THEMA:

Erwartungen über Erwartungen an die Springtheorie. Stringtheorie

Ich habe große Hoffnung auf sie. Gibt es denn schon mathematische Ansätze, diese Strings (oder Branes) zu beschreiben? Und sind wir irgendwie weiter als vor 20 Jahren?

(Sehr verwandt mit Torsten Cs "Paralleles Universum", ich wollte den Thread aber nicht kapern)

Jegliche Abstecher im Bereich der Springtheorie. Stringtheorie sind erlaubt und werden unterstützt!

Viele Grüße und ich hoffe auf Antworten,
Nirusu

udogigahertz schrieb:

Mathematisch gibt es da ja diverse Arten von Stringtheorien, es gibt ja auch die Schleifenquantentheorie und vieles mehr, alles in sich vollkommen logisch und mathematisch stimmig berechnet.
[...]
Grüße
Udo

Ich hoffe, dass irgendein armer Vogel versucht, mir das Mathematische zu erklären. Einem Kerl, der nur niedrige Ableitung kennt¹. Wer will das versuchen? Mein Beileid im Vornherein

¹: Hab' aber noch Potential, bin auch erst in der 10. Klasse

Grüße,
Nirusu

Hallo Nirusu,
ich denke, du freust dich wie wir alle über den Frühling, gemeint ist also die Stringtheorie Mein Beitrag zu Strings ist auf die Suche nach einer verdaulichen Vorstellung gerichtet, die aber vor allem kein Widerspruch zur Logik/Mathematik/ART sein darf.
Wir sehen Strings als eindimensionale Objekte, denen ein Erregungszustand zugeordnet sein kann. Branes sehen wir als zwei- und mehr dimensionale Objekte. Gerade die Branes lassen m. E. etwas Verdauliches entwickeln. In meiner Vorstellung von zweidimensionalen Branes haben diese vor allem das Merkmal, dass sie zwei Seiten voneinander trennen (rechts-links, oben-unten etc.). Als geschlossene Oberflächen können Branes auch als Abgrenzung eines Raumteils vorgestellt werden. Dann würden sie ein Innen von einem Außen trennen. Öffnet weite Spielwiese für alle Arten von Modell-Interpretationen. Genau das hilft vielleicht ein gutes Stück in Richtung verdaulicher Vorstellung. Hinzu kommen Strings, die mit ihren Enden Branes berühren. Dann ließen diese sich als Merkmale eines Körpers oder einer Trennebene verstehen … oder auch als Interaktion mit der Umwelt. Geschlossene Strings könnten einer Vorstellung von Quantenfluktuation und virtuellen Teilchen weiterhelfen. In einem Gedankenexperiment nehme ich einmal die dreidimensionale Gestalt eines Ikosidodekaeders als Basis (besteht aus 6 Zehnecken um einen gemeinsamen Mittelpunkt). Dessen Oberfläche könnten wir einmal als eine Brane sehen. Hinzu kommen 60 Strings, deren Enden die Oberfläche (und je drei Nachbar-Strings) berühren und die wir uns als Kanten des Ikosidodekaeders vorstellen können. Jetzt haut es mir um die Ohren, aber allein mit der Zahl 10 (von den Zehnecken) für eine Vorstellung von differenzierbaren Zuständen und der Anzahl 6 gelange ich mit einer darauf aufgebauten Modellvorstellung (www.integration4.com) zu folgender auf über neun Dezimalstellen präzise Formeldarstellung:
((5000 ∙ Φ²) / (1 – 1/50000) + 1/(1 – 1/500))⁶ = Jm / (h ∙ c)
mit h ∙ c = 1,986445824 ∙ 10 ̄ ²⁵ Jm, Φ = 1,6180339887

freue mich über dein Feedback ...
stimmt, mit der Idee auf Grundlage des Ikosidodekaeders stehe ich allein auf weiter Flur. Wirklich das einzige, was die Idee zu bieten hat ist die Präzision von über 9 Dezimalstellen und dass die Modellüberlegung wenigstens keine inneren Widersprüche hat.
Jetzt aber gute Nacht und weiterhin gutes Gelingen
Bruno

Nirusu schrieb:

Sehr verwandt mit Torsten Cs "Paralleles Universum", ich wollte den Thread aber nicht kapern.

Um diesen Ball aufzunehmen: Wir können versuchen, die Themen zu trennen, um damit die Threads übersichtlich zu halten, z.B.:

• Stringtheorie - enthält sie eine Erklärung für die Expansion? #4868
  von Pinfinite in … ohne Bezug zum Buch ► Naturwissenschaftliche Themen
• String-Theorie - Was versteht man darunter, und ist sie wissenschaftlich anerkannt? #4148
  von scifi51 in … ohne Bezug zum Buch ► Gästebuch
• Stringtheorien und ihre Dimensionen - Welche Unterschiede gibt es zwischen den verschiedenen Theorien? #3660
  von Fabsen in … ohne Bezug zum Buch ► Sonstige Themen
• Das parallele Universum #5184
  von mir in "Alternative Weltbilder / Theorien" und
• Dunkle Materie und dunkle Energie in der M-Theorie #4011
  von mir in Fragen zum Buch ► Wie geht´s jetzt weiter?

Nirusu schrieb:

Jegliche Abstecher im Bereich der Springtheorie sind erlaubt und werden unterstützt!

Cool. B)
Ich lese seit gestern „Die verborgene Wirklichkeit” von Brian Greene und bin erst in Kapitel 2.
Immer, wenn ich was lese, was in eines der entsprechenden Threads passt, werde ich es dort schreiben, oder vorzugsweise hier. Versprochen.

Ich denke schon, dass eine Stringtheorie auch derzeit zumindest indirekt verifiziert werden könnte.

Dazu müsste sie die bestehenden Theorien, insbesondere Quantenmechanik und ART, vollständig beeinhalten und darüber hinaus Vorhersagen machen, die sich experimentell überprüfen lassen. Würde derartiges gelingen, dann hätte diese Stringtheorie auch heute schon eine Berechtigung.

Nach meiner Info ist dies aber noch keiner Stringtheorie gelungen oder?

ClausS schrieb:

Nach meiner Info ist dies aber noch keiner Stringtheorie gelungen oder?

Ich warte immer darauf, dass jemand mit einem entsprechenden Experiment hinterm Busch hervorspringt.

Da Gravitonen als einzige Teilchen (geschlossene Strings) nicht an Branen haften, sind sie die einzigen Teilchen, die wir auf unserer Bran (in unseren 3+1 Dimensionen) aus anderen Branen detektieren könnten. Daher sah ich in der exakteren Messung von Gravitonen bisher die größten Chancen für eine bestätigte Vorhersage und daher auch meine Ungeduld bei den DAMPE-Ergebnissen .

Aber es wird immer wieder gesagt, die Stringtheorie könnte das prominente Hierarchieproblem lösen. Was ich dabei nicht verstehe: Die Gravitation nimmt mir r² ab. In einem 4- oder Noch-mehr-dimensionalen Raum würde die Gravitation jedoch mit r³, r⁴, r⁵ usw. abnehmen.

Wie soll die Stringtheorie dann das Hierarchieproblem lösen?
Hat das jemand verstanden?

Hallo,

also ich habe mir dieses video nicht nur mehrmals angesehen, sondern sogar ein handschriftliches Skript dazu angefertigt: . Ich habe mir auch das Skript mehrmals dann durchgelesen, aber ich verstehe trotzdem nur die Hälfte. Klingt jedoch alles wohl durchdacht und es ist nicht die Rede von 10 Dimensionen oder so. Dagegen beruft sich Witten z.B. auf die Mathematik des 19. Jahrhunderts die den eigentlichen Clou der Stringtheorie ermöglicht. Das ist verblüffend:-)

Klingt wohl sehr durchdacht, aber ich verstehe trotzdem nur die Hälfte

Genau das Gefühl habe ich bei Stringtheorien und Frühlingstheorien auch
Von Dummies für Dummies: Die Stringtheorie?
Brain Greene habe ich auch gerade gelesen, dass Buch ist sehr empfehlenswert.

Zu dem Hierarchieproblem: Nee, ich kann's nicht lösen, denke aber weiter und mache mich schlau

Viele Grüße,
Nirusu

Zum Video: Oh Gott ist das kompliziert. Das verstehe ich nicht mehr, dx/dt geht über mein mathematisches Wissen, auch das tolle F. Aber ich bin schon beim Nachschlagen

DIESER BEITRAG IST REINES HERUMVERMUTEN UND NICHTS WISSENSCHAFTLICHES

Ich rätsele hier mal an dem Hierarchieproblem rum.

Anmerkung: Ich habe noch nie in höheren Dimensionen als 3 gerechnet, weiß daher nicht wirklich, wie man das macht.
Falsche Rechnungen bitte kritisieren!

Also, so weit ich das verstanden habe, gibt es mehr "Raum", in den sich z.B. Energie ausbreiten kann (+ Dimensionen), daher ist der von uns in 3D gemessene Energiebeitrag daneben. Die Frage, die sich mir stellte, ist: Wie viel größer ist der Raum?

Nehmen wir also an, alle Dimensionen an sich seien gleich groß (Ich glaube, das heißt jeweils 90º verschoben):

Dann vergleiche ich Quadratmeter mit Kubikmeter, also Äpfel mit Birnen. Das darf man nicht, ich hätte aber einen Trick:

2m x 2m = 4m^2 I Zwei Quadratmeter sind doppelt so groß wie zwei Meter (x2)
4m^2 x 4m = 16m^3 I 4 Kubikmeter sind vier mal so groß wie 4 Quadratmeter (x4)
16m^3 x 16m = 2m^4 I 16 Tesserameter? sind sechzehnmal so groß wie 16 Kubikmeter (x2)
...

Allgemein gilt folgendes Verhältnis:
ym^n x ym = y^2m^n+1 (xY)

Anmerkung: Frühere Versionen hatten falsche Zahlen dastehen

Das kann für die Stringtheorie nicht sein (viel zu viel Energie versteckt). Was aber, wenn eine Dimension nur "halb so groß" ist?
Dann würde das so aussehen:
4m x 4m = 16m^2 (x4)
16m^2 x 16m = 256m^3 (x16/2 = x8)
Auf einmal habe ich doppelt so viel Raum, aber gleichen Platz, ich kann also deutlich weniger Energie hineinstecken.

Wie soll man das aber nun visualisieren? Mein Vorschlag ist folgender:
Hier ein 2D Abbild eines 3D Würfel:

Das 3D Abbild nimmt schätzungsweise 120% des Originalbildes (2D) ein.
Nun verringere ich den Winkelunterschied zur dritten Dimension, das ganze geht also "steiler" in die Tiefe:

Das verkleinerte 3D Abbild nimmt schätzungsweise 115% des Originalbildes (2D) ein. Der Winkelunterschied sollte statt 90º nur 45º sein [so etwas ist schwer zu malen]. Nun wissen wir, dass ein kleinerer 2D Schatten auch bedeutet, der Köper ist kleiner, (vorausgesetzt der Schatten fällt aus gleicher Richtung). Daher muss also "weniger" Platz beim 2. Versuch da sein.

So, scheint mir, versucht man das mit 11D: Sie sind alle ganz klein zusammengerollt. Allerdings kann ich auch total falsch liegen, bitte um Aufklärung!

Nirusu, ich denke mit solchen Grafiken kommt man diesen abstrakten Raumvorstellungen nicht unbedingt näher, da zusätzliche Dimensionen mit zusätzlichen Freiheitsgraden einhergehen. Hilfreich ist hier lediglich der übergang der uns noch vorstellbaren 2. in die 3. Dimension (s. Dr. Quantum in Flachland auf youtube). Alle höheren Dimensionen sind rein mathematische Hilfskonstruktionen und einfach unserer Vorstellung nicht zugänglich.

Ich kämpfe derzeit damit, eine Vorstellung der imaginären Zeitaxe als Distanz im Raum zu begreifen, auch ausserhalb unseres Vorstellungsvermöfens.

Mit deiner Mathematik komme ich aber in der Tat nicht klar?

2m x 2m = 2m^2

?

Sorry, da habe ich wohl echt geschlafen als ich den Text geschrieben habe...
Die Mathematik ist korrigiert! Danke für den Hinweis

Nirusu, mir sind Deine Gedanken nachvollziehbar, ich habe selbst (und wahrscheinlich jeder der erstmalig damit konfrontiert wurde) einmal vor langer Zeit die mich damals erziehen sollenden davon überzeugen wollen, dass man mit viel Phantasie und hinreichender künstlerischer Hingabe sich zusätzliche Raumdimensionen zugänglich machen kann.
Beruhigend ist, dass all diese theoretischen Gebilde nur dann einen Sinn machen werden, wenn daraus letztendlich irgendwelche Erkenntnisse ableitbar sind, die den uns erschlissbaren 3-dimensionalen Raum (oder die Raumzeit) in irgendeiner Form direkt betreffen. Vielleicht hierzu folgende Analogie: Man kann im Raum der Complexen Zahlen sehr elegant elektrische Wechselstromschwingkreise berechnen, das macht aber nur Sinn, weil man aus den Ergebnissen die real benötigten Bauteile (Spulen, Kondensatoren, ...) zum Bau e.g. des Radios ableiten kann.

Aber zurück zu zusätzlichen realen Dimensionen: Man hat festgestellt, dass bei zahlreichen auf dem Boden lebenden Tierarten (so z.B. bei Mäusen) stets identische Hirnteile aktiviert werden, wenn sie an einem Punkt in der 2-dimensionalen Ebene sind, unabhängig von der Höhe (also der 3. Dimension), der Maus ist also der Freiheitsgrad Höhe einfach vom Gehirn her nicht zugänglich. Setzt man nun diese Maus in eine Spirale mit 5 Etagen, so ist sie nach ihrem "Weltbild" jedesmal am gleichen Punkt, wenn sie genau eine Etage erklommen hat (gleicher Punkt in der Ebene aber andere Höhe). Legen wir nun auf der 3. Etage einen Käse, so wird die Maus beim Vorbeilaufen einen Teil abknabbern, weiterlaufen und genau am gleichen Punkt auf der 4. Etage keinen Käse finden.
Die Maus aus ihrer 2-dimensionalen Sicht wird aber jetzt nicht denken, sie sei an einem anderen Ort sondern sie wird meinen der Käse sei "auf magische Weise" verschwunden. Ebenso wird sie beim zurücklaufen meinen, dass er "auf ebenso magische Weise" zurückgekommen ist.
Was aber bedeutet das in Analogie zur Suche nach zusätzlichen Raumdimensionen: Wir sollten sie dort vermuten wo Dinge auf "magische Weise" in unsrer 3-dimensionalen Welt erscheinen oder verschwinden.

Sind da Quantenfluktuationen geeignete Kandidaten? Es gibt aber einen wesentlichen Unterschied: Die Maus kann sich beliebig lange beim Käse aufhalten, wenn sie ihn einmal gefunden hat (das Verschwinden des Käses in Abhängigkeit von der Zeit auf offensichtliche Weise sei hier vernachlässigt), während Quantenfluktuationen eine extrem kurze Erscheinung sind (und wohl auch nur wegen der heftigen Materie-/Antimaterie-Reaktionen überhaupt beobachtbar sind. (Sicherlich ein extrem interessantes Thema an sich).

Hallo hiausly,
dass mit den Mäusen wusste ich nicht, dass ist interessant. Ich hoffe aber, dass unsere Vorstellungskraft groß genug ist, zumindest das Konzept von höheren Dimensionen sich vorstellen zu können. Man muss es ka nicht visualisieren können, aber logisch verstehen.

Zu den Quantenfluktuationen: Was ist, wenn andere Dimensionen kurz "überfließen" (die Idee habe ich aber nur vom Namen: Fluktuation), wenn der Energiedruck zu hoch ist? Quasi kurz in eine andere Dimension überschwappen? Hat da irgendjemand etwas darüber gelesen? Ich werde mich schlau machen.

Viele Grüße,
Nirusu

Ein wie ich meine sehr eindrucksvolles Beispiel dafür wie unsere Hirnstruktur der Anschaulichkeit im Wege steht scheint der Tesseract zu sein. Es gelingt ja noch einigermaßen aus diesem 4D-Objekt eine animierte 2D Projektion zu machen die in unserem Hirn wieder zu einer anschaulichen, wenn auch paradoxen, 3D-Projektion wird. Doch gelingt es auch direkt eine echte 3D Projektion davon herzustellen?

Nachdem die Diskussion über Dimensionen recht weit vom Thema des Threads abgeglitten ist hat mich jetzt doch die offensichtlich enge Beziehung zwischen Hirnstruktur und Begreifen der Umwelt schwer zum Nachdenken gebracht.

Zunächst müssen wir wohl froh sein, dass wir als nicht ursprünglich zum Fliegen konstruierte Kreaturen überhaupt von der Anlage des Gehirns her zur (vollständigen) 3-dimensionalen Wahrnehmung fähig sind. Und jetzt wird es in der Tat rein hypotetisch:

Nehmen wir an es gäbe eine reale 4. Raumdimension und im Rahmen genetischer Mutationen (sie kommen auch beim Menschen vor) wäre ein Mensch (oder auch nur sehr wenige) in der Lage auch nur den Schatten dieser 4. Dimension wahrzunehmen ...
DANN würde dieser doch unweigerlich auf dem Scheiterhaufen (oder in humaneren Zeiten in einer Anstalt) landen, weil er einfach nicht in der Lage ist den übrigen 3-dimensional befähigten Menschen klarzumachen, was er wahrnimmt. Damit würde dann aber auch gleichzeitig die Verbreitung einer solchen Veranlagung von vorne herein unterbunden und eine derartige Weiterentwicklung ausgeschlossen..

Wen das nicht nachdenklich macht, der hat die Freiheitsgrade zusätzlicher Dimensionen noch nicht verstanden.

hiausly schrieb:

Nehmen wir an es gäbe eine reale 4. Raumdimension und im Rahmen genetischer Mutationen (sie kommen auch beim Menschen vor) wäre ein Mensch (oder auch nur sehr wenige) in der Lage auch nur den Schatten dieser 4. Dimension wahrzunehmen ...
DANN würde dieser doch unweigerlich auf dem Scheiterhaufen (oder in humaneren Zeiten in einer Anstalt) landen, weil er einfach nicht in der Lage ist den übrigen 3-dimensional befähigten Menschen klarzumachen, was er wahrnimmt. Damit würde dann aber auch gleichzeitig die Verbreitung einer solchen Veranlagung von vorne herein unterbunden und eine derartige Weiterentwicklung ausgeschlossen..

Wen das nicht nachdenklich macht, der hat die Freiheitsgrade zusätzlicher Dimensionen noch nicht verstanden.

Gäbe es eine 4. Raumdimension (was es nicht tut), dann würde ihr Erkennen wohl einen Evolutionsvorteil darstellen, da der Erkennende sich die zu Nutze machen könnte.

Na Udo, jetzt übertreibst du aber auch ein bisschen. Das manche mathematische Modelle mehr als 3 Raumdimensionen brauchen bedeutet ja noch lange nicht das diese auch physikalische Realität sind und umgedreht bedeutet 3D noch nicht das solche Modelle gänzlich für die Tonne sind. Dann sind sie vielleicht einfach nur (ähnlich wie die Epizyklen als Fourier-Aproximation an Planetenbahnen) Annäherung an die Realität und insofern richtig bis etwas besseres gefunden wurde. Auf der Suche nach etwas besseren darf man sicher auch sagen das es nur 3D gibt. Und naja... 1/r²... starkes Argument wie ich meine.

Nachtrag:
Fortsetzung der Diskussion hier → Was ist gesichertes wissen?

udogigahertz schrieb:

ClausS schrieb:

Gäbe es eine 4. Raumdimension (was es nicht tut),.................................

Ist das so?

Woher weißt du das so genau? Kannst du deine Behauptung falsifizieren?

Angenommen, du hättest recht damit, dann wären jegliche Theorien, die unbedingt zusätzliche Dimensionen benötigen, hinfällig, dann könnten wir diesen Thread hier an dieser Stelle abbrechen und alle theoretischen Physiker, die sich mit dieser Thematik befassen (manche ihr ganzes Forscherleben lang), ab sofort entlassen, nicht mehr weiterbeschäftigen, mit anderen Aufgaben betrauen, denn damit wären all diese Arbeiten für die Tonne.

Als ich das geschrieben hatte, hatte ich makroskopische Größenordnungen im Kopf. Und hier können wir denke ich in der Tat ausschließen, dass der Raum mehr als 3-dimensional ist.

Über zusätzliche miroskopisch eingerollte Dimensionen kann ich in der Tat keine Aussage treffen. Diese sind im Moment nicht überprüfbar.

Hallo Nils,
Ich hoffe, du bist nicht von den makroskopischen Quantenfluktuationen, sprich Erdbeben in Japan betroffen. Melde dich mal und schildere uns deine Erfahrungen.
Grüße
Thomas

Jetzt aber zurück zu den mikroskopischen Quantenfluktuationen und der Frühlings- und Fadentheorie
Nirusu

Freut mich, zu lesen, dass es dir gut geht.
Ja, die mikroskopischen Quanten sind jetzt im Frühling besonders beschäftigt und bescheren uns blühende Bäume und reichlich Pollenflug.
Grüße nach Japan
Thomas