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

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

Erwiesen ist es wahrscheinlich noch nicht, aber ich glaube schon dass die so wie z.B. e & π miteinander zusammenhängen:
 

Quora schrieb:
Some constants are related to each other. In general, we want as few constants as possible, and therefore try to write mathematical/physical constants in terms of other, more fundamental constants. When this is done, the relation between the constants become obvious. Sometimes, the relation is subtle and hard to discover, which may make the connection deeper and more fundamental, and you might win a Nobel price in the process!

Bei solchen Sachen wie √(c²ε₀μ₀)=1 gehe ich schon davon aus dass man c, ε₀ und μ₀ nur so skalieren kann dass in der Formel da hinten 1 herauskommen muss, wenn da auch eine andere Zahl stehen könnte wäre es eher unwahrscheinlich dass ausgerechnet wir in dem Bereich wo exakt 1 herauskommt leben.

Ich weiß zwar nicht ob die Gravitationskonstante und die Coulombkonstante oder die Boltzmannkonstante auch so eine Relation zueinander haben, gut möglich dass alle Konstanten auf irgendeine noch nicht entdeckte Weise zusammenhängen, aber auch wenn nicht würde es wahrscheinlich trotzdem Menschen oder irgendwelche anderen Lebewesen geben, nur wären sie dann vermutlich größer oder kleiner als wir.

Clauss schrieb:

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

Nein.
Was sich mit c ändern würde, wäre α°, die Feinstrukturkonstante, weil nämlich die Geschwindigkeit des Elektrons v₀=α°c insofern die wahre Konstante ist.

Was sollte sich denn sonst noch damit ändern, nur weil sich das Limit ändert?

E = c²m
hätte quasi zur Folge, dass die Einheit des Joule quasi abgewertet wird. Nur weil sich die Anzahl der Joules ändert, ändert sich ja noch nicht die Energie E einer Masse.

Yukterez schrieb:

Bei solchen Sachen wie √(c²ε₀μ₀)=1 gehe ich schon davon aus dass man c, ε₀ und μ₀ nur so skalieren kann dass in der Formel da hinten 1 herauskommen muss

Ja klar. Die fragliche Formel, die dahinter steckt lautet
μ°ε° = 1/c²

Dabei sind μ° und ε° willkürliche Werte, sie müssen nur zusammen das Ergebnis liefern.

Das Ganze beruht wiederum auf der Coulombkonstante kC = 1/(4πε°), wobei diese wiederum darauf beruht, dass
qP²kC = mP²G

Mit ε° ändern sich also unmittelbar auch qP und kC und in der Folge auch der Wert von e etc.
e = ²(cℏα°/kC)

Das alles betrifft aber nur die Nominalwerte. Die Stärke der Größen ändert sich deshalb noch lange nicht.

Wie versprochen, habe ich alle themenfremden Beiträge, einschließlich meiner eigenen, gelöscht. So bleibt das Forum für Außenstehende und Euch Foristen sauber und klar strukturiert.

PS:
Ich bitte den betroffenen Foristen/Moderator um Nachsicht, dessen Beiträge gegen die inzwischen gesperrten, unwissenschaftlichen Nutzer ebenfalls entfernt wurden. Ein Faden sollte jedoch störungsfrei und glasklar sein.

Yukterez schrieb:

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

Erwiesen ist es wahrscheinlich noch nicht, aber ich glaube schon dass die so wie z.B. e & π miteinander zusammenhängen

Das vermute ich auch. In einem gerade veröffentlichten Interview spricht Curt Jaimungal mit Julian Barbour, der sich ähnlich äußert, seit Jahrzehnten über eine skaleninvariante Kosmologie nachdenkt und auch Formeln dafür entwickelt hat.

Barbour argumentiert u.a. mit Ideen von Ernst Mach und zitiert hier  aus dem Buch "Science and Method" von Henri Poincaré wie folgt: "Angenommen, eines Nachts würden alle Dimensionen des Universums tausend mal größer. Die Welt bliebe sich selbst ähnlich, wenn wir dem Wort Ähnlichkeit die Bedeutung geben, die es im dritten Buch Euklids hat. [...] Was werde ich angesichts einer so erstaunlichen Veränderung empfinden, wenn ich morgens aufwache? Nun, ich werde überhaupt nichts bemerken. In Wirklichkeit besteht die Veränderung nur für diejenigen, die so argumentieren, als ob der Raum absolut sei."

Naja, Julian Barbour ist nicht Mainstream und auf die Frage, wie das mit dem Standardmodell der Teilchenphysik zusammen geht hat er keine Antwort. Trotzdem finde ich seine Grundidee durchaus interessant, dass das Wesentliche nur die Formen (shapes) sind und nicht die mit bestimmten Skalen messbaren Werte. Sabine Hossenfelder würde vielleicht sagen "he might be onto something". ;–)

Barbour argumentiert u.a. mit Ideen von Ernst Mach und zitiert hier  aus dem Buch "Science and Method" von Henri Poincaré wie folgt: "Angenommen, eines Nachts würden alle Dimensionen des Universums tausend mal größer. Die Welt bliebe sich selbst ähnlich, wenn wir dem Wort Ähnlichkeit die Bedeutung geben, die es im dritten Buch Euklids hat. [...] Was werde ich angesichts einer so erstaunlichen Veränderung empfinden, wenn ich morgens aufwache? Nun, ich werde überhaupt nichts bemerken. In Wirklichkeit besteht die Veränderung nur für diejenigen, die so argumentieren, als ob der Raum absolut sei."

Dunkel kann ich mich an eine Bemerkung erinnern, daß ein Metzger feststellen würde, daß die Schinken runter fallen würden, weil die Masse der Schinken mit der dritten Potenz der Länge ansteigen würde aber der Querschnitt der Schnüre nur mit der zweiten Potenz.

Gruß
Rudi Knoth

Rudi Knoth schrieb:

daß die Schinken runter fallen würden, weil die Masse der Schinken mit der dritten Potenz der Länge ansteigen würde aber der Querschnitt der Schnüre nur mit der zweiten Potenz.

 

Diese Aussage beruht darauf, dass sich die Dichte nicht verändern würde.

Jedenfalls macht es keinen Unterschied, ob Du die Längen in mm oder km misst, und das beinhaltet bereits einen Faktor von 1000000 der Zahlenwerte. Und wie man einfach sieht, ändert sich dabei der Zahlenwert der Dichte um den Faktor 1000000³, ohne dass deshalb die Welt zusammenbricht.

Oder hast Du etwa angenommen, dass sich die Anzahl der Atome verachtfachen würde, wenn sich deren Distanz voneinander verdoppelt?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Julian Barbour
 

Er hat wenig Ahnung von Physik.
Er hat weder das Doppelschlitzexperiment noch die Expansion des Universums verstanden, noch die Entropie im Fall der Gravitation.

Er gibt ja immerhin zu, dass die meisten Physiker bei seinen Ideen nur noch den Kopf schütteln.

Trotzdem interessant anzuhören, er ist ja kein Phantast, sondern er macht es sich nur zu einfach mit seinen Schlussfolgerungen.

wiki: Zeit sei nur eine Illusion und nur Veränderung messbar

Er übersieht, dass Veränderung ohne Zeit undenkbar wäre. Und natürlich messen wir die Zeit anhand der Veränderungen. Die Zeit vergeht jedoch auch dort. wo keine Veränderungen sichtbar sind, zB die Halbwertszeit.

Rainer Raisch schrieb:

Er [Julian Barbour] hat wenig Ahnung von Physik.
Er hat weder das Doppelschlitzexperiment noch die Expansion des Universums verstanden, noch die Entropie im Fall der Gravitation.

Das einfach so zu sagen nach nur einem Interview wird ihm wahrscheinlich nicht gerecht. So manches bleibt mir bis jetzt aber nebulös.

Rainer Raisch schrieb:

wiki: Zeit sei nur eine Illusion und nur Veränderung messbar

Er übersieht, dass Veränderung ohne Zeit undenkbar wäre. Und natürlich messen wir die Zeit anhand der Veränderungen.

Ja klar. Dass Zeit "nur" durch Veränderung messbar ist und Raum "nur" durch Distanz ist ja eigentlich eine Binsenweisheit. Denke nicht, das dadurch Raum und Zeit zur bloßen Illusion degradiert werden.

Rainer Raisch schrieb:

Die Zeit vergeht jedoch auch dort. wo keine Veränderungen sichtbar sind, zB die Halbwertszeit.

Inzwischen finden sichtbare Veränderungen halt woanders statt, wenn nicht am einzelnen Atom (solange es nicht zerfallen ist). So wie Barbour die Zeit erklärt, ist es einfach eine Aufeinanderfolge von Zuständen des ganzen Universums. Angenommen, es würde gar nirgends eine Veränderung stattfinden, im ganzen Universum nicht im Geringsten, dann würde auch keine Zeit vergehen. Sobald irgendwo eine Veränderung stattfindet, konstituiert das bereits zwei aufeinanderfolgende Zeitpunkte. Soweit kann ich ihm schon folgen.

Barbours Auffassung von Entropie ist etwas seltsam. Die Unordnung nehme nicht zu, sondern im Gegenteil soll zunehmend Ordnung entstehen. Wenn man thermisches Gleichgewicht bzw. die weitgehende Gleichverteilung im Kosmologischen Prinzip als maximal geordnete Zustände ansieht, dann kann man es schon so sagen. Aber was ist damit gewonnen? Entropie ist meines Wissens statistisch definiert, und das ist es wohl, was ihm missfällt, weil er ja von unendlich vielen Möglichkeiten ausgehen will, wobei die W'keit für einen bestimmten Mikrozustand Null ist, wie er sagt. Eine W'keit von Null für einen Zustand bedeutet aber, dass er unmöglich ist. An dieser Stelle kann ich ihm (noch) nicht wirklich folgen.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das einfach so zu sagen nach nur einem Interview wird ihm wahrscheinlich nicht gerecht.
 

Ja sicher, ich übertreibe natürlich, bzw beurteile ich nur Passagen aus dem Video, bei denen seine Aussagen falsch sind.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Angenommen, es würde gar nirgends eine Veränderung stattfinden, im ganzen Universum nicht im Geringsten, dann würde auch keine Zeit vergehen. Sobald irgendwo eine Veränderung stattfindet, konstituiert das bereits zwei aufeinanderfolgende Zeitpunkte. Soweit kann ich ihm schon folgen.
 

Naja das ist schon ok, es geht aber um etwas anderes.
Bei bestimmten Veränderungen kennt man die Zeitspanne. WENN also nur diese Veränderung stattfindet, dann weiß man die benötigte Zeit für diese beiden Zeitpunkte, auch wenn sonst keine Veränderungen stattgefunden haben, die viel schneller ablaufen würden.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Barbours Auffassung von Entropie ist etwas seltsam.

Es gibt unterschiedliche Definitionen für die Entropie, die dann mittels der Boltzmannkonstante ineinander übergeführt werden, insbesondere
S = Q/T {Carnot, Clausius} (Wärme Q)
S = ∂G/∂T {Gibbs, Helmholtz} (freie Energie, Enthalpie G)
S = kB·ln.Ω {Boltzmann} (Mikrozustände Ω)
S = kB·ln.2·Σ.(P·lb.P) {Shannon, Neumann} (Informationsentropie)

Beide Videos sind teilweise identisch

THE HARDEST Problem in Physics Explained Intuitively: Quantum Gravity


 String theory vs Loop quantum gravity: Wild hunt for Quantum Gravity:

...die ersten 5 Minuten kann man überspringen (allgemeine Einleitung) und bei 6 min 52 sec beginnen:
Was ist die Quantenfeldtheorie?  hier anklicken

Quantenfeldtheorie (QFT): Die schönste und beste Theorie der Physik!

KAPITEL (Zeitstempel):
0:00 - Historische Perspektive der modernen Physik
1:50 - Aufkommen der Quantenmechanik
5:00 - Die Probleme der Quantenmechanik
6:52 - Was ist die Quantenfeldtheorie?  hier anklicken
9:25 - Wie die Quantenfeldtheorie Kraftvermittlung und Zerfall erklärt
10:53 - Warum die Quantenfeldtheorie unvollständig ist
11:44 - Quantenfeldtheorie (QFT): Die schönste und beste Theorie der Physik!

Sabine Hossenfelder sagte über das Video:

"Das beste kurze Introvideo über Quantenfeldtheorie (QFT), das ich je gesehen habe!"

 

Wie passen ART und QM zusammen? Vielleicht sollte man zuerst fragen, wie SRT und QM zusammen passen. SH sagt hier im Zusammenhang mit den Elektronen-Ortbitalen: "Indeed, fun fact: without special relativitiy gold would not look gold." Wenn der Zusammenhang von SRT und QM verstanden ist, und der von SRT und ART, dann kommt man vielleicht eher zu eine Ahnung, wie schließlich auch ART und QM zusammen passen^^.

Oder es stimmt, was Prof. Freeman Dyson im  Eingangspost zu diesem Diskussionsfaden  sagte zur Sinnhaftigkeit einer Zusammenführung von allgemeiner Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) während eines früheren "Closer to Truth Interview"  hier anklicken

Darüber hinaus gibt es auch Ideen und Überlegungen u.a. von Prof. Anton Zeilinger, dass die Raumzeit irgendwie eine Manifestation von Quantenverschränkung (engl. Quantum entanglement) sein könnte und dass Raumzeit und Gravitation nicht fundamental sondern aus der Quantenphysik ableitbar (emergent) sind. Die Quantenphysik (inkl. Quantenverschränkung), die sich auf den kleinsten Skalen abspielen und dem Menschen (noch) nicht zugänglich sind, könnte das übergeordnete und zugrundeliegende Prinzip für die Entstehung von Raumzeit und Gravitation sein.  hier anklicken

Steinzeit-Astronom schrieb:

Vielleicht sollte man zuerst fragen, wie SRT und QM zusammen passen.

Zu diesem Zweck gibt es seit 1928 die Dirac-Gleichung ( Dirac-Gleichung – Wikipedia ). Nur leider hilft das nicht, um hier weiterzukommen.

Clauss schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Vielleicht sollte man zuerst fragen, wie SRT und QM zusammen passen.

Zu diesem Zweck gibt es seit 1928 die Dirac-Gleichung ( Dirac-Gleichung – Wikipedia ). Nur leider hilft das nicht, um hier weiterzukommen.

Warum nicht? Mir persönlich hilft es nicht wirklich, weil mir es mir mathematisch zu kompliziert ist. Aber wer diese Mathematik durchschaut, der sollte sie doch im Sinne einer physikalischen Erklärung in verständliche Worte fassen können. Wenn das nicht geht, dann durchschaut man die Sache halt doch nicht so ganz. Man kann nur den Buchstabensalat mathematisch korrekt hinschreiben und umformen. Aber immerhin wurden damit Antiteilchen vorhersagt und dann auch gefunden.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Warum nicht?

Verstehe ich auch nicht ganz.
Jedenfalls sagt Carroll, dass die Schrödinger Gleichung immer anwendbar ist, und die Dirac Gleichung zu falschen Ergebnissen führt, bzw eine umständliche Rechnung erfordert.
Ich fürchte halt, dass die Gravitation diese umständliche Rechnung dann einfach erfordert.

Prinzipiell unterscheidet man zwischen relativistischen Quantenfeldtheorien, die die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigen und bereits in der Elementarteilchenphysik Anwendung finden, und nicht-relativistischen Quantenfeldtheorien, die beispielsweise in der Festkörperphysik relevant sind.

Versuche, die Quantenfeldtheorien mit der allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) zur Quantengravitation zu vereinen, sind bisher ohne Erfolg geblieben. Die grundsätzlichen mathematischen Strukturen passen nicht zusammen.  hier anklicken
 

UN73 schrieb:

Versuche, die Quantenfeldtheorien mit der allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) zur Quantengravitation zu vereinen, sind bisher ohne Erfolg geblieben. Die grundsätzlichen mathematischen Strukturen passen nicht zusammen.

Sieht so aus, ja. Aber z.B. wurde im Beitrag #6941  auf einen Zeitungsartikel vom März 2024 verwiesen, wo es heißt "Ein Forschungsteam unter der Leitung von Physik-Professor Jonathan Oppenheim vom University College London hat jetzt jedoch eine neue Theorie vorgestellt, die die Notwendigkeit von dunkler Materie und dunkler Energie gänzlich infrage stellt."

Oppenheim nannte dazu (auf X) diese zwei Papers (PDF), und soweit ich die einleitende Prosa darin verstehe, geht es dabei nicht direkt um MOND, sondern um eine (in den Augen der Verfasser soweit erfolgreiche) Quantisierung:

• Renormalisation of postquantum-classical gravity
• Anomalous contribution to galactic rotation curves due to stochastic spacetime

Ohne Peer-Review bis jetzt, aber immerhin. Das letzte Wort ist wohl noch nicht gesprochen und es wird nach wie vor daran gearbeitet die ART mit der QM zu vereinen, anscheinend nicht nur in der Stringtheorie.

Aber wie gesagt: Diese Mathematik ist mir zu kompliziert, ist wohl nur was für Spezialisten, um nicht zu sagen Autisten, die dem Thema ihr halbes oder ganzes Leben widmen  . Kein Wunder, dass es da so gut wie keine Fortschritte gibt. Das Thema brennt der Menschheit ja nicht direkt auf den Nägeln, so dass sich Heerscharen von Forschern damit beschäftigen würden, die auch das Zeug dazu haben.
 

Steinzeit-Astronom schrieb in Kommentar #7012:

...es wird nach wie vor daran gearbeitet die ART mit der QM zu vereinen, anscheinend nicht nur in der Stringtheorie.

Ja richtig, so hat z.B. die Arbeitsgruppe um Prof. Oppenheim kürzlich eine mathematische Beschreibung einer Vereinheitlichung von Gravitation und Quantenmechanik vorgestellt. Über Prof. Oppenheim's neuartigen Ansatz zur stochastischen Kopplung zwischen klassischer (=non-quantum) Gravitation und Quantenmechanik hatten wir uns bereits vor 4 Monaten in diesem Diskussionsfaden ausgetauscht und auch Sabine Hossenfelder hatte Prof. Jonathan Oppenheim's Arbeit in einem sehr guten Videobeitrag kurz zusammengefasst und kommentiert ("Stringtheorie & Schleifenquantengravitation bekommen Konkurrenz: Random Gravity? | Prof. Jonathan Oppenheim").  hier anklicken

Allerdings schienen bei einem Vortrag von Prof. Oppenheim zu seinem neuartigen Ansatz nicht alle Zuhörer und Physik-Kollegen wirklich zu 100% überzeugt zu sein. Schau mal auf die Mimik und die Kommentare von Prof. Carlo Rovelli zwischen 08:11-12:02 (danach greift der Moderator ein, um zu Deeskalieren), spricht für sich, klare Zustimmung sieht anders aus... hier anklicken

UN73 schrieb:

Allerdings schienen bei einem Vortrag von Prof. Oppenheim zu seinem neuartigen Ansatz nicht alle Zuhörer und Physik-Kollegen wirklich zu 100% überzeugt zu sein. Schau mal auf die Mimik und die Kommentare von Prof. Carlo Rovelli zwischen 08:11-12:02 (danach greift der Moderator ein, um zu Deeskalieren), spricht für sich, klare Zustimmung sieht anders aus... hier anklicken

Achso sorry, das hatten wir ja schon. Prof. Carlo Rovelli stimmt nicht zu, weil er nicht versteht, was Oppenheim genau meint mit seiner Formulierung von Einsteins Gleichung. Deshalb fragt er nach und die Antworten lassen trotzdem Fragen offen. Auch Sabine Hossenfelder sagt ja, dass sie Oppenheimers Ansatz noch nicht ganz "verdaut" hat. Es bestätigt meinen Eindruck, dass die Sache eben sehr kompliziert ist und – wenn überhaupt – nur von Experten verstanden werden kann, die sich da mal richtig rein knien um es nachzuvollziehen. SH ist ja eine Expertin, wenn ich nicht irre...

Nachtrag: