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

UN73 schrieb:

Es gibt aber durchaus Hypothesen, die davon ausgehen, dass durch Quantentunneln das Potential des Higgsfeldes auf einen (noch) niedrigeren Energiezustand weiter absinken könnte.

Das kann man natürlich nicht ausschließen, doch im Hinblick auf den sehr geringen empirischen Wert von Λ erscheint das kaum gefährlich.

Natürlich könnte Λ→0 sinken, doch das würde am Kältetod nichts ändern, sondern nur verlangsamen.

Ein negatives Λ halte ich für ausgeschlossen.

Quantenvakuumenergie/ Kosmologische Konstante Λ

Prof. Tkatchenko erklärt:  hier anklicken

"Unsere Teleskope (Hubble, Planck und Webb) führen Messungen im Weltall, genauer gesagt im interstellaren Vakuum, durch. Anhand dieser Daten lassen sich bestimmte Parameter von Raum und Zeit bestimmen. Einer dieser Parameter ist die sogenannte kosmologische Konstante, die seit 100 Jahren aufgrund der Einstein’schen Gleichungen bekannt ist. 
Diese Konstante definiert im Wesentlichen die Energiedichte des Vakuumfeldes, oder auch das, was wir gemeinhin als dunkle Energie bezeichnen."

Die astronomischen Daten weisen darauf hin, dass eine solche kosmologische Konstante (als Masse ausgedrückt) etwa 10^-29 g/cm3 betragen muss. Es ist eine wahrhaft winzige Energiedichte an jedem Punkt des Weltraums. Die Energiedichte der Materie (des Tisches, der Erde ...) ist viel höher als die des Vakuums. Letztere macht jedoch einen enormen Prozentsatz der gesamten Energiedichte des Universums aus: ganz einfach, weil das Universum ziemlich leer ist! Es gibt nicht viel Materie, dafür aber enorm viel Weltraum."

Unsere Vorhersage ist, dass es eine intrinsische Polarisation des Vakuumfeldes gibt, selbst wenn keine Materie vorhanden ist. Dies bezeichnet man als 'Selbst-Interaktion des Vakuums'."

Selbst-Interaktion des Quantenvakuums

Leerer Raum ist NICHT leer. Die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation bedeutet, dass Quantenfelder nicht still sitzen können und in komplexer Art und Weise miteinander interagieren.

Quelle: science.lu/de/ein-interview-mit-prof-ale...energie-zu-verstehen
 

Überraschendes Comeback: Dunkle Energie könnte doch holographisch sein

Expansion bewirkt, dass die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen minimiert und die Entropie dabei maximiert wird. Passt doch alles.

hwolf schrieb:

Expansion bewirkt, dass die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen minimiert und die Entropie dabei maximiert wird. Passt doch alles.

Dies trifft für Materie (Staub) zu.
Für Strahlung ändert sich die Entropie mit der Expansion nicht, weil dabei die Temperatur mit 1/a sinkt.
Scheinbar trifft sogar das Gegenteil zu, weil die Entropiedichte sinkt, und für alle (lokalen) Vorgänge ist die Entropiedichte maßgeblich.

Rainer Raisch schrieb:

hwolf schrieb:

Expansion bewirkt, dass die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen minimiert und die Entropie dabei maximiert wird. Passt doch alles.

Dies trifft für Materie (Staub) zu.
Für Strahlung ändert sich die Entropie mit der Expansion nicht, weil dabei die Temperatur mit 1/a sinkt.
Scheinbar trifft sogar das Gegenteil zu, weil die Entropiedichte sinkt, und für alle (lokalen) Vorgänge ist die Entropiedichte maßgeblich.


 

man geht im Video aber von Dunkler Energie aus. Eine Entropiedichte bezieht sich klassisch auf einen Raum als Hülle in der man überhaupt erst von einer Dichte sprechen kann. Das ist bei DE so jedoch nicht anwendbar.

hwolf schrieb:

Das ist bei DE so jedoch nicht anwendbar.

Ja DE hat gar nichts mit Entropie zu tun.

Rainer Raisch schrieb:

hwolf schrieb:

Das ist bei DE so jedoch nicht anwendbar.

Ja DE hat gar nichts mit Entropie zu tun.
 

das sieht ein Herr Verlinde aber ganz anders

schrieb:

das sieht ein Herr Verlinde aber ganz anders

Abgesehen davon, dass ich davon nicht allzuviel halte, ist das aber ein völlig anderer "Zusammenhang".

Rainer Raisch schrieb:

schrieb:

das sieht ein Herr Verlinde aber ganz anders

... ist das aber ein völlig anderer "Zusammenhang".
 

und genau das ist eben nicht.

hwolf schrieb:

und genau das ist eben nicht.

Keine Ahnung, was Du damit sagen willst, doch was hat Verlinde überhaupt mit dem zuletzt diskutierten Roten Faden (insbesondere Sabines Video) zu tun?

Jedenfalls hat DE keine Entropie und daher ändert sich ihre Entropie auch nicht mit der Expansion.



Was die Thematik des Videos angeht, sehe ich es wie Sabine:

"So I want to see better math before I bite into this"

Für alle anderen gibt es hier drei Arbeiten von 2010 (die ich nicht gelesen habe)
arxiv.org/abs/1002.4278
arxiv.org/abs/1003.4526
arxiv.org/abs/1001.4786

Übrigens ist
Λ = 1,088e-52 1/m²
1/²Λ = 9.587e+25 m
rH = 1,372e+26 m
dC = 4,28122e+26 m

So ganz passt also weder der Hubble Horizont (rH) noch das von Sabine wohl fälschlich erwähnte "sichtbare Universum" (dC) mit DE zusammen.

Rainer Raisch schrieb:

So ganz passt also weder der Hubble Horizont (rH) noch das von Sabine wohl fälschlich erwähnte "sichtbare Universum" (dC) mit DE zusammen.

Nehmen wir mal spaßeshalber an, es würde tatsächlich gelten (mit δ ≈ 1)
1/Λ = δ·rH² ≡ δ·c²/H²

Dann würde die Friedmanngleichung lauten:

vakuumdominiert:
H² ≡ c²Λ·δ = c²Λ/3 ⇒ δ = 1/3

krümmungs-dominiert (K ≫ Λ)
H² ≡ c²Λ·δ = c²Λ/3+c²K ⇒ δ = (1/3+K/Λ) → ∞

materie-/strahlungs-dominiert (ρ ≫ Λ)
H² ≡ c²Λ·δ = c²Λ/3+κ·ρ/3 ⇒ δ = (1/3+κ·ρ/3c²Λ) → ∞

Man sieht sofort, dass die ganze Idee (rH²~1/Λ) kompletter Unsinn ist.

Es ist vielmehr offensichtlich so, dass wir uns in einer vakuumdominierten Ära befinden und sich daher OH WUNDER δ → 1/3 nähert, aber das scheint sich noch nicht bei allen Kerzen rumgesprochen zu haben.

Dunkle Energie: Was steckt dahinter? | Prof. Harald Lesch  hier anklicken

Prof. Harald Lesch (ab 10 min 35 sec):
"Stellt man die Frage, wodurch die beschleunigte Expansion des Universums zustande kommt, dann kommt man auf eine winzige Zahl: 10 hoch -29 g pro cm³. Eine Eigenschaft, die in jedem cm³ Universum vorhanden sein müsste."


Prof. Harald Lesch (ab 10 min 45 sec):
"Haben wir irgendeine Theorie in der Physik, die jeden cm³ Universum beschreibt und die eigentlich überall gültig sein muss? Ja, haben wir. Das sind die Quantenfeldtheorien. Das ist die Quantenmechanik mit Relativitätstheorie."


Siehe auch die Ausführungen von Prof. Tkatchenko zur qualitativen und quantitativen Beschreibung von Dunkler Energie weiter oben in Kommentar #5798.  hier anklicken

Das Video ist zwar ziemlich lang, aber bei 28-38 Min wird erklärt, wieso das Skalarfeld einen Wert von Energie hat.
[Φ] = eV
Dies ergibt sich aus der Definition der Lagrangedichte, bzw der Komponente der kinetischen Energie
ℒ = (dΦ/dt)²/2 = E/V
tatsächlich sind die Einheiten dann
[Φ] = ²(kg/m)

Ab Min 74 wird das Higgs besprochen.
ℒ = mH²φH²/2



 

Woraus bestehen eigentlich Quantenfelder? | Prof. Sean Carroll  hier anklicken


Was ist Quantenfeldtheorie? | Prof. Sean Carroll

Woraus besteht das Universum wirklich? - Quantenfeldtheorie (QFT)

 

Clauss schrieb:

Klar kann man Fragen stellen, wie "was wäre wenn die Lichtgeschwindigkeit doppelt so groß wäre?". Die Konsequenzen wären viel drastischer als dass ein Raumschiff mit 10%c doppelt so schnell fliegen würde. Es gäbe in so einem Universum nämlich kein Raumschiff.

Da wäre ich nicht so sicher. Die LG soll ja ein Absolutwert sein. Sie bestimmt einfach das Verhältnis Raum/Zeit. Bei einem anderen Wert würde vielleicht nur alles entsprechend skalieren und das würde ganz unbemerkt bleiben. Raum und Zeit spielen für Quanten eh keine Rolle. Für lichtschnelle Teilchen vergeht ja keine Zeit. d.h. sie sind in Bewegungsrichtung überall "gleichzetig". Ob sie sich früher oder später irgendwo manifestieren ist also irrelevant. Makroskopisch würde sich kein Unterschied ergeben, nur im direkten Vergleich wie bei relativ zueinander bewegten Inertialsystemen in der SRT.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Bei einem anderen Wert würde vielleicht nur alles entsprechend skalieren

Davon gehe ich auch aus.
Das Problem bei solchen Annahmen ist allerdings immer, was denn dabei unverändert bleibt, obwohl es von der Lichtgeschwindigkeit bestimmt wird.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Clauss schrieb:

Klar kann man Fragen stellen, wie "was wäre wenn die Lichtgeschwindigkeit doppelt so groß wäre?". Die Konsequenzen wären viel drastischer als dass ein Raumschiff mit 10%c doppelt so schnell fliegen würde. Es gäbe in so einem Universum nämlich kein Raumschiff.

Da wäre ich nicht so sicher. Die LG soll ja ein Absolutwert sein. Sie bestimmt einfach das Verhältnis Raum/Zeit. Bei einem anderen Wert würde vielleicht nur alles entsprechend skalieren und das würde ganz unbemerkt bleiben. Raum und Zeit spielen für Quanten eh keine Rolle. Für lichtschnelle Teilchen vergeht ja keine Zeit. d.h. sie sind in Bewegungsrichtung überall "gleichzetig". Ob sie sich früher oder später irgendwo manifestieren ist also irrelevant. Makroskopisch würde sich kein Unterschied ergeben, nur im direkten Vergleich wie bei relativ zueinander bewegten Inertialsystemen in der SRT.

Du vergisst hierbei, dass die Lichtgeschwindigkeit c an vielen Stellen und Formeln auftaucht. Beispielsweise in der Feinstrukturkonstante, die die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung angibt.

Man denke beispielsweise an die Auswirkungen auf die Stabilität von Atomkernen, wenn sich wegen einer anderen Lichtgeschwindigkeit die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung gegenüber der starken Kernkraft ändern würde. Dann wären andere Atomkerne stabil als in unserer Welt, Kernfusionsraten würden sich deutlich ändern usw. . Ja und uns Menschen gäbe es in so einer Welt dann natürlich auch nicht.
 

Das wäre so wenn man nur die Lichtgeschwindigkeit alleine skaliert, aber wenn man alle natürlichen Konstanten im passenden Verhältnis mitskaliert würde man keinen Unterschied bemerken so wie man auch keinen Unterschied bemerken würde wenn man alle Ladungen im Universum gleichermaßen umkehren würde.

Yukterez schrieb:

Das wäre so wenn man nur die Lichtgeschwindigkeit alleine skaliert, aber wenn man alle natürlichen Konstanten im passenden Verhältnis mitskaliert würde man keinen Unterschied bemerken so wie man auch keinen Unterschied bemerken würde wenn man alle Ladungen im Universum gleichermaßen umkehren würde.

Haben alle Konstanten eine so einfache Beziehung, dass man sie einfach skalieren kann?