DPG-Herbsttagung 2019 / Universität Freiburg 23.-27. Sept. 2019


Quantum Physics and Cosmology

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Quantenphysik und Kosmologie

Die gesicherten Befunde

Abstract  - Übersetzung eingereicht und registriert

"Gerade in Zeiten, in denen die Physik nicht einmal fünf Prozent des Universums zu beschreiben scheint, während der Rest im Dunklen liegt, kann es lohnen, die Grundlagen einer Wissenschaft auf den Prüfstand zu stellen und zu revidieren." (Meinard Kuhlmann, Juni 2016 im "Physik Journal") Bevor man damit beginnt, halte ich es für wichtig sich klar zu machen, was abseits aller Ideologie und Hypothesen es an gesicherten Befunden zur Kosmologie heute bereits gibt. Wie ich zeigen kann, dürften diese Befunde und ihre Konsequenzen ausreichend sein, um mit Hilfe der Quantenphysik, deren Potential nutzend, ein kosmologisches Weltbild von großer Einfachheit, Klarheit und Schönheit zu entwerfen. Auf diesem Weg wird durch die Quantenphysik die Einheit der Physik wieder hergestellt und der Stillstand in der Theoretischen Physik überwunden, den der amerikanische Physiker Richard Feynman "die Melancholie des 20. Jahrhunderts" nannte.


Referat

Themenübersicht
I. Quantenphysik und Gravitation
II. Quantenphysik und Kosmologie
III. Die Einheit der Physik

I. Quantenphysik und Gravitation

Ich versuche anhand gesicherter Befunde zu zeigen, wie die Einheit der Physik aussehen könnte. Hier zuerst eine Zusammenfassung dessen, was wir von der Gravitation aus Erfahrung definitiv wissen und soliderweise sagen können:

  1. Die Gravitation (Schwere) existiert;
  2. Gravitation ist nicht abschirmbar, was bereits ein wichtiger Hinweis auf ihre Vorrangigkeit und Eigenart ist;
  3. von einem Teilchen, einem Körper ausgehend, verteilt sie sich als Gravitationfeld gleichmäßig im Raum;
  4. jedes Objekt besitzt Gravitation und jedes unterliegt ihr;
  5. beim Fallen im Gravitationfeld kommt es nur auf dessen örtliche Stärke und resultierende Richtung an, nicht jedoch auf die Eigenschaften des Fallenden;
  6. das Verhältnis der physikalischen Menge eines Objekts (Masse genannt) und der Stärke seiner ihm zugehörenden Gravitation ist konstant (Gravitationskonstante).
  7. Trägheit und Gravitation sind komplementäre Aspekte jeder Materie.
  8. auch für diesen Punkt folgt die Begründung sogleich:
    was wir im Zeitalter der Quantenphysik nämlich ebenfalls noch wissen können: auch die Gravitation ist ein Verschränkungsphänomen, verursacht vom Big Bang des von uns bewohnten Kosmos, weshalb sich alle seine Teile als eines verhalten und sie zueinander hinstreben lässt, wie die Beobachtung es uns lehrt;
  9. als Verschränkungsphänomen ist sie ohne Zeitfaktor;
  10. das Gravitationfeld ist so von Anfang an am Ort seines Wirkens, muss weder erst durch den Raum eilen, noch ihn zuvor "krümmen" oder ähnliche Fernwirkungen;
  11. denke ich, dass die Reichweite des Gravitationfeldes eines Objekts durch das Plancksche Wirkungsquantum begrenzt ist, d.h. ein Feld kann sich nicht beliebig verdünnen.

Dieser Umstand trägt zu der zunehmend beschleunigten Ausdehnung des Kosmos bei, erkennbar an der immer schnelleren "Flucht" seiner Quasare und Galaxien, die bereits durch die Ausdünnung des Gravitationfeldes im intergalaktischen Raum unvermeidlich ist.

Es gibt also nicht nur kein Problem zwischen der Gravitation und den Teilchen, ganz im Gegenteil:
Erst die Quantenphysik macht uns die Gravitation und den Kosmos verständlich.

Und das ist m.E. alles, was wir im Sinne des moderaten Positivismus der Quantenphysik, der sich auf experimentell gefestigte Befunde stützt, von der Gravitation definitiv wissen und soliderweise sagen können und das ist auch alles, was wir zu wissen brauchen, was aber auch verstanden sein will. Alle darüber hinaus gehende Sachannahmen zur "Erklärung" der Gravitation sind freie und wie ich denke entbehrliche Erfindungen, da sie sie Natur der Gravitationskraft als ein Phänomen der Verschränkung verfehlen.


II. Quantenphysik und Kosmologie

Ebenso wie sich die Quantenphysik auf experimentell gesicherte Befunde stützt, so sollte sich auch die Kosmologie auf unbestreitbare Befunde und deren Konsequenzen stützen. (kosmische Fliehkraft = die vom Big Bang verursachte Fliehkraft)

Diese sind:

  1. Gravitation und kosmische Fliehkraft existieren.
  2. Es gilt das Gesetz von der Erhaltung der Energie. (Erhalt bedarf keiner Begründung, nur die Änderung eines Zustandes bedarf einer Ursache.)
  3. Der Kosmos expandiert - bei Zusammenhalt seiner Untereinheiten.
  4. Er expandiert notwendig immer schneller, weil sich mit seiner Ausdehnung die Gravitation im intergalaktischen Raum verdünnt, wodurch sich die kosmische Fliehkraft immer mehr durchsetzt.
  5. Ursache der kosmischen Megaexplosion (Big Bang) muss eine zusammenströmende Materie oder Antimaterie oder deren Zusammenstoß gewesen sein, die bei genügender Dichte explodierte und alle Formatierungen löschte, bei Erhalt der Energie.
  6. Wenn es also außerhalb und vor unserem Kosmos notwendig etwas gegeben haben muss, damit er entstehen konnte, dann ist spätestens an dieser Stelle die Unterscheidung zwischen Kosmos und Universum geboten, um verständlich argumentieren zu können.
  7. Das Universum ist ohne Grenzen in Raum und Zeit - was sollte ihm Grenzen setzen? Daher kann es auch nur ein Universum geben. In ihm könnten unzählige Kosmen oder andere Erscheinungen existieren.
  8. Die Unterscheidung von Universum als dem Unbegrenzten und dem Kosmos als ein Ereignis in ihm beantwortet die Frage nach seiner Herkunft und Zukunft gleichermaßen.
  9. Die Megaexplosion ist sowohl die Ursache der kosmischen Fliehkraft, als auch deren Widerpart, der Gravitation. Im Moment der Megaexplosion wurde alle betroffene Materie durch Verschränkung Eines, weshalb sie sich ständig wieder vereinen will, woran sie jedoch von den Fliehkräften gehindert wird.
  10. So wie Erde und Mond in ihrem Bahnverhalten eine Einheit bilden, sind sich verschränkte Teile und Körper subatomar nicht fern, weshalb auch die Gravitation instantan wirkt.
  11. Es ist nur menschliche Angewohnheit, getrennt Gesehenes auch getrennt verstehen zu wollen. Auch hier hilft das Bedenken der Beobachterrolle.
  12. Bei Beachtung der gesicherten Befunde zur Kosmologie und bei richtigem Sprachgebrauch ergibt sich der Rest von selbst. Die Suche nach dunkler Energie und Materie erübrigt sich.

Ergebnis: Die Kosmen kommen und gehen, doch die Energie, das Universum bleibt!


III. Die Einheit der Physik

So wie Newton um 1680 die Gemeinsamkeit zwischen dem Fallen eines Apfels und dem Kreisen der Planeten sah, Faraday um 1830 durch Entdeckung des Elektromagnetismus Elektrizität und Magnetismus zusammenführte, so wird es Zeit, Gravitation und Verschränkung in Einem zu sehen und dadurch der Physik eine neue Richtung zu geben, in der für den Kosmos und die Quanten die gleichen Gesetze gelten. Auf diesem Weg wird durch die Quantenphysik die Einheit der Physik wieder hergestellt und der Stillstand in der Theoretischen Physik überwunden, den der amerikanische Physiker Richard Feynman "die Melancholie des 20. Jahrhunderts" nannte.

Ich hoffe es ist mir gelungen, in ca. 10 Minuten, ohne jede willkürliche Annahme, Ihnen mit Hilfe der Quantenphysik ein kosmologisches Weltbild von großer Einfachheit, Klarheit und Schönheit zu vermitteln, das Ihnen das Gefühl gibt, den Aufgang einer ganz wunderbaren Physik und Kosmologie miterlebt zu haben. Bleiben Sie dran!

Autor:
Helmut Hille, Heilbronn
FV DD, Mitglied der AG Phil

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