Die pseudokomplexe Umformung der Allgemeinen Relativitätstheorie

 

Die theoretischen Physiker Walter Greiner und Peter Hess haben vor einigen Jahren die Allgemeine Relativitätstheorie mit pseudokomplexer Mathematik neu gerechnet. Diese Umformung verändert das vorausberechnete Verhalten von Materie im Nahbereich von Schwarzen Löchern dramatisch. In Kürze wollen Astrophysiker damit beginnen, die Theorie erstmals experimentell zu überprüfen.

 

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

– „Black Holes or Gray Stars? That’s the Question: Pseudo-Complex General Relativity”, eine Buch-Veröffentlichung über die pseudokomplexe Theorie – hier

– zur Originalpublikation von Walter Greiner und Peter Hess über die pseudokomplexe Umformung der Allgemeinen Relativitätstheorie – hier

– Sendung „Wenn das Vakuum zu sprühen beginnt“ über Walter Greiners Forschungen zur Schwerionenphysik –  hier

 

Mehr zum Inhalt des Videos:

Schwarze Löcher sind zwar exotische Himmelsgebilde, aber sie sind ausgesprochen populär, und irgendwie gehören sie schon zum üblichen Set unserer Vorstellungswelt. Wie ein Schwarzes Loch physikalisch zu beschreiben ist, hat der Physiker Karl Schwarzschild erstmals theoretisch definiert: Er packte auf der Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie – von Albert Einstein im Jahr 1915 erstmals öffentlich vorgestellt – schon 1916 in eine präzise Formel, die beschreibt, wie viel Masse innerhalb eines kugelförmigen Raums komprimiert sein muss, damit die Kräfte im Inneren einer Masseansammlung kein Teilchen und auch kein Licht mehr entweichen lassen. Schwarze Löcher befinden sich, so die Annahme heutiger Kosmologen, im Zentrum fast aller Galaxien. Dennoch umgibt sie ein Geheimnis: Sie saugen Materie in ihrer Umgebung wie ein gewaltiger Malstrom an. Materie, die den Schwarzschild-Radius erreicht, fällt in das Schwarze Loch und verschwindet darin für immer.

Nach hundert Jahren ihrer Existenz suchen Physiker bis heute nach der Erklärung der mit ihnen verbundenen Anomalien, die so gar nicht in das physikalische Weltbild passen. Die Physik spricht von „Singularitäten“. Sie beschreiben das Phänomen, dass Teilchen im Zentrum des Molochs mit einer zwangsläufig bis ins Unendliche gehenden Geschwindigkeit eingesaugt werden. Das „Unendliche“ als Teil einer physikalischen Formel wird von Theoretikern wenig geschätzt, lässt es doch die plausible Vermutung zu, dass die Theorie noch nicht ausgereift ist. Schon Einstein war sich dieses theoretischen Defizits seiner Allgemeinen Relativitätstheorie bewusst, hatte aber keine Lösung dafür.

Walter Greiner hat vor wenigen Jahren zusammen mit Peter Hess die Allgemeine Relativitätstheorie pseudokomplex umformuliert – etwa so, wie Paul Dirac, der Ende der zwanziger Jahre des 20. Jahrhunderts die Quantenmechanik erweiterte und damit Schrödingers Wellenmechanik auf eine höhere Stufe hob. Bei dieser pseudokomplexen Umformung bleibt die Allgemeine Relativitätstheorie im Grundsatz zwar bestehen, auch der Schwarzschild-Radius bleibt als rechnerische Größe erhalten; jedoch verändert sich das Verhalten der Materie in der pseudokomplexen Umformung im Nahbereich von Schwarzen Löchern dramatisch. Wird Materie extrem komprimiert, dann wird sie nicht bis ins Unendliche beschleunigt angezogen, sondern es entsteht eine abstoßende Kraft. In unserer Studiosendung stellen wir Walter Greiner und die pseudokomplexe Umformung der Allgemeinen Relativitätstheorie vor.

Erstausstrahlung: April 2014

© 2014 mce mediacomeurope GmbH

8 Comments

  1. Olaf Rappe
    Olaf Rappe 6 Juli, 2014, 22:05

    Eigentlich handelt ja es sich um einen energetischen Tunnel in wechsel-schneckenform. Wurde leider im Bericht nicht so ausführlich behandelt.

  2. Köhler
    Köhler 3 August, 2014, 13:35

    Eine Gravitations welle sind wellen im Raum auf die c Quadrat nicht aufgeht.

  3. Kai Frank
    Kai Frank 7 August, 2014, 03:34

    Was ist mit der Hawking-Strahlung?!?!?!

  4. susanne
    susanne 8 August, 2014, 18:34

    Die Autoren der in unserer Sendung vorgestellten „Pseudokomplexen Relativitätstheorie“, Peter Otto Hess und Walter Greiner, versuchen derzeit, das Phänomen der Hawking-Strahlung genauer zu berechnen. Dafür wurde am FIAS in Frankfurt eine Doktorarbeit vergeben. Die Vermutung ist, dass die Hawking-Strahlung abgeschwächt wird, da es in dem neuen Modell keinen „Ereignishorizont“ gibt. Professor Otto Peter Hess von der UNAM in Mexiko ließ uns zur Problematik noch folgende Infos zukommen: „In den letzten Jahren hat man in der Standardtheorie das Problem gefunden, dass ein in ein Schwarzes Loch fallender Astronaut eine sogenannte „Feuerwand“ sieht, was eine Konsequenz der Theorie von Hawking ist. Dies ist aber darauf zurück zu führen, dass es in dieser Theorie einen Ereignishorizont gibt! Bei uns fällt dieser „fast“ weg. Es gibt keine Feuerwand, auch wenn es heiß werden kann (noch: nur eine Vermutung!). Alle grundsätzlichen Probleme in der alten Theorie (Feuerwand, Verlust von Information, …) haben ihren Ursprung in diesem Ereignishorizont. Da es diesen in der neuen Theorie nicht mehr gibt, gibt es auch die damit zusammenhängenden Probleme nicht mehr – z.B. Information geht nicht mehr verloren, da Teilchen (etwa Lichtphotonen ) noch hinauskommen können (auch wenn SEHR rotverschoben). Ist das philosophisch nicht angenehmer?“
    die Redaktion

  5. Andre
    Andre 3 Januar, 2016, 02:18

    Die Entstehung des Universums

    Viele Theorien beschäftigten sich mit dem Universum und dessen Entstehung. Da nun endgültig angenommen wird, dass der Urknall den Beginn unseres Universums darstellt und es sich immer noch in der Expansion befindet, so scheint ebenso klar zu sein, das es sich irgendwann einmal wieder zusammenziehen und verschwinden muss.

    Die Theorie des Urknalls weißt aber bis zum heutigen Tag einen Makel in der Erklärung des entstehen auf, da selbst die findigsten Forscher und deren größten Laboratorien und Untersuchungsinstrument es nicht geschafft haben, die ersten tausendstel Sekunden der Entstehung zu belegen.

    Heute arbeiten Wissenschaftler mit Teilchenbeschleunigern von wahrhaft gigantischen Ausmaßen um die Teilchen zu finden, die den Ursprung allen uns bekannten darstellen. Wohl wissentlich dabei das Risiko eingehend, auch ein schwarzes Loch zu kreieren.

    Mittlerweile ist die Zeit als 4te „bekannte“ Dimension anerkannt. Daneben gibt es aber auch noch die Theorien ober parallel Universen und Dimensionen. Alles in allem ist unser Wissen über den Wandel des Universums reichlich klein. Nicht zuletzt ist dieses Unwissen auch der Tatsache geschuldet, das wir im Universum erst eine unendlich kleine Zeit existieren.

    Jeder ist mit dem Vergleich vertraut, der sich auf unsere eigene Erde bezieht und unsere Existenz auf diesem Planeten in Relation zu seiner existierenden Zeit setzt. Wonach wir als „Menschen“ gerade mal die letzten Minuten vor Mitternacht zu existieren begonnen haben. Der moderne Mensch selbst existiert sogar nur seit Sekunden.

    Ich möchte hier niemanden mit Formeln erschlagen, aber auch keinen Wissenschaftler beleidigen, wenn ich ihn hier nicht nenne oder einen gläubigen Menschen beleidige, wenn ich die Existenz Gottes anzweifle, denn damit befinde ich mich mit Stephen Hawking in bester Gesellschaft.

    Die Wissenschaft als solche erlebte auch immer wieder Zeiten, wo sich bereits sicher geglaubte „Tatsachen“ doch anders darstellten als angenommen. Als kleine Beispiele seien hier nur genannt, das es lange Zeit als Fakt galt, das die Erde eine Scheibe sei. Dann, nachdem der Mensch erkannt hatte, das er doch auf einer Kugel saß, lange Zeit fest davon überzeugt war, das diese Kugel sich als einzige im Universum nicht bewegt, bzw. das sich alles um sie dreht. Dieses Weltbild zeigt deutlich, das der Mensch schon immer gern Egozentrisch gewesen ist.

    Erst der moderne Mensch, welcher sich aus dem 18ten bis in das 21te Jahrhundert entwickelt hat, war in der Lage, dieses egozentrische Weltbild abzulegen und auch Leben sowie die Existenz von anderen Lebensformen als der eigenen in Betracht zu ziehen.

    Heute wissen wir, das unser Universum expandiert und altert. Wir wissen, das die leichten Elemente wie Wasserstoff und Helium zwar noch reichlich vorhanden sind aber in den Energiezentren der Sonnensystem unaufhaltsam dahin schwinden. Wenn diese Energielieferanten punktuell zur Neige gehen erleben wir Supernovä. Nachweislich entstehen bei diesen Explosionen zwar eine Menge neuer Bausteine für neue System, aber die Masse an leichten Elementen wird mit jeder Nova geringer, da bei der Fusion bis zur Explosion immer schwerere Elemente erzeugt wurden.

    Da die Mathematik als „universelle Sprache“ der Natur und des Universums gilt, können sicher irgendwelche studierte Wissenschaftler mit dubiosen und für den „normalen“ Menschen nicht zu verstehenden Formeln beschreiben, wie und warum etwas passiert. Doch reicht es nicht manchmal auch erst einmal eine Idee von etwas zu haben, bevor man anfängt sich das Resultat mathematisch zu Recht zu biegen?

    Einstein behauptete noch zu seiner Zeit, nichts ist schneller als Licht. Er brachte mit seiner Formel über den Zusammenhang von Masse und Energie eine Idee in die Welt, die lange Zeit seine Gültigkeit besaß. Doch schon heute weiß man, das der Mensch durchaus schneller als das Licht reisen könnte.
    Womit ich einen Bogen zur 4ten Dimension, der Zeit schlagen möchte.

    Die Zeit ist relativ, das wissen wir nun. Der Vergleich der Zeit als eine Ebene, auf der dann Masse eine Krümmung der selbigen hervor bringen ist leicht verständlich und bedarf keiner (wenn auch vorhandener) komplizierten Formeln.

    Generell bevorzuge ich in der Wissenschaft Bilder, die ich auch als nicht Mathematiker verstehen kann denn, was nützen die schönsten und allumfassendsten Erkenntnisse, wenn sie nur eine Handvoll Menschen überhaupt verstehen, was sie bedeuten.

    Da die Zeit von der Gravitation bestimmt wird, vergeht Zeit selbst auf unserem Planeten nicht überall gleich. Vielflieger und Astronauten „altern“ langsamer, da sie sich vom Zeiteinfluss Erde entfernen.
    Was bedeutet das für uns? Wir gehen davon aus, das wir für eine Reise zu einem benachbarten Planeten, je nach zur Verfügung stehen den Antrieb, Jahrzehnte bis Jahrhunderte brauchen. Brauchen wir das wirklich oder vergeht nur auf der Erde eine Zeitspanne?
    Sicher vergeht auch für den Astronauten eine Zeitspanne zwischen Start und Landung, nur ist die, von der Erdzeit angenommene Zeitspanne oder ändert sich die Zeit durch die veränderte Krümmung, welche ein Raumschiff in der Raumzeit erzeugt auch die Zeit als solche?
    Konservieren wir die Zeit in unserem Raumschiff oder ist erleben wir die Existenz einer neuen Zeit?

    Als radikalsten Einschnitt in das Wesen der Zeit ist ein schwarzes Loch anzusehen. Es hat Masse und Anziehungskraft, die kein uns bekanntest Element, Teilchen oder Elektromagnetische Welle entkommen kann.
    Dennoch wissen wir von Schwarzen Löchern, die allem Anschein nach „inaktiv“ sind und keine, bzw. nur eine geringe Menge von Materie einsaugen.

    Ich habe bewusst bis jetzt das Thema der Multiversen vermieden, weil uns ja schon das vorhanden sein unseres Universums kaum erklärlich ist. Auch die Vorstellung von parallel verlaufenden Universen ist für viele nur schwer zu verstehen und noch weniger zu begreifen. Gehen wir also einmal davon aus, dass die einzige Konstante im Universum, die auch über dem „Horizont“ der Urknallbarriere Gültigkeit hat, die Raumzeit ist. Nehmen wir weiterhin an, das kein Gegenstand im selben Raum den gleichen Platz einnehmen kann. So ergibt sich im Zusammhang mit den Schwarzen Löchern eine interessante Theorie.

    Stellen Schwarze Löcher eine Einstein-Rosen-Brücke dar, so könnte die aufgesaugte Materie an einer anderen Stelle als „neues“ Universum innerhalb der Raumzeit neu hervorbrechen. Da im Zentrum und damit auch hinter der Urknallbarriere die Zeit als solche nicht existiert ergibt sich daraus dasselbe Problem, das wir noch heute haben: wie kam es zum Urknall?

    Ich gehe davon aus, das beim Erreichen einer kritischen Masse, das Schwarze Loch einen Durchbruch an einer anderen Stelle der Raumzeit schafft und dort die Zeit als solche „zum laufen“ bringt.

    Während dieses Vorganges kommt es auf dieser Seite des Lochs zu einer Stagnation, welche dann auch durchaus zu einem Zusammenbruch des selbigen auf unserer Seite führen kann.
    Durch die ungeheure Anziehungskraft und der daraus resultierenden Auflösung der Materie könnten wieder genügend Materialien entstehen um ein Universum zu erzeugen.

    Da ich jedoch kein Mathematiker oder Physiker bin stellt diese Theorie halt nur meine Meinung bzw. Theorie zu diesem Thema dar.

  6. susanne
    susanne 3 Januar, 2016, 12:31

    Schöner Beitrag zum Anfang des neuen Jahres. Danke dafür, sagt die Redaktion. An den Grenzen unseres Wissens darf und muss spekuliert werden, da dies der erste Schritt zur Erkenntnis ist. Aber möglicherweise gibt es auch Grenzen des Wissens, die der Mensch wegen seiner eigenen Begrenztheit auf Dauer nicht überschreiten kann. Vor kurzem war ich in Wien, wo Quantenphysiker am Werke sind. Unter anderem delokalisieren sie Teilchen in der isolierten Quantenwelt. Im Labor können sie ein Teilchen messtechnisch vervielfachen – nicht nur ein Elementarteilchen, das gelingt ihnen bereits mit Molekülen aus 800 Atomen! Das ist derzeit Weltrekord! Auch da denken manche über Multiversen nach. Im Januar werde ich sowohl eine Reportage als auch einen Talk dazu veröffentlichen, das sei an dieser Stelle schon mitgeteilt. Wie all das dann noch mit Gott zusammenspielt, sei dahin gestellt. Wer im Glauben an einen Gott Halt findet, schön! Für mich ist es leider auch kein Modell der Hoffnung. Trotzdem: Alle guten Wünsche zum neuen Jahr – und danke auch für einen Text, der Mut zeigt, Gedanken in der SMS-Zeit etwas auszubreiten und diese – noch dazu! – sprachlich korrekt zu formulieren. Sprache, das Spiegelbild autonomen Denkens. Naja, das ist fast schon antiquiertes Gerede … manchmal habe ich den Eindruck, dass der Mensch immer schneller in seiner Umwelt agiert – oder auch auf sie reagiert -, aber immer weniger selbst darüber reflektiert. Mit welcher Konsequenz?

  7. Jürgen Gerwing
    Jürgen Gerwing 17 Februar, 2016, 14:20

    Guten Morgen, liebe Wahrheitsuchende.
    Gravitationswellen ließen am 11.02.2016 nach Angaben des Max-Planck Instituts für Gravitation in Potsdam Raum und Zeit erzittern. Der Massendefekt von 2 verschmolzenden schwarzen Löchern wird mit Photonen der Energie h f abgestrahlt.
    Nach 13,2 Milliarden Jahren werden die Gravitationswellen in einem Observatorium in den USA gemessen. Die Formel, die den Massendefekt der beiden Löcher in Energie verwandelt ist
    E = hf = mc². Das Photon h f ist das kleinste Teilchen der elektromagnetischen Gravitationswellen.

    Nach der Homepage magneticquant. de hat die Angelegenheit aber einen kleinen Haken:

    h f = Anzahl e * 4.135667662 * 10 ^ -15 V = Watt s.
    h = Plancksches Wirkungsquantum
    f = Frequenz
    e = Elementarladung = 1,602 177⋅10−19 C

    Watt*s ist der Verbrauch einer Glühlampe oder eines Elektromotors, die über die Aufhebung der Zeit s durch die Resonanzfrequenz f (des Glühfadens oder die Rotation des Motors) Leistung = Watt erbringen. Watt *s und Watt sind also potentielle Energien. Es gibt also keine lichtschnellen Photonen mit der Energie hf.
    Wie sind denn nun eigentlich die Gravitationswellen nach den USA gekommen, fragt sich der verblüffte Laie.

  8. Sascha Beister
    Sascha Beister 4 Januar, 2018, 08:41

    Vielleicht ohne Anmaßend zu werden sollte hier erstmals bewusst dargestellt werden aus welcher Bestandteile Gravitationswellen bestehen und dessen Zusammensetzung ist sehr wichtig um letzten Endes überhaupt irgendeiner Rechnung zu unterlegen. Der Farbbestand der einzelnen Bestandteile in dem Fall Energien ist auch wichtig um getrennte Rechnung vorzubereiten im Sinne einer reinen Gravitationswelle, diese sich auch nochmals aufschlüsseln lässt in zwei oberflächliche Bestandteile.

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