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

Rainer Raisch schrieb:

FabsOtX schrieb:

Die richtige Betrachtungsweise ist:
"Beide gehören derselben Teilchengruppe an."

Hör auf, zu fabsulieren und die Sprache zu verdrehen.

Ha Ha Gefält mir.
Das gehört zur Bücke die erstellt werden muss, um die frage dieses Themas zu beantworten.

Rainer Raisch schrieb:

FabsOtX schrieb:

Quant (kleinster Baustein)

Quanten sind Eigenschaft von Teilchen und keine Teilchen.

Vergiss die Definition ("Objekte") in wiki.

www.spektrum.de/lexikon/astronomie/quant/367
Die Quanten sind die die kleinsten, diskreten Einheiten einer physikalischen Größe

Du sollste mich halt mitlerweile kennen ich nehm den mittelweg.

deshalb habe ich auch "Quant (Kleinster Baustein)" geschrieben für mich ist ein Quant das Objekt das diese "kleinsten, diskreten Einheiten einer physikalischen Größe" also "eine Wirkung" erzeugen kann.

Steinzeit-Astronom schrieb in Kommentar #7084 :

Also wie genau ist das [von Martin Apolin] gemeint?

...mach' es doch wie Yukterez und frage direkt bei Martin Apolin an. Martin Apolin antwortet in der Regel zeitnah (auch mir hatte er bei einer Rückfrage per Email sofort geantwortet).

*Wenn man auf das obige Bild klickt wird es größer und die Diskussion zwischen Yukterez und Martin Apolin besser lesbar.

Die UR bewirkt, dass das Teilchen nicht auf einen Punkt lokalisiert ist, sondern in einer Wahrscheinlichkeitswolke zu finden ist. Daher verteilt sich auch die Masse über dieses Volumen mit rC ≫ rP. Unsere Messgenauigkeit genügt auch nicht, den Ort auf einen derart kleinen Bereich zu konkretisieren. Dafür wäre zudem eine Energiekonzentration der Messung erforderlich, die ihrerseits zu einem SL führen würde.

Rainer Raisch schrieb:

Die UR bewirkt, dass das Teilchen nicht auf einen Punkt lokalisiert ist, sondern in einer Wahrscheinlichkeitswolke zu finden ist. Daher verteilt sich auch die Masse über dieses Volumen mit rC ≫ rP.

Wie man vom Tunneleffekt weiß, kann ein Teilchen sogar mal außerhalb des wahrscheinlichsten Bereichs zu finden sein an einem Ort, den es mit seiner Energie im Kontinuum eigentlich gar nicht erreichen dürfte. Je nach dem, wo es mit seiner Masse sprunghaft "auftaucht" – getunnelt oder nicht –, ergibt sich dann gemäß Unbestimmtheit um diesen konkreten Ort wieder eine neue Wolke von Orten, wo es mehr oder weniger wahrscheinlich als nächstes erscheint. Da seine Masse immer anziehend wirkt, werden sich massebehaftete Teilchen also mit der Zeit annähern, d.h. obwohl der genaue Ort jeweils unbestimmt ist, werden die tatsächlichen Orte immer näher zusammen rücken...
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Da seine Masse immer anziehend wirkt, werden sich massebehaftete Teilchen also mit der Zeit annähern,

Klar, hat das jemand in Frage gestellt? Es ging doch um die Frage, wieso Elementarteilchen keine SL sind (und wie ich ergänzte auch nicht durch eine Messung dazu gemacht werden können).

Es kommt hinzu, dass das Pauli Prinzip für jeden Teilchenzustand der Fermionen eine separate Raumzelle ℏ³/VF (Fermikugel) beansprucht. Eine Überlagerung ist daher nur durch unterschiedliche Zustände (zB anderer Spin) möglich.

Bosonen können sich zwar überlagern, doch die mit Masse sind zu kurzlebig und die ohne Masse bewegen sich mit c.
Bei bosonischen zusammengesetzten Teilchen ist die Überlagerung jedoch nur bei äußerst geringen Temperaturen möglich, wodurch ihr Raumbedarf (1/VF~rB³) ansteigt.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Da seine Masse immer anziehend wirkt, werden sich massebehaftete Teilchen also mit der Zeit annähern,

Klar, hat das jemand in Frage gestellt?

Nein, das will damit nicht sagen. Nur eine anschauliche Erklärung in den Raum stellen, wie man sich die Annäherung vorstellen kann.

Rainer Raisch schrieb:

Es ging doch um die Frage, wieso Elementarteilchen keine SL sind (und wie ich ergänzte auch nicht durch eine Messung dazu gemacht werden können).

Dachte, das ist geklärt.
 

Mit relativ wenig Mathe kann man zeigen, dass in unserer Raumzeit das kleinstmögliche SL einen Schwarzwildradius von 2 Planck-Längen hat.
Ein Elektron als SL in unserer Raumzeit liegt irgendwo bei 10 hoch -57. Das geht so nicht.
Einzige Möglichkeit: Das Elektron muss eine SL in einer Raumzeit sein, in der man mit weniger Energie ein SL erzeugen kann. Unser Raumzeit ist zu "zäh". Also weniger, nur 2  Raumdimensionen. So löse ich das Problem.

Rainer Raisch schrieb:

Es kommt hinzu, dass das Pauli Prinzip für jeden Teilchenzustand der Fermionen eine separate Raumzelle ℏ³/VF (Fermikugel) beansprucht. Eine Überlagerung ist daher nur durch unterschiedliche Zustände (zB anderer Spin) möglich.

Bosonen können sich zwar überlagern, doch die mit Masse sind zu kurzlebig und die ohne Masse bewegen sich mit c.
Bei bosonischen zusammengesetzten Teilchen ist die Überlagerung jedoch nur bei äußerst geringen Temperaturen möglich, wodurch ihr Raumbedarf (1/VF~rB³) ansteigt.

Interessant, übersteigt aber meine Kenntnisse. Müsste erst mal recherchieren, was ein Fermikugel ist. Bis jetzt steckt sie noch irgendwo im Hinterkopf in der Schublade "unwichtige Details". 

Wenn wir gerade bei der Atomphysik sind... die Grundlagenforschung liegt nicht im Sterben.

In den ersten 20 Minuten vom folgenden Video geht es um einen bahnbrechenden Fortschritt mit sog. Zeitkristallen . Man kann sie neuerdings sehr lange stabil halten, was den Weg für viele neue Anwendungen öffnet, nicht zuletzt für Quantencomputer ( Paper auf arxiv.org ):
 

Cossy schrieb:

Das Elektron muss eine SL in einer Raumzeit sein,
So löse ich das Problem.

Dann löst Du kein Problem, sondern Du generierst eines, denn ein Elektron ist gerade kein SL.

Rainer Raisch schrieb:

Cossy schrieb:

Das Elektron muss eine SL in einer Raumzeit sein,
So löse ich das Problem.

Dann löst Du kein Problem, sondern Du generierst eines, denn ein Elektron ist gerade kein SL.

SL oder nicht, irgendwie muss man sich schon alles mehrdimensional vorstellen. Ein Extremfall ist ja die Stringtheorie. Da ist es doch auch legitim mal zu untersuchen, was die 2D-Entsprechnung eines SL wäre. Was SL mit Elementarteilchen gemeinsam haben ist anscheinend ihre Unteilbarkeit. Denke nicht, dass die Kollision eines SL mit irgend etwas zu mehr führt als wieder zu einem SL. Man kann es nicht irgendwie zertrümmern, ebenso wenig wie ein Elementarteilchen, und so gesehen ist es dann doch auch elementar.

À propos Dimension: Der 4-dimensionale Minkowski-Raum ist akzeptiert, und bei der ART ist immer von geometrischer Krümmung die Rede. Die kann man intrinsisch feststellen, schön und gut, aber ich kann sie mir beim besten Willen nicht ohne Einbettungsraum denken. Von dem redet praktisch niemand. Experimentell nachweisbar wäre er nur durch "seltsame" Erscheinungen an Schnittstellen, und die haben wir ja: Vakuum-Fluktuationen und virtuelle Teilchen z.B., die im Raumzeit-Kontinuum irgendwie sprunghaft und zufällig auftreten. Oder das seltsame Verhalten realer Teilchen, nach Heisenberg unbestimmt und aus unserer Sicht zufällig. Dann die Nichtlokalität der QM mit Verschränkung und der ganze Zufall der Wellenfunktionen. Das schreit doch geradezu nach einer Erklärung mit mindestens einer unbekannten Dimension mit unbekannter Kausalität...

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die kann man intrinsisch feststellen, schön und gut, aber ich kann sie mir beim besten Willen nicht ohne Einbettungsraum denken. Von dem redet praktisch niemand. Experimentell nachweisbar wäre er nur durch "seltsame" Erscheinungen an Schnittstellen,

 

Da verwechselst Du etwas.
Die extrinsische Krümmung kann man (intrinsisch) eben nur feststellen, wenn diese eine intrinsische Krümmung zur Folge hat, oder wenn man einen Roundtrip macht.
In einem Zylindermantel gibt es keine intrinsische Krümmung, er ist eigentlich flach, allerdings kann man einen Roundtrip absolvieren, was die extrinsische Krümmung belegt.
Mit Artefakten oder gar Schnittstellen hat das gar nichts zu tun.

Übrigens kann man die hyperbolische Krümmung auch im Einbettungsraum nicht veranschaulichen. Die sattelförmige Krümmung existiert an jedem Punkt und nicht etwa kontinuierlich als Sattelstruktur.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die kann man intrinsisch feststellen, schön und gut, aber ich kann sie mir beim besten Willen nicht ohne Einbettungsraum denken. Von dem redet praktisch niemand. Experimentell nachweisbar wäre er nur durch "seltsame" Erscheinungen an Schnittstellen

Da verwechselst Du etwas.
Die extrinsische Krümmung kann man (intrinsisch) eben nur feststellen, wenn diese eine intrinsische Krümmung zur Folge hat, oder wenn man einen Roundtrip macht.

Immerhin kann man sie feststellen. Eine sphärische oder sattelförmige z.B. über die Winkelsumme im Dreieck. Auf einem Zylindermantel zwar geometrisch nur durch Roundtrip, aber auch durch seltsame Erscheinungen. Vielleicht würde ein 2-dimensionales Wesen zwei räumlich getrennte, aber irgendwie verschränkte Objekte bemerken, wenn eine 3-dimensionale Astgabel im Zylindermantel steckt. Das Wesen kann dann nicht ohne weiteres feststellen, warum genau diese Objekte miteinander verbunden sind. Es könnte dafür eine Theorie entwickeln mit einer unbekannten 3. Dimension.

Warum man in der Stringtheorie unbedingt kompaktifizierte Dimensionen braucht ist mir unverständlich. Auch zu großen Dimensionen hat man ja keinen Zugang, wenn man in einer 3D-Welt gefangen ist.

Steinzeit-Astronom schrieb:

... Was SL mit Elementarteilchen gemeinsam haben ist anscheinend ihre Unteilbarkeit. Denke nicht, dass die Kollision eines SL mit irgend etwas zu mehr führt als wieder zu einem SL. Man kann es nicht irgendwie zertrümmern, ebenso wenig wie ein Elementarteilchen, und so gesehen ist es dann doch auch elementar. ...

Darüber gelangt das SL in die selbe Gruppe wie die Elementarteilchen. Aber die Unteilbarkeit ist ja auch nur ein Effekt.

Die Ursächliche unterscheidung ist "Innere Strucktur" JA oder NEIN?

Darauf baut dann auf "Teilchen Typ" Objekt(Bauteil) oder System(Baugruppe)?

Wenn du so wie ich, nicht an masselose Teilchen glaubst kannst du an der stelle auch unterscheiden mit "Irreduzible Masse" JA oder NEIN?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Immerhin kann man sie feststellen.

Aber nicht jede extrinsische Krümmung, wie zB ein zerknülltes Blatt Papier intrinsisch immer flach bleibt.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Warum man in der Stringtheorie unbedingt kompaktifizierte Dimensionen braucht ist mir unverständlich. Auch zu großen Dimensionen hat man ja keinen Zugang, wenn man in einer 3D-Welt gefangen ist.
 

Das hat ganz andere Gründe und dabei sollen diese Extradimensionen ja kein Einbettungsraum sein, sondern intrinsisch vorhanden, nur eben für uns unsichtbar, da zu klein (kompaktifiziert).

FabsOtX schrieb:

Wenn du so wie ich, nicht an masselose Teilchen glaubst kannst du an der stelle auch unterscheiden mit "Irreduzible Masse" JA oder NEIN?

Gegen masselose Teilchen habe ich nichts. Die Massen eines Protons und Antiprotons verschwinden komplett in Form von Energie, wenn sie sich treffen. Dabei wird die Masse doch ziemlich reduziert. Also mit irreduzibler Masse kann ich nichts anfangen. Masse ist halt eine Energieform.

Was mich mehr interessiert: Was Energie überhaupt ist. Mit der Dimension L²∙M∙T^–2 hängt sie mit Geschwindigkeit L∙T^–1 und Beschleunigung L∙T^–2 zusammen, also weitgehend mit Veränderung im Raum über die Zeit. Das sagen auch Einsteins Feldgleichungen.

Schauen wir auf ein SL, dann "sehen" wir unsere Raumzeit aus einer bestimmten Perspektive. Wir schauen auf ihren Horizont, und anscheinend liegt der aus unserer Sicht nicht in einer einer bestimmten Richtung, sondern überall dort, wo ein schwarzes Loch ist. Anscheinend ist unser Universum durchlöchert wie ein Schweizer Käse. Was hinter dem Horizont ist... naja, das weiß niemand. Erinnere mich nebulös an ein Video von Andreas Müller, wo er auf die Frage einging, wie "tief" ein SL eigentlich ist. Eine konkrete Antwort gab es nicht. Die Tiefe müsste wegen der Raumdehnung eigentlich unendlich sein, denke ich einfach mal naiv. In 3D kommt man da an kein Ende vom Gelände. Aber jetzt wird es langsam off topic. Schwarze Löcher sind auch nicht gerade mein Lieblingsthema. Um etwas konkretes darüber zu sagen, braucht es zu viel Mathematik für meinen Geschmack. Das können andere besser.
 
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Was Energie überhaupt ist.

E = S/t
S = N·h Wirkung in Einheiten des Wirkungsquantums

Anbei ein Textausschnitt, der sehr gut zum Thema dieses Diskussionsfadens passt aus der September 2023 Ausgabe des Magazins Globe von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich.  hier anklicken

Widerspruch im Herzen der Physik: Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?
Von Lasern, Elektronenmikroskopen und Atomuhren über bildgebende Verfahren in der Medizin bis hin zur modernen Elektronik mit ihren Halbleitern: Ohne die Quantenmechanik wären viele Technologien heute undenkbar. Kaum eine andere wissenschaftliche Theorie wurde seit ihrer Begründung vor 100 Jahren derart oft und genau bestätigt. Drei der vier fundamentalen Kräfte in der Physik, welche die Welt im Kleinen zusammenhalten, beruhen auf Konzepten der Quantenphysik: der Elektromagnetismus, der für alltägliche Phänomene wie Licht, Elektrizität und Magnetismus verantwortlich ist, die starke Kernkraft, die Atome zusammenhält, und die schwache Kernkraft die Atomkerne radioaktiv zerfallen lässt. Die vierte Grundkraft der Physik, die unser Universum zusammenhält, bleibt für die Quantenmechanik jedoch bis heute ein Rätsel: die Gravitation [...].

Es gibt eine Reihe von Theorien, die versuchen, die Gravitation quantenphysikalisch zu erklären. Dazu gehören etwa die Stringtheorie oder die Schleifenquantengravitation. Ein neuerer Ansatz, der am Lehrstuhl von ETH-Professor Renato Renner verfolgt wird, nennt sich «It from Qubit». Dahinter steht die Annahme, dass sich die Eigenschaften der Raumzeit durch miteinander verschränkten Qubits beschreiben lassen [...].

Neue Experimente
Für die Experimentalphysikerin Anna Soter gibt es heute keinen Mangel an grossen Theorien. Was aber fehlt, sind Experimente, die neue Einblicke in die Gravitation kleinster Teilchen liefern. Denn weder die «Stringtheorie» oder die «Schleifenquantengravitation» noch «It from Qubit» lassen sich heute direkt experimentell überprüfen [...].

«Während wir die träge Masse von Atomen messen können, hat noch niemand ein Elementarteilchen fallen sehen, das nur aus Leptonen besteht und daher nicht von der starken Kernkraft bestimmt wird», erklärt die ETH-Professorin. Das soll sich bald ändern. Soter will beobachten, ob ein horizontaler Strahl aus Myonium-Atomen von der Gravitation ähnlich nach unten gezogen wird wie Wasser, das aus einem Gartenschlauch spritzt. Ist dies der Fall, gäbe es ein Indiz mehr, warum man die Quantenmechanik und die Allgemeine Relativitätstheorie vereinheitlichen sollte. «Falls wir aber eine Anomalie finden und das Myonium-Atom nicht wie erwartet fällt, haben wir ein grosses Problem», sagt die Physikerin. Dies wäre eine kleine Sensation in der Welt der Teilchenphysik. Nicht zum ersten Mal würde ein Experiment den Anstoss dafür geben, unser Bild der physikalischen Welt zu überdenken.

Quelle: ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-...rzen-der-physik.html

Myonium-Atom 

Vereinfachte Darstellung des Myoniums:
Myonium (englisch muonium) ist ein exotisches Atom aus einem Anti-Myon und einem Elektron. Das Anti-Myon, ein Myon mit einer positiven Elementarladung, hat eine Lebensdauer von etwa 2 μs und ist der Stellvertreter des Protons im Vergleich zu einem normalen Wasserstoffatom. Das Myonium-Atom verhält sich chemisch wie Wasserstoff und stellt damit ein um den Faktor 9 leichteres Wasserstoffisotop dar. Es wurde 1960 von Vernon Hughes und Mitarbeitern entdeckt.

Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Myonium#:~:text=My...en%20Wasserstoffatom

Steinzeit-Astronom schrieb:

Masse ist halt eine Energieform.

Was mich mehr interessiert: Was Energie überhaupt ist.

Masse kann keine Energieform sein.

1. Energie muss immer auf etwas wirken.
2. Sie kann nicht auf sich selber wirken.

Nehmen wir an am Anfang war nur Energie.
Diese kann nicht auf sich selber wirken.
Wie soll daraus Masse entstehen können?

 

FabsOtX schrieb:

Energie muss immer auf etwas wirken

Energie KANN wirken. In höchster Entropie wirkt aber gar nichts mehr.