Kurz zur Geschichte:
Einstein
ging ursprünglich von einem stationären Kosmos aus und führte aus mathematisch-ästhetischen Gründen in seine Gleichung die
Konstante Lambda ein. Später distanzierte er sich davon, er bezeichnete
dies einmal sogar als eine seiner ´größten Eseleien.´
A.
Friedmann bewies mathematisch, dass die Gleichungen der ART einen
statischen Kosmos nicht zuließen. Die Mehrheit der Physiker akzeptierte
die
nun zwangsläufig dynamische
Entwicklung unseres Universums: Entweder die Welt wird ewig
expandieren oder der aktuelle Expansionsprozess kippt eines Tages und
es kommt zu einer sich beschleunigenden Kontraktion bis in eine
Singularität.
Heutige kosmologischen Modelle enthalten Lambda.
Der
Wert von Lambda ist aber nach wie vor Gegenstand von
Diskussionen. Die
Astronomen fanden z.B. vor vielen Jahren schon riesige leere Räume
(VOIDS), in denen Lambda
größer 0 zu sein schien. Und im Inneren der Galaxien fanden sie
Regionen, in denen die Bahnkurven
von Objekten auf eine starke gravitative Anziehung hinwies, aber eine
diese erzeugende Masse war nicht erkennbar. Dort müsste dann Lambda
deutlich kleiner 0 sein. Und
im Großen schien trotz der expandierenden Blasen
und der enormen Gravitation in den
Masseansammlungen die Krümmung des Raumes im Universum 0
(Lambda=0) zu sein. Der Raum scheint - im Großen und Ganzen -
eben, flach. Attraktion
und Repulsion halten sich irgendwie die Waage.
Beobachtungsergebnisse zwangen zu einer Entscheidung:
1. Entweder der Wert von
Lambda ist regional unterschiedlich, was physikalisch sehr rätselhaft erschien, oder
2. es gibt unbekannte Energieformen, die je nach Region repulsiv oder attraktiv auf ihre Umgebung wirken, oder
3. die ART ist falsch.
Heute ist die Existenz der beiden Dunklen Energien die dominierende Meinung. Die im Raum versteckte DE und DM erlaubt die ART und Lambda als für das Geschehen in großen Entfernungen zuständige Konstante zu behalten. Natürlich
stehen etliche Physiker den rätselhaften Energieformen skeptisch
gegenüber. Sie suchen nach Möglichkeiten die Beobachtungen auch ohne DM
und DE zu erklären. Die modifizierte Newtonsche Dynamik MOND kann sogar einige Beobachtungen
scheinbar besser erklären als die ART mit DM und DE - aber sie
scheitert an anderen Beobachtungen.
Regional unterschiedliche Werte von Lambda bedeuten, dass Lambda eine Funktion f(Irgendwas? Raumeigenschaften?) ist, wobei der physikalische Hintergrund für dieses ´Irgendwas´ genauso unerklärt ist, wie die DM und DE.
Andererseits wäre eine Funktion von Lambda f(Raumeigenschaften) verlockend. Wenn sie für Gegenden im
Inneren von Voids einen Wert größer 0 liefern würde und in
der Nähe großer Massenansammlungen einen Wert kleiner 0
anbietet, könnte man auf die Dunkle Energie verzichten und im weiteren sogar
auf noch mehr, wie z.B. den Urknall. Das wäre schon verlockend!
Die Alternative zum Urknall wäre ein ewig sich veränderndes Universum,
ein wirklich unendliches, unbegrenztes und seit ewigen und für alle
Zeiten existierendes Universum. Weitere Gedanken dazu findet man hier.
Welche irgendwie physikalisch erfassbare Eigenschaft des Raumes könnte dieser Funktion zu Grunde liegen? Vielleicht die Raumgeometrie der ART? Der Metrische Tensor zusammen mit dem Energie-Impuls-Tensor bestimmen den Vektor zu benachbarten Orten im Raum. Diese Geometrie bestimmt die
Bahn eines dort befindlichen Objektes, dass mit seiner Anwesenheit wiederum zurück auf die Geometrie wirkt. Es ist zwar ´attraktiv´ die ungeliebten Dark Matter- und Dark Energy- Erfindungen
verschwinden zu lassen, aber es muss doch eine irgendwie plausible ´Physik´ dahinter stehen, wenn wir an
Stelle der Konstanten Lambda zum Beispiel eine Funktion
f(GP + dGP +K?) einsetzen? GP steht hier für Gravitationspotential, dGP
für Veränderung des Gravitationspotentials und K für Konstante. Ganz
abgesehen von den mathematischen Problemen bei der Lösung einer solchen
Gleichung muss natürlich die ´alte´ ART als Sonderfall erhalten bleiben
so, wie Newton auch in der ART als Sonderfall ´drin´ steckt. Die
Funktion sollte also Werte um diesen Sonderfall ´0´herum liefern
und das ´riecht´nach einem Gleichgewichtsprozess.
Das Modell, mit welchem ich den physikalischen Hintergrund einer solchen Funktion veranschaulichen möchte, findet man hier.
Was ist darin eigentlich ein Gravitationspotential?
Bei
Einstein ist es ein Parameter in der 4D-Geometrie des Raumes.
Vereinfacht kann man z.B. sagen, dass dieser Parameter in einem
Raumpunkt P1 der nahe schwerer Massen liegt kleiner ist, als der
Parameter eines Raumpunktes P2, der fern von schweren Massen liegt.
Der
Unterschied der Werte der beiden Punkte wirkt auf die Bahn eines
zwischen ihnen befindlichen schweren Objektes. In unendlicher
Entfernung zu schweren Massen ist das Potential definitionsgemäß >=0
Wir haben hier
ein Modell des energiehaltigen Vakuums eingeführt. An jedem Punkt des
Raumes herrscht ein allseitiger Strom von ITO-Objekten. Auf ein
ausgedehntes Objekt darin würden diese ITO-Ströme einen ´Druck´
erzeugen. Der
Druck selbst ist das Potential, der Druckunterschied zwischen
benachbarten Punkten zeigt den Gradienten des Potentials zu diesem Ort
an. Das ähnelt Einsteins Formulierung der ART - eine Lösung seiner
Gleichungen liefert ebenso einen Druck.
Ob wir uns nun in dem
jeweiligen Raumausschnitt ein dynamisch erzeugtes Feld als Ergebnis der
WW zwischen schweren Teilchen und der Impulsen des Hintergrundes
´vorstellen´
und den Gradienten daraus zum Rechnen benutzen oder ob wir, wie
Einstein,
diese
Gradienten aus einer 4D-Geometrie ableiten, die wiederum das Ergebnis
der Überlagerung von Metrischem Tensor und Energie-ImpulsTensor an
diesem Ort ist, ändert nichts am
qualitativen Ergebnis.
Die lokale Auflösung dieser Tensorfelder führt rechnerisch zu einem
´Druck´. Für diesen Druck hat man aber bei Einstein keine physikalische
Entsprechung. Der Raum der ART ist reine Geometrie, die von darin
eingebetteten Massen deformiert ist.
Wegen der
Gleichgewichtsbedingung kann ´unsere´ Materie a priori
nicht erkennen, ob sie sich in einer Region mit hohem Vakuumdruck oder mit niedrigerem
Vakuumdruck befindet. Die aus dem
Hintergrund kommenden Impulse (in der SME denkt man hierzu an sterile Neutrinos)
und deren WW mit der schweren Materie
lassen schließlich erst das entstehen, was wir Gravitation nennen.
Diese
Wechselwirkung führt zur wahrgenommenen ´Anziehung´ zwischen den
Galaxien, Sternen und Planeten, die aber ´von Außen´gesehen eine
wechselseitige Abschirmung vor dem Welthintergrund ist, wobei dieser
Hintergrund mit den Fernen Massen identisch zu sein scheint. Ernst Mach
wäre das wohl recht. Karl Popper dagegen gefiele der virtuelle, prinzipiell für uns unerkennbare Rauminhalt natürlich weniger.

Die Friedmanngleichung mit Lambda

(aus
https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Friedmann-Gleichung) - hier kann man gut nachlesen!
Sofern f(GP+dGP+K) =0 ist, wird die Entwicklung des Kosmos von anderen
Termen bestimmt.
Wird (GP+dGP+K) >0 , dann bedeutet das überlagerte Expansion,
dass Universum bläht sich auf.
Wird (GP+dGP+K) <0, dann bedeutet das Implosion – das Universum
fällt zusammen.
Ich nenne im Diagramm die Veränderung des
Potentials zwischen benachbarten Punkten des Tensorfeldes dT (Gradient).
An Stelle von Lambda wird nun die Funktion f(Lambda) oder f(GP+dGP+K), gesetzt.
Wir erinnern: Die mit modernen Mitteln beobachtete Repulsion in den
VOIDS zwang die Physik die DE (Dark Energy) zu erfinden.
Etwas früher schon beobachtete man extreme Bahnkurven an Objekten in
der Nähe großer Massenanhäufungen. Diese zwangen die Physik die
DM (Dark Matter) zu erfinden.
Die beiden
Energieformen DM und DE können wir
nicht sehen. Wir wissen rein gar nichts über sie, außer ihrer Wirkung
auf die Umgebung.
Mit der f(Lambda)-Funktion wie im Diagramm rechts,
käme man der Möglichkeit auf die Kategorien DM und DE
zu verzichten zumindest näher.
Das Diagramm suggeriert aber meines Erachtens noch etwas
anderes: Sie zeigt einen Bereich von dT (den
gelben Gürtel), in dem die Funktion gültig ist und zwei
Bereiche außerhalb des Gürtels, in dem dT nicht mehr gültig sein muss.
Wir bezeichnen nun einfach den gelben Gürtel als den Wohlfühlbereich
der Materie. Außerhalb des Gürtels liegen Bereiche, in denen es die uns
bekannte Materie, die ´stabilen Energieinseln´ - vielleicht nicht mehr so gibt, wie wir sie kennen.
Wohlfühlbedingungen - und ihren Grenzen
In
unserem Modell ist das Vakuum von Impuls tragenden Objekten
durchströmt. Die Materie ´existiert´, indem sie
eine
Resonanzfigur zwischen den Objekten des Impulsraums (sterile Neutrinos der SME?) und der eigenen, lokalen ´Anomalie´ bildet. Sie
existiert indem sie schwingt. (Siehe auch Leseprobe 1)
Wir nahmen weiterhin an, dass es Umgebungsbedingungen (dT) gibt, in
denen diese
Materieresonanzen
stabil sind, in denen sie sich ´wohl fühlen´. Am Rande dieser
´Wohlfühlbedingungen´ wird es unserer Materie dann ´unwohl´ .
Sie könnte zum
Beispiel instabil werden und sogar zerfallen.
Das Diagramm zeigt zwei Grenzen an denen diese Wohlfühlbedingungen enden:
Expandierende
VOIDS
Sollte dT gegen 0 gehen, dann ist der Raum zwar sehr ´glatt´- aber f(Lambda) wird offenbar groß.
Was heißt das?
Oben haben wir gesehen: Wenn Lambda größer 0 ist,
dann wird der Raum der ART expandieren. In unserem Modell muss aber die
Expansion einer Region auf eine
verstärkte innere Repulsion zurück gehen. Diese kann wiederum nur auf
im Inneren neu entstandenen Impuls beruhen. Bei
uns ist Gravitation schließlich keine mono- oder unipolare Eigenschaft,
sondern bei uns ist Gravitation nur eine Seite einer Einheit zwischen
Repulsion und Attraktion - ist bipolar.
Woher
sollte dieser neue Impuls, diese zusätzlich im Raum entstehende
Repulsion kommen, wenn nicht vom Zerfall der wegen ´schlechter
Umweltbedingungen´ instabil gewordenen und nun in ITO zerfallender Materie (Fermionen und Barionen).
Die These ist also: In den Voids zerfällt Materie in Impuls (oder in
Vakuumenergie - wie man möchte). Für die beobachtete Expansion
der VOIDS ist dann keine DE mehr nötig.
Gravitierende
Zentren
Sollte
dT dagegen groß werden, dann ist der Raum sehr ´verbogen´ - aber
f(Lambda) wird stark negativ. Oben haben wir gesehen: Wenn Lambda
kleiner 0 ist, dann wird der Raum der ART kontrahieren. In
unserem Modell würde eine Kontraktion des Raumes auf eine
verminderte interne Repulsion zurück gehen. Der Grund dafür kann die
dort vorhandene schweren Materie sein. Wenn es diese aber dort nicht
gibt, dann muss der ´verschwundene Impuls´
in irgend eine andere Energieform transformiert worden sein. Könnte es
sein, dass dieser verschwundene Impuls, dieser
Verlust an Vakuumenergie, von frisch kondensierter neuer Materie
akkumuliert wurde??
Die These wäre: In den großen Massezentren oder in der Nähe Schwarzer
Löcher (der Singularitäten), den Gegenden mit großem dT ->
entsteht Materie. Sie
entsteht aus Impuls (oder aus Vakuumenergie -
wie man möchte), indem sie einen Teil diese Energie in sich
bindet und damit die
von der Lokalität ausgehenden Impulsbilanz schwächt. Für die
beobachtete Gravitation in den Massezentren ist dann keine DM
mehr nötig.
In diesen Regionen führt die Genese von Materie (e=mc²) aus
der Energie des Tensorfeldes zu starker Gravitation und damit zu den beobachteten extremen Bahnkurven.
Quellen sind Nichtgleichgewichtsprozesse - Senken sind Nichtgleichgewichtsprozesse
beide zusammen ergeben ein schwingendes Raum-Gleichgewicht
Wie in Einsteins ART formt die Materie die Geometrie des Raumes
und dieser wiederum sagt der Materie, welche Bahnen sie nehmen muss.
Der Unterschied in diesem Modell besteht zum Wesentlichen in der
Annahme, dass der Gravitation ein dynamischer WW-Prozess zu Grunde liegt und Gravitation nur die eine Seite eines bipolaren Wechselwirkungsprozesses ist.
Das wiederum lässt an einen Kreislauf der Impulse denken, einem wahrlich universalen Schwingungsprozess um ein Gleichgewichtszentrum ( Lambda=1). Im Rahmen der Wohlfühlbedingungen ist
Materie stabil, an den beiden Ufern des Bedingungsspektrums finden wir die entgegengesetzt verlaufenden Prozesse:
Zerfall und Genese.
Obwohl räumlich voneinander weit entfernt bedingen beide Prozesse einander und schwingen miteinander. Ein Bild aus unsere Alltagserfahrung wären vielleicht die blasenartigen Konvektionsströme an der Oberfläche eines gefüllten Kochtopfes. Nun
ist der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der Entropiesatz, nur in
abgeschlossenen Systemen gültig. Bei dem hier
beschriebenen Universumsmodell wird es schwierig ein wirklich
abgeschlossenes System zu finden. Was bleibt dann vom 2. Hauptsatz
übrig, wenn es prinzipiell kein abgeschlossenes System im Universum
geben kann?
Er bliebe nur für das gesamte Universum gültig. Alles Geschehen
innerhalb des Universums unterläge diesem Hauptsatz dann nicht mehr.
Die Wahrscheinlichkeit einer Entropiezunahme könnte gleich der einer
Entropieabnahme sein... Dazu mehr hier.
zum Thema Schönheit mathematischer Gleichungen
sie
ist ein
wünschenswertes, aber kein zwingendes Kriterium. An Stelle von Lambda
ein f(Lambda) oder F(GP+dGP+K) zu setzen, um Gravitation und
Repulsion auf eine beiden gemeinsame
Grundlage zurück zu führen, könnte Rechtfertigung genug für die
komplexer gewordene Gleichung sein. Ob man dann aus dieser heraus
nicht nur die ART ´bekommt´, sondern sie auch mit QM und QED zusammen
führen kann, bleibt zu klären.
Ansonsten sind uns Gleichgewichtsprozesse und Symmetrien in unserer Umwelt bestens bekannt. Wir finden diese
Prinzipien praktisch überall - ausgenommen die Linkshändigkeit,
vielleicht. Schön wäre, wenn die drei der insgesamt von uns
kategorisierten Vier WW sich aus einem allgemeineren Modell heraus abbilden lassen würden.
Es gibt noch
genug Fragen...
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