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Einleitung

Vereinheitlichung der Physik


Mit der hier entwickelten fraktalen Quanten-Fluss-Theorie schaffe ich einen Rahmen, in dem ich die gesamte Physik aus einem allgemeinen Prinzip heraus erklären möchte. Bisher ist es offenbar noch nicht gelungen, eine vereinheitlichte Physik zu beschreiben. Dies zeigt sich besonders darin, dass die beiden heute gültigen Haupttheorien der Physik bisher nicht auf befriedigende Weise zusammen gebracht werden konnten. Beide erscheinen als nicht zu vereinheitlichen, also als nicht aus einem gemeinsamen Ansatz heraus zu beschreiben. Bei den Haupttheorien handelt es sich zum einen um die Quantenfeldtheorie. Diese beschreibt die Physik der Elementarteilchen und der aus ihnen gebildeten Atome. Zum anderen handelt es sich um die Allgemeine Relativitätstheorie. Mit ihr wird die Gravitation der Gestirne beschrieben, der Planeten, Sonnen und Galaxien, genauso wie die Anziehung, die von der Erde auf einen Apfel wirkt, uns Menschen am Boden hällt. Aus ihr lässt sich auch die Existenz der Schwarzen Löcher herleiten. Beide Theorien sind ausgiebig anhand von Beobachtungen getestet und stimmen mit diesen in den meisten Fällen sehr genau, und im Fall der Quantenfeldtheorie sogar extrem genau, überein.,

Aber besonders im Fall der Allgemeinen Relativitätstheorie wird seit vielen Jahrzenten immer deutlicher, dass etwas nicht stimmt: Die Gravitation könnte Eigenschaften haben, die nicht vollständig durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden. Denn die gravitative Anziehung innerhalb und zwischen den Galaxien erscheint oft stärker, als sie sich aus der Masse ergibt, die man in den Galaxien beobachtet. Viele Physiker nehmen daher an, dass in den Galaxien mehr Masse existiert, als man direkt beobachten kann, die sogenannte Dunkle Materie. Bisher ist allerdings noch überhaupt nicht klar, ob sie existiert und, wenn ja, woraus diese unsichtbare Materie besteht. Andere Physiker gehen so auch davon aus, das nicht unsichtbare Materie für das Phänomen der Dunklen Materie verantwortlich ist. Sie meinen vielmehr, dass die Gravitationsgesetze der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht korrekt sind und korrigiert werden müssen. Aber es gibt auch noch einige andere Probleme mit der heutigen Physik, die ich in der Einleitung nicht alle weiter vertiefen möchte. Nur auf das ›Problem der Zeit‹ komme ich gleich noch an dieser Stelle zu sprechen, weil es in meinen Augen einen Schlüssel zur Vereinheitlichung darstellt.

Doch wie können wir das Problem des Phänomens der Dunklen Materie und die anderen Probleme lösen? Viele Physiker meinen, dass für die Lösung dieser Probleme ein entscheidender Schritt notwendig ist: Genau wie ich denken sie, dass ein allgemeines Prinzip der Physik gefunden werden muss. Dieses neue allgemeine Prinzip oder diese neue ›Theorie von Allem‹ (Theory of Everything, TOE) soll die beiden Haupttheorien zu einer Theorie zusammenfassen, sprich vereinheitlichen. Hinter der Vereinheitlichung der Physik steht meine Hoffnung, und die Hoffnung der anderen, dass sich durch sie automatisch eine Erklärung des Phänomens der Dunklen Materie ergibt. Und auch die Lösungen der anderen Probleme sollten für uns so sichtbar werden.

Nur, warum hat bisher niemand eine vereinheitlichte Physik gefunden oder diese ersonnen? Es gibt schon verschiedenste Versuche, eine Vereinheitlichung der Physik zu erreichen. Die bekanntesten sind sicher die Stringtheorie und die Schleifen-Quantengravitation. Doch bisher ist es nicht gelungen, die Vereinheitlichung erfolgreich abzuschließen. Denn alle Versuche, die beiden Haupttheorien unter einen Hut zu bekommen, in ein gemeinsames Prinzip einzufügen oder gar in ein gemeinsames Formelwerk zu integrieren, sind bisher gescheitert. Problematisch ist dabei offensichtlich, dass die Quantenfeldtheorie und die Allgemeine Relativitätstheorie ein unterschiedliches Verständnis von Zeit haben, was allgemein als ›Problem der Zeit‹ bezeichnet wird. Für meinen Ansatz des neuen Prinzips der Physik spitze ich einen bestimmten Aspekt dieses Problems in einer Erweiterung von Albert Einsteins Gedankenexperiment einer Lichtuhr zu. In der erweiterten Lichtuhr werden sowohl die Schwingungen, genauer die Reflexionen, der Photonen zwischen den Spiegeln der Lichtuhr als auch die inneren Schwingungen der Photonen, der Lichtteilchen, in Bezug auf die Stärke der Gravitation berücksichtigt. Hierdurch drückt sich das unterschiedliche Zeitverständnis in einem vermeintlichen Widerspruch aus, weil beide Formen der Schwingung sich in Bezug auf die Änderung der Gravitation und des Zeitverlaufs gegenläufig verändern. Bei zunehmender Gravitation wird nach den Beobachtungen der Lauf der Zeit langsamer, jedoch die innere Schwingung der Photonen aufgrund ihrer sich erhöhenden Energie schneller. Dabei sollte nach allgemeinem Verständnis doch jede Form der Schwingung bei langsamer laufender Zeit in Zeitlupe ablaufen, sich also ebenfalls verlangsamen. Diesen vermeintlichen Widerspruch bezeichne ich nachfolgend kurz als das eigentliche ›Problem der Zeit‹. Es scheint so, dass eine Lösung dieses Problems gefunden werden muss, um die Vereinheitlichung zu vollziehen.

Die fraktale Quanten-Fluss-Theorie, oder kurz Quanten-Fluss-Theorie, bietet eine Lösung des ›Problems der Zeit‹. Alle anderen problematischen Varianten zum unterschiedlichen Zeitverständnis der beiden Haupttheorien erledigen sich aus meiner Sicht damit. Eine Lösung des Problems scheint mir nur dann möglich, wenn einige Dogmen der heutigen Physik aufgegeben werden. Die beiden eben beschriebenen Schwingungen stehen demnach mit zwei senkrecht zueinander orientierten, also ortogonalen Bewegungskomponenten der Feinstruktur der Elementarteilchen in Verbindung. Die hier vorgeschlagene Lösung wird aus einem neuen naturphilosophischen Prinzip entwickelt, dem Existenzprinzip der Elementarteilchen, kurz Existenzprinzip. Das Existenzprinzip stellt einen Zusammenhang zwischen der strukturellen Existenz eines speziellen dynamischen Systems von Teilchen, seiner inneren Wechselwirkung und zwei unterschiedlichen Aspekten von Zeit her. So ergibt sich auch ein Zusammenhang zwischen dem Chaos und der Ordnung eines Systems und den beiden unterschiedlichen Aspekten der Zeit. Dadurch bekommt man ein neues Verständnis von Raum, Zeit, Licht, Materie und des Vakuums sowie des Kosmos. Dieses Verständnis liefert eine grundlegende Basis zur Beschreibung eines allgemeinen Prinzips der Physik.

Das neue Verständnis beruht letztendlich auf neuen und tiefgehenden Überlegungen und daraus folgenden Hypothesen dazu, was Physik sehr allgemein ist und was wir tun, wenn wir Naturwissenschaft betreiben. Diese Fragestellung behandel ich auf der folgenden Seite ›Was ist Physik?‹ eingehend. Mit Hilfe der gewonnenen Einsichten und Hypothesen entwickel ich anschließend die ›Neue Physik‹.

Beim neuen Prinzip der Physik handelt es sich nicht um eine geschlossene „Weltformel“. Vielmehr werden einige Formeln der heute gültigen Physik aus diesem Prinzip hergeleitet und es werden die Grenzen ihrer Gültigkeit aufgezeigt. Durch die Erkenntnis der grundlegenden Struktur ergeben sich neue Formeln, mit denen sich die Gültigkeitsgrenzen erweitern lassen und die so dabei helfen, bisher unerklärte Phänomene besser zu durchdringen und so eine Perspektive zu bekommen, diese zu beschreiben.

→   Was ist Physik?
→   Notwendige Vereinheitlichung


Fußnoten

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1. (Primärliteratur einfügen!)
Internet:
Vgl. Wikipedia, Quantenfeldtheorie.
2. Vgl. Fließbach, Allgemeine Relativitätstheorie.
Vgl. Harrison, Kosmologie, Kap. 8 Allgemeine Relativitätstheorie, S. 253—290.
Vgl. Born, Die Relativitätstheorie Einsteins, Kap. VII. Die allgemeine Relativitätstheorie Einsteins, S. 266—324.
Vgl. Einstein, »Die Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie«.
Internet:
Vgl. Wikipedia, Allgemeine Relativitätstheorie.
3. Bezüglich der QFT:
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 5 Notwendigkeit einer neuen Theorie, S. 145—160, hier S. 149—153.
Sekundärliteratur:
Vgl. Nicolai, »Auf dem Weg zur Physik des 21. Jahrhunderts«, S. 31.
Vgl. Musser, »Hatte Einstein doch recht?«, S. 64.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 55—56.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Die Tür ins Dunkle Universum.
4. Bezüglich der ART:
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 3 Von Krümmungen und Kräuselwellen, 72—107, hier S. 106.
Sekundärliteratur:
Vgl. Börner, »Die Dunkle Energie und ihre Feinde«, Alternative Gravitationstheorien, S. 43.
Vgl. Bergia, »Einstein«, Kap. Einsteins Erbe, S. 94—103.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 56.
5. (Primärliteratur einfügen!)
Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. II. Dunkle Materie, Verborgene Materie, S. 23—30.
Sekundärliteratur
Vgl. Gast, »WIMP, wo bist du?«, S. 50.
Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 22.
Vgl. Milgrom, »Gibt es Dunkle Materie?«, S. 34—36.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Wie wirft man Licht auf Dunkle Materie?.
Vgl. Wikipedia, Dunkle Materie, Indizien für die Existenz Dunkler Materie.
6. (Primärliteratur einfügen!)
Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. II. Dunkle Materie, Was ist Dunkle Materie? S. 42—43.
Sekundärliteratur
Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 22—23.
Vgl. Milgrom, »Gibt es Dunkle Materie?«, S. 34—36.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Wie wirft man Licht auf Dunkle Materie?.
Vgl. Eidemüller, Die Tür ins Dunkle Universum.
Vgl. Wikipedia, Dunkle Materie.
7. (Primärliteratur einfügen!)
Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. II. Dunkle Materie, S. 15—90.
Sekundärliteratur:
Vgl. Moskowitz, Dunkle Materie wird exotischer
Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 22.
Vgl. Wolschin, »Dunkles Orakel zur Dunklen Materie«.
Vgl. Börner, »Die Dunkle Energie und ihre Feinde«, S. 43.
Vgl. Musser, »5 Ziele für die Raumfahrt«.
Vgl. Pössel, »Der Kosmos im Computer«.
Vgl. Lublinski, »Die Jagt nach der Dunklen Materie«.
Vgl. Atwood, »Ein Fenster zum heißen Universum«, S. 36.
Vgl. Milgrom, »Gibt es Dunkle Materie?«.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Wie wirft man Licht auf Dunkle Materie?.
8. (Primärliteratur einfügen!)
Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. II. Dunkle Materie, MOND, S. 85—89.
Sekundärliteratur:
Vgl. Wikipedia, Modifizierte Newtonsche Dynamik.
Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 31.
Vgl. Milgrom, »Gibt es Dunkle Materie?«, S. 36—41.
9. Vgl. Greene, Das elegante Universum.
(Weitere Primärliteratur einfügen!)
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, hier S. 42—43.
Vgl. Bousso, »Die Landschaft der Stringtheorie«.
Internet:
Vgl. Max Planck Institute for Gravitational Physics, »Relativität und Quanten«, Stringtheorie.
Vgl. Wikipedia, Stringtheorie.
10. (Primärliteratur einfügen!)
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, hier S. 40—41.
Vgl. Giesel, »Loop-Quantengravitation«.
Vgl. Smolin, Die Zukunft der Physik, Kap. 15 Die Physik nach der Stringtheorie, S. 322—347, hier S. 334—342.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«.
Vgl. Weinberg, »Eine Theorie für alles?«, hier S. 27.
Internet:
Vgl. Max Planck Institute for Gravitational Physics, »Relativität und Quanten«, Schleifen-Quantengravitation.
Vgl. Wikipedia, Schleifenquantengravitation.
11. (Primärliteratur einfügen!)
Vgl. Smolin, Die Zukunft der Physik, Kap. 15 Die Physik nach der Stringtheorie, S. 322—347, hier S. 343.
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, hier S. 34, 41.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, hier S. 56, 63.
12. (Primärliteratur einfügen!)
Internet:
Vgl. Pössel, »Von der Lichtuhr zur Zeitdilatation«.
Vgl. Wikipedia, Zeitdilatation, Zeitdilatation durch relative Bewegung, Lichtuhr.
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Stand 04. September 2017, 11:00 CET.