeren Raum jetzt auch eher nich sooo sinnvoll erscheint, sondern eher unserem irdischen Alltag entsprechen. Währen wir Kreissymetrisch hätten wir wohl auch Probleme zu verstehen worin der Unterschied zwischen Rechts/Links und Vor/Zurück bestünde. 😀

  3. @Jonas: „In diesem Artikel schreiben sie 9 Raumdimensionen (gehört die Zeitdimension jetzt zu diesen 9?)“

    Naja – wenns 9 Raumdimensionen sind, dann wird die Zeit wohl nicht dazu gehören 😉 Die Superstringtheorie hat 10 Dimensionen (9 räumliche; eine Zeitdimension). Die Erweiterung der Superstringtheorie – die M-Theorie – hat eine Raumdimension mehr. Das kommt dann aber im nächsten Artikel. Und Bezeichnungen gibts nicht – würde auch erstmal wenig Sinn machen…

  4. @“Unsere technischen Mittel reichen leider nur nicht aus, diese Experimente tatsächlich auch durchzuführen und bis jetzt ist leider auch noch niemand ein konkretes Experiment für einen indirekten Nachweis eingefallen. Aber wer weiß, was noch kommt.“

    Hab ich das falsch verstanden oder können am LHC nicht ein Großteil der Stringtheorien falsifiziert werden?
    Ich denk dabei an die MBH Geschichte. Die funktioniert ja nur bei entsprechend vielen Extradimensionen oder?

  5. @Florian Mayer: „Hab ich das falsch verstanden oder können am LHC nicht ein Großteil der Stringtheorien falsifiziert werden?“

    Hmm – also ich glaube nicht das der LHC was definitives über die Stringtheorie aussagen kann. Ok – wenn ein MBH gefunden wird, wäre das ne tolle Sache – denn dann hätte man tatsächlich die Extradimensionen indirekt verifiziert. Aber auch wenn die Stringtheorie zwingend Extradimensionen verlangt heisst das nicht das aus deren Existenz auch zwingend die Stringtheorie folgt. Gleiches gilt für die Supersymmetrie, die am LHC verifiziert werden könnte. Sollte man in ein paar Jahren aber tatsächlich Supersymmetrie und Extradimensionen bestätigt haben, dann wird es wohl sehr, sehr schwer, die Stringtheorie zu verwerfen 😉

  6. @Florian Mayer
    Es wird versucht einige Hinweise auf die Stringtheorie zu finden. Die MBHs zum Beispiel, oder auch Verletzungen der Energierhaltung wenn sogenannte Kaluze-Klein Teilchen auftauchen oder verschwinden.

    Für einen direkten Nachweis von Strings reicht die Energie des LHC bei weitem nicht.

  7. @florian Mayer
    Wenn dich das Thema interessiert schau mal in folgendes Buch:
    Lisa Randall: Verborgene Universen

    Da wird das Ganze gut beschrieben und auch einige Punkte erläutert was man in Bezug auf die Stringtheorie am LHC vorhat.

  8. @Ronny:
    Hab ich erst vor kurzem als Geburtstagsgeschenk bekommen und natürlich auch gleich gelesen. Werds mir aber glaub ich noch einmal zu Gemüte führen müssen…

    @Florian:“Aber auch wenn die Stringtheorie zwingend Extradimensionen verlangt heisst das nicht das aus deren Existenz auch zwingend die Stringtheorie folgt.“

    Aber wenn die Stringtheorie diese Extradimensionen braucht heisst das für mich das sie widerlegt ist wenn die Extradimensionen nicht gefunden werden. Deshalb hab ich auch falsifizieren geschrieben.

    Natürlich sind meine Aussagen immer mit einem großen !?!? zu versehen 😉

  9. @Florian Meyer: „Aber wenn die Stringtheorie diese Extradimensionen braucht heisst das für mich das sie widerlegt ist wenn die Extradimensionen nicht gefunden werden. Deshalb hab ich auch falsifizieren geschrieben.“

    Ja, das würde schon stimmen. Aber dazu müsste die Stringtheorie erstmal exakte Vorhersagen über die Größe der Extradimensionen machen. Erst dann kann man exakt ausrechnen, wie sich die auf die Kollisionen in nem Beschleuniger auswirken würde und ob man am LHC was sehen müsste/könnte oder nicht. So wies momentan aussieht, kann man das aber noch nicht machen. D.h. selbst wenn der LHC keine Extradimensionen findet heisst das nicht, dass sie nicht da sind. Vielleicht brauchts dann einfach einen noch besseren Beschleuniger um sie zu finden…

  10. Zu den bereits angeführten Schwächen der Stringtheorie finden sich auch einige konzeptionelle Unschönheiten:

    1) Benutzung der Raumzeit als Hintergrundmetrik
    2) Keine konzeptuelle Verschmelzung von Quanten- und Relativitätstheorie
    3) Für Raum und Zeit gibt es keine vereinheitliche Quantisierung

    Aus 2) und 3) folgt die Frage, ob die Stringtheorie nicht etwa eine vereinigende statt vereinheitlichte Theorie darstellt…..

  11. Vielleicht kann man irgendwann einmal tatsächlich Energie gewinnen – heute hat aber niemand noch nicht einmal theoretisch eine vernünftige Ahnung, wie man das anstellen sollte

    das vakuum ist(bzw die vakuua sind) der grundzustand, es gibt keinen zustand der weniger energie hat also kann man die energie auch nicht daraus extrahieren..

    vllt finden wir ja auch noch nen weg einen elektrodynamischen übergang des wasserstoffatoms mit mehr als 13,6 eV hinzubekommen (sozusagen auf unter-grundzustand) 😉

    @ d roel:

    1) Benutzung der Raumzeit als Hintergrundmetrik

    haben die da immernoch nix getan? das kann ja nur in fürchterlicher flickschusterei enden wenn man rückkopplungseffekte berechnen will

    .. hm kurz in die wikipedia geschaut sieht es so aus als gibt es wohl schon ne string field theory die dann hintergrundunabhängig ist.. und das hintergrundproblem eigentlich aus der perturbativen beschreibung kommt..
    aber die kritik dass die stringtheorie die theorien nicht zusammenführt kommt mir so auch immer wieder in den sinn wenn ich mit dem thema zu tun hab

  12. Ich mach mich gern mal lächerlich,denn ich hab keine ahnung, wie ich drauf komme
    ABER besteht nicht die möglichkeit, das neben unseren 4 ausgedehnten Dimensionen
    ( RaumZeit ) und den in der Stringtheorie postulierten 6-7 „aufgerollten“ Dimensionen noch weitere „aufgerollte“ Zeitdimensionen existieren? Meiner eingebung folgend könnte das von der Unschärferelation bis zur Schwarzen Materie einige „Problemchen“ lösen, wenn man dem String neben seinen 10 Räumlichen Vektoren noch eine geschloßene bewegung in der Zeit zuordnet… Laienphysik…

  13. Ich habe eine Frage zu den Strings selber, wie viele Arten davon gibt es denn bzw in wie vielen Variationen können sie schwingen? Ist solch eine Frage überhaupt gerechtfertigt oder viel zu naiv? Ich würde mich über eine Antwort sehr freuen.

  14. @Stephan: Strings sind fundamental, d.h. es gibt nur eine Art von String. Schwingen können sie auf viele Arten – sehr viele. Jede Schwingung entspricht dann einem bestimmten Teilchen.

  15. Schade, hier stoße ich dann auch leider schon an meine Grenzen die ganzen Zusammenhänge verstehen zu können, weil ja, wie ich mal gehört habe auch ein Graviton ein Teilchen sein soll….wobei die ja m. W. auch noch gesucht werden.^^
    Vielen Dank für die Antwort.

  16. Oh, cool! Ich schreibe gerade meine Matura über die Relativitätstheorie und Quantenmechanik – natürlich auf einem sprachlichen Niveau dass es auch meine Lehrer verstehen. Etwa dass das die gleichen Kräfte, die das Sonnensystem flach gemacht haben der Pizzaiolo um die Ecke braucht um aus einer Teigkugel, die er schnell dreht, einen Pizzaboden zu machen. (Wobei die Drehgeschwindigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur inneren Klebekraft des Teiges liegen muss, um nicht auseinanderzufliegen. Analog dazu die Fliehkraft zur Gravitation im Sonnensystem) Und beinahe hätte ich es geschafft. Doch dann kam die Stringtheorie. Versucht mal den Leuten zu erklären dass das Universum 9 Dimensionen hat! Sehr geehrte Lehrpersonen: Hier mein Vortrag über Gravitation: Das Universum hat 9 Dimensionen, wir sehen jedoch nur 3, und die bösen Gravitationsteilchen haben die Eigenschaft, immer genau in eine dieser unsichtbaren Dimensionen abzuhauen, wenn man sie im CERN beobachten will. Darum hat man sie nicht gefunden.
    Was irgendwie doof ist. Weil zurzeit die Astrophysiker behaupten dass das Gravitationsteilchen als negative Energie, die positive Energie aller Materie im Universum schön neutralisiert, da sonst das böse Vakuum alle Materie zerstören würde um wieder den Energiezustand von Null in sich zu haben. Nun können die Astrophysiker nicht beweisen dass sie recht haben, weil sie das Gravitationsteilchen noch nicht gefunden haben, das immer in eine Zusatzdimension abhaut.
    Stellen sie sich für die 9 Dimensionen eine Band bei einem Auftritt vor. Den Drummer (x-Achse), den Gitarrist (y-Achse), und der Bassist (z-Achse) der gleichzeitig singt (Zeitdimension) – die können sie sehen. Sie hören sie auch gut. Das sind die 3 Dimensionen einer Band. Nun gibt es in der Band jedoch noch 6 andere Mitglieder, die alle zu schüchtern sind um auf der Bühne zu stehen, also einen Keyboarder, einen Saxophonist, eine Pianistin, zwei Trompeter und einen Perkussionist. Die können sie nicht sehen. Das sind die unsichtbaren 6 Dimensionen. Sie können sie zwar ganz leise hören (wie schwingende Strings), jedoch nicht sehen oder beobachten. Beobachten sie nun den Ton G für Gravitation. In einem Song der Band wird dieser öfters in den Noten notiert, doch immer wenn sie versuchen beispielsweise dem Bassisten auf die Finger zu schauen, wir der Ton stattdessen von einem Musiker hinter der Bühne gespielt. Und jetzt wissen sie, wie es den Physikern im Cern so geht. Die würden nämlich gerne die Mikrophone hinter der Bühne laut stellen, dass man die ganze 9-Köpfige Band auch hören kann. Dann könnten sie den Musikern auch auf die Finger schauen und erkennen, wie man so einen Ton spielt.
    Frage: Ist diese Erklärung präzise und einfach genug für meine Lehrer?

  17. Ob unser Universum 9 Dimensionen hat oder nicht oder gar 11 oder noch viel mehr, wissen wir nicht. Es handelt sich dabei um ein mathematisches Modell(!), nicht mehr. Die Stringtheorie funktioniert nur dann, wenn es eine entsprechende Anzahl Dimensionen gibt, aber ob die Stringtheorie den Tatsachen entspricht, weiß auch kein Mensch.
    Du darfst nicht mathematische Modelle mit der Realität verwechseln, solange es keine Beweise gibt, die dafür sprechen, dass das Modell der Wahrheit entspricht.

  18. @Baukran
    Erstens muss ich Kallewirsch recht geben – die Stringtheorie ist keine belegte Theorie, sondern nur eine Möglichkeit. Zu sagen „Das Universum hat 9 Dimensionen“ (eigentlich sind es in der Stringtheorie übrigens 11, nicht 9) ist so schon mal falsch.

    Die Geschichte mit der Band halte ich für eine so vage Metapher, dass sie ziemlich nutzlos ist. Mag ja sein, dass deine Lehrer weniger Ahnung von Physik haben als du (soo sicher solltest du dir da vielleicht nicht sein, ich hofe, die lesen hier nicht mit), aber diese Erklärung hat ja mit Physik wirklich nicht mehr viel zu tun.

  19. @MartinB

    Mag ja sein, dass deine Lehrer weniger Ahnung von Physik haben als du (soo sicher solltest du dir da vielleicht nicht sein, ich hofe, die lesen hier nicht mit)

    Na ja, es gibt da so einen Oberstudienrat Peter R. (GFWP) bei dem bin ich mir sicher dass er keine Ahnung von Physik hat 😉

    Dete

  20. Ich habe eine Frage zu dem Experiment mit den Platten im Vakuum:

    Wenn diese Platten dicht nebeneinander im Raum liegen/schweben, sollten sie sich doch außer durch den oben beschriebenen Effekt auch aufgrund der Gravitation anziehen. In welchem Verhältnis stehen denn die beiden Effekte – also welcher Effekt ist stärker? Und kann man das quantitativ ausdrücken, also Gravitation verursacht 70% der Anziehung?

    Thomas

  21. Es sind 11 basta, damit ergeben sich alle Loesungsansaetze aus dem FF.
    Und das nur mit Philosophie. Die Mathe Fritzen koennen danach loslegen.
    Und die Darstellung ist einfach, eine simple Geometrie.
    Vergesst nicht, ich war der Erste.

  22. Wir haben tatsaechlich nu 3 Dimensionen plus die Zeit, alles mehr ist Mathematik und Zusammenhaenge, niemand wird zwischen diesen Dimensionen jemals wandeln.
    Das ist Mumpitz der von Leuten verbreitet wird die das Universum nicht verstehen.
    Mathematische Dimensionen und deren Theorien sind nichts anderes als Hilfsmittel.
    Tatsache ist jedoch, dass bestimmte Interaktionen von seitens der Molekuelarebene mit dem Aeusseren als eine math Dimension bezeichnet werden koennten.
    Dadurch ergeben sich weitere Dimensionen.
    Viele verstehen eine Dimension als weiters Universum.
    Es gibt noch ein Schwester Universum, wieso ? Ganz einfach wegen des kleinen Bangs. Zwei Blasen nach einer Explosion waeren Logisch.
    Mit weiteren werden wir in 75 Mrd Jahren Kontakt haben.
    Dann gibts wieder einen Bang…

  23. Ich bin auf diesen Satz in Wikipedia zum Thema Calabi-Yau gestoßen und wäre sehr dankbar, wenn mir jemand erklärten könnte, was er bedeutet:

    ‚Die besondere Bedeutung der Calabi-Yau-Eigenschaft ist, dass eine Kompaktifizierung der zehndimensionalen Stringtheorie auf einer Calabi-Yau-Geometrie zu einer vierdimensionalen Theorie im flachen Minkowski-Raum und mit ungebrochener Supersymmetrie führen kann‘ ??????

    Danke!!

  24. @Davida: Hmm, ne, das ist auch mir momentan zu hoch… Aber vielleicht findet sich jemand anderes, der diesen Satz anschaulich erklären kann.

  25. Ich muss mich leider oder hoffentlich revidieren.
    Unsere Welt ist von unserem Gesichtspunkt aus gesehen 3-Dimensional,
    nur mit Wiederwillen anerkennen wir die Zeit nun als vierte Dimension.
    Ist das richtig so ? Sind nicht in Wirklichkeit unsere uns 3 bekannten Dimensionen
    genau genommen nur Eine (mathematisch mit Dreien plus einer Variable) ?
    Wenn man sich eine Vier-Dimensionale Mathematik oder Philosophie vorstellen könnte so wie den “Hypercube“, dann wäre 3 Dimensional von einer 2-Dimensionalen Raumvorstellung ein Irrsinn. Genau so umgekehrt, für unser Denken ist unser 3D Raum selbstverständlich, eine Richtung der Denkweise in beide Richtungen, nach oben oder unten, einfach unvorstellbar.
    Nachdem nun so viele Leute daran glauben, dass wir in einer Dimension (und nicht in einem Universum) leben, so gebe ich mich dem geschlagen. Unsere 3-5 bekannten sg Dimensionen können getrost als nur Eine zusammengefasst werden.

  26. @Mario: „Unsere 3-5 bekannten sg Dimensionen können getrost als nur Eine zusammengefasst werden.“

    Sicher? OK, dann schenke ich Dir sofort 1000 Euro, wenn Du mich besuchst. Meine Position lautet: 112 Meter über dem Meeresspiegel.
    Diese Information genügt Dir ja angeblich …

  27. Hat jemand Lust auf ein Experiment im Bereich Croud Science Information Gathering ?
    Egal in welche Richtung und Ueberzeugung es geht ?
    Kann Jemand dieses Hinderniss in seinem Geist ueberwinden ?
    Wollen Sie ein Teil der menschlichen Zukunft werden ?
    Egal, ob Sie ein Thema im Momentuum überzeugt, können Sie aus Ihrer Haut raus ?
    Sind Sie Mensch ?
    Wollen Sie dabei oder nur ein Zahnrad sein ?
    Melden Sie sich !!!!

  28. Voynich, please think twice, your stupid website does not allow any comments.
    So please, if you can help, I will appreciate your help, otherwise please be quiet, many thanks.
    Mario

  29. @Mario:
    Think twice? Bei manchem wäre man mit einmal schon zufrieden …
    Inwiefern kann Dir denn die Kommentierbarkeit des unter meinem Namen angegebenen Website bei irgendetwas helfen – und womöglich noch bei etwas, das zum Thema gehört?

  30. Schönen Dank für die linkige Erinnerung an Landmann, Explikianer – dem NeoCartesischen (‚ich denke es, also ist es so‘) Entschlüsseler jedweger Texte, dem Entdecker der selbst deutlich älteren Sprachen vorgreifenden Ursprache Althochdeutsch (bzw dessen was er dafür hält).

    Die MarioDimension verstehst Du falsch, HMV, das mußt Du brüderlich sehen. Oder so. Oder Landmannisch: Dim-en-sion, düsterer Gott Zion. Auf jeden Fall eher Willi als Ernst.

  31. @Mario; „Sind nicht in Wirklichkeit unsere uns 3 bekannten Dimensionen genau genommen nur Eine (mathematisch mit Dreien plus einer Variable) ?“

    Solche Sätze mögen beeindruckend klingen. SInd aber bei genauerer Betrachtung völlig sinnfrei.

  32. Was ist die Meinung der Sachverständigen hier?

    Ich bin zwar kein Sachverständiger, allerdings ist die Sache mit der Gravitation so naheliegend, dass man denke ich getrost davon ausgehen kann, dass sie bei den Messungen herausgerechnet wurde.

    Ausserdem steht bei der Formel für den Casimir-Effekt der Plattenabstand in der 4.ten Potenz im Nenner, während es bei der Gravitation nur ein Quadrat ist. Das macht einen deutlichen Unterschied, wenn man die Kraft bei verschiedenen Distanzen misst und ist kaum zu übersehen.

  33. Hallo Qilara, das Problem mit der Gastfrage ist, daß sie ein wenig unsinnig, zumindest aber unüberlegt ist. Denn bezüglich des Plattenabstandes a ist Gravitation ~a^(-2) und die durch den Casimir-Effekt ausgeübte Kraft ~a^(-4). Es gibt also kein festes, gleichbleibendes Verhältnis der beiden Kräfte.
    Vielleicht hilft Dir diese Beschreibung eines der vielen Nachweis-Experimente weiter, in der u.a. erklärt wird, warum keine Platten verwendet werden.

  34. Sachma, Kallewirsch, wo kommt der Kommentar denn plötzlich her? Ich bin mir sicher, daß er gerade eben noch nicht vorhanden, mindestens aber unsichtbar war…
    Doch er hat etwas, was meinem fehlt: Sachverständiger, also ein Verkünder entschei­dungs­re­le­vanter Weisheiten bin ich mit Sicherheit auch nicht 😉

  35. @rolak
    … mittles Brainstorming zu Lösungsansätzen, sowas ähnliches läuft ja hier, oder? 😉

    Ein Einwurf: „Die 6 heimschen Dimensionen“, ist dies noch (intern?) Gesprächsstoff unter Physikern?

    Herleitung eines R6: https://tinyurl.com/boe8jpb

    Pro: https://www.engon.de/protosimplex/ oder https://tinyurl.com/c2euv7g

    Kontra: https://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/IGW.html

    Div. Theorien: https://www.earthtech.org/index.php/publications

    … wer da recht hat weiss ich aber nicht, irgendwo liegt die Wahrheit wohl in der Mitte. 😉

  36. Hier noch etwas überdimensional Surreales, seien Sie tetravalent… 😉

    „Physik und Metaphysik der Ummites“, u.v. den Rund 2000 Seiten sind nur etwa 180 Seiten (Offiziell) übersezt worden und stehen der Öffentlichkeit z.B. hier zur Verfügung.
    https://www.ummo-sciences.org/de/PhysikundMetaphysikderUmmites-v3.pdf

    Quelle Mehrsprachig (S)(F)(E)(D): https://www.ummo-sciences.org/
    Original Bilder und Texte (ftp): https://www.ummo-sciences.org/es/tele/

  37. so nun mal prinzipiell ?
    wie wollen sie in einem 9 11 dimensionsionalem universum von ihrer Dimension die ja mindestens 3 dimensional ist in eine andere Dimension wandern ? Von ihrer 3 D in Richtung Max 3D und starke Kernkraft.
    Alles was der Mensch im Stande sein wird können ist der Wechsel in ein anderes Universum.
    Deswegen ist der Terminus “wandel zwischen den dimensionen“ nicht angebracht.
    Alles was sie in Wirklichkeit Maximal können werden ist ein Sprung zwischen den Universen, wie sie unendlich viel beim “the one of the“ Big Bangs entstanden sind…jaja…

  38. Frage an die Experten:

    Ich habe mal gelesen, dass die Stringtheorie vor allem deswegen von 9 Raumdimensionen ausgeht, weil nur wenn es mindestens so viele sind die meisten aller sonst vorhandenen Widersprüche verschwinden.

    FRAGE also: Hat das etwas damit zu tun, dass die Feldgleichung der ART 9 Komponenten hat (die ja wohl irgendwie 9 voneinander unabhängig varriierbaren Freiheitsgraden entsprechen)?

  39. Hmmm mir fallt auf das vielleicht dieser mehrfach Dimensionen die wir nicht alle wahrnehmen können der Grund ist warum wir einige Lebewesen nicht sehen können obwohl wir von denen gesehen werden. Mit Lebewesen meine ich z.B Energie Wesen wie Engel oder auch die im arabischen bezeichneten jins.
    Es wäre möglich das durch die strings andere Zusammensetzungen der Materie vorhanden sind die wir nicht erfassen z.b dunkle Materie.

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