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von der vermessung des multiversums


~ Lesezeit: 4 Minuten

brian greene hat fast eine dekade damit verbracht, die string-theorie zu promoten. er hoffte auf eine „theorie für alles“, eine art weltformel, der heilige gral der physiker und er hoffte damit das universum zu erklären – unser universum, das vermeintlich einzigste. doch er fand heraus, dass die string-theorie auch andere universen erklären könnte, die komplett sich von unserem unterscheiden.

das multiversum ist eine relativ neue idee, doch die wissenschaftler lernen langsam sich damit abzufinden. die fortschritte in bezug auf die string-theorie und in bereichen der kosmologie sprechen einfach für sich. folglich könnte unser verständnis des universums sich ähnlich wandeln wie damals das der erde: raus aus dem zentrum von allem, rein in einen grösseren kontext, der das alles irgendwie belanglos macht.

einer der ersten, der sich mit der möglichkeit eines multiversums befasste, war der russe andrei linde. seine theorie des „inflationären universums“ aus dem jahr 1981 bezeichnet eine phase extrem rascher expansion, die unmittelbar nach dem urknall stattgefunden haben soll. deshalb sehe das universum in allen richtungen gleich aus. und weil diese inflation bis in die unendlichkeit dauert, entstünden im laufe der zeit alle möglichen typen von universen, wie von der string-theorie vorhergesagt. folglich ist auch das unsere nur teil eines viel grösseren multiversums.

dann dauerte es 17 jahre, als 1998 astronomen durch die beobachtung von supernovae die beschleunigung der expansion beweisen konnten. sie führten das auf das vakuum im weltall zurück und dessen kleine energiedichte. so entstand die idee der dunklen energie, die kosmologische konstante. bis zu diesem zeitpunkt dachten die wissenschaftler, die ultimative theorie wäre auffindbar, die die physikalischen gesetze und deren verhalten erklärt, bis zur formation von sternen und galaxien und dem entstehen von leben. nichts in der string-theorie oder irgendeiner anderen theorie konnte den beobachteten wert der kosmologischen konstanten vorhersagen.

wenn unser universum jedoch eines von vielen ist, so ist auch der wert der kosmologischen konstanten zufall. analog verhält es sich z.b. mit der masse eines elektrons. die idee ist, jedes gesetz der physik und fundamentale konstanten werden zufällig bestimmt und wir sind eben die glücklichen, die in einem universum wohnen, das leben hervorbringt.

das nächste schlagkräftige argument liefert die string-theorie gleich selbst: danach stammen alle fundamentalen partikel und naturgesetze von der vibration kleiner strings in 10(!) dimensionen. da wir die sechs zusätzlichen dimensionen nicht wahrnehmen können, sind die strings so kompakt, dass man sie nicht aufspüren kann. seit jahrzehnten beschäftigt mathematiker die frage, auf wieviele arten man die raumzeit zusammenfalten kann. sie fanden 10hoch500 und mehr. jede form ermöglicht so ein eigenes universum, mit eigenen gesetzen, eigener physik, usw. daraufhin hofften die wissenschaftler, es gäbe ein einzigartiges prinzip, nach dem wenigstens unser universum produziert worden wäre.

2004 wurde diese hoffnung zerstört. an der state university new york hatte man die entwicklungen in der string-theorie auf einen aktuellen stand gebracht. ergebnis: alle theoretisch machbaren variationen der raumzeit sollten auch wirklich wie physikalische realitäten betrachtet werden => multiversum, mit mindestens 10hoch500 verschiedenen universen. nichts in der string-theorie deutet ferner daraufhin, dass manche universen gegenüber anderen bevorzugt würden. alle sind „gleich“. die dunkle energie zusammen mit der string-theorie vernichtet die einzigartigkeit.

das führte zu einer neuen betrachtungsweise und zu neuen fragestellungen. zum beispiel, ob man unterscheiden kann, welche eigenschaften eines universums auf „erste grundsätze“ zurückgeführt werden können und welche zufällig sind. oder ob die ewige inflation auf bestimmten regeln beruht. 10hoch500 ist unvorstellbar, mehr als alle atome im beobachtbaren universum. man muss prioritäten setzen.

seitdem sind wieder die mathematiker an dem problem. sie zeichnen eine landschaft mit hügeln und tälern, universen mit eigener entwicklung, wo inflation weitergeht, stoppt oder andere formen der raumzeit hervorbringt. baby-universen, die tunnel bilden, sich von tal zu tal entwickeln und schliesslich stabil sind. das führt zu der frage, ob es ewige inflation überhaupt gibt, ob das bestimmte konfigurationen der raumzeit überhaupt zulassen. fast unmögliche arbeit.

hier hängt viel vom experimentieren ab. wellen in der raumzeit, durch die andauernde expansion, könnte das planck-weltraumteleskop der esa schon bald aufspüren (start war heute um ca. 13uhr). damit hätte man wenigstens eine bestätigung der inflation.

die string-theorie selbst macht sich jedoch rar, will man ihr experimentell nachspüren. der lhc, der momentan beschädigte riesige teilchenbeschleuniger vom cern, könnte allerdings bei dem auffinden einer string-theorie-schlüsselkomponente helfen: der supersymmetrie. diese besagt, jedes bekannte teilchen habe einen unsichtbaren schwereren superpartner.

man wird sich also noch eine weile gedulden müssen, um sich letztlich klar zu sein, welche landschaftsform unser universum hat. man sagt zwar, diese sei flach, aber man ist sich bei den messungen nicht sicher und geht eher von einer sattelform (negativ gekrümmt) oder einer sphäre (positiv gekrümmt) aus. theoretisch ist momentan beides möglich, wenngleich niemand mit einer positiven krümmung rechnet. solange fährt man sicher mit der string-theorie und der vorstellung eines tatsächlich existierenden multiversums.

[via]

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