Quantenmechanische Gedanken zum Urknall

[ThomasM]

Die Referenz von Prof. Dragon ist gut. Sie drückt aus, was wir wirklich wissen. Harte, mathematische Formeln, Rechenmethoden, aber leider vollkommen unverständlich.

Die klassische Physik ging noch von der Anschauung aus und packte die in Formeln. In der QFT haben wir Formeln und wir müssen die Anschauung dazu finden. Ein notwendiger Prozess, aber einer, der immer nur näherungsweise korrekt ist - oder anders ausgedrückt, immer falsch.

Pluto meint, das Teilchenbild wäre das Richtige, Halman meint, das Quantenfeldbild wäre das Richtige. Beide haben manchmal Recht, bzw. beide liegen falsch. Vor einiger Zeit gab es einen Artikel im Spektrum der Wissenschaft, in dem einer der Experten argumentierte, weder Teilchen noch Felder wären das Zentrale, ich glaube er argumentierte, dass Struktur das ist, was die Physik definiert. Ganz verstanden habe ich es nicht.

Wie auch immer, der Artikel zeigte mir, dass die Diskussion eigentlich überflüssig ist, weil alle Parteien dasselbe rechnen, egal welche Vorstellungen sie treibt.
Sie zeigt auch, dass Physik vermutlich deshalb seinen Status als Leitwissenschaft verloren hat. Die Grenze zur Weltanscauung und Religion ist nur noch marginal.

[Pluto]

Der Welle-Teilchen-Dualismus war eine Beschreibung für Photonen in der frühen Quantenphysik.

Meinst du? Ich denke, dies ist heute noch eine gültige Sicht: man nennt sie nur anders ==> Superposition.

1. Die SRT wird mit der Quantenmechanik vereint. Der dynamische Cassimir-Effekt enthält ja mit 0,25 c bereits eine relativistische Geschwindigkeit, die SRT muss also berücksichtigt werden.

Ja, sicher.
Was ist denn der Einfluss der SRT?

2. In der zweiten Quantensierung wird jedes reale Teilchen als eine lokale Anregung eines dazugehören Quantenfeldes interpretiert. Die Teilchen erweisen sich als sekundär, die Felder als primär.

Handelt es sich hier um "des Kaisers neue Kleider"?
Wenn ich das richtig verstehe, werden Teilchen in der QFT durch Felder quasi ersetzt, sodass der Begriff "Teilchen" nebulös wird. Doch das ändert nichts an der Realität der Quantenwelt, die wir (auch die Fachleute) mE nur unzureichend verstehen.
Kann es nicht sein, dass wo man früher von Welle/Teilchen Dualität sprach, man heute eigentlich von Feld/Teilchen Dualität reden sollte? Betrachte mal die Wellengleichung

Somit ist die QFT der QM überlegen, weil sie einen umfassenderen Geltungsbereich hat (also auch im LHC bei ultrarelativistischen Geschwindigkeiten usw.) und weil sie das gravitationsfreie Naturgeschen eleganter über Felder erklärt.

Dass die QFT eine elegante Theorie ist, bestreite ich nicht. Aber ist sie wirklich so alternativlos?

Laien wie mich, speißt man offenbar gerne mit irgendwelchen "Kind-gerechten" Erklärungen ab und dann reden die Fachleute wieder unter sich. So jedenfalls mein Eindruck.

Das daf natürlich nicht sein. Deshalb halte ich dagegen, wenn behauptet wird Teilchen seien "nur" eine populärwissenschaftliche Darstellung.

Oder man soll offen sagen, dass die Erklärung mit den Teilchen-Paaren nicht der fachlichen Darstellung entspricht, sondern es sich lediglich um eine Veranschaulichung handelt. Dann sollte noch erwähnt werden, dass man diese Veranschaulichung nicht mit den virtuellen Teilchen verwechseln sollte, welche die Kräfte/Wechswirkungen vermitteln.

Moment! Es gibt mehr als nur Eich-Bosonen. Elektronen (Leptonen) können durchaus auch virtuell sein; vielleicht auch Protonen oder Neutronen.

Ich empfehle ja, den Begriff virtuelle Teilchen in Verbindung mit Vakuumfluktuationen zu vermeiden, weil dies dazu verleitet, diese mit Eich-Bosonen zu verwechseln. Offenbar sind dies nur vorgestellte Teilchen. Soll man doch von "imaginären Teilchen" sprechen.

Diesen Ratschlag verstehe ich nicht, wo doch tausende Physiker auf der Welt in ihren Erklärungen davon Gebrauch machen. Ich halte für falsch, alle diese Erklärungen als populärwissenschaftlich zu bezeichnen.

Hier habe ich eine fachliche Quelle von Prof. Norbert Dragon von der Universität Hannover rausgesucht:
https://www.itp.uni-hannover.de/~dragon/qformel.pdf
Mir ist dies fachlich natürlich viel zu hoch. Dies ist für Janina, Agent Scullie, Thomas und vielleicht auch für Dich, Pluto.
Wer mehr Fachliches möchte, bitte: https://www.itp.uni-hannover.de/~dragon/

Thirring, Scullie, und jetzt auch noch Dragon... das ist mir auch zu hoch.

Wenn die QFT als die einzig richtige Erklärung gepriesen wird, kommt es aus dem deutschsprachigen Raum. Mich würden mal englische oder amerikanische wissenschaftliche Veröffentlichungen interessieren die die QFT als einzig wahre Beschreibung der Phänomene strittigen sieht. Gibt es denn keine?
Wie werden diese in der Fachwelt rezipiert?

Mein Eindruck ist, hier im deutschsprachigen Raum hat sich eine Gruppe von QFT-Verfechtern durchgesetzt, die jede Erklärung mit Teilchen ablehnt. Im anglo-amerikanischen Raum geht man damit sehr viel lockerer um und akzeptiert AUCH eine Erklärung mit Teilchen. Mich würde interessieren...
(a) ob ich der Einzige bin der das so sieht, und
(b) warum die Teilchenerklärung so falsch ist.

Schließlich können wir bei unserem heutigen Wissensstand diese Fragen empirisch nicht klären, weshalb ich meine, in einer solchen Situation hilft eigentlich nur eins: weitere Daten sammeln, um so der Wahrheit näher zu kommen.

[Agent Scullie]

Klingt so, als würdest du von der Vorstellung ausgehen, dass die Unschärfebeziehung zwischen Energie und Zeit aussagen würde, dass für die kurze Zeit Δt die Energie ΔE entstehen dürfe, z.B. in Form von Teilchen, also in der Quantentheorie der Energieerhaltungssatz kurzzeitig verletzt werden dürfe.

Das ist die Interpretation davon.

Nein, ist es nicht. Die Unschärferelation zwischen Energie und Zeit besagt nicht, dass die Energieerhaltung verletzt werden dürfe, auch nicht kurrzeitig. In der Quantentheorie gilt die Energieerhaltung, auch kurrzeitig.

Du hast wunderschöne Beispiele für die Anwendung der Unschärferelation gegeben.

Und allen ist gemeinsam, dass da keine kurzzeitige Verletzung der Energieerhaltung vorkommt. Die Energie bleibt strikt erhalten.

E und t bei einem Wellenpaket eines bewegten Teilchens, die Unschärferelation in der uns alltäglich bekannten Beziehung von Bandbreite und Datenrate, oder die Linienbreite von Emissionspektren, das alles sind gute Beispiele für die Anwendung der Unschärferelation.
Jetzt möchte ich einen ebenfall populäranschaulichen Vergleich ziehen. Die Maxwellgleichungen sind enstanden durch die rechnerisch richtige Beschreibung von geladenen Teilchen und deren Dynamik. Mit diesen Gleichungen kann man alle elektromagnetischen Phänomene richtig beschreiben. Jetzt kann man aber hingehen und alle geladenen Teilchen aus den Gleichungen entfernen. Die Maxwellgleichungen im Vakuum haben dann aber überraschenderweise einen nicht verschwindenden Inhalt, nämlich die elektromagnetischen Wellen. Also wenn man alle Teilchen entfernt, bleibt die Gleichung immer noch übrig, und es gibt noch etwas, das sie beschreibt.
Übertragen auf die Unschärferelation: Sie beschreibt nichtkommutierende Größen von Teilchen richtig. Jetzt kann man die Teilchen wegnehmen, und was bleibt übrig? Überraschenderweise wieder etwas nicht verschwindendes. Im Vakuum gilt die Relation ebenso, auch wenn keine Teilchen da sind. Was den Maxwellgleichungen die elektromagnetischen Wellen, ist der Unschärferelation die Vakuumfluktuation.

Aber eben eine Vakuumfluktuation, bei der die elektrische und magnetische Feldstärke fluktuieren, nicht eine Vakuumfluktuation, bei der ständig Teilchenpaare entstünden und wieder verschwänden.

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.

Ich sehe darin keinen Widerspruch zu der formal richtigen Rechnung.

Na da besteht ja auch keiner. Wenn man jedoch behaupten würde, die Vakuumfluktuation wäre keine Fluktuation der elektrischen und magnetischen Feldstärke, sondern ein Entstehen und Verschwinden von (virtuellen) Teilchenpaaren, dann bestünde da ein Widerspruch.

[Agent Scullie]

Im Vakuumzustand ist die Wahrscheinlichkeitsdichte w dafür, ein Teilchen vorzufinden, überall 0, und damit kann die Beziehung w(x) = |ψ(x)|^2 keine Anwendung finden.

Das ist doch eine Anwendung.
Nur jetzt kommt die Überraschung: Wir stellen ein Vakuum zusammen, indem wir eine Wellenfunktion, die überall =0 ist, aufstellen.

In der Quantenmechanik (QM) macht man das so nicht, und in der QFT auch nicht. In der QM hat man zwar Ortsraum-Wellenfunktionen ψ(x), aber auch immer mindestens 1 Teilchen. Und in der QFT kommt zwar der Zustand vor, dass man 0 Teilchen hat (der Vakuumzustand), aber da betrachtet man keine Wellenfunktion im Ortsraum, sondern eine Wellenfunktion ψ(q_r) auf dem Raum der Feldveränderlichen q_r.

Es steht dir aber natürlich frei, eine weitere Formulierung der Quantentheorie auszuarbeiten, die den Vakuumzustand mit einer Ortsraum-Wellenfunktion beschreibt

Dadurch ergibt sich auch eine Energiedicht von =0.

Wenn du das in deine Formulierung der Quantentheorie so einbaust, dann kann das so herauskommen, ja.

Edit: aber wo wir schon dabei sind, wie hängt denn bei dir die Energiedichte mit der Wellenfunktion zusammen? Da das bei dir ja eine sehr wichtige Beziehung zu sein scheint, solltest du ja auf jeden Fall angeben können.

Jetzt kommt aber die Unschärferrelation dazwischen, und verbietet genau diese Eigenschaft.

Nein, tut sie nicht. Der durch deine Vakuumwellenfunktion ψ(x) = 0 beschriebene Vakuumzustand kann ja genauso wie der Vakuumzustand der QFT ein Energieeigenzustand sein, also ein Zustand mit scharfer Energie (Energieunschärfe = 0). Der scharfe Energiewert darf dann gerne auch 0 sein. Das wird durch die Quantentheorie genausowenig verboten wie all die anderen Energieeigenzustände, von denen man in der Quantentheorie so ausgeht, wie z.B. die ganzen Energieniveaus in Atomen (1s, 2s, 2p, ...) oder im harmonischen Oszillator (n=0,1,2,3...). Solche Energieeigenzustände sind halt stationäre Zustände, bei denen sich nichts ändert, entsprechend gibt es da nichts, was eine Zeitunschärfe definieren würde.

Die Herleitung der Unschärfebeziehung zwischen Energie und Zeit geht so, dass man mehrer stationäre Zustände mit unterschiedlichen scharfen Energieeigenwerten miteinander kombiniert. Die Streubreite der beteiligten Energieeigenwerte definierte dann eine Energieunschärfe (jeder Energieeigenwert für sich betrachtet ist scharf, alle zusammen sind unscharf). Zugleich kommt dabei heraus, dass das beschriebene System nicht mehr stationär ist, sondern sich mit der Zeit ändert. Dadurch wird eine Zeitunschärfe definiert (siehe das Beispiel mit dem voranschreitenden Wellenpaket). Daraus lässt sich dann Unschärferelation zwischen Energie und Zeit ableiten.

Anders als alle anderen Unschärferelationen, die sich auf Operatorrelationen zurückführen lassen, nimmt die Unschärfebeziehung zwischen Energie und Zeit eine Sonderstellung in der Quantentheorie ein: für die Zeit gibt es keinen Operator, für die Energie zwar schon, nämlich den Hamilton-Operator, aber der nimmt auch wieder eine Sonderstellung ein, da er die Entwicklung des beschriebenen Systems bestimmt. Die Energie-Zeit-Unschärfebeziehung kann daher nur aus der Betrachtung entsprechender nicht-stationärer Zustände abgeleitet werden.

Das heißt, dass eine Wellenfunktion von konstant =0 nicht erlaubt ist. Mit den bekannten Konsequenzen. Wir machen eine glatte Null, und es entsteht daraus etwas knapp darüber.

Rechne das doch mal vor. Wie sieht diese Wellenfunktion, die nicht konstant 0 ist, sondern "knapp" darüber ist, denn aus?

es heißt da, dass zwischen den beiden Metallplatten nur solche virtuellen Teilchen zugelassen seien, deren Wellenfunktion eine zum Plattenabstand passende Wellenlänge habe. Die virtuellen Teilchen werden da folglich als über den Zwischenraum zwischen den Platten delokalisiert dargestellt. Als Anhängerin der Minimalen statistischen Deutung müsstest du solche Darstellungen dann ja erst recht ablehnen: Wellenfunktionen (im Ortsraum) sind deiner Ansicht ja nur Statistik für Teilchenpositionsmessungen, über virtuelle Teilchen heißt es in solche Darstellungen aber, dass sie nicht direkt beobachtbar seien und man somit schon gar nicht ihre Positionen messen könne - dann sollte die Vorstellung, dass sie Wellenfunktionen haben, für dich ja ganz und gar inakzeptabel sein.

Wieso? Wir wissen darüber doch schon: Es gibt 1. eine Wellenfunktion, und die ist 2. nicht konstant =0.

Wenn die nicht konstant 0 ist, ist auch die Wahrscheinlichkeitsdichte dafür, ein Teilchen vorzufinden, nicht konstant 0. Man findet aber keine Teilchen vor (über die virtuellen Teilchen heißt es ja, dass man sie nicht direkt beobachten könne). Wie soll das denn mit der Minimalen statistischen Interpretation zusammenpassen?

[Agent Scullie]

Klingt so, als würdest du von der Vorstellung ausgehen, dass die Unschärfebeziehung zwischen Energie und Zeit aussagen würde, dass für die kurze Zeit Δt die Energie ΔE entstehen dürfe, z.B. in Form von Teilchen, also in der Quantentheorie der Energieerhaltungssatz kurzzeitig verletzt werden dürfe.

Das ist die Interpretation davon.

Ja. So hat es sogar der Entdecker, Werner Heisenberg, beschrieben.

Quelle?

[Agent Scullie]

Und über eines musst du dir im klaren sein, wenn du so einen Standpunkt vertreten willst: du kannst dich dann nicht mehr darauf berufen, dass namhafte Physiker deinen Standpunkt teilen würden. All jene, die in populärwissenschaftlichen Darstellungen von virtuellen Teilchen im Vakuumzustand erzählen, tun das nicht deswegen, weil sie die QFT nicht akzeptieren würden, sondern deswegen, weil sie denken, solche Darstellungen seien als an den durchschnittlichen Laien gerichtete Darstellungen akzeptabel.

Ich vermute, der Fall liegt etwas anders:
Hier in Deutschland sind die Physiker mehrheitlich deiner Meinung, dass die QFT keine alternative Erklärung zulässt. In der anglo-amerikanischen "Welt" wird das nicht so eng gesehen, sodass die alternative Erklärung mit ständig entstehenden Teilchen durchaus akzeptiert wird.

Dann sollte es ja seitens der anglo-amerikanischen Welt Fachpublikationen geben, in denen erläuert wird, wie die Darstellungen mit den virtuellen Teilchenpaaren mit der QFT verträglich sein sollen. Dann benenne mal ein Beispiel für so eine Publikation.

Deshalb finde ich, wir haben keinerlei Belege

Du musst aber bedenken, dass wir die für eine eventuelle Alternativtheorie zur QFT ebenfalls nicht haben. Und von der QFT wissen wir zumindest, dass sie eine gewisse logische Konsistenz aufweist. Und zu den Zielen der Physik gehört es, eine logisch konsistente Beschreibung der Welt zu finden. Das sagt sogar Hawking, und sogar in seinem populärwissenschaftlichen Büchern. Darüber, wie es um die logische Konsistenz einer eventuellen Alternativtheorie zur QFT stünde, wissen wir dagegen noch gar nichts.

Was du schreibst ist einleuchtend, ja sogar logisch, aber es ist nun mal kein Beweis, dass die QFT die einzig zulässige Erklärung ist.

Es könnte durchaus irgendwann eine Alternativtheorie zur QFT geben. Vielleicht wird ja was aus Janinas Idee mit der Vakuum-Wellenfunktion. Darüber können wir uns unterhalten, sobald es so eine Alternativtheorie gibt.

Ich kann nicht glauben, dass die Welt der Physiker uns "Amateure" mit ihrer Teilchen-Erklärung absichtlich hinters Licht führen wollen. Mir scheint, es gibt dahingehend einfach zu viele namhafte Experten, die die alternative Teilchen-Erklärung verwenden

Diese Experten verwenden diese "Erklärung" nur in populärwissenschaftlichen Darstellungen, das ist also nicht wirklich ein Argument. Und vielleicht sind unter diesen Experten ja auch manche Positivisten, die es ähnlich wie Hawking halten.

Oder Vertreter der minimalen statistischen Interpretation, die der Meinung sind, fluktuierende Felder als Erklärung für den Casimir-Effekt seien auch nicht richtig, da die Wellenfunktionen u_n_r(q_r) der Feldmoden, durch die die Feldfluktuationen beschrieben werden, eben nur Statistik seien und nur dann von Bedeutung seien, wenn man man Feldstärken misst, was man beim Casimir-Effekt ja nicht tut, und die daher der Meinung sind, über den Casimir-Effekt könne man nicht mehr sagen als dass da eben eine anziehende Kraft zwischen den Platten wirkt, und die weiterhin der Meinung sind, dass das dem Laien aber nicht ausreichen würde, und dass es den Laien zugleich aber überfordern würde, ihm die minimale statistische Deutung klarzumachen, und dass man ihm daher besser irgendwelche Vorstellungshilfen geben solle. Und da für einen Anhänger der minimalen statistischen Deutung fluktuierende Felder aus dem genannten Grund auch nichts weiter als Vorstellungshilfen sind (so wie beim Doppelspaltexperiment Teilchen, die durch beide Spalte gehen), ist er der Meinung, dass virtuelle Teilchenpaare genausogut als Vorstellungshilfe taugen würden.

[Agent Scullie]

Agent Scullie hat geschrieben:
Viertens kann das Auftreten realer Photonen beim dynamischen Casimir-Effekt ganz einfach dadurch erklärt werden, dass das elektromagnetische Strahlungsfeld aus dem Vakuumzustand in einen angeregten Zustand mit einer Photonenzahl > 0 übergeht.

Also doch!? Du drükst es zwar eleganter aus, als ich es jemals könnte... aber das ist genau die Bestätigung die ich suchte

Mit anderen Worten und einer Umkehrung dessen : Wenn diese geforderte Geschwindigkeit von 260.000 km/s erreicht wird für die entsprechenden Teilchen, dann entsteht ebenfalls Materie, wo es zuvor gar keine gab (außer der Ruhemasse). Aus der Strahlung (Photonen) werden Elektronen?!

Nein, Photonen sind ja anfangs gar keine da, da das elektromagnetische Feld im Vakuumzustand ist. Durch die Bewegung der Platten wird beim dynamischen Casimir-Effekt dem Feld dann Energie zugeführt, wodurch es aus dem Vakuumzustand in einen angeregten Zustand, d.h. einen Zustand mit einer Photonenzahl > 0, übergeht, es entstehen also Photonen (anders als beim statischen Casimir-Effekt, wo das Feld im Vakuumzustand bleibt und keine Photonen auftreten). Elektronen werden aus diesen Photonen allerdings im Anschluss nicht so schnell.

Es gibt den Vorgang, dass aus zwei hochenergetischen Photonen ein Elektron-Positron-Paar hervorgeht (Paarerzeugung), das hat mit dem Casimir-Effekt aber eher weniger zu tun.

Oder mit anderen Worten, wo zuvor nichts ist, ist auf einmal etwas.

Es sind (beim dynamischen Casimir-Effekt) auf einmal Photonen, wo vorher keine waren. Das ist aber eigentlich nichts sonderlich beeindruckendes. Wenn man eine Glühbirne (oder auch Energiesparlampe) einschaltet, sind auch auf einmal Photonen, wo vorher keine waren. Jedenfalls wenn es vorher dunkel war.

Das ist meiner Meinung nach genau das, was "unmittelbar" nach dem Urknall eingetreten ist - die Strahlung wurde "abgebremst" und im Rahmen dessen entstand aus "purer Energie" Materie

In der Frühphase des Universums gab es u.a. auch Paarerzeugungsprozesse, ja.

dabei interessant folgende Aussage: Die Van-der-Waals-Kraft zwischen leitenden Platten kann also einfacher berechnet werden, wenn angenommen wird, dass das Vakuum ein Raum voller virtueller Teilchen ist, die als Vakuumfluktuation bezeichnet werden. Solchen Teilchen kann eine De-Broglie-Wellenlänge zugeordnet werden. Dabei muss der Abstand der beiden Platten einem Vielfachen der halben Wellenlänge der virtuellen Teilchen entsprechen

Das ist indes immer noch genauso falsch wie bereits ausführlich diskutiert. Außerdem geht es da um den statischen Casimir-Effekt, nicht den dynamischen.

[Pluto]

Ich vermute, der Fall liegt etwas anders:
Hier in Deutschland sind die Physiker mehrheitlich deiner Meinung, dass die QFT keine alternative Erklärung zulässt. In der anglo-amerikanischen "Welt" wird das nicht so eng gesehen, sodass die alternative Erklärung mit ständig entstehenden Teilchen durchaus akzeptiert wird.

Dann sollte es ja seitens der anglo-amerikanischen Welt Fachpublikationen geben, in denen erläuert wird, wie die Darstellungen mit den virtuellen Teilchenpaaren mit der QFT verträglich sein sollen. Dann benenne mal ein Beispiel für so eine Publikation.

Ich hatte gedacht du kennst sie alle...
Aber hier ein Beispiel: http://iopscience.iop.org/article/10.10 ... 8/008/meta — der Autorglaubt gan offensichtlich an die Existenz von virtuellen Teilchen.
Zitat aus dem Abstract:

We use the Hamiltonian formalism of quantum field theory and the variational basis-state method to derive relativistic coupled-state wave equations for scalar particles interacting via a massive or massless mediating scalar field (the scalar Yukawa model). A variational trial state comprised of two and four Fock-space states is used to derive coupled wave equations for a relativistic two (and four) body system. Approximate, variational two-body ground-state solutions of the relativistic equations are obtained for various strengths of coupling, for both massive and massless mediating fields. The results show that the inclusion of virtual pairs has a large effect on the two-body binding energy at strong coupling.

Sollte diese Ergebnisse stimmen, sollten sie im Experiment nachweisbar sein.

Es könnte durchaus irgendwann eine Alternativtheorie zur QFT geben. Vielleicht wird ja was aus Janinas Idee mit der Vakuum-Wellenfunktion. Darüber können wir uns unterhalten, sobald es so eine Alternativtheorie gibt.

Hat Janina eine solche Alternative nicht bereits beschrieben?

Mir scheint, es gibt dahingehend einfach zu viele namhafte Experten, die die alternative Teilchen-Erklärung verwenden

Diese Experten verwenden diese "Erklärung" nur in populärwissenschaftlichen Darstellungen, das ist also nicht wirklich ein Argument. Und vielleicht sind unter diesen Experten ja auch manche Positivisten, die es ähnlich wie Hawking halten.

Der Positivismus ist seit rund 50 Jahren tot (s. Positivismus-Streit). Es gilt (bis auf Weiteres) die Falsifizierung.
Ich kann aber trotzdem nicht glauben, dass so viele Physiker die breite Masse derart hinters Licht führen, zumal viele dieser sog. Laien eine Menge von Physik verstehen.

[Hemul]

Lieber Agent Scullie!
Mit Interesse lese ich hier deine Beiträge von denen ich als Laie leider fast nix verstehe. Eine Frage habe ich trotzdem an dich. Du schreibst folgendes:

In der Frühphase des Universums gab es u.a. auch Paarerzeugungsprozesse, ja.

Du sprichst hier im Singular-also von einem Universum. Lässt aber die Dunkle Energie&Materie so eine Behauptung gar nicht mehr zu? Wie mir bekannt ist spricht man neuerdings deshalb von Paralleluniversen. Auf die Antwort eines ausgewiesen Fachmannes bin ich sehr gespannt.
http://www.weltderphysik.de/gebiet/astr ... e-energie/

Dunkle Materie und Dunkle Energie
Zwar scheint der Kosmos voll von strahlenden Sternen und leuchtenden Gaswolken zu sein. Doch der Eindruck trügt: Tatsächlich besteht das Universum zu fast 27 Prozent aus anziehender Dunkler Materie und zu rund siebzig Prozent aus abstoßender Dunkler Energie. Was sich dahinter verbirgt, ist bislang noch vollkommen unklar

.

PS: Pluto halte dich hier bitte wenigsten einmal vornehm zurück-Danke.

[Agent Scullie]

Es ist für mich neu, dass tatsächlich reale Photonen im dynamischen Casimir-Experiment entstehen.
Ist es ein Beweis für die Teilchen-Theorie?

Zunächst einmal ist das, was du hier "Teilchen-Theorie" nennst, gar keine Theorie, sondern eine populärwissenschaftliche Darstellung.

Einspruch!
Sorry, aber jede Darstellung, jedes Modell kann eine Theorie sein. Es genügt, wenn die Idee (das Modell) empirisch bestätigt werden kann. Das ist seit mehr als 50 Jahren so... Guckst du bitte (nur eine Minute):

Das Video musst du dir, so scheint es mir, noch mal genauer ansehen. Als zweiten Schritt nach "Guess" (= dem Aufstellen einer Theorie) nennt er nämlich "Compute consequences", was so viel bedeutet wie: Berechnung der Konsequenzen. Die im vorherigen Schritt "Guess" aufgestellte Theorie muss also die Möglichkeit bieten, die sich aus ihr ergebenden Konsequenzen zu berechnen, d.h. quantitative Aussagen zu machen, die Berechnungen ermöglichen. Beispiel: die QFT ist so eine im Schritt "Guess" aufgestellte Theorie, Hendrik Casimir hat dann im nächsten Schritt, "Compute consequences", berechnet ("compute"), die wie stark die anziehende Kraft zwischen zwei Metallplatten ist, die sich aus der QFT ergibt ("consequences"), und im dritten Schritt "Compare to experiment" haben dann Derjaguin, Abrikosowa und Lifschitz diese Kraft gemessen.

Die Darstellung mit den virtuellen Teilchenpaaren lässt demgegenüber gar kein "Compute consequences" zu, sie ist bestenfalls zu der vagen Aussage fähig, dass es eine anziehende Kraft zwischen den Platten gibt, bietet aber keine Möglichkeit, die Stärke dieser Kraft zu berechnen.

Die Anforderungen an eine wissenschaftliche Theorie erfüllt diese Darstellung nichtmal ansatzweise.

Welche Anforderungen wären dies?

Einmal die Anforderungen, die Feynman in seinem Video nennt: die Möglichkeit zu "Compute consequences", d.h. quantitative Aussagen zu machen. Außerdem logische Schlüssigkeit. Wenn es einerseits heißt, dass aus einem Naturgesetz folge, dass ständig virtuelle Teilchenpaare entstehen müssen, andererseits aber keine Methode genannt wird, mit der man berechnen könnte, wie viele Teilchenpaare pro Zeit- und Volumeneinheit entsthehen, dann ist das eine logische Inkonsistenz.

Zweitens gibt es für Theorien keine Beweise, sondern bestenfalls Bestätigungen (eine Theorie kann, auch wenn es bereits viele Bestätigungen für sie gibt, immer noch widerlegt werden, somit ist sie grundsätzlich niemals beweisbar).

Sehe ich genauso. Meine Rede seit gefühlt 100 Jahren...
(Deshalb spreche ich NIE von Beweisen einer Theorie.)

Hast du nicht in einem vorherigen Posting gefragt "Ist es ein Beweis für die Teilchen-Theorie?"?

Aber es kommt noch schlimmer...
Wir können nur falsifizieren, niemals endgültig bestätigen. Damit wurde übrigens der Positivismus durch Karl Popper begraben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Positivismusstreit

Sag das den Positivisten.

Drittens kann es für die besagte Darstellung aber auch keine Bestätigungen geben, weil sie keine Vorhersagen macht (außer rein qualitative).

In vielen Bereichen der Wissenschaft, gibt es nichts anderes als qualitative Bestätigungen die sich nur statistisch erfassen lassen.

Ähm... qualitative Bestätigungen statistisch erfassen? Ich dachte immer, Statistik sei eher etwas quantitatives. Steht auch hier so:

https://de.wikipedia.org/wiki/Statistik

Statistik „ist die Lehre von Methoden zum Umgang mit quantitativen Informationen“ (Daten).

Nenn doch mal ein Beispiel, wo qualitative Bestätigungen statistisch erfasst wurden.

Oder willst du behaupten, die Evolutionstheorie sei keine Theorie, weil sie keine quantitativen Vorhersagen macht?
Wenn man deinen Gedanken weiter denkt, so könnte man vermuten, das Römische Reich hätte nie existiert.

Es kann sein, dass in der Biologie oder in der Geschichtswissenschaft die Anforderungen betreffend quantativer Aussagen weniger streng sind als in der Physik. Darüberhinaus mangelt es unter Evolutionsbiologen nicht an Versuchen, die Evolutionstheorie so weiterzuentwickeln, dass sie auch quantitative Aussagen macht, z.B. über die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine vorteilhafte Mutation auftritt. Ein in diese Richtung gehendes Konzept ist das der Quasi-Spezies:

https://de.wikipedia.org/wiki/Quasispez ... schreibung

Viertens kann das Auftreten realer Photonen beim dynamischen Casimir-Effekt ganz einfach dadurch erklärt werden, dass das elektromagnetische Strahlungsfeld aus dem Vakuumzustand in einen angeregten Zustand mit einer Photonenzahl > 0 übergeht.

Also doch!? Du drükst es zwar eleganter aus, als ich es jemals könnte... aber das ist genau die Bestätigung die ich suchte.

Was willst du mir hier sagen? Dass du da etwas herausgelesen hast, das ich nicht geschrieben habe? Nur zu Klarstellung, falls das nicht deutlich geworden sein sollte: beim statischen Casimir-Effekt, der in der populärwissenschaftlichen Literatur gerne mit virtuellen Teilchenpaaren beschrieben wird, gibt es keine Übergänge des elektromagnetischen Feldes aus dem Vakuumzustand in angeregte Zustände mit Photonenzahlen > 0, da bleibt das Feld stets im Vakuumzustand, weil es keine Energiezufuhr von außen gibt. Nur beim dynamischen Casimir-Effekt wird Energie von außen zugeführt, und dadurch eine Anregung des elektromagnetischen Feldes in einen Zustand mit einer Photonenzahl > 0 ermöglicht.