03-11-2014, 00:55
Hin und wieder ergeben sich Fragen nach unserer Realität, nach der Wirklichkeit oder einfach nach dem, was wir gegenwärtig nicht wissen.
Zum Einstieg sei folgender Link empfohlen: "Die 10 größten physikalischen Rätsel unserer Zeit" (klick).
1. Anfang und Ende unseres Universums
Der Urknall ist zwar eine anerkannte Hypothese, aber sie erklärt z. B. die Homogenität der kosmischen Hintergrundstrahlung nicht befriedigend, noch sind Ursache und Ablauf hinreichend gesichert, ganz zu schweigen vom erwarteten weiteren Verlauf der Weltentwicklung.
2. Nichtlokalität und Verschränkung – die unglaubliche Welt der Quantenteilchen
In quantenphysikalischen Experimenten gemeinsam erzeugte Teilchen unterliegen gelegentlich der gleichen Wellenfunktion, auch wenn sie sich voneinander entfernen. Eine Änderung an einem dieser Teilchen hat unmittelbare Änderung an seinem Partner zur Folge, obwohl keine Datenübertragung stattgefunden haben kann.
3. Es gelingt nicht, eine befriedigende Theory of Everything zu entwerfen. Die eine Welt sollte durch eine Theorie beschrieben werden können. Bisher sind alle Versuche in dieser Richtung gescheitert.
4. Bestandteile des Universums – was wir alles nicht sehen
Hatte man früher geglaubt, die Welt bestehe aus der sichtbaren Materie (Teilchen, Gase, Planeten, Sonnen, Galaxien), den Feldern (Gravitation und magnetisch) und der Strahlung, so sind inzwischen "dunkle Materie" und "dunkle Energie" hinzu getreten, die weit mehr Masse (bzw. Energie) "auf die Waage" bringen, als die "normale Materie".
5. Dimensionen – ist das Universum multidimensional?
Die mathematische Durchdringung der Informationen über unsere Welt erfordert bei deren Unterbringung weit mehr Dimensionen, als unser normaler Raum + unser normaler Zeitablauf aufweisen. Ob die Wirklichkeit vieldimensional ist, kann im Augenblick niemand sagen. Entsprechende Experimente sind geplant.
6. Schwerkraft – die unerklärlichste der bekannten Kräfte
Die alltäglich erfahrbare Schwerkraft ist pro Teilchen dermaßen gering, dass sie im Nahbereich völlig bedeutungslos ist. Nicht so bei Galaxienkernen oder massereichen Sternenleichen. Dort übersteigt die Gravitation jegliche andere Kraft und verbiegt sowohl den Raum als auch die Zeit, soweit, dass nicht einmal Licht diesen Bereich entkommen kann.
7. Turbulenzen – nicht modellierbare Verwirbelungen
Turbulenzen sind das, was in unserer Kaffeetasse passiert, wenn wir umrühren. Ein einfach erscheinender Vorgang! Aber seine geschlossene Beschreibung widersetzt sich hartnäckig allen Versuchen. Turbulenzen finden wir beim Wetter, im Meer und im Weltall bei der Sternentstehung oder Galaxienbildung. Man weiß, dass selbst kleinste Störungen turbulente Vorgänge total verändern können. Und man hätte doch z. B. beim Wetter so gerne gewusst wie es nächsten Dienstag (oder so) ist.
8. Schwarze Löcher – geheimnisvolle Informationsvernichter?
Obwohl "schwarze Löcher" (Sterne nach ihrem "Ableben" siehe unser Lexikon (klick)) geklärt zu sein scheinen, bleiben viele Fragen offen. Denn sie scheinen thermodynamische Informationen jener Materie zu vernichten, die sie aufsaugen. Dies aber widerspricht dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik und damit einem wesentlichen Grund dafür, dass Zeit geordnet "abläuft".
9. Hochtemperatursupraleiter – Stromfluss ohne Widerstand
"Hoch" ist hier relativ. Immerhin sind das immer noch unter minus 140°C. Was man nicht versteht, wieso sich Elektronenwellen bei relativ hohen Temperaturen (dem Gewackel des Kristallgitters) ungestört ausbreiten können. Es scheint also neben der gut verstandenen Tieftemperatur-Supraleitung (hier sind es Cooper-Paare von Spin-up und Spin-down Elektronen-Wellen) noch weitere "gekoppelte Wellenfunktionen von Elektronen" zu geben, die sich von den Gitterschwingungen bei höheren Temperturen unbeeindruckt zeigen.
10. Kosmische Strahlung – unglaublich schnelle Teilchen
Kosmische Strahlung ist an sich nichts Ungewöhnliches. Allerdings gibt es unter diesen Teilchen welche mit 20-millionen-facher Energie jener Teilchen beispielsweise aus dem Sonnenwind. Würde die Energie nicht durch unsere Atmosphäre absorbiert dafür aber in unserem Körper, käme dies einem Schlag mit dem Baseballschläger gleich (bei einem einzigen mikroskopischen Teilchen!). Man spricht scherzhaft vom OMG-Teilchen - Oh, mein Gott, sind die schnell! Rätselhaft ist insbesondere, wie es diesen Teilchen gelingt ihre gewaltige Energiemenge quer durchs Universum beizubehalten. Da draußen gibt es genug Gas, dass sie auf dem Flug weitgehend abgebremst würden.
In anderem Zusammenhang habe ich gelesen, dass Elektronen jenseits einer gewissen kinetischen Energie z. B. von Wolken nicht mehr gebremst, sondern im Gegenteil beschleunigt werden. Hierfür spielt die Wellennatur von Materiestrahlung eine Rolle: Wenn nämlich die Elektronen schnell genug sind, verspüren sie den ursprünglich bremsenden Einfluss der nahezu ruhenden Gasatome als Stoß von hinten, also als eine Beschleunigung. (Die Phasenlage kehrt sich um.) In Gewittern kommt es dadurch zu Röntgenstrahlung, die eigentlich nicht auftreten sollte.
(Auswahl nach o. a. Artikel)
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1. Anfang und Ende unseres Universums
Der Urknall ist zwar eine anerkannte Hypothese, aber sie erklärt z. B. die Homogenität der kosmischen Hintergrundstrahlung nicht befriedigend, noch sind Ursache und Ablauf hinreichend gesichert, ganz zu schweigen vom erwarteten weiteren Verlauf der Weltentwicklung.
2. Nichtlokalität und Verschränkung – die unglaubliche Welt der Quantenteilchen
In quantenphysikalischen Experimenten gemeinsam erzeugte Teilchen unterliegen gelegentlich der gleichen Wellenfunktion, auch wenn sie sich voneinander entfernen. Eine Änderung an einem dieser Teilchen hat unmittelbare Änderung an seinem Partner zur Folge, obwohl keine Datenübertragung stattgefunden haben kann.
3. Es gelingt nicht, eine befriedigende Theory of Everything zu entwerfen. Die eine Welt sollte durch eine Theorie beschrieben werden können. Bisher sind alle Versuche in dieser Richtung gescheitert.
4. Bestandteile des Universums – was wir alles nicht sehen
Hatte man früher geglaubt, die Welt bestehe aus der sichtbaren Materie (Teilchen, Gase, Planeten, Sonnen, Galaxien), den Feldern (Gravitation und magnetisch) und der Strahlung, so sind inzwischen "dunkle Materie" und "dunkle Energie" hinzu getreten, die weit mehr Masse (bzw. Energie) "auf die Waage" bringen, als die "normale Materie".
5. Dimensionen – ist das Universum multidimensional?
Die mathematische Durchdringung der Informationen über unsere Welt erfordert bei deren Unterbringung weit mehr Dimensionen, als unser normaler Raum + unser normaler Zeitablauf aufweisen. Ob die Wirklichkeit vieldimensional ist, kann im Augenblick niemand sagen. Entsprechende Experimente sind geplant.
6. Schwerkraft – die unerklärlichste der bekannten Kräfte
Die alltäglich erfahrbare Schwerkraft ist pro Teilchen dermaßen gering, dass sie im Nahbereich völlig bedeutungslos ist. Nicht so bei Galaxienkernen oder massereichen Sternenleichen. Dort übersteigt die Gravitation jegliche andere Kraft und verbiegt sowohl den Raum als auch die Zeit, soweit, dass nicht einmal Licht diesen Bereich entkommen kann.
7. Turbulenzen – nicht modellierbare Verwirbelungen
Turbulenzen sind das, was in unserer Kaffeetasse passiert, wenn wir umrühren. Ein einfach erscheinender Vorgang! Aber seine geschlossene Beschreibung widersetzt sich hartnäckig allen Versuchen. Turbulenzen finden wir beim Wetter, im Meer und im Weltall bei der Sternentstehung oder Galaxienbildung. Man weiß, dass selbst kleinste Störungen turbulente Vorgänge total verändern können. Und man hätte doch z. B. beim Wetter so gerne gewusst wie es nächsten Dienstag (oder so) ist.
8. Schwarze Löcher – geheimnisvolle Informationsvernichter?
Obwohl "schwarze Löcher" (Sterne nach ihrem "Ableben" siehe unser Lexikon (klick)) geklärt zu sein scheinen, bleiben viele Fragen offen. Denn sie scheinen thermodynamische Informationen jener Materie zu vernichten, die sie aufsaugen. Dies aber widerspricht dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik und damit einem wesentlichen Grund dafür, dass Zeit geordnet "abläuft".
9. Hochtemperatursupraleiter – Stromfluss ohne Widerstand
"Hoch" ist hier relativ. Immerhin sind das immer noch unter minus 140°C. Was man nicht versteht, wieso sich Elektronenwellen bei relativ hohen Temperaturen (dem Gewackel des Kristallgitters) ungestört ausbreiten können. Es scheint also neben der gut verstandenen Tieftemperatur-Supraleitung (hier sind es Cooper-Paare von Spin-up und Spin-down Elektronen-Wellen) noch weitere "gekoppelte Wellenfunktionen von Elektronen" zu geben, die sich von den Gitterschwingungen bei höheren Temperturen unbeeindruckt zeigen.
10. Kosmische Strahlung – unglaublich schnelle Teilchen
Kosmische Strahlung ist an sich nichts Ungewöhnliches. Allerdings gibt es unter diesen Teilchen welche mit 20-millionen-facher Energie jener Teilchen beispielsweise aus dem Sonnenwind. Würde die Energie nicht durch unsere Atmosphäre absorbiert dafür aber in unserem Körper, käme dies einem Schlag mit dem Baseballschläger gleich (bei einem einzigen mikroskopischen Teilchen!). Man spricht scherzhaft vom OMG-Teilchen - Oh, mein Gott, sind die schnell! Rätselhaft ist insbesondere, wie es diesen Teilchen gelingt ihre gewaltige Energiemenge quer durchs Universum beizubehalten. Da draußen gibt es genug Gas, dass sie auf dem Flug weitgehend abgebremst würden.
In anderem Zusammenhang habe ich gelesen, dass Elektronen jenseits einer gewissen kinetischen Energie z. B. von Wolken nicht mehr gebremst, sondern im Gegenteil beschleunigt werden. Hierfür spielt die Wellennatur von Materiestrahlung eine Rolle: Wenn nämlich die Elektronen schnell genug sind, verspüren sie den ursprünglich bremsenden Einfluss der nahezu ruhenden Gasatome als Stoß von hinten, also als eine Beschleunigung. (Die Phasenlage kehrt sich um.) In Gewittern kommt es dadurch zu Röntgenstrahlung, die eigentlich nicht auftreten sollte.
(Auswahl nach o. a. Artikel)
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard
Ekkard