Wie sehen die 10 Dimensionen aus?
In der Physik geht man scheinbar von 10 Dimensionen aus, doch wie sehen Dimensionen über der 4. (Zeit) aus?
3 Antworten
Was heißt "wie sehen sie aus"? Bei der sogenannten Stringhypothese (fälschlich String-Theorie benannt, da eine Theorie zumindest experimentelle Beobachtungen ermöglichen muß) geht man zwar von mehr als den vier Dimensionen der Raumzeit aus, aber das bedeutet lediglich dass mathematische Konstrukte zusammengefügt werden die eben voneinander unabhängig sind. In der Mathematik ist es problemlos möglich, höherdimensionale und auch unendlichdimensionale Räume zu konstruieren. Was diese jeweils mit der "Realität" wie wir sie wahrnehmen zu tun haben ist eine andere Geschichte.
Es gibt Ansätze zur experimentellen Überprüfung, aber bisher noch keinerlei Erfolge.
https://de.wikipedia.org/wiki/Stringtheorie#Experimentelle_%C3%9Cberpr%C3%BCfung
scheinbar ist entweder die Hypothese noch nicht ausgereift oder wir verfügen nicht über genug Energie oder beides.
Was da im Abschnitt "Kritik" steht, lässt mich schmunzeln... bin weit davon entfernt, die Stringhypothese zu verstehen, aber irgendwie kommt es mir so vor, als ob, vereinfacht gesagt, solange "Dimensionen" hinzugerechnet werden, bis es ansatzweise schlüssig wird. Als unwichtiger nicht studierter Möchtegernphysiker darf ich sowas denken... 😉😎
Da kennen sich einige mit aus.
https://astro.uni-bonn.de/~deboer/cosmo/kosmoproblem.html
Dunkle Materie und dunkle Energie sind zb einfach so ausgedacht worden.
Die braucht man aber gar nicht........kannst du dort nachlesen.
Wenn Du dich besser Auskennst kannst du ja eines der Probleme dort lösen.
Auszug vom Ende :
Zusammenfassend:
Das sogenannte "Standardmodell" der Kosmologie enthält eine große Zahl an Annahmen. Daher ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener Verhaltensweisen des Universums an die Messungen anzupassen. Mehrere Forschergruppen haben sich mit Problemen des Standardmodells auseinandergesetzt und in verschiedenen Bereichen alternative Lösungen ohne exotische Physik vorgestellt. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch die Mehrzahl der Forscher die Notwendigkeit einer fundamentalen Anpassung des Standardmodells einsieht.
10 Dimensionen heisst einfach, dass es zehn Zahlen braucht, um die Abstände zwischen zwei Ereignissen definieren. Drei Zahlen sind für die Abstände in den drei Raumkoordinaten. Eine Zahl ist für den zeitlichen Abstand.
Carl Friedrich Gauss zeigte, dass diese Abstände nicht euklidisch sein müssen, sondern auch einen gekrümmten Raum bilden können. Etwa so, wie ein Stoff zwar zwei Dimensionen hat, aber doch gekrümmt sein kann. Ein Socken ist anders als ein Taschentuch, egal, wie du den Socken zusammen legst. Um den Unterschied zwischen Socken und Taschentuch zu beschreiben, brauchst du keine dritte Dimension. Gauss hat gezeigt, wie man die Krümmung des Sockens beschreiben kann, ohne eine dritte Dimension zu benützen.
Einstein zeigte, dass durch die Krümmung der Raumzeit die Gravitation erklärt wird. Solange es keine Kräfte gibt, fliegen die Teilchen so geradeaus wie sie nur können. Aber weil die Raumzeit gekrümmt ist, können sich die Bahnen zweier Teilchen sich mehrmals kreuzen, obwohl beide so geradeaus wie möglich fliegen.
Nun haben Kaluza und Klein überlegt, ob sie die elektromagnetische Kraft auch durch so eine Krümmung der Raumzeit beschreiben können. Die elektromagnetische Kraft wird durch ein Feld beschrieben, das jedem Punkt im Raum eine Phase (einen Winkel) zuordnet. Kaluza und Klein interpretierten diesen Winkel als zusätzliche, fünfte Dimension, die zu einem winzigen Kreis gekrümmt ist. So kann man die Elektrizitätslehre sehr ähnlich wie die Gravitationstheorie formulieren.
Einstein fand diese Idee grässlich. Aber andere Physiker liessen sich davon inspirieren und versuchten das Gleiche für andere Kräfte. So entstand eine grosse Spielwiese, auf der Mathematiker und Physiker verschiedene Ideen ausprobieren, wie der Raum und die Zeit durch weitere Dimensionen ergänzt werden können, in der Hoffnung, so durch Zufall gerade eine Beschreibung zu finden, die alle Grundkräfte der Physik gleichzeitig beschreibt. Diese zusätzlichen Dimensionen sind alle so klein aufgerollt, dass wir sie nicht sehen. Sie können aber je nach Theorie auch Verknotungen aufweisen. Ausserdem gibt es verschiedene Ideen, welche Dinge sich dann in diesen Dimensionen herum bewegen könnten: Fäden, Schlaufen, Flächen, Knoten, ...
<<< Die elektromagnetische Kraft wird durch ein Feld beschrieben, das jedem Punkt im Raum eine Phase (einen Winkel) zuordnet. Kaluza und Klein interpretierten diesen Winkel als zusätzliche, fünfte Dimension, die zu einem winzigen Kreis gekrümmt ist. >>>
Gravitation wird durch "großräumige" Raumkrümmung erzeugt, die resultierenden Bewegungen sind entsprechend. Elektromagnetismus ist auch eng mit Bewegung verknüpft - aber mit eine "winzigen Krümmung"? Wie daraus Bewegung resultiert, ist mir (noch) nicht klar. Kann mir geholfen werden?
Ansonsten sehr gute, verständliche Antwort.
Da hat einer versucht, anschaulich zu erklären, wie der Phasenwinkel die Coulomb-Kraft verursacht: https://fragen-raetsel-mysterien.ch/ein-anschauliches-modell-der-coulombkraft/
<<< Weil die Zeit in der Nähe von Massen langsamer läuft, ziehen Massen sich an. >>> hihi, der ist gut! Naja, egal... Trotzdem danke.
Du kannst Dir auch klassisch einen zehndimensionalen Raum zusammenbauen: Ergänze einfach die drei Raumdimensionen um Erhaltungsgrößen: drei Impulsdimensionen, drei Drehimpulsdimensionen und als zehntes die Energie. Fertig ist der Raum.
Das sind spekulative, nicht wahrnehmbare Dimensionen. Bzw. man kann bestenfalls deren (Aus)Wirkung im 3+1D-Raum beobachten. Und da wäre ich mal sehr gespannt. Mathematisch konstruierte Dimensionen sind meines Wissens in keinem Fall experimentiell beobachtet worden.
"Zufällig"(?) gibt es drei elektromagnetische Dimensionen, die senkrecht aufeinander stehen, im engsten Raum jedenfalls. Licht ist eine Verkettung von elektrischen, magnetischen Feldern und Bewegung, unser ganzes Wahrnehmungsvermögen basiert direkt oder indirekt genau darauf.
Wo, wie also sollten weitere Dimensionen dazu kommen? Wie sind "Dimensionen" eigentlich definiert? Einfach nur beliebige "senkrecht" zueinander stehende Koordinatenachsen?
Zusätzliche Dimensionen sind einfach ein Hilfsmittel zur Beschreibung von Systemen. Nimm den Konfigurationsraum oder den Phasenraum. Ein Gas mit N Teilchen hat einen 6N dimensionalen Phasenraum - da kommen schnell größere Zahlen zusammen.
Bei den Mathematikern gibt es auch unendlichdimensionale Räume - bereits die Polynomfunktionen spannen so einen Raum auf.
Das sind dann die vier Raumzeitdimensionen.
Mein Eindruck ist, der Begriff "Dimension" ist von Science Fiction völlig überladen worden: Als müsste sich mit zusätzlichen Dimensionen irgendwo ein Portal öffnen, aus dem Aliens herausschlüpfen.
Dabei ist es nur ein Hilfsmittel um die Welt zu beschreiben.
👍 Mal platt gedacht: Unser Wahrnehmungsvermögen basiert doch eigentlich komplett auf Elektromagnetismus, da stehen definitionsgemäß drei "Richtungen" fest: Elektrisches, magnetisches Feld und Bewegung, und das über die Zeit. Wo, wie sollen da weitere Dimensionen überhaupt wahrnehmbar sein?