Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

Ich konnte mir das Video ja leider wegen dieser ellenlangen Darstellung von Trivialitäten nicht weiter anhören, aber meine Beschäftigung mit Feldenergie gibt Anlass zu weiteren Ausführungen.

Der gravierende Unterschied zwischen Gravitation und em.WW ist nach wie vor die Kumulation, die bei Ladungen in diesem Ausmaß einfach nicht möglich ist. Wer weiß denn, ob nicht Ladungen in gleicher Weise Einfluss auf die Raumzeit hätten. DASS Ladungen die Raumzeit FÜR Ladungen krümmen, ist ja klar.
Die gekrümmte Raumzeit ist nichts anderes als das jeweilige Potentialfeld Φx. Die Raumzeitkrümmung ist die Poisson Gleichung Px. Ladungen und Masse leben in unterschiedlichen Raumzeitkrümmungen.
PG = ∇g = -ΔL.Φ = -G·m/r³ = -4π·G·ρ = -ρ/εG
Pem = -∇E = ΔL.Φe = kC·Q/r³ = -ρe/ε

Die Ableitung nach dem Raum stellt übrigens nur die Zeitkrümmung dar. Leider konnte ich keine relativistische Darstellung für die Raumzeit finden. Dem entspricht wohl der Energie-Impuls-Tensor Tμ bzw der Faradaytensor Fμ (Feldstärke).
Gμ = κ·Tμ
Tμ = Fμ·Fμ-gμ·Fμ²/4
und man sieht nur eine einseitige Abhängigkeit der Krümmung, doch wieso sollte das nicht auch anders herum sein? Es wird mangels geballter Ladungsansammlung einfach nicht sichtbar. Und dabei bleibt die Frage offen, ob dafür eine gesondere Raumzeitkrümmung gegenüber Gμ anzusetzen wäre, die sich nur auf Ladungen auswirkt.

Was hat das alles nun mit der QM zu tun? Ganz einfach, wenn Gravitation und EM gleich sind, dann sind sie auch für die QM gleich. Wenn QM funktioniert, dann funktioniert auch QG. Also funktioniert eben QG nur unter Vernachlässigung der ähnlichen Effekte, die es eben natürlich nicht geben wird, weil sich Ladungen nunmal nicht endlos ansammeln.

Die LÖSUNG, Gravitation (im großen Stil) als klassich zu behandlen, ist daher gar nicht falsch. Das schließt aber nicht aus, die Gravitation im Mikroskopischen als Quantentheorie zu behandeln, GENAUSO wie die anderen WW. Vielmehr wäre auch die QED dahin zu ergänzen, dass sie im großen Stil EBENFALLS als klassich zu behandeln wäre....das könnte man sogar an ionisierten großen Atomen bzw den riesigen Protonenpaketen am LHC studieren.

Was sagt uns das nun über das Innere von SL?
Gar nichts, fürchte ich. Denn dazu müsste erst einmal die QG etabliert werden.

Ja, ein "Kommunikations-Talent" ist Prof. Jonathan Oppenheim wirklich nicht.

Die große Stärke von Prof. Jonathan Oppenheim's Arbeit ist aber sicherlich die mathematisch umfassende Beschreibung seines neuartigen Ansatzes zur stochastischen Kopplung zwischen klassischer (=non-quantum) Gravitation und Quantenmechanik, die man in den beiden Publikationen in Physical Review und in Nature Communications nachlesen kann.

[1] Jonathan Oppenheim. A Postquantum Theory of Classical Gravity?
Phys. Rev. Vol. 13, Iss. 4 (December 2023)
journals.aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.13.041040

[2] Jonathan Oppenheim et al. Gravitationally induced decoherence vs space-time diffusion: testing the quantum nature of gravity. 
Nature Communications Volume 14, Article number: 7910 (2023)
www.nature.com/articles/s41467-023-43348-2

Als Tipp für Querleser (die sich einen schnellen Überblick verschaffen wollen), Sabine Hossenfelder hatte Prof. Jonathan Oppenheim's Arbeit auch in einem sehr guten Videobeitrag kurz zusammengefasst (4 min 22 sec) und kommentiert.  hier anklicken

Für alle anderen, die es lieber gerne etwas ausführlicher haben wollen und mit anschliessender Q&A Diskussionsrunde...

Eine kovariante Theorie von Quantenfeldern, die auf die klassische Raumzeit zurückwirken | Prof. Jonathan Oppenheim

P.S.:..ui, dies ist Kommentar #4242 (this made my day). 

UN73 schrieb:

Eine kovariante Theorie von Quantenfeldern, die auf die klassische Raumzeit zurückwirken | Prof. Jonathan Oppenheim

Rovelli gefällt mir.
Mal weiter schauen (Min 15)

...aahhh ja! Der gute Carlo Rovelli scheint nicht wirklich 100% überzeugt zu sein.  hier anklicken

Schade, dass der Moderator dazwischen grätscht, immer wenn es spannend wird...   .
 

Min 23
Da wusste er selber nicht mehr was er mit dem Feld Φ meinte und hat sich auf Position eingelassen. Ich denke, er meinte ursprünglich schon Feldzustände, die sich auf unterschiedliche Weise verändern können. Im Phasenraum p,q stellen diese Feldzustände Positionen dar.
EDIT: Parameterraum meinte ich, und das ist genau der Unterschied zum üblichen Phasenraum

Min 51
Er behauptet, em.Felder würden sich stärker überlappen als Gravitationsfelder. Dabei denkt er wohl einerseits an ein Elektron und andererseits an den Mond. Vermutlich will er auch die Schlitze entsprechend größer gestalten. Und ich muss ihm Recht geben, dass der Mond auch ein kleines Hindernis ohne Probleme aus dem Weg räumen würde, ohne von der Bahn abgelenkt zu werden. Das können wir natürlich auch mit einem Superelektron (Q=1e+20 C) gedanklich versuchen. Wo soll da der Unterschied sein? Nur im Vergleich von Äpfeln mit Birnen?

Davon abgesehen wird der Mond selten überhaupt durch einen der beiden Schlitze gehen, ich weiß gar nicht, wieviele Elektronen man bei dem Experiment benötigt, bis überhaupt genügend auf dem Schrm landen.

Min 55
Wie kommt er denn plötzlich auf Kohärenzzeit?
Üblich bestimmt die Kohärenzzeit, in welcher Entfernungsdifferenz die Teilwellen noch miteinander interferieren können. Ich gehe davon aus, dass dies für ein Photon nur eine einzge Wellenlänge ist. Wie kann dann in größerer Entfernung Interferenz auftreten? DAS liegt daran, dass wir die Kohärenzzeit gar nicht ablesen können, sondern nur die Reaktionszeit des Detektors. Nur sofern die Teilwellen innerhalb der Reaktionszeit beim selben Detektor eintreffen, werden sie gemeinsam verarbeitet. Das hat überhaupt nichts mit der Kohärenz des Photons zu tun., bzw würde diese nur bestimmen, wie lange die Wellenform stabil bleibt.
 

Rainer Raisch schrieb in Kommentar #4256:

Min 55
Wie kommt er denn plötzlich auf Kohärenzzeit?

Die Kohärenzzeit ist die Zeit in welcher zwei Lichtstahlen kohärent sind, also mit der gleichen Sinusfunktion beschrieben werden können.

Soweit ich das verstanden habe, schlägt Prof. Jonathan Oppenheim hier einen Versuchsansatz (Dekohärenz vs. Diffusion) vor, um seine Hypothese der klassischen (=non-quantum) Gravitation experimentell zu überprüfen.

Insgesamt ist die in die Tiefe gehende QISS Videokonferenz mit anschliessender Frage und Antwortrunde über die mathematische Beschreibung des neuartigen hybriden Ansatzes von Prof. Jonathan Oppenheim zur stochastischen Kopplung zwischen klassischer (=non-quantum) Gravitation und Quantenmechanik ein durchaus gelungenes Format und zeigt, wie Fortschritt in der Physik erreicht werden könnte, egal ob sich Prof. Jonathan Oppenheim's Hypothese letztendlich als richtig oder falsch herausstellt. Und am Ende des Quanten-Informations-Struktur Spacetime (QISS) Seminars gibt es sogar Applaus von dem anfangs kritischen Prof. Carlo Rovelli...

Interessant auch noch die Frage des theoretischen Physikers Deepak Vaid (ab 1:16:47) zur Quantisierung bzw. Nicht-Quantisierung des Gravitationsfeldes.  hier anklicken

Alle anderen fundamentalen Wechselwirkungen können durch Quantenfeldtheorien (QED, QCD, QFD) beschrieben werden, warum sollte es sich für die Gravitation anders verhalten?

UN73 schrieb:

Alle anderen fundamentalen Wechselwirkungen können durch Quantenfeldtheorien (QED, QCD, QFD) beschrieben werden, warum sollte es sich für die Gravitation anders verhalten?

Exakt, was ich schon immer sage.
Die makroskopischen Konsequenzen gelten prinzipiell ebenso für alle WW, diese treten nur nicht makroskopisch auf.

Wie ich soeben im Parallelthread feststellte, gibt es überhaupt keine Begründung dafür, dass Photonen gequantelt wären. Vielmehr sind die Elektronen gequantelt, und DESHALB können sie nur auf bestimmte gequantelte Teile der Feldstörungen reagieren. Dies ist selbstverständlich eine Eigenschaft der Detektoren und daher kann man über die entsprechende Eigenschaft der Lichtwellen gar keine Aussage machen.

Es ergibt sich natürlich so, dass Photonen genauso erzeugt werden, und aus DIESEM Grund tatsächlich immer gequantelt sind. Aber das ist nicht ihre fundamentale Eigenschaft, sondern nur den Umständen geschuldet, zumindest können wird das nicht unterscheiden, bzw könnten wir gar keine anderen Photonen detektieren.

Sofern DM beispielsweite nur eine andere Einheitsladung aufweist, könnte dies dazu führen, dass sie nicht mit Elektronen detektiert werden können, weil sie anders gequantelt sind. So als Idee...


Was wäre denn, wenn die Vakuumenergie aus derartigen em.Wellen besteht, die man nur nicht detektieren kann? Die abstoßende Gravitation bekommt so einfach aber nicht hin,

Rainer Raisch schrieb:

... Sofern DM beispielsweite nur eine andere Einheitsladung aufweist, könnte dies dazu führen, dass sie nicht mit Elektronen detektiert werden können, weil sie anders gequantelt sind. So als Idee. ...

Willkommen in meiner Welt. Nur das Ladungen eber immer ein zeichen für die Wechselwirkungen sind. Eine Störung ist immer Geometrischer Natur und Geometrische Störungen werden immer von Massen/Substans ausgelösst.

Eine bildhafte Darstellung der zwei Ebenen, welche durch die zwei Haupttheorien beschrieben werden: Die Quantenmechanik (QM) für den atomaren und subatomaren Bereich und die allgemeine Relativitätstheorie (ART) für die Physik auf großen Skalen (inklusive kosmologische Größenordnungen).  hier anklicken

16 (+1) Quantenfelder sind die wirklichen Grundbausteine des Universums und Teilchen Anregungen in Quantenfeldern
Die Quantenfeldtheorie ist die Art und Weise, wie die moderne Physik die Natur auf ihrer tiefsten Ebene beschreibt: 12 Materiefelder (Quarks n=6; Elektronen n=3; Neutrinos n=3), dazu die 4 fundamentalen Wechselwirkungen (Elektromagnetismus, starke Wechselwirkung, schwache Wechselwirkung und die Gravitation) und das Higgs-Feld (Skalarfeld) mit einer gegenwärtigen Higgsfeld-Energiedichte, die nicht Null ist ("falsches Vakuum"). Für weitere Ausführungen von Prof. Sean Carroll  hier anklicken


 

UN73 schrieb:

 Prof. Sean Carroll 

Mich wundert ja immer noch, dass Carroll die Felder bei Null anordnet. Die Vakuumkatastrophe resultiert ja daher, dass man das Niveau bei der Planckenergie ansiedelt und keiner mehr weiß. Natürlich kann man aus der Messung von Λ schließen, dass die Felder nahe bei Null sein müssen, und wenn das Higgsfeld höher liegt, kann dies nur durch negative Fluktuationen ausgeglichen werden. Negative Werte des Feldes werden jedoch gemeinhin ausgeschlossen und der Wert bei ℏ/2 fest gemacht.

Rainer Raisch schrieb:

Selbstverständlich versuche ich nur eine statische VakuumLösung a la Schwarzschild:
gtt = σ² = (1-Σₐ.(rsₐ/rₐ))
grr ist schwieriger, weil hier rₐ verktoriell aufzuteilen ist
ds² = -gtt·c²dt²+gxx·dx²+gyy·dy²+gzz·dz²
grr = (1-Σₐ.(rsₐ/Δ.rₐ)) für r = x,y,z
1/r = ²(1/(x²+y²+z²)+1/r²-1/x²-1/y²-1/z²) für r = x,y,z
zB für r=x
1/x = ²(1/(x²+y²+z²)-1/y²-1/z²)

 

gtt steht aus meiner Sicht fest, aber ich denke, ich kenne jetzt auch grr
²|grr| = 1/²(1-2g·r/c²) ist ja eine bekannte Formel, daraus folgt
²|grr| = 1/²(𝟙¹-2Σ(gₐ¹·rₐ)/c²) = 1/²(𝟙¹-Σₐ.(rsₐ·rₐ¹/rₐ²)) mit Vektoraddition !
Wie erwartet wird der Wert jedenfalls bei Nullgravitation zwischen zwei Trichtern oder im Zentrum eines Sterns zu |grr| = 1

Es bleibt noch das mathematische Problem, den Vektor im Inneren der Wurzel auszuwerten. Naja bei grr fällt die Wurzel weg und die Division durch einen Radialvektor liefert einen Axialvektor und umgekehrt.

Naja es geht natürlich einfacher in zwei Formeln aufgeteilt.
X¹=Σₐ.(rsₐ·rₐ¹/rₐ²)
gxyz¹ = X¹/(X-X²)
oops korrigiert

Apropos Größenskalen in unserem Universum, hierzu hat Josef Gaßner ein tolles Video gemacht...

Größenordnungen im Universum • Vom Kleinsten zum Größten • vAzS (96) | Josef M. Gaßner
Josef M. Gaßner führt im folgenden Videobeitrag durch die 10 hoch 62 Größenordnungen von der Plancklänge über Elementarteilchen, Atomkernen, Atomen, Viren, Bakterien, Menschen, Kometen, Zwergplaneten, Planeten, Sonnen, Roter Riesen, Überriesen, Planetarischer Nebel, Schwarzer Löcher, Galaxien, Galaxienhaufen, Voids bis hin zum beobachtbaren Universum.


...und auch Prof. Brian Greene sagt in einer aktuellen Diskussionsrunde mit Prof. David Gross, zu den kleinsten und den größten Größenordnungen in unserem Universum etwas sehr Interessantes und Lustiges.  hier anklicken

Prof. David Gross: 
"Wir sind klein und groß zugleich..."

Prof. Brian Greene: 
"Hmm ja, wir sind klein in kosmischen Maßstäben und groß in Quantenmaßstäben, und hier sind wir irgendwie in der Mitte..."  

Rainer Raisch schrieb in Kommentar #4296:

"[...] wenn das Higgsfeld höher liegt."

Das Falsche Vakuum des Higgsfeldes


Das Higgsfeld liegt in seinem Energiebereich deutlich höher als alle anderen Felder. In Anlehnung an den Boden einer Sektflasche oder eines Sombreros spricht man auch vom Sektflaschen- oder Sombrero-Potential. 
Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Higgs-Mechanismus#...ne_Symmetriebrechung

Es könnte sein, dass das Higgsfeld nicht stabil, sondern metastabil ist, also nur so tut, als wäre es komplett stabil, es aber gar nicht ist. Das wäre dann ein "falsches Vakuum" und könnte zum Vakuumzerfall führen.

Das Video von "Dinge Erklärt – Kurzgesagt" zu dem Thema ist zwar etwas reißerisch und nicht immer wissenschaftlich ganz exakt, aber dafür leicht verständlich und anschaulich...  hier anklicken

UN73 schrieb:

Das wäre dann ein "falsches Vakuum" und könnte zur Vakuumkatastrophe & Vakuumzerfall führen.

Allzuviel kann da nicht passieren.
Vakuumkatastrophe hast Du vielleicht missverstanden, so bezeichnet man die Abweichung der naiven Berechnung der Vakuumenergie ρΛ → ρP in Höhe der Planckdichte.

...okay vielen Dank, hab's oben in Kommentar #4310 korrigiert. 

UN73 schrieb:

In Anlehnung an den Boden einer Sektflasche oder eines Sombreros spricht man auch vom Sektflaschen- oder Sombrero-Potential.

Das Higgs Potential V ist bei der Symmetriebrechung von dem höheren Niveau im Zentrum auf das tiefe Niveau am Rand gefallen.
Der Vakuum Erwartungswert v ist aber nicht dasselbe.

wiki:
V ( ϕ ) = − u₀ | ϕ |² + | ϕ |⁴ Potential
V ′ ( ϕ ) = ( − 2 u₀ + 4 | ϕ |² ) | ϕ | = ! 0 Gradient ∇V
| ϕ | = ²(u₀/2)

Was u₀ sein soll, steht nicht in wiki. Ich kenne nur μH und λH. Es muss sich dabei um μH² handeln, dabei gibt es unterschiedliche Konventionen hinsichtlich eines Faktors 2 oder gar 4.
u₀ = μH² ?

μH = 88,45 GeV Selbstwirkung Higgs
λH = 0,1290741211  Kopplungskonstante
VH = λH²(|φH|²)²/4-mH²|φH|² = [105 GeV]⁴ Higgs Potential
vH = 246,2196 GeV Vakuumerwartungswert
φH = 174,1 GeV Vakuumerwartungswert {Higgs}-Feld

Das passt aber alles nicht ganz zusammen, GeV⁴ ist eine Dichte aber die Bezeichnungen Potential und Erwartungswert etc haben ja alle eine eher symbolische Bedeutung.

Das Higgsfeld wurde allerdings bei der Temperatur
TH = 159,5 GeV
wirksam.

...ein Fall für den Higgsfeld-Spezialisten Dr. Josef M. Gaßner?

UN73 schrieb:

Higgsfeld-Spezialist

Da bin ich mir nicht so sicher, da ging es eher ums Prinzip als um Details.

Bleiben wir erstmal bei wiki: Hier ist von Lagrangedichte statt Potential die Rede, dafür taucht das mir vertraute μ=88,45 GeV auf, ansonsten ist es fast dieselbe Formel wie beim "Potential" V oben, was allerdings eine Energiedichte (eV⁴) darstellt.
ℒ ( ϕ ) = ( ∂ σ ϕ ) † ( ∂ σ ϕ ) + μ ² ϕ † ϕ − λ ( ϕ † ϕ ) ² Lagrangedichte
während das Potential ganz ähnlich aussieht
V = − μ ² ϕ † ϕ + λ ( ϕ † ϕ )² Higgs-Potential

Hier taucht auch λ=0,12907 auf
⟨ ϕ ⟩ = v/²2 = ²(μ²/2λ)
v = 246 GeV Vakuumerwartungswert
T > 110 GeV

Die bis hierher dargelegten Eigenschaften für das Higgs-Potential gelten streng genommen nur am absoluten Temperaturnullpunkt.

Na wenn das so ist, wieso sollte dann das Vakuum weiter zerfallen, unter Null wird die Temperatur sicher nicht sinken und davon abgesehen ist der Spielraum bei derzeitigen T=2,7 K denkbar schmal.

Ich denke, hier habe ich die gleichen Symbole φ, μ etc gefunden, die ganz andere Bedeutung haben könnten als die Bezeichnungen vermuten lassen.
de.wikipedia.org/wiki/Lagrange-Dichte
μ lineare Massendichte
φ die Auslenkung eines Punktes der Saite aus der Ruhelage

Damit käme φ die Bedeutung eines Potentials zu

Jetzt schaue ich mal, was ich bei Josefs Arbeiten dazu finde.