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Gedanken zur Dunklen Materie

kirk11

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M_Hamilton

Vielen Dank für Deine Links & Hinweise.

Ich habe mich etwas eingelesen - allerdings meine Befürchtung dass das schwere bis unverdauliche Lektüre (in Mathematik-lastiger Aufbereitung) für mich sein wird, hat sich leider bestätigt.

Bei Penrose 1965 ging es ja auch um den theoretischen Nachweis von SL an sich, da die vorhergehenden Theorien zu dieser Thematik noch nicht ausgereift waren.

Weil auch schon wieder Hawking (mit Ellis) als Buchautor angeführt wird:

Diese Legende der Astrophysik hat sich später auch gänzlich anderen Erklärungsversuchen von SL angenährt (siehe #529), wo sogar der Ereignishorizont eines SL in Zweifel gezogen wird.

Warum macht man das, wenn man eigentlich zuvor das Gegenteil bewiesen hat und diese Theorie auch bahnbrechend zum besseren Verständnis des Urknalls beigetragen hat ?

Aus (nachträglicher) Sicht von Hawking dürfte das Singularitäts-Theorem also doch nicht so ganz 'in Stein gemeißelt' gewesen sein...
 

kirk11

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@ Horst Reiner Menzel & RoRo

Danke für die Bereitstellung der Links - zwar ein etwas abrupter Sprung (zurück zum Thread-Thema), aber jedenfalls sehr interessante & spannende Lektüre.
 

kirk11

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Oftmals liest man ja auch die Formulierung, ein SL hat keine Singularität sondern es ist die Singularität.

Wenn man dies für korrekt haltet, dann müßte man sich aber konsequenterweise auch damit abfinden, dass die ART für SL nicht 'zuständig' ist, da ja bekanntlich die ART bei Singularitäten nicht mehr gültig ist.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten wie man die Struktur eines SL (grob) zu definieren versuchen kann.

Ich möchte hier 3 davon herausgreifen:

1. Ein SL mit Materie-Kern. Die Variante mit der geringsten Dichte wäre wohl in Verbindung mit (freien) Quarks zu sehen.
Dieser Materie-Kern könnte aber auch ganz wesentlicher dichter sein, in uns noch nicht bekannter Zusammensetzung.

2. Ein SL mit / als Singularität.

3. Ein SL, welches de facto nur aus Raumkrümmung besteht und wo weder Materie noch eine ominöse Singularität eine Rolle spielt.
Die Ausgangsmaterie welche zur Entstehung des SL geführt hat, ist weg bzw. in Raumkrümmung transformiert worden.

Bei 2. habe ich das Problem, dass dies für mich ein weder Fisch noch Fleisch-Ding ist.
Spielt da Materie (oder Energie) noch mit als das woraus die Singularität besteht ?
Was für Eigenschaften hat eine Singularität (bei Penrose steht ja, dass es eine Singularität in einem SL geben muß, dass aber nichts über deren Eigenschaften ausgesagt werden kann) ?
Die Angaben von unendlicher Dichte und (de fakto) 0 Volumen sind für mich jedenfalls nicht mit einer astrophysikalischen Realität in Einklang zu bringen - nicht einmal in einem SL...

Man könnte es auch so formulieren, wie in dieser Quelle:


...Aber mit den Unendlichkeiten ist das so eine Sache. In der Theorie ist das schön und gut; in der Realität eher weniger. Ein Punkt mit unendlich großer Dichte scheint nicht existieren zu können. Und nur weil die aktuellen Beschreibungen sterbender Sterne in genau so einem Punkt resultieren folgt daraus nicht, dass es so eine Singularität auch geben muss. Das ist eigentlich nur ein Zeichen dafür, dass diese aktuellen Beschreibungen eben nicht genau genug oder nicht umfassend genug sind. Wüssten wir mehr über das Verhalten von Materie in so extremen Zuständen, dann würden wir vielleicht auch einen neuen Mechanismus entdecken, der den Kollaps doch irgendwann stoppt, bevor eine Singularität erreicht ist. Aber um diese extremen Zustände verstehen zu können, fehlt uns derzeit noch eine vereinheitlichte Beschreibung von Quantenmechanik und Gravitation...
 

kirk11

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Folgender Artikel ist zwar vom Datum her nicht mehr top-aktuell (er bezieht sich auf eine Arbeit aus 2004 -> "Constructing 'hair' for the three charge hole" von Samir D. Mathur, Ashish Saxena und Yogesh Srivastava), allerdings mE vom Inhalt her sehr wohl nach wie vor brisant & beachtenswert:


Es geht darum, ob Information im SL erhalten bleibt - und darum, dass Strings ein ganz wesentlicher Faktor der Struktur eines SL sein sollen.

Jedenfalls bestätigt mich dieser Artikel in meiner Einschätzung, dass über den Bereich Strings / Stringtheorie einer der vielversprechendsten Ansätze besteht, um im Verständnis von SL einen Schritt weiter zu kommen.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

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Ein paar Gedanken zum Thema Singularität und dessen Eigenschaften:

Meiner Meinung nach ist die starke Akzentuierung der Singularität (u.a. mit ihrer postulierten Eigenschaft der unendlichen Dichte) ganz allgemein in der Astrophysik, im speziellen im Bereich von SL echt problematisch.

Unendlich hat sicher seine Berechtigung in der Mathematik - als einfachstes Beispiel sei hier die Division einer positiven Zahl durch 0 angeführt.
In der Mathematik geht es aber um Theorie, sie kann aber muß nicht darauf Rücksicht nehmen, ob z.B. eine Gleichung in der realen Welt auch tatsächlich eine Entsprechung hat.

Auch im Bereich Religion bzw. Philosophie ist mE die Verwendung von unendlich fallweise vertretbar; hier ist die Verwendung in der Regel im übertragenem Sinn gemeint und es geht oftmals um Zusammenhänge, welche einer wissenschaftlichen Erforschung nicht zugänglich sind.

Aber im naturwissenschaftlichen Bereich, wo es um die objektive Erforschung von Realitäten geht ?

Ich stelle folgende Frage in dem Raum:

Welche reale, nachweisbare Unendlichkeit gibt es in der Naturwissenschaft ?
Also nicht nur beschränkt auf die Astrophysik, sondern gerne inklusive Physik, Chemie, Biologie, etc.

Ich denke dass es da nichts gibt, was einer eingehenden Prüfung standhalten würde.

Nur weil ein SL einen Ereignishorizont hat und man deswegen keine direkten Beobachtungen des Inneren eines SL machen kann, heißt das doch nicht, dass dort nichts mehr gültig ist was sonst überall (außerhalb eines SL) gültig ist.

Was z.B. Sterne oder auch Planeten betrifft - auch hier kann man in der Regel nicht in deren Zentren schauen, sondern versucht diese über indirekte Methoden, Messungen und Berechnungen zu rekonstruieren.
 

P_E_T_E_R

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Hier mal ein simples Beispiel aus der Speziellen Relativitätstheorie, die ja bislang immer wieder bestätigt wurde:

Energie eines Teilchens bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit:

E = γ m

mit

γ = 1 / SQRT (1 - β²)

β = v / c

Für v → c geht β → 1 und E → ∞
 

P_E_T_E_R

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Man kann das Beispiel auch umdrehen und die Frage stellen, wie schnell waren die Teilchen mit der höchsten bislang registrierten Energie aus der kosmischen Strahlung.

Für Protonen mit E ~ 10^20 eV und m ~ 10^9 eV

γ = E / m ~ 10^11

β² = 1 - 1/γ² = 1 - 10^-22 ~ 0,999 999 999 999 999 999 999 9

β ~ 1 - 0.5 x 10^-22 ~ 0,999 999 999 999 999 999 999 95

Das liegt wirklich nur äußerst minimal unter der Lichtgeschwindigkeit von 299 792 548 m/s,
und zwar um 15 x 10^-15 m/s oder 15 femto-meter/s darunter.

In femto-metern oder Fermi wird bekanntlich die Größe von Protonen und Neutronen gemessen!

cosmic_ray_spectrum.jpg

Credit: Wikipedia
 
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kirk11

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Hier mal ein simples Beispiel aus der Speziellen Relativitätstheorie, die ja bislang immer wieder bestätigt wurde:

Energie eines Teilchens bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit:

E = γ m

mit

γ = 1 / SQRT (1 - β²)

β = v / c

Für v → c geht β → 1 und E → ∞
Ein interessantes Beispiel, aber bitte meine Fragestellung ganz genau berücksichtigen:

es geht um die Eigenschaftszuordnung 'unendlich' für etwas real Existierendes, bevorzugt langlebiger Natur (so wie ja die Eigenschaftszuordnung 'unendliche Dichte' einer Singularität auch nicht zeitlich begrenzt ist, sondern sogar Milliarden Jahre bestehen sollte, in Zusammenhang mit einem SL).

Man sagt ja auch, damit die Lichtgeschwindigkeit übertroffen werden kann, müßte unendlich viel Energie aufgewendet werden.
Da 'unendlich' aber eben nicht möglich ist, ist Lichtgeschwindikeit die Maximal-Geschwindigkeit (es geht Richtung unendlich / unendlich ist nicht ident).

Auch aus der Gleichung E = mc² sehe ich nicht, wie sich da für E ein unendlicher Wert ergeben kann (außer m wäre unendlich, aber das ist wohl komplett unrealistisch).
 

P_E_T_E_R

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Auch aus der Gleichung E = mc² sehe ich nicht, wie sich da für E ein unendlicher Wert ergeben kann (außer m wäre unendlich, aber das ist wohl komplett unrealistisch).
E = mc² beschreibt ja auch nur die Energie eines ruhenden Teilchens der Masse m.

Die Gesamtenergie eines bewegten Teilchens ist dagegen E = γ m c² = γ m
(wobei man üblicherweise c = 1 setzt) und diese geht nun mal bei beliebiger Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit durch die Decke:

γ = 1 / SQRT [1 - (v/c)²]

Code:
     v/c            γ = 1/SQRT [1-(v/c]²)]
     0,9                      2,3
     0,99                     7,1
     0,999                   22,4
     0,9999                  70,7
     0,99999                223,6
     0,999999               707,1
     1 - 10^-9             22,4 x 10^3
     1 - 10^-12            70,7 x 10^4
     1 - 10^-15            22,4 x 10^6
     1 - 10^-18            70,7 x 10^7
     1 - 10^-21            22,4 x 10^9

Dass diese Tabelle nicht absurd weit ausgeführt ist, sondern durchaus realistisch ist, kann man ja an dem oben ausgeführten Beispiel eines Protons aus der kosmischen Strahlung ersehen, welches eine Energie von 10^20 eV hat
und damit γ = E / m ~ 10^11 und v/c = β ~ 1 - 0.5 x 10^-22 ~ 0,999 999 999 999 999 999 999 95.
 
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kirk11

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Dass unter den entsprechenden Parametern - obiges ist ein gutes Beispiel - eine Annäherung an den Wert 'unendlich' stattfinden kann, habe ich nie ein Abrede gestellt.
Da gibt's sicher noch einige weitere Beispiele - auch und gerade in der Astrophysik.

Wenn in Zusammenhang mit einer Singularität in einem SL und deren (vermuteten) Dichte stehen würde, dass deren Wert so hoch ist, dass er in Richtung 'unendlich' geht (also anders ausgedrückt ein extrem hoher Wert, von dem man die genaue Größenordnung nicht kennt), dann hätte ich auch überhaupt kein Problem damit.

Aber die Wertzuordnung 'unendlich' halte ich nach wie vor für falsch bzw. unmöglich.

Und ein Beispiel aus der Naturwissenschaft, wo dies ohne Wenn und Aber & nachweislich zutreffend ist, kenne ich nach wie vor noch nicht.

Aber ich lasse mich gerne eines Besseren überzeugen...
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Es wurde hier ja schon mehrfach gesagt, dass die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) unterhalb einer gewissen Skala, wo Quanteneffekte ins Spiel kommen, ihre Gültigkeit verliert. Die Planck-Länge (1,6 x 10^-35 m) beschreibt diese Skala. Es macht also keinen Sinn, bei solchen Dimensionen nach der Dichte einer Singularität in einem Schwarzen Loch zu fragen, genau so wenig wie nach der Dichte von Elektronen oder anderen nach heutigem Verständnis punktförmigen Körpern. Wir beschreiben diese Eigenschaften ja nur im Rahmen der bekannten Physik als Singularität, wohl wissend, dass deren Gültigkeit begrenzt ist.

Deshalb ist mir völlig schleierhaft, wo hier ein Problem sein sollte.
 

kirk11

Mitglied
Eine potentiell falsche Angabe - hier als Beispiel die unendliche Dichte der Singularität im SL - sehe ich schon als Problem.

Penrose & Hawkings (oder andere welche sich diese Sprachregelung zu eigen mach(t)en) hat ja niemand gezwungen, sie in dieser Form zu verwenden - andere (etwas 'entschärfte') Formulierungen sind / wären ja durchaus möglich.

Aber jede konkrete Angabe wird auch hinterfragt - ein ganz normaler Vorgang in der Naturwissenschaft - viele Astrophysiker der jüngeren Generationen sehen dieses Detail sehr kritisch, soweit ich das mitbekommen habe.

Ob es eine Singularität gibt und welche Eigenschaften diese hat, sind ganz grundlegende Punkte zum Verständnis eines SL.

Konkret würde z.B. eine Singularität im engeren Sinne wohl einen Materiekern im Inneren eines SL ausschließen.

Eine 'aufgeweichte' Formulierung einer Singularität wiederum schon eher nicht.

Es geht da echt um Details welchen einen großen Unterschied ausmachen.
 

kirk11

Mitglied
Dass beim Gravitationskollaps eines Sterns wiederum ein Objekt aus Materie (mit entsprechend höherer Dichte) entsteht, ist ja milliardenfach passiert und auch nachgewiesen (weiße Sterne, Neutronensterne).
Und natürlich auch ART-konform.

Was wäre daran nicht ART-konform, dass der
gleiche Vorgang mit etwas höherer Ausgangsmasse wieder passiert, also die Bildung eines sehr dichten Materie-Kerns, diesmal aber mit Ereignishorizont da der Radius des Masse-Kerns kleiner ist als der dazugehörige Schwarzschild-Radius ?
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
Ein ganz wesentlicher Punkt zum besseren Verständnis der Struktur eines SL ist ob der Gravitationskollaps durch die Ausgangsmasse selbst zum Stoppen gebracht werden kann (z.B. durch Quarks, Strings oder auch uns noch unbekannte Teilchen).

Erst wenn diese an sich naheliegende Möglichkeit weitgehend zweifelsfrei ausgeschlossen werden kann, machen mE alternative Modelle wie z.B. die Entstehung einer Singularität im engeren Sinn (oder ein SL welches nur aus Raumkrümmung besteht) als Lehrmeinung einen Sinn.

Zur Entstehung einer Singularität kann und braucht es ja nicht (zu) kommen, wenn vor deren Erreichung die Materie eine erfolgreiche Verteidigungsstrategie / -struktur gegen eine Fortsetzung des Kollaps gefunden hat.
Aufgrund der hohen Dichte des Materie-Kerns würde sich ja (auch) ART-konform ein Ereignishorizont bilden, mit den dazugehörigen Konsequenzen.

Es macht für mich deswegen keinen Sinn, als Widerlegung für eine SL-Struktur mit Materie-Kern Eigenschaften eines SL heranzuziehen, welche sich aus der Existenz einer Singularität ergeben, zumindest solange nicht die im 2. Satz dieses Posts angeführte Bedingung erfüllt ist.
 

holger_merlitz

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"Ein ganz wesentlicher Punkt zum besseren Verständnis der Struktur eines SL ist ob der Gravitationskollaps durch die Ausgangsmasse selbst zum Stoppen gebracht werden kann (z.B. durch Quarks, Strings oder auch uns noch unbekannte Teilchen)."


Ich dachte, das hätte ich bereits 2 oder 3 Mal erklärt: Jenseits des Ereignishorizonts existiert kein stationäres Bezugssystem mehr. Damit hat sich die Frage, ob irgendetwas jenseits des Horizonts dem Gravitationsdruck widerstehen könnte, erledigt. Der Raum selber 'fließt' gewissermaßen mit Lichtgeschwindigkeit Richtung Singularität und nimmt alles mit, was sich dort befinden würde. Ein Gegendruck könnte sich gar nicht aufbauen, da ein Materieteilchen ein anderes, weiter 'Innen' befindliches Teilchen nicht 'sehen' kann - alle Lichtkegel zeigen ja Richtung Singularität. Solange die ART gilt, existiert kein fester Kern jenseits des Horizonts. Was im Bereich der Plancklänge um die Singularität passiert, weiß bis jetzt allerdings niemand.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Das ist die inzwischen wohlbekannte Merlitz-Definition eines SL (diese kann stimmen oder aber auch nicht), dazu gehört ja unter anderen dass es laut Dir keine Materie im Inneren eines SL gibt.

Aber dies als unumstößliche Tatsachen darzustellen, hält einem Faktencheck nach aktuellen Wissensstand mE keineswegs stand.

Zuviele renommierte Astrophysiker sahen und sehen das anders - weiter unten ein Beispiel dafür.

Du zäumst das Pferd mE von der falschen Seite auf, Du beziehst Dich auf die Singularität im Inneren des SL als Fakt von der dann die weitere Argumentation abgeleitet wird.

Aber genau der Punkt ist ob es bei jedem SL überhaupt bis zum Stadium einer Singularitäts-Bildung kommt und der Gravitationskollaps nicht schon vorher durch einen Materiekern abgefangen wird, welcher dem Druck standhalten und einen weitergehenden Kollaps verhindern kann.
In beiden Szenarien - ob mit oder ohne Singularität - kommt es zur Bildung eines Ereignishorizonts.

Wenn man von Materie spricht, dann sollte einem klar sein, dass Quarks nicht die kleinsten (Sub-)Teilchen sein dürften.

Auch wenn die Stringtheorie wohl in einiger Hinsicht noch nicht ausgereift ist und teilweise ziemlich 'abgedreht' herüberkommt, das Vorhandensein von Strings ist schon mit einiger Wahrscheinlichkeit anzunehmen und diese könnten tatsächlich die kleinsten Materie-Bausteine sein.

Dazu passend ein Artikel u.a. zum Thema Strings und SL:


und daraus zitiert:

...Im Jahr 2004 bestätigte ein Forscherteam der Ohio State University mithilfe der Stringtheorie Preskills Auffassung. Sie erlaubt, die mikroskopischen Bausteine der Schwarzen Löcher zu bestimmen und somit die gespeicherte Information zu quantifizieren. Danach gleichen die Zustände in einem Schwarzen Loch eher einem Wollknäuel als einer superschweren homogenen Kugel. Die Strings, die in ein Schwarzes Loch fallen, behalten ihre ursprünglichen Eigenschaften – und damit auch die vollständige Information über die verschluckte Materie. Hawking und Thorne lösten ihre Wettschuld ein und überreichten Preskill die Enzyklopädie „Total Baseball, The Ultimate Baseball Encyclopedia“ – „weil Informationen aus dieser Quelle ganz nach Wunsch wiedererlangt werden können.“...

Auf diese Wette bezog sich übrigens schon ein früherer Post in diesem Thread...
 

holger_merlitz

Mitglied
Yup, und genau diese Strings wären die besagte Abweichung der Raumzeit von der ART, auf Dimensionen der Planck-Länge. Die String-Theorie is aber noch lange keine bestätigte Theorie der Materie.

Es existiert keine Merlitz-Definition eines SL, sondern eine ART, deren Regeln man entweder beherzigt oder auch nicht.

Viele Grüße,
Holger Merlitz
 

kirk11

Mitglied
Wenn es Strings gibt, dann sind das nach aktueller Definition die kleinsten bekannten Elementarteilchen / Bausteine der Materie (man weiß ja nie, ob man irgendwann nicht etwas noch kleineres entdeckt...)

Aber Du bestreitest ja dass es in einem SL Materie gibt.

Du willst ernsthaft behaupten, dass Du weißt wie sich freie Quarks oder gar Strings im Rahmen eines Gravitationskollaps welcher zu einem SL führt, verhalten ?

Meine Argumentation begründet sich (große Überraschung) nach Deiner Ansicht in erster Linie darauf, dass ich die ART nicht ausreichend verstehe.

Ich habe aber oben als Quelle einen Artikel verlinkt in dem mehr als gestandene Astrophysiker zitiert werden.

Bei Bedarf kann ich in diese Richtung noch einiges an Quellen / Zitaten nachreichen.

Ich kann auch nichts dafür, dass (natürlich nicht alle, aber) zahlreiche Astrophysiker Vorstellungen von der Struktur eines SL haben, welche mit Deinen nicht kompatibel sind.

Wenn das nicht der Fall wäre, dann würde ich in dieser Form nicht darüber diskutieren.
 

holger_merlitz

Mitglied
"Du willst ernsthaft behaupten, dass Du weißt wie sich freie Quarks oder gar Strings im Rahmen eines Gravitationskollaps welcher zu einem SL führt, verhalten ?"

Quarks - ja, unter Annahme der Gültigkeit der ART fallen sie in Richtung Singularität. Strings: Sobald diese die ART außer Kraft setzten (Stringtheorie versucht ja, eine TOE /'theory of everything' zu sein und eine Quantengravitation zu beinhalten), gelten die Regeln der ART natürlich in voller Allgemeinheit nicht. So weit ich weiß, gibt es erste Modellrechnungen unter stark vereinfachten Annahmen, die im Rahmen der Stringtheorie (oder auch in der Schleifen-Quanten-Gravitation) die Singularität vermeiden. Dies ist aber längst keine etablierte Wissenschaft, schon gar nicht 'Parallelwelten', über die der von Dir verlinkte Bericht in focus.de spekuliert.

Bleiben wir im Rahmen der etablierten Wissenschaft, alles andere möge im Bereich 'Alternative Astronomie' diskutiert werden :cool:

Viele Grüße,
Holger
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Auch wenn die Stringtheorie wohl in einiger Hinsicht noch nicht ausgereift ist und teilweise ziemlich 'abgedreht' herüberkommt, das Vorhandensein von Strings ist schon mit einiger Wahrscheinlichkeit anzunehmen und diese könnten tatsächlich die kleinsten Materie-Bausteine sein.

Dazu passend ein Artikel u.a. zum Thema Strings und SL:

@kirk11

Du scheints ja mächtig beeindruckt zu sein von dieser String Theorie und erwartest davon in Kürze Antworten auf all diese Fragen, die du hier immer wieder stellst.

Um dich wieder auf den Boden der Tatsachen runter zu holen, ist es vielleicht ratsam, auch mal kritischere Stimmen zu hören:

Peter Woit: Not Even Wrong

At what point does theory depart the realm of testable hypothesis and come to resemble something like aesthetic speculation, or even theology? The legendary physicist Wolfgang Pauli had a phrase for such ideas: He would describe them as "not even wrong," meaning that they were so incomplete that they could not even be used to make predictions to compare with observations to see whether they were wrong or not. In Peter Woit's view, superstring theory is just such an idea. In Not Even Wrong , he shows that what many physicists call superstring "theory" is not a theory at all. It makes no predictions, even wrong ones, and this very lack of falsifiability is what has allowed the subject to survive and flourish. Not Even Wrong explains why the mathematical conditions for progress in physics are entirely absent from superstring theory today and shows that judgments about scientific statements, which should be based on the logical consistency of argument and experimental evidence, are instead based on the eminence of those claiming to know the truth. In the face of many books from enthusiasts for string theory, this book presents the other side of the story.

Lee Smolin: The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, The Fall of a Science, and What Comes Next

In this illuminating book, the renowned theoretical physicist Lee Smolin argues that fundamental physics -- the search for the laws of nature -- losing its way. Ambitious ideas about extra dimensions, exotic particles, multiple universes, and strings have captured the public’s imagination -- and the imagination of experts. But these ideas have not been tested experimentally, and some, like string theory, seem to offer no possibility of being tested. Yet these speculations dominate the field, attracting the best talent and much of the funding and creating a climate in which emerging physicists are often penalized for pursuing other avenues. As Smolin points out, the situation threatens to impede the very progress of science. With clarity, passion, and authority, Smolin offers an unblinking assessment of the troubles that face modern physics -- and an encouraging view of where the search for the next big idea may lead.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
@ Holger

Zur Klärung vorweg:

Wenn man z.B. von Quarks in Zusammenhang mit SL schreibt, dann sollte man folgende 2 Szenarien klar unterscheiden:

1. Die Entstehung eines SL im Rahmen eines Gravitationskollapses
2. Das Hereinfallen von Materie in ein schon bestehendes SL

Ich beziehe (wenn nicht explizit anders erwähnt) immer auf Szenario 1.

Quarks - ja, unter Annahme der Gültigkeit der ART fallen sie in Richtung Singularität.

Wie soll das vom Ablauf her möglich sein ?

Die freien Quarks bilden sich mit recht hoher Wahrscheinlichkeit schon im Zentrum von Neutronensternen.

Im Falle eines weitergehenden Gravitationskollapses (also über das Stadium von Neutronensternen heraus) ist davon auszugehen dass zumindest sehr kurzfristig eine hohe Anzahl an freien Quarks entsteht, da sie ja die Bestandteile der Neutronen sind.
Von der Theorie her könnte z.B. ein Quark-Gluon-Plasma durchaus eine Dichte haben, welche die Ausbildung eines Ereignishorizonts zur Folge hätte.

Die Frage ob damit - z.B. bei den kleinsten SL - schon dem weiteren Kollaps Einhalt geboten werden kann, ist mE nach der Theorie nicht auszuschließen, wenn auch nach meiner Einschätzung nicht sonderlich wahrscheinlich.

Wenn dies nicht der Fall ist, dann werden die Quarks mit hoher Wahrscheinlichkeit genauso zerstört / umgewandelt wie zuvor Atome und Neutronen. Möglichweise bleibt dann als nächste Stufe nur noch Materie in Form von Strings bestehen, es könnten sich aber auch andere Teilchen daraus bilden, welche wir noch nicht kennen bzw. an welche noch nicht gedacht wird.

Aber zum Zeitpunkt der Entscheidung für die Quarks - sie bleiben bestehen oder werden zerstört / umgewandelt - gibt es bei beiden Szenarien (noch ?) keine Singularität, da sich diese erst im weiteren Verlauf bilden kann.

Quarks können nicht in etwas noch nicht Bestehendes hereinfallen, das ist vom zeitlichen Ablauf her einfach nicht möglich.

Oder anders ausgedrückt: das gleichzeitige Vorhandensein von Quarks und einer Singularität (in Szenario 1) schließt sich mE aus.
 

holger_merlitz

Mitglied
Das Bilden eines Ereignishorizonts und das Fortbestehen von Materie (in welcher Form auch immer) innerhalb dieses Horizonts schließen sich nach heutigem Kenntnisstand (etablierter Theorien!) aus.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
@kirk11

Du scheints ja mächtig beeindruckt zu sein von dieser String Theorie und erwartest davon in Kürze Antworten auf all diese Fragen, die du hier immer wieder stellst.


Schade dass Du das unzutreffenderweise so schwarz-weiß darstellst.

Ich habe mich bisher ganz selten auf die Stringtheorie bezogen (schon aus dem Grund weil ich bisher noch nicht die Zeit gehabt habe mich eingehender damit zu beschäftigen) und habe mich auch nirgends 'mächtig beeindruckt' davon gezeigt.

Wenn man sich mit den kleinsten Bausteinen der Materie beschäftigt, kommt man am Thema Strings halt nicht vorbei, wenn man dem aktuellen Stand der astrophysikalischen Forschung Rechnung tragen will (ohne Tunnelblick nur auf die ART).

Eine Fachdiskussion über Sinn bzw. Unsinn der Stringtheorie(n) solltest Du bei Bedarf mit den diesbezüglichen Experten führen, zumindest einer davon schreibt ja auch fallweise in diesem Forum.

Zum Thema not even wrong:

das geht mir auch immer wieder durch den Kopf beim Thema DM.

Es gibt noch immer keine Teilchen welche man verifizieren oder falsifizieren könnte (zumindest keine welche auf breiterer Basis konkret als DIE Kandidaten gehandelt werden) und strenggenommen noch mehr not even wrong sind für mich die zahlreichen Bereiche wo die DM als Erklärung herhaltet (Hintergrundstrahlung, 'Honigtöpfe' für die schnellere Entstehung der Galaxien, etc.)

Nicht in dem Sinne dass das jeweils falsch sein muß (diesbezüglich maße ich mir kein Urteil an), aber ohne zu wissen welche Teilchen konkret dafür verantwortlich sein sollen, können dies alle mögliche sein, und unter dieser Voraussetzung ist eine Falsifizierung fast unmöglich.
 

hhh

Mitglied
Auch deine Stringmodelle können "Singularitäten" nicht ganz verhindern (zumindest formal mathematisch), etwa wegen anisotroper Dichteverteilung gibt es auch hier formale Punktsingularität, das alles eingehüllt in einer Membran mit der Dicke von Null - wenn dir das besser gefällt...
Und all diese Ideen liefern momentan nur Lösungen für nicht-rotierende "schwarze Löcher" (und sind somit gar nicht auf die Realität anwendbar)
Die Stringtheorie ist zwar populär, nüchtern wissenschaftlich betrachtet weit davon entfernt um ein brauchbares Modell der Quantengravitation zu liefern.
Andere Modelle der Quantengravitation (Loop-Quantengravitation) kommen ohne Strings, Branen usw. aus - damit würden auch deine alternativen Ideen zusammenbrechen.
Deine alternativen Modelle würden jedenfalls keinen "echten" Ereignishorizont liefern. Da könnten tatsächlich Gravitationswellenbeobachtungen Indizien in die eine oder andere Richtung liefern - die mir bekannten Daten geben das aber noch nicht her.
 

kirk11

Mitglied
...Deine alternativen Modelle würden jedenfalls keinen "echten" Ereignishorizont liefern. Da könnten tatsächlich Gravitationswellenbeobachtungen Indizien in die eine oder andere Richtung liefern - die mir bekannten Daten geben das aber noch nicht her.
Was meinst Du konkret mit meinen alternativen Modellen - die wo ich einen Materiekern im Zentrum eines SL für möglich halte ?

Ab welcher Materiedichte sich für ein Himmelsobjekt (oder auch ein künstliche erzeugte Masse) ein Ereignishorizont bildet ist in der ART jedenfalls klar definiert.

Was ist für Dich der Unterschied zwischen einem 'echten' und 'unechten' Ereignishorizont (ich habe diese Wortschöpfung(en) noch nirgendwo gelesen) ?
 

kirk11

Mitglied
Das Bilden eines Ereignishorizonts und das Fortbestehen von Materie (in welcher Form auch immer) innerhalb dieses Horizonts schließen sich nach heutigem Kenntnisstand (etablierter Theorien!) aus.

Viele Grüße,
Holger
Ich habe schon oft gelesen, ab welcher Dichte sich ein Ereignishorizont bilden würde (z.B. unterhalb ca. 3 Kilometer Radius in Bezug auf unsere Sonne), aber noch nie dass dies bedeuten würde, dass sich gleichzeitig diese Materie zwangsläufig in was auch immer umwandelt.
 

hhh

Mitglied
Was meinst Du konkret mit meinen alternativen Modellen - die wo ich einen Materiekern im Zentrum eines SL für möglich halte ?

Ab welcher Materiedichte sich für ein Himmelsobjekt (oder auch ein künstliche erzeugte Masse) ein Ereignishorizont bildet ist in der ART jedenfalls klar definiert.

Was ist für Dich der Unterschied zwischen einem 'echten' und 'unechten' Ereignishorizont (ich habe diese Wortschöpfung(en) noch nirgendwo gelesen) ?
Die alternativen Modelle hast du dir teilweise selber zusammengebastelt. Es gibt auch sauber formulierte, aber hoch spekulative, Modelle in Fachpublikationen.
Ein "echter" Ereignishorizont ergibt sich aus der Schwarzschildmetrik (bzw. Kerr Geometrie mit zwei Horizonten). Das ist keine Materieform sondern eine mathematisch definierte Grenzfläche mit entsprechend berechenbaren Eigenschaften. Und da drinnen muss sich alles Richtung Singularität bewegen. Nach der ART eben geometrisch gesehen ein mathematischer Punkt. Vielleicht magst du dir das ja mit quantenmechanischer Unschärfe vorstellen, die etablierte Physik kann dir da derzeit nicht weiterhelfen.
Wenn man das Modell ändert, gibt es auch keinen solchen Ereignishorizont mehr. An dessen Stelle tritt dann eine Art Membran (=Materie). Damit gibt es auch thermische Strahlung (im Gegensatz zu hypothetischer Hawkingstrahlung), auch wäre die Fluchtgeschwindigkeit geringer als die Lichtgeschwindigkeit. Aus großer Entfernung können beide Versionen aber sehr ähnlich aussehen und mit aktuellen Mitteln nicht unterscheidbar. Näher ranfliegen geht (noch) nicht.
Beobachtbare Unterscheidungsmöglichkeiten könnte es aber tatsächlich geben (Gravitationswellen oder auch Schockfronten/Abpralleffekte auf den Membranen). Aber das wären alles indirekte Beobachtungen an der Grenze des technisch machbaren mit entsprechend Interpretationsspielraum.
 
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