8 - Quantengravitation: Auf der Sucher nach einer vereinheitlichten Beschreibung von Geometrie und Materie [ID:3154]
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Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Ja, guten Abend meine sehr verehrten Damen und Herren. Ich begrüße Sie alle zum heutigen

Vortrag zum Emerging Field Projekt Quantengemetrie eigentlich. Der Name Quantengemetrie wird im

gewissen Sinne Synonym dazu verwendet. Ich werde darauf im Vortrag noch eingehen, wie die beiden Sachen miteinander zusammenhängen.

Ich darf auch insbesondere den Vizepräsidenten Herrn Honegger ganz herzlich begrüßen und das Team vom Emerging Field Office.

Lassen Sie mich ganz kurz was sagen

zum

Zugliederung des Vortrags. Ich werde zunächst einen Streifzug durch die Grundlagenphysik starten.

Das meiste davon wird Ihnen wahrscheinlich bekannt vorkommen. Ich werde die Sachen aber so zusammenfügen, dass Sie sehen, was

der jetzige Stand der Dinge ist

und welche Probleme auftreten.

Das führt mich dann zu dem zweiten Widerungspunkt, nämlich warum ist es so spannend eine Theorie der Quantengraptation

zu finden, was erhoffen wir uns davon und welche Probleme sollte sie lösen.

Und dann ganz am Ende möchte ich Ihnen noch irgendwie schmackhaft machen,

welche Aspekte dieses Programms wir hier näher lang

verfolgen und wie das sich einbettet in das Emerging Field Projekt Quantengemetrie.

So beginnen wir also mit dem ersten Punkt, den Streifzug durch die Grundlagenphysik.

Da beginnen wir zunächst mal mit Physik, die fast 400 Jahre alt ist, nämlich Newton's

Vorstellung von

der Welt, von Kosmos und der hat gesagt es gibt vier Raumzeitdimensionen,

es gibt eine Zeitrichtung und drei Ortsrichtungen.

Die Geometrie in diesen vier Dimensionen ist festgelegt.

Die inlänglich bekannte Geometrie

ist insbesondere flach, das heißt wenn sie die Winkelsumme in einem Dreieck betrachten, egal wie das Dreieck aussieht, dann kommt dabei immer 180 Grad heraus.

Ohne Krafteinwirkung bewegen sich Teilchen, also Punktmassen auf Graden

und der Zustand eines Teilches wird eindeutig bestimmt durch seinen Ort und seinen Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Bewegung der Teilchen unterliegt den wahrscheinlich bekannten Newtonischen Kraftgesetz, das sagt, dass die

Beschleunigung eines Körpers mit der Masse M

proportional oder sogar gleich ist, der auf ihn ausgeübten Kraft F.

Solche Kräfte wirken auf Punktmassen und werden auch von ihnen vermittelt, wenn es eine der Kraft entsprechende Ladung gibt.

Für die Gravitationskraft, also für die Schwerkraft ist das die schwere Masse, für die elektrische Kraft ist es die elektrische Elementarladung.

Charakteristisch für jede Kraft ist ihre Kopplungskonstante.

Das ist im Fall der Gravitationskraft die Gravitationskonstante von Newton, Groß G und die

elektrische Elementarladung im Fall der Elektromagnetik.

Die Richtung und der Betrag der Kraft an jedem Ort und zu jedem Zeitpunkt bestimmt ein sogenanntes Kraftfeld.

Das kennen Sie sicherlich aus

verschiedensten Quellen, wenn Sie zum Beispiel ein magnetisches Feld haben, dann haben Sie so Kraftlinien, die Sie sich anschauen können, wenn Sie so einen Staub aus

Eisenteilchen auf einem Blatt Papier ausbreiten. Ich habe das hier mal aus dem

Skizze versucht zu veranschaulichen, wenn wir hier so einen magnetischen Pol haben, plus und minus, dann breiten sich die Kraftlinien so aus. Das kann man sich dann anschauen.

Bewegung der Materie wird durch Messung von Ort und Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt exakt

determiniert.

Das ist die Kraft, die sich an einem bestimmten Zeitpunkt ausbreitet.

Wenn Sie also zum Beispiel einen Ball wegwerfen zu einem bestimmten Zeitpunkt und den Ort des Abwurfs

und die Geschwindigkeit des Abwurfs kennen, dann können Sie genau ausrechnen, wo der aufkommt.

Da gibt es keine Überraschungen.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Kraftwirkungen ist unendlich in der Newton-Theorie.

Diese Vorstellungen sind im Grunde genommen nicht nur eine Ausbreitung, sondern auch eine Ausbreitung der Kraftwirkung.

Das ist die Grundlage der Newton-Theorie.

Diese Vorstellungen sind im letzten Jahrhundert vollständig aufgeräumt worden. Also es ist natürlich so, dass die Newton-Theorie immer noch einen

großen Gültigkeitsbereich hat. Insbesondere im Alltag ist sie immer noch bestens mit dem verträglich, was wir kennen.

Teil einer Videoserie :

Presenters

Prof. Dr. Thomas Thiemann Prof. Dr. Thomas Thiemann

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

00:41:12 Min

Aufnahmedatum

2013-07-01

Hochgeladen am

2013-07-17 13:07:20

Sprache

de-DE

Die Grundlagenphysik basiert auf zwei fundamentalen Säulen: 1. Die Quantenfeldtheorie, in deren Sprache die Physik der Elementarteilchen formuliert ist. 2. Die Allgemeine Relativitätstheorie, also Einsteins geometrische Deutung der Gravitation (Schwerkraft). Obwohl sehr erfolgreich, ist die Allgemeine Relativitätstheorie keine unbegrenzt gültige Theorie, denn sie sagt die Existenz von Singularitäten voraus. Dabei handelt es sich um Punkte in der Raumzeit, an denen Materie auf einen einzigen Punkt konzentriert wird – prominenteste Beispiele hierfür sind schwarze Löcher und der Urknall.

Dies motiviert die Suche nach einer fundamentaleren Theorie der Quantengravitation oder Quantengeometrie, die die Prinzipien der Quantenfeldtheorie und Allgemeinen Relativitätstheorie vereinheitlicht und die genannten Divergenzen vermeidet. Der Vortrag führt in Konzepte der Quantenfeldtheorie und Allgemeinen Relativitätstheorie ein, erläutert welche physikalischen Erkenntnisse man sich von der Quantengravitation verspricht, betont das fruchtbare Wechselspiel zwischen Mathematik und Physik bei der Suche nach einer solchen Theorie und stellt Erlanger Beiträge zu diesem Programm vor.

Tags

Gravitation Raumzeit Astrophysik Schwarzes Loch Grundlagenphysik Quantenfeldtheorie Allgemeine Relativitätstheorie Urkanall
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