Dimensionsriss?
Folgendes angenommen:
Es gäbe einen Dimensionsriss, also in der Dimension des Raumes oder gar in beiden Dimensionen Raum und Zeit.
Wie würde die physikalischen Begebenheiten in der Nähe des Risses ausfallen?
3 Antworten
Es könnte sein, dass hier die Zeit "stehenbleibt" - dann wäre dieser Riss ununterscheidbar vom Ereignishorizont eines Schwarzen Loches.
Es kann sein, dass die Zeit hier "unendlich schnell" wird, dann hätten wir hier einen "weißen" Ereignishorizont (bzw. wir würden uns auf der "weißen" Seite eines Ereignishorizontes befinden).
In jedem Fall wäre die Risskante eine Singularität. Vielleicht würde sich hier auch der Raum zusammenziehen. Das könnten wir uns vermutlich nicht mehr vorstellen.
Aus "Per Anhalter durch die Galaxis":
Ein Loch hatte sich eben in der Galaxis geöffnet. [...]
[Anm. d. Verf.: in anderen Übersetzungen "Riss" statt "Loch"]
Irgendwo in einer weit zurückliegenden Vergangenheit schockierte es eine kleine Ansammlung von Atomen, die dort zufällig gerade durch die leere Leblosigkeit des Universums schwebten, so ernstlich, daß sie sich zu den allerungewöhnlichsten Mustern zusammenschlossen. Diese Muster lernten schnell, sich zu reproduzieren (das war ein Teil dessen, was so ungewöhnlich an ihnen war), und verursachten auf jedem Planeten, auf dem sie landeten, jede Menge Ärger. So begann das Leben im Universum.
Keine Ahnung - dafür müsste man erst einmal nachweisen, dass es sich bei einem bestimmten Phänomen um einen Riss (und nicht um etwas anderes) handelt.
Da die Dimensionen sich aber üblicherweise auf den Hyperraum beziehen, in dem sich unsere 3+1-dimensionale Raumzeit befindet, würde ich vermuten, dass sich Singularitäten in diesem Bereich in erster Linie im Bereich der Allgemeinen Relativitätstheorie auswirken.
Risse in dem Bereich, der für Quantenphänomene eine Rolle spielt, dürften kaum beobachtbar sein - man müsste hier schon auf Phänomene stoßen, deren mathematische Beschreibung keine andere Deutung mehr zulässt.
Ein makroskopisches elektrisches Feld würde eine makroskopische Ladungstrennung erfordern, und hierfür wäre wiederum ein makroskopisches (elektrisches oder magnetisches) Feld vor der Rissbildung erforderlich.
Hallo Fist95,
eine Formulierung ist etwas unglücklich:
…es gäbe einen Dimensionsriss, also in der Dimension des Raumes oder gar in beiden Dimensionen Raum und Zeit.
Raum und Zeit sind nicht zwei Dimensionen, denn der Raum ist nicht eine Dimension, sondern er hat, je nach Wording,
- „3 Dimensionen“ = Translationsfreiheitsgrade, (unabhängige Verschiebungsrichtungen) oder
- „die Dimension 3“ (Dimension = Anzahl der Translationsfreiheitsgrade).
Mit „Verschiebung“ ist erst einmal eine gedachte, mathematische Verschiebung gemeint, nicht unbedingt eine physische Bewegung. Entlang einer Raumdimension kann man sich nämlich gar nicht physisch bewegen, ohne dafür zugleich Zeit zu brauchen. Und die kann man mit dem Raum zur Raumzeit zusammenfassen.
Nach Galileis Relativitätsprinzip sind Naturgesetze unabhängig davon, welches von mehreren relativ zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Koordinatensystemen man als Bezugssystem verwendet, also als ruhend betrachtet. Konstante Geschwindigkeiten lassen sich also stets wegtransformieren.
Zu den Naturgesetzen gehören allerdings auch die Maxwellgleichungen, und aus denen folgt die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mit einem Tempo namens c.
Diese wiederum ist mit dem Raum so eng verzahnt, dass man Raum und Zeit nicht nur zusammenfassen kann, sondern sogar muss, und der Betrag c der Lichtgeschwindigkeit ist als Naturkonstante*) bestens dafür geeignet, Raum und Zeit dimensionsgleich**) zu machen.
Dabei ist auch in ihr Zeit keineswegs eine ganz normale Raumdimension, das zeigt sich schon in der Metrik, der Art, Entfernungen zu messen.
Metrik von Raums und Raumzeit in der SRTDie Lage zweier Punkte X₁ und X₂ in einer räumlichen Ebene lässt sich in einem Koordiantensystem S als X₁(x₁|z₁) und X₂(x₂|z₂) beschreiben. In einem anderen Koordinatensystem S° haben dieselben Punkte andere Koordinaten: X₁(x₁°|z₁°) und X₂(x₂°|z₂°).
Ihr Abstandsquadrat ist in beiden Systemen nach Pythagoras
(1) Δs² := (x₂ – x₁)² + (z₂ – z₁)² ≡ (x₂° – x₁°)² + (z₂° – z₁°)².
Die Lage zweier Ereignisse E₁ und E₂ in einer Raumzeit-Ebene (t-x-) lässt sich durch ein Koordinatensystem Σ als E₁(t₁|x₁) und E₂(t₂|x₂) beschreiben; in einem anderen Koordinatensystem Σ° haben dieselben Ereignisse die Koordinaten E₁(t₁'|x₁') und E₂(t₂'|x₂').
Ihr Abstandsquadrat ist in beiden Systemen nach Minkowski
(2.1) Δτ² := (t₂ – t₁)² – (x₂/c – x₁/c)² ≡ (t₂' – t₁')² – (x₂'/c – x₁'/c)²,
oder, wenn Δτ imaginär sein sollte,
(2.2) Δs₀² := (x₂ – x₁)² – (ct₂ – ct₁)² ≡ (x₂' – x₁')² – (ct₂' – ct₁')²,
was dem x- Abstand der Ereignisse in demjenigen Koordinatensystem enstpricht, in dem sie gleichzeitig, ihr Zeitabstand also 0 ist (deshalb der Index '0'). In einem relativ dazu in x-Richtung bewegten Koordinatensystem sind sie nämlich nicht gleichzeitig im engeren Sinne, sondern nur raumartig getrennt, was eine Abschwächung der Gleichzeitigkeit darstellt.
Das Minuszeichen macht den Unterschied; den habe ich im Schaubild zu zeigen versucht.
Aber warum „Riss“, was sollte das sein?Für Denker des 18./19. Jahrhunderts wäre es noch undenkbar gewesen, von so etwas wie einem Riss in der Raumzeit zu sprechen. Man dachte Raum und Zeit als 'reine Anschauungsformen' (Kant hat das so formuliert). Wie sollte ein Freiheitsgrad „reißen“?
Wahrscheinlich verführt die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) zur Überinterpretation. Sie hat den Begriff der Krümmung der Raumzeit ins Spiel gebracht, was Menschen auf den gedanken bringt, die Raumzeit sei ein elastisches Gewebe, das auch reißen kann.
Daher lohnt es sich, zu überlegen, was 'Krümmung der Raumzeit' im Sinne der ART eigentlich bedeutet.
Grundaussagen der ARTAusgangspunkt ist eine Eigenheit der Gravitation: Die Kraft ist proportional zur Masse, und daher ist die Beschleunigung, die ein Körper im Gravitationsfeld erfährt, von der Masse unabhängig. Das fiel schon Galilei auf und ist sonst typisch für eine bestimmte Klasse von Kräften: Trägheitskräfte.
Das brachte Einstein auf die Idee, das Äquivalenzprinzip zu postulieren: Ein Beobachter in einem Labor, das in einem Raumschiff gleichförmig beschleunigt wird, könnte auch ein homogenes Gravitationsfeld postulieren, in dem das Labor ruht.
Für ihn wird Licht nach „unten“ hin abgelenkt, Licht, das sich direkt nach „unten“ oder nach „oben“ bewegt, erfährt eine Frequenzverschiebung. Beides kann man natürlich auch dahingehend interpretieren, dass das Labor inzwischen schneller geworden ist, aber eben auch als Gravitations-Effekt.
Schon homogene Gravitationsfelder beeinflussen also die Zeit und übrigens auch die Längenverhältnisse. Allerdings könnte der Pilot, der das Raumschiff fliegt, einfach aufhören zu beschleunigen oder, im beschleunigten System ausgedrückt, ds Raumschiff einfach „fallen lassen“, und im Labor herrschte Schwerelosigkeit; es wäre inertial.
Gravitationsfelder von Massen sind freilich stets inhomogen. Es treten Gezeitenkräfte auf, inertiale Labore bewegen sich auf Ellipsen- oder Kreisbahnen etc. pp. Im Grunde gibt es keine makroskopischen Inertialsysteme, außer vielleicht in einem Void. Da will man aber auch nicht sein.
Kurzum, unter realen Bedingungen hat unsere Raumzeit nur lokal (auf kleinen Räumen und kurzfristig) die Minkowski-Form; man muss Δs durch ds ersetzen, was eine sehr kleine, im Idealfall infinitesimale Verschiebung bedeutet.
Auf größeren Skalen weicht die innere Geometrie der Raumzeit davon ab. Selbst das Geradeste, was es gibt, ein Lichtstrahl, läuft auf gekrümmten Wegen, es gibt Gravitationsfelder, die sich nicht wegtransformieren lassen. Das ist mit „Krümmung“ gemeint.
Und, natürlich, in der Nähe von Körpern, die nicht nur sehr massereich, sondern dafür auch verhältnismäßig klein sind. Wie etwa bei Schwarzen Löchern. So nennt man Raumzeit-Bereiche, die durch einen Ereignishorizont vom Rest des Kosmos getrennt sind, einer Fläche, bei der aus der Sicht eines ertfernten Beobachters die Zeit stehen bleibt.
Der Ausdruck „Loch“ beruht darauf, dass ein Ereignishorizont keine feste Oberfläche darstellt. Manchmal werden sie als „Löcher in der Raumzeit“ bezeichnet, auch wenn das unpräzise ist.
Wenn wir also über Risse in der Raumzeit sprechen, müssten wir nach Phänomenen suchen, die wir mit einer gewissen Berechtigung als „Risse in der Raumzeit“ bezeichnen könnten.
Wie würde die physikalischen Begebenheiten in der Nähe des Risses ausfallen?
Mit Sicherheit würden sie stark von der üblichen Minkowski-Geometrie abweichen. Wie, weiß höchstwahrscheinlich niemand.
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*) Wobei Naturkonstanten eigentlich immer Artefakte sind, nämlich des Maßsystems. Würde man Strecken von vornherein in Sekunden messen (oder, weil es im Alltag praktischer wäre, in Nanosekunden, knapp 30cm), hätten nicht nur Länge und Zeit, sondern auch Energie, Impuls und Masse oder Kraft und Leistung dieselbe Maßeinheit.
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**) „Dimension“ hat hier eine weitere Bedeutung, nämlich die der physikalischen Größe und damit, welche Maßeinheit zu einer Maßzahl gehört. Beispielsweise ist die Länge einer Strecke nicht einfach eine Zahl, sondern hat die Dimension einer Länge, und die wird im SI in Metern angegeben. En Winkel hingegen ist das Verhältnis zwischen Kreisbogenlänge und Radius und ist daher dimensionslos.
Wie würde die Physikalischen Begebenheiten
Erkläre mir, was ein Dimensionsriss sein sollte - also physikalisch betrachtet - dann spekuliere ich ggf. über die Eigenschaften der Raumzeit in der Nähe des Risses.
Naja wenn wir mal an die Multiversum Theorie anknüpfen wäre ein Dimensionsriss in in beiden Dimensionen bzw. der Dimension des Raumes ein Riss der rein Theoretisch eine Verknüpfung zwischen unserem Universum und einem anderen Universum.
Wäre aber durch die Anwesenheit eines solchen Risses die Physikalischen Begebenheiten in der näheren Umgebung eines solchen Risses gestört?
Ich habe einmal gelesen das um oder bzw. durch den Riss an dieser Stelle sowohl die Erdanziehung gestört werden, ein elektromagnetisches Feld entstehen und elektrische Geräte beeinflusst werden könnten würde dies zutreffen?