Unterschied zwischen der Relativitätstheorie und Quantenphysik?
Was ist eig der Unterschied und warum kann man beide nicht verknüpfen? Also warum widersprechen sie sich?
5 Antworten
Beides sind Modelle unserer physikalischen Welt. ABER:
- Relativitätstheorie berücksichtigt nur eine der vier physikalischen Grundkräfte (Gravitation).
- Quantenphysik aber ignoriert Gravitation (tut also so, als gäbe es sie gar nicht).
Daher kommen in gewissen extremen Situationen beide Theorien zu völlig unterschiedlichem Ergebnis.
Der Versuch, sie so auszubauen, dass jede von ihnen alle vier der physikalischen Grundkräfte gleichermaßen berücksichtigt (oder sie sich gar zu einer Theorie zusammenfinden), ist bisher gescheitert.
Lies mehr dazu im Aufsatz https://docplayer.org/172795-Quantengravitation-keine-experimente-aber-mathematik.html.
Die ART hat den Energie- Impuls- Tensor und den RIEMANNschen Krümmungstensor und dessen Verjüngung wie den RICCI- Tensor, da geht es um Gravitation.
Der Feldtensor des Elektromagnetismus ist aber schon SRT. Er wurde von MINKOWSKI eingeführt.
Dass elektrische und magnetische Felder eins sind und sich durch LORENTZ- Transformation teilweise ineinander überführen lassen.
A propos LORENTZ: Die – unbestritten existente – LORENTZ-Kraft, die auf einen sich neben einem Leiter her bewegenden Ladungsträger wirkt, kann in dessen Ruhesystem eben keine LORENTZ- Kraft sein, sondern muss elektrische Anziehung / Abstoßung (je nach Ladung des Ladungsträgers und Stromrichtung) sein, weil die Ladungsdichten sich in diesem Koordinatensystem nicht exakt ausgleichen.
Quantenphysik) Quantenphysik ist die Physik die sich mit subatomaren Teilchen (Quanten) beschäftigt. Ein Teil der Quantenphysik ist das Standardmodell, welches die Grundkräfte Elektromagnetismus, Schwache und Starke Kernkraft beschreibt. Sie findet in so kleinen Größen statt, dass die Gravitation nicht messbar ist.
Spezielle Relativitätstheorie:
- Die Lichtgeschwindigkeit (c) besitzt eine absolute Geschwindigkeit von 300.000km pro Sekunde
- Zeit ist relativ und wird durch Gravitation und Geschwindigkeit beeinflusst. Je schneller wir uns bewegen/Je mehr Gravitation wir ausgesetzt sind, desto langsamer vergeht die Zeit (Aus unserer Perspektive). Z. B. wenn sich jemand 10 Jahre mit 99,9% c (Lichtgeschwindigkeit) vergehen in der gleichen Zeit 1000 Jahre auf der Erde
Allgemeine Relativitätstheorie
Raum und Zeit sind fest miteinander verbunden(Raumzeit). Massereiche Objekte (Schwarze Löcher<Sterne<Planeten) krummen die Raumzeit und sorgen für die Gravitation.
Da die Gravitation nicht im Maßstab der Quantenmechanik wirkt, versuchen Wissenschaftler Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik in der Stringtheorie oder der Quantengravitation miteinander zu kombinieren.
Sie widersprechen sich nicht, sie ergänzen sich. Das Problem besteht darin, einen einheitlichen Formalismus für beides zu finden.
Das ist in etwa so, als wollte man Haushalts-Kochbücher und metallurgische Arbeiten über mikrolegierte Stähle in ein Buch zusammenschreiben, und zwar so, dass nur ein allgemein gültiger Satz darin steht, aus dem man alles Nötige selbst ableiten kann.
Die Relativitätstheorie beschreibt mit sehr guter Näherung die Gravitation und Raumzeit auf großer Skala.
Und die Quantentheorie das Verhalten von sehr kleinen Objekten (z.B. das Doppelspaltexperiment).
Allerdings sind die beiden mathematisch im Widerspruch, also somit jeweils auch nur eine Näherung.
Wie soll man 2 Theorien vereien , wenn beide noch nicht ausgereift sind .
Die Relativitätstheorie zb behauptet das Gravitation nur Raumkrűmung, durch Masse, sein soll und der Raum mit der Zeit verbunden sein soll
Aber aus was besteht Raum um gekrűmmt werden zu können?
Mit welcher Kraft krűmmt Masse den Raum?
Wenn Zeit vergeht, was passiert mit dem Raum? ....Zeit vergeht ununterbrochen. ....
Wieviel Zeit ist mit 1 m^3 Raum verbunden?
Suche mal nach der Formel zur Raumzeit. ....die gibt es nicht. ....wie willst du sie dann mit anderen Formeln verbinden. ....
Beispiel Zeitdilatation.
Da wiedersprechen sich sogar die Experten.
Machen wir ein Gedankenexperiment :
Es gibt zwei Uhren (je 10 Kerzen ) die synchron laufen (abbrennen )
Die auf der Erde (ruhend ) und die auf dem Raumschiff.
Nehmen wir das thoretische exterm Beispiel , um sinnlosse Diskusion um Kommastellen zu vermeiden.
Das Raumschiff fliegt sofort mit c von der Erde los , fliegt 1 Jahr, kommt wieder bei der Erde an , stopp sofort auf 0 und vergleicht die erfolgten Ereignisse.
Die Flugbahn ist 1 Lichtjahr lang. Man erkennt also am zurűck gelegten weg wann 1 Jahr um ist.
Was stimmt denn nun ?
1.) Die Zeit vergeht ( die Ereignisse erfolgen ) am ruhenden Beobachter und am beschleunigten Beobachter GLEICH SCHNELL. Nur aufgrund der Laufzeit des Lichtes ERSCHEINT es so , als ob die Uhr des bewegten Objekt langsamer geht. 1 Jahr ist bei beiden 1 Jahr , zb 10 abgebrannte Kerzen nach 1 Jahr bei beiden.
Es stehen also je 10 abgebrannte Kerzen vor dir.
Physikalische Konsequenzen : keine
☆☆☆☆☆
2.) Die Ereignisse beim ruhenden Beobachter laufen normal weiter .
Die Ereignisse am bewegten Objekt bleiben sofort stehen (die Zeit steht ja angeblich bei c)
1 Jahr beim ruhenden Beobachter sind theoretisch 0-Zeit im Raumschiff .
Beim bewegten Raumschiff (theoretisch mit c) hat die erste Kerze noch nicht mal geflackert
Es stehen jetzt , nach 1 Jahr, die 10 abgebrannten Kerzen des ruhenden Beobachter neben 10 neuwertigen Kerzen des Raumschiff vor dir.
( dein Zwillingsbruder/ Zwillingskerze ist nicht gealtert !)
Physikalische Konsequenzen : auf dem Raumschiff gibt es ->Keine Atomschwingung mehr, kein Herzschlag, keine Verbrennung von Treibstoff (je schneller du wirst umso langsamer wird dein Antrieb, bis er bei Lichtgeschwindigkeit stehen bleibt......), kein Licht das vom Objekt selbst ausgestrahlt werden kann weil die Atome stehen und keine Energie abstrahlen, sämtliche Energie die von Ausen auftrifft trifft auf unbewegte Atome ....was passiert mit dieser Energie. ..usw. ..
☆☆☆☆☆
3.) Die Ereignisse im Raumschiff laufen normal weiter ( die Eigenzeit soll ja normal sein ). Die Ereignisse am ruhenden Beobachter werden immer schneller.
Du hast nun, nach 1 Jahr, 10 abgebrannte Kerzen des Raumschiff und unendlich viel abgebrannte Kerzen des ruhenden Beobachter vor dir stehen.
Physikalische Konsequenzen aufzuzählen erübrigt sich hier, da entweder 1 oder 2 stimmen muss.
3 kann es nicht sein, da bei zwei unterschiedlich schnellen Raumschiffen , die gleichzeitig starten (zb mit 0,5 c und 1 c) bei beiden die Ereignisse normal weiter laufen műssen.
Bei beiden bleibt die Eigenzeit ja normal. Fûr die Stecke von 1 Lichtjahr braucht einer 1 Jahr , also 10 abgebrannte Kerzen .
Der andere 2 Jahre , also 20 Kerzen
Das fűhrt dazu das die Ereignisse am ruhenden Beobachter unterschiedlich schnell sein műssen.
Fûr den , der nach 1 Jahr zurück kommt , sind auf der Erde unendlich viel Kerzen abgebrannt.
Fûr den , der nach 2 Jahren zurűck kommt , darfst du mit dem Lorenfaktor ausrechnen, wieviel Kerzen auf der Erde abgebrannt sein műssen......
Es sind jedenfall WENIGER als unendlich.....obwohl er SPÄTER ankommt.... ;)
■■■
Was davon soll nun mit der Quantenphysik verbunden werden. ....die ihrerseits noch viele offene Fragen hat ....
Der Raum ist nur existent als Abstand zwischen Fermionen. Er wird nicht gekrümmt. Gekrümmt werden nur die Wege, die das Licht nimmt.
Ob die (Koordinaten-) Zeit als vierte Dimension der Raumzeit mit dem übereinstimmt, was wir intuitiv als Zeit empfinden, ist eine noch völlig offene Frage.
Es ist ja schließlich die Raumzeit nichts weiter als ein mathematisches Modell, anhand dessen wir uns klar machen, wie — nach unserer Vorstellung — die Natur funktionieren könnte. Wie sie tatsächlich beschaffen ist, können und werden wir nie wissen.
Hawking hat das so ausgedrücht: "Es hat keinen Zweck, sich auf die Wirklichkeit zu berufen, da wir keine modellunabhängige Vorstellung von der Wirklichkeit haben". Wir können nur darüber diskutieren, wie die Natur auf uns wirkt (das hat Niels Bohr immer wieder betont).
Das kann ich so nicht unterstreichen. Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) ist nachgerade die Anwendung von GALILEIs Relativitätsprinzip (RP) auf MAXWELLs Elektrodynamik, klammert aber die Gravitation aus.
Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) bezieht die Gravitation ein, als Krümmung der Raumzeit. Meines Wissens macht gerade das sie – nicht aber die SRT – nicht ohne Weiteres quantisierbar.