Quantenmechanische Gedanken zum Urknall

[Zeus]

Wenn beim dynamischen Casimir-Effekt mit ~11 GHz wechselnde Magnetfelder einen Spiegel mit 0,25 c simulieren, es sind 3,279%, wenn man c mit 3*10^8 m/s rechnet, also vollkommen richtig.

Wieso die Bedingung "wenn man c mit 3*10^8 m/s rechnet"??
v/c = 0.25
Lorentzfaktor Gamma = 1/Quadratwurzel(1-0.25²) = 1. 0327955

c ist nun mal nicht 300.000 km/s, sondern laut Wikipedia 299.792.458 m/s, darauf bezog sich mein Argument, hat mit der Rechnung an sich nach deiner Argumentation natürlich nichts zu tun. Doch jenes Verhältnis von 1/25 kannst du ja nun mal nur benennen, wenn du den Wert von c weißt, und diesen der tatsächlichen Geschwindigkeit entgegen setzt. Und daher 1/25 von 300.000 ist ein anderer Wert als 1/25 von 299.792.458 m/s. Ansonsten bist du doch auch so penibel? bei 0,866 c wird es schon sehr ungenau, wenn du hier 300.000 einsetzt. 259.800/300.000 gegenüber 259.620,268 km/ 299.792.458 m/s. Die Differenz von 179,8 km/s kann in diesem Bereich schon für erheblich mehr relativistische Masse sorgen.

Abgesehen davon ging es mir um den Hinweis auf den Satz des Pythagoras, wie hier sehr klar wiedergegeben wurde. (Quelle)

Seeadler, du schwafelst.

[seeadler]

Schon klar, Zeus.

[Pluto]

Aus den Gründen, die Agent Scullie Janina erklärt hat:

Und nur um das der Vollständigkeithalber erwähnt zu haben: die Unschärferelation, um die es hier geht, ist die Unschärferelation zwischen der elektrischen und magnetischen Feldstärke (bzw. bei anderen Feldern die Unschärferelation zwischen den entsprechenden Feldgrößen), nicht die Unschärferelation zwischen Energie und Zeit. Die spielt dabei nämlich gar keine Rolle, da der Vakuumzustand ein Energieeigenzustand mit scharfer Energie ist, also ein Zustand, bei dem die Energieunschärfe 0 ist. Beim harmonischen Oszillator ist das genauso: dessen Grundzustand ist ein Energieeigenzustand und hat damit ebenfalls die Energieunschärfe 0. Eine Unschärferelation, die da eine Rolle spielt, gibt es aber trotzdem, nämlich die zwischen Ort und Impuls: wäre die Auslenkung des harmonischen Oszillators konstant 0, dann die Ortsunschärfe und die Impulsunschärfe beide 0. Ort und Impuls sind also im Grundzustand unscharf, die Energie dagegen ist scharf.

Der Zusammenhang zu den elektromagnetischen Wellen geht übrigens noch weiter: dadurch, dass die Maxwell-Gleichungen auch in Abwesenheit von elektrischen geladenen Teilchen einen nichtverschwindenden Inhalt haben, nämlich Wellenlösungen, die elektromagnetischen Wellen entsprechen, hat das elektromagnetische Feld dynamische Freiheitsgrade, die in der Quantentheorie quantisiert werden müssen. Erst dadurch ergeben sich die Vakuumfluktuationen.

Das Prinzip dahinter ist: dynamischer Freiheitsgrad -> Quantisierung -> Unschärferelation zwischen der den Freiheitsgrad beschreibenden Variable und deren kanonisch Konjugierter -> Fluktuation des Freiheitsgrades. So ist es in der Quantenmechanik (QM): die Translation eines Teilchens ist der dynamische Freiheitsgrad, die diesen beschreibende Variable ist die Position x, die kanonisch Konjugierte der Impuls p, daraus folgt die Unschärferelation zwischen Ort und Impuls. Und analog ist es in der QFT: die elektrische Feldstärke ist der Freiheitsgrad, die magnetische Feldstärke die kanonisch Konjugierte, daraus folgt die Unschärferelation zwischen beiden Feldstärken, und daraus die Feldfluktuationen, die im Vakuumzustand eben Vakuumfluktuationen sind.

Diese Erklärungen sind aus meiner Sicht unbefriedigend.

Teilchen und Felder sind unterschiedliche Darstellungen der (skurrilen) Wirklichkeit der Quantenwelt, die wir ohnehin nicht verstehen, weshalb alle unsere Darstellungen (um es vorsichtig auszudrücken) nicht ganz richtig sind. Allerdings gibt es aus meiner Sicht keinen Grund die eine oder die andere Darstellung zu bevorzugen. Deshalb verwenden sehr viele Physiker die Teilchen-Erklärung, weil diese für Leute verständlicher ist. Aus meiner Sicht ist die Teilchen-Erklärung nicht falsch, sondern bloß anders.

Ob der gemessene Druck zwischen den Platten im Casimir-Experiment, eine Folge von Teilchen oder Feldern ist, können wir nur postulieren (vermuten). Bisher hat niemand weder Teilchen noch Felder gemessen! Felder sind ein mathematisches Modell; Teilchen ein physikalisches Modell. Welches objektiv besser ist, kann man nicht sagen, denn Beides sind nur Versuche die Quantenwelt zu veranschaulichen.
Man kann nur sagen, dass die Erklärung über Felder mathematisch korrekt ist.

Ich lese jede Menge Aussagen in der Fachpresse, wie z.B. diese hier im "New Scientist":

Physicists have now confirmed that the apparently substantial stuff is actually no more than fluctuations in the quantum vacuum.

So viele Physiker auf der Welt können nicht lügen.
Deshalb meine Frage: Ist die Erklärung über Teilchen falsch?

[seeadler]

Felder sind ein mathematisches Modell; Teilchen ein physikalisches Modell.

Wodurch genau wird denn eine Messung erst hervorgerufen? Durch Mathematik oder durch die Wechselwirkung von Teilchen? Wie misst du ein teilchenloses Vakuum?

[Pluto]

Wodurch genau wird denn eine Messung erst hervorgerufen? Durch Mathematik oder durch die Wechselwirkung von Teilchen?

Gute Frage!
Ich würde sagen, durch die Wechselwirkung. Allerdings wissen wir aus dem Doppelspalt-Experiment, dass die Messung selbst berücksichtigt werden muss!

Wie misst du ein teilchenloses Vakuum?

Ich würde die Frage anders formulieren: Wie kann man ein "Quantenvakuum" ausschließen?

[Halman]

Wie misst du ein teilchenloses Vakuum?

Ich würde die Frage anders formulieren: Wie kann man ein "Quantenvakuum" ausschließen?

Gar nicht, der ganze Raum enthält die Quantenfelder. Diese fluktuieren.

Dies kann man als "virtuelle-Teilchen-Antiteilchen-Paare" interpretieren und im Internet finde ich haufenweise solche Beschreibungen, auch in stark mathematisierten PDF-Dokumenten.
Für mich ist die Beschreibung von Agent Scullie über die Feldkonfigurationen und Feldmoden überzeugener.

[Pluto]

Für mich ist die Beschreibung von Agent Scullie über die Feldkonfigurationen und Feldmoden überzeugener.

Wie du meinst...
Aber für ihn gibt es keine Quantenfluktuationen... bzw es handelt sich "nur" um eine populärwissenschaftliche Darstellung.

Nein, die haben sie nicht. Die populärwissenschaftliche Darstellung der QFT mit den virtuellen Teilchen bei Vakuumflukatuationen ist überhaupt keine Erklärung...

Eine Darstellung des Vakuumzustandes mit Teilchenpaaren steht also im Widerspruch zur QFT, und könnte allenfalls in einer Alternativtheorie zur QFT korrekt sein. So eine Alternativtheorie zur QFT ist aber bislang nicht bekannt. Wann immer heutzutage in einer populärwissenschaftlichen Darstellung ein Physiker von virtuellen Teilchenpaaren im Quantenvakuum spricht, dann handelt es sich dabei um eine populärwissenschaftliche Darstellung der QFT, nicht einer Alternativtheorie.

[Halman]

Für mich ist die Beschreibung von Agent Scullie über die Feldkonfigurationen und Feldmoden überzeugener.

Wie du meinst...
Aber für ihn gibt es keine Quantenfluktuationen... bzw es handelt sich "nur" um eine populärwissenschaftliche Darstellung.

Nein, die haben sie nicht. Die populärwissenschaftliche Darstellung der QFT mit den virtuellen Teilchen bei Vakuumflukatuationen ist überhaupt keine Erklärung...

Eine Darstellung des Vakuumzustandes mit Teilchenpaaren steht also im Widerspruch zur QFT, und könnte allenfalls in einer Alternativtheorie zur QFT korrekt sein. So eine Alternativtheorie zur QFT ist aber bislang nicht bekannt. Wann immer heutzutage in einer populärwissenschaftlichen Darstellung ein Physiker von virtuellen Teilchenpaaren im Quantenvakuum spricht, dann handelt es sich dabei um eine populärwissenschaftliche Darstellung der QFT, nicht einer Alternativtheorie.

Agent Scullie negiert die populärwissenschaftliche Darstellung "mit den virtuellen Teilchen bei Vakuumflukatuationen", nicht das Quantenvakuum und auch keinesfalls die Vakuumflukatuationen selbst. Er erklärt sie nur nicht mit Hilfe von virtuellen Teilchen, sondern über die Unschärfe der Quantenfelder - hier des EM-Feldes - über Feldmoden.

[Pluto]

Agent Scullie negiert die populärwissenschaftliche Darstellung "mit den virtuellen Teilchen bei Vakuumflukatuationen", nicht das Quantenvakuum und auch keinesfalls die Vakuumflukatuationen selbst. Er erklärt sie nur nicht mit Hilfe von virtuellen Teilchen, sondern über die Unschärfe der Quantenfelder - hier des EM-Feldes - über Feldmoden.

Da aber so viele Physiker von virtuellen Telche reden, frage ich mich ob selbst diese Position aufrecht zu erhalten ist. Bis Quantenfelder und Moden empirisch nachweisbar sind, kann man eigentlich nur von gleichberechtigten Hypothesen reden.

[seeadler]

seeadler hat geschrieben:
Wodurch genau wird denn eine Messung erst hervorgerufen? Durch Mathematik oder durch die Wechselwirkung von Teilchen?
Gute Frage!
Ich würde sagen, durch die Wechselwirkung. Allerdings wissen wir aus dem Doppelspalt-Experiment, dass die Messung selbst berücksichtigt werden muss!

Eine Messung ist nur durch die Existenz von Teilchen, ergo durch eine Wechselwirkung der selben möglich. Ansonsten kannst du kein Vakuum messen. Du kannst allenfalls davon ausgehen, dass ein Vakuum vorliegt, wenn es eben nicht zu einer Wechselwirkung kommt. Aber dies wiederum ist paradox. Denn die Messung selbst kann nur durch Teilchen erfolgen.

Gar nicht, der ganze Raum enthält die Quantenfelder. Diese fluktuieren.

das entspricht exakt dem, was ich gefordert und auch schon einige Male geschrieben habe, als ich darauf hinwies, dass es niemals eine lineare gleichförmige Bewegung gibt, sondern jede Bewegung sich aus quantenimpulsen zusammensetzt, quasi nach dem einfachen Modell, wenn du mehrere Kugeln an einem Pendel aufhängst, und einer Kugel einen Stoß versetzt, und sich dieser Stroß als Impuls von einer Kugel zur anderen fortpflanzt. Jede wie auch immer gemessene Wellenstruktur bietet diesen nachweis einer solchen impulshaften "Fortpflanzung" von Energie.

Vor einiger Zeit hatte ich geschrieben, dass es nicht das "Licht" sei, was sich mit 300.000 km/s durch den Raum bewegt, sondern dieses Licht ist einfach im Raum vorhanden, es geht um den Impuls, der von der Sonne aus startet und von einem "Qvantenvakuumteilchen" zum anderen transportiert wird. Und bei jedem Impuls ensteht eine neue "Welle". So hatte ich es auch mit der Erde selbst verglichen, die sowohl eine Welle als auch ein Teilchen darstellt, durch die ein bestimmbarer Gravitationsimpuls seitens der Sonne an den Raum weiter gegeben wird.

Gemäß meiner Hypothese gibt es an jedem beliebigen Raumpunkt im Universum, konzentriert auf ein kleinstes Raumquant, unendlich viel Energie und unendlich große Masse, woraus sich jederzeit wieder ein Urknall entwickeln könnte. Und nichts anderes entweicht aus diesen Raumpunkten in Form von virtuellen Teilchen, quasi wie "Seifenblasen" die eine Wechselwirkung verursachen und dabei wieder zerplatzen.