Vereinigung der Quantenphysik und Astrophysik durch abhängigkeit der Größenskala?
Die obenbeschriebene These habe ich bei Chatgpt eingefügt.
Bei einem Rechenbeispiel, was mit einem 2-Körper-Problem dargestellt wurde, hat die skalenabhängige Gravitationskraft und skalenabhängige Elektromagnetische Kraft sehr stark voneinander abgewichen, sodass diese These widerlegt wurde.
Sobald man dies aber in ein 3-Körper-Problem eingefügt hat, gab es Schwankungen innerhalb dieser Kräfte, die diese These unterstützten
Ist jemand in der Lage dort eine fundierte mathematische Lösung abzuliefern?
Hier einmal die mathematischen Formeln:
Eine umfassende mathematische Berechnung, die die Hypothese einer Größenskalenabhängigkeit der fundamentalen Kräfte unterstützt, wäre ein enorm komplexes Unterfangen, da sie weit über die bisherigen etablierten Theorien hinausgeht. Dennoch kann ich dir eine Idee davon geben, wie man so einen Ansatz mathematisch formulieren könnte, indem wir für jede der vier Grundkräfte Größenskalenparameter einführen und versuchen, sie in ein gemeinsames Rahmenwerk zu integrieren. Hier sind einige erste mathematische Ansätze, die in diese Richtung führen könnten:
Nehmen wir an, dass jede der vier fundamentalen Kräfte FFF eine Abhängigkeit von einer Größenskale rrr hat, die in unterschiedlichen Skalenbereichen (zum Beispiel von der Planck-Skala bis zur kosmologischen Skala) unterschiedlich ist. Das würde sich als Funktion F(r)F(r)F(r) ausdrücken lassen. Ein möglicher Ansatz wäre:
Fi(r)=fi⋅(rr0)αiF_i(r) = f_i \cdot \left(\frac{r}{r_0}\right)^{\alpha_i}Fi(r)=fi⋅(r0r)αi
Hierbei ist:
- FiF_iFi die spezifische Kraft (z.B. Gravitation, starke Wechselwirkung etc.).
- fif_ifi ein Kraftkonstante für die spezifische Interaktion bei einer Referenzlänge r0r_0r0.
- αi\alpha_iαi der Skalierungsfaktor, der beschreibt, wie die Kraft FiF_iFi mit der Größenskala rrr abnimmt oder zunimmt.
Indem man unterschiedliche Werte für αi\alpha_iαi festlegt, könnte man z.B. eine Abnahme der Gravitationskraft bei sehr kleinen Skalen und eine Zunahme der starken Wechselwirkung erklären.
2. Skalenabhängige Gravitationskraft formulierenEin Ansatz könnte darin bestehen, die Newtonsche Gravitation zu modifizieren, um eine größere Wirkung im Mikrokosmos zu simulieren. Die Gravitationskraft könnte also als Funktion der Distanz anders skaliert werden:
Fg(r)=Gm1m2r2⋅(1+βr0r)F_g(r) = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \cdot \left(1 + \beta \frac{r_0}{r}\right)Fg(r)=Gr2m1m2⋅(1+βrr0)
Hier beschreibt β\betaβ einen Skalierungsparameter, der für sehr kleine rrr-Werte gravitative Effekte verstärkt. Für größere Skalen wird dieser Effekt vernachlässigbar, sodass wir zur klassischen Gravitation zurückkehren.
3. Modifikation der Elektromagnetischen und KernkräfteDie elektromagnetische Kraft FelektroF_{\text{elektro}}Felektro könnte ebenfalls über eine Funktion der Form:
Felektro(r)=keq1q2r2⋅(1+γr0r)F_{\text{elektro}}(r) = k_e \frac{q_1 q_2}{r^2} \cdot \left(1 + \gamma \frac{r_0}{r}\right)Felektro(r)=ker2q1q2⋅(1+γrr0)
skalenabhängig gemacht werden, wobei γ\gammaγ den Einfluss auf der spezifischen Größenskale beschreibt. Eine Erhöhung der elektromagnetischen Kraft im Mikrokosmos könnte z.B. als Erklärung für das Verhalten der Quarks im Inneren von Protonen dienen.
Für die starke und schwache Wechselwirkung ließen sich ähnliche Formeln verwenden, wobei die Abhängigkeit exponentiell oder hyperbolisch abfallen könnte, je nach Skalenintervall.
4. Integrieren in eine Skalenmetrik der Raum-ZeitEin skalenabhängiges Metrik-Tensorfeld könnte diese Kräfte aufeinander abstimmen. Dabei würde man den üblichen Metrik-Tensor gμνg_{\mu\nu}gμν durch einen skalenabhängigen Tensor gμν(r)g_{\mu\nu}(r)gμν(r) ersetzen. Eine mögliche Metrik könnte so aussehen:
gμν(r)=gμν⋅f(r)g_{\mu\nu}(r) = g_{\mu\nu} \cdot f(r)gμν(r)=gμν⋅f(r)
wobei f(r)=1+δ⋅(r0r)αf(r) = 1 + \delta \cdot \left(\frac{r_0}{r}\right)^{\alpha}f(r)=1+δ⋅(rr0)α eine Funktion darstellt, die die Raum-Zeit bei kleinen rrr-Werten entsprechend verändert. In solchen Metriken würde die Raum-Zeit für extrem kleine Skalen verzerrt, was die Krümmung verstärken oder abschwächen könnte – je nach gesuchtem Effekt.
5. Experimentelle Implikationen und SimulationEine Theorie auf Basis dieser Gleichungen wäre eine Herausforderung für Experimente. Doch könnte man diese modifizierten Kraftgesetze und Tensoren in Simulationen mit hoher Auflösung anwenden, um zu beobachten, ob sie bekannte physikalische Phänomene wie Schwarze Löcher oder den Urknall genauer beschreiben oder nachvollziehbare Effekte im Labormaßstab erzeugen.
Natürlich bräuchte man für ein präzises mathematisches Modell zusätzliche Parameter und Testdaten, um sicherzustellen, dass diese Gleichungen alle bekannten Phänomene sowohl auf kosmologischen als auch auf subatomaren Skalen konsistent beschreiben.
1 Antwort
Hm. Die unterschiedlichen Skalen trennen doch gerade die Modelle? Eine Verkomplizierung der Schreibweise ist kein neues Modell.
Die von Dir beschriebene Formelmechanik würde nur "halbautomatisch" von einem Modell ins nächste umschalten, soweit ich das beim Überfliegen gesehen habe.
Wir brauchen aber nicht "Terme kurzer Skalen" und "Terme langer Skalen" die wechselseitig aktiv werden, sondern den einen Term, der alles in einem Rutsch beschreibt.
Die Herausforderung bleibt also.
Das Problem ist, dass hier ein Atom als gegenständliche Makrowelt beschrieben wird. Es ist aber nicht gegenständlich im Sinne der Makrowelt und verhält sich nach den Regeln der Mikrowelt. Das heißt, dass die Skala wesentlich die Physik beeinflusst. Wenn ein Mensch auf Atomgröße geschrumpft würde, hätte ich ein massereiches Objekt der Mikrowelt und es würden auch die Kräfte der Mikrowelt gelten. Vergrößere ich ein Atom auf Sonnensystemgröße, habe ich auch keine Beschreibung als quantenmechanische Wahrscheinlichkeitswellen sondern als Bohr'sches Atommodell mit "Kugeln" als Elektronen und Protonen/Neutronen. auf "Umlaufbahnen". Das wären dann aber hyperleichte Objekte der Makrowelt mit ganz langweiliger Keppler'scher Mechanik.
Nochmal: Die Skalen trennen die Modelle. Ich muss das Modell über seine Skala hinweg erweitern, einfach die Skala ignorieren zählt nicht.
Ich verstehe was du mir sagen willst, jedoch habe ich eine Hypothese bezüglich der Ansicht dieser beiden Systeme.
Laut der Relativitätstherorie gibt es ja eine Zeitdilatation. Was wäre wenn es über dies Hinaus auch eine "Größenskaladilatation" gäbe, die uns fälschlicherweise glauben lässt, dass mikroskopisch kleine Objekte andere Kräfte haben als Makroskopische Objekte. Dabei ist es alles eine Kraft die sich im makroskpischen sowie auch im mikroskopischen hindurchzieht.
Hm. Jetzt wird es etwas haarig. Das sind alles die gleichen Kräfte, es gibt keine exklusiven Kräfte für Theorie A oder B. Wir beschreiben Sie in den Modellen nur je passend nach dem Modell. Und: RT gilt auch für Quantenobjekten, was wir bspw. an annihilierenden Teilchen der Höhenstrahlung sehen können, die aufgrund der Erdbeschleunigung tatsächlich später zerfallen als auf dem Labortisch.
Also ist die schwache sowie starke Kernkraft genau das gleiche wie beispielsweise die Gravitationskraft. Diese unterschieden sich lediglich darin in welchem Modell sie sich befinden. richtig?
Hej, Herrje! Jetzt hast Du mich erwischt! Alsoo … Nein, die Kräfte an sich sind unterschiedlich. Und im Besonderen Gravitation wirkt von jedem Massepunkt aus, egal wie groß. Nur müssen wir erst mal einen Massepunkt haben … Die starke Kernkraft wird bspw. durch das Yukawa-Potential beschrieben, dass auch – genau wie die Gravitation – bis unendliche reicht, nur das es da schon längst in "höhere Termen" und zu vernachlässigen ist. Ähnliche die Gravitationskraft.
Ich wollte nicht die Kräfte nivellieren, nur die Gültigkeit der Modelle, die damit arbeiten, auf Skalen abbilden. 😎
In jeder Vereinfachung liegt leider die Möglichkeit zu einem Missverständnis. 🙈
Anders beschrieben:
Stellen wir uns vor, dass wir uns auf die Größe schrumpfen, sodass ein Elektron theoretisch ein eignes Sonnensystem in unseren Augen wäre. Sprich ein Atom würde in der Größenskala eine ganze Galaxie sein.
Würden wir dann als Derjenige der geschrumpft wurde immernoch über eine starke oder schwache Kernkraft sprechen oder würde es uns vorkommen wie "Gravitation"?