CERN-Physiker rütteln an Einsteins Relativitätstheorie

@atraback

atraback schrieb:Wie würde denn ein gut definiertes System aussehen?

Seine Beschreibung müsste aus mehr bestehen als aus dem Wort "mitbewegt". In der SRT wäre ja klar, dass damit das mitbewegte Inertialsystem gemeint ist, aber Inertialsysteme gibt es in der ART nun einmal nicht.

atraback schrieb:Welche der beiden hat denn nun die höhere mittlere kinetische Energie?

Das Problem der ART ist ja, dass es in ihr keinen richtigen Energieerhaltungssatz gibt.

In gewissem Sinn ist ja die kinetische Energie schon in der Newtonschen Theorie nicht galilei-invariant definiert. Was halt ein guter Grund ist, die Existenz eines absoluten Ruhesystems anzunehmen, auch wenn man es, wegen der Galilei-invarianz, nicht durch Messung bestimmen kann.

Also, schon in der Newtonschen Theorie hat deine Frage ohne Spezifikation des Ruhesystems keine Antwort.

In meiner Konstruktion war das Ruhesystem spezifiziert, eben das der beiden Kästen. Abgesehen davon habe ich die Frage nicht mit Hilfe des Energiebegriffs gestellt, sondern nach der Abweichung eines Testteilchens, welches zwischen den Kästen hindurchfliegt.

atraback schrieb:Nope. Schau dir die Bianchi Klassifikation von Universen an. Da sieht die Metrik alles andere als Flach aus, d.h. es gibt kein Kooridnatensystem in dem die offdiagonal Elemente verschwinden.

Selbstverständlich, aber meine Aussage bezog sich auf meine Theorie, nicht auf die ART. Homogen in meiner Theorie hieße aber, dass insbesondere die Dichte, also g^00 sqrt(-g), homogen in den bevorzugten Koordinaten sein müsste, also mehr als Homogenität der Metrik als solcher.

Schmelzer schrieb:Seine Beschreibung müsste aus mehr bestehen als aus dem Wort "mitbewegt". In der SRT wäre ja klar, dass damit das mitbewegte Inertialsystem gemeint ist, aber Inertialsysteme gibt es in der ART nun einmal nicht.

Huh... was hat das jetzt mit meinem Raumschiff zu tun welches von Sonne A nach Sonne B fliegt? Wie ich mein Bezugssystem wähle ist mir doch frei.

Schmelzer schrieb:Das Problem der ART ist ja, dass es in ihr keinen richtigen Energieerhaltungssatz gibt.

Das ist eigentlich kein Problem. Die Divergenz des Einsteintensors verschwindet d.h. wir haben zumindest lokal immer die Gültigkeit des Energieerhaltungssatz. Alles andere hängt von der Symmetrie unseres Problems ab. Finden wir ein zeitartiges Killingvektorfeld dann haben wir auch einen globalen Energieerhaltungssatz. Die Schwarzschild Metrik z.B. hat ein solches.

Schmelzer schrieb:In gewissem Sinn ist ja die kinetische Energie schon in der Newtonschen Theorie nicht galilei-invariant definiert. Was halt ein guter Grund ist, die Existenz eines absoluten Ruhesystems anzunehmen, auch wenn man es, wegen der Galilei-invarianz, nicht durch Messung bestimmen kann.

Was heißt denn hier in gewissem Sinn? Die kinetische Energie ist translationsinvariant + rotationsinvariant + boost invariant + invariant unter Zeitverschiebung, d.h. in jedem Sinne einer Galilei Transformation invariant. Welche Symmetrien kann ein klassiches System noch haben?

Schmelzer schrieb:Also, schon in der Newtonschen Theorie hat deine Frage ohne Spezifikation des Ruhesystems keine Antwort.

Aber ich sagte doch schon, ich bin das Testteilchen im Raumschiff. Abgesehen davon konntest du mir ursprünglich ziemlich schnell eine Antwort auf die Frage geben auf die es nun anscheinend gar keine Antwort gibt?! Für die Sache mit der mittleren kinetischen Energie spielt das alles doch keine Rolle.

Schmelzer schrieb:In meiner Konstruktion war das Ruhesystem spezifiziert, eben das der beiden Kästen. Abgesehen davon habe ich die Frage nicht mit Hilfe des Energiebegriffs gestellt, sondern nach der Abweichung eines Testteilchens, welches zwischen den Kästen hindurchfliegt.

Deine Frage hat ja auch nichts mit meiner zu tun.

Schmelzer schrieb:Selbstverständlich, aber meine Aussage bezog sich auf meine Theorie, nicht auf die ART. Homogen in meiner Theorie hieße aber, dass insbesondere die Dichte, also g^00 sqrt(-g), homogen in den bevorzugten Koordinaten sein müsste, also mehr als Homogenität der Metrik als solcher.

Oh okay sorry. Ich kenne deine Theorie nicht.

@atraback

atraback schrieb: Die Divergenz des Einsteintensors verschwindet d.h. wir haben zumindest lokal immer die Gültigkeit des Energieerhaltungssatz.

Nein. Die "kovariante" Divergenz ist ja keine Divergenz bei der was erhalten würde. Das ist nämlich eine übliche, normale Divergenz + ein vom Gravitationsfeld abhängiger Term der kein Divergenzterm ist. Einen Energieerhaltungssatz kriegst du nur mit Hilfe des Gravitations-Pseudotensors zustande. Der reicht zwar praktisch aus, um so etwas wie eine Energieerhaltung zu haben, aber die so definierte Energie ist halt nichts kovariantes, also nichts, was nach der üblichen Interpretation physikalisch relevant wäre.

Ansonsten, seit wann ist mv^2 boostinvariant? Du hast natürlich in jedem System einen Energieerhaltungssatz. Aber die Ausdrücke für die Energien der einzelnen Teile sind verschieden.

atraback schrieb:Huh... was hat das jetzt mit meinem Raumschiff zu tun welches von Sonne A nach Sonne B fliegt? Wie ich mein Bezugssystem wähle ist mir doch frei.

Ja, aber je nach Wahl kriegst du halt andere Antworten zur kinetischen Energie.

atraback schrieb: Abgesehen davon konntest du mir ursprünglich ziemlich schnell eine Antwort auf die Frage geben auf die es nun anscheinend gar keine Antwort gibt?!

Weil die antwort ja nur eine qualitative war, und diese qualitative Antwort bei einem einigermaßen plausiblen mitbewegten Koordinatensystem schon dieselbe sein dürfte. Nämlich grob gesagt die, die man in der Newtonschen Theorie auch kriegen würde. Um das umzukehren, müsste man sich schon ein recht perverses Koordinatensystem zusammenbauen.

Was soll jetzt eine "astrophysikalische Erklärung" davon sein?

@Schmelzer

Mit dark energy hat das nicht viel zu tun. Die Einsteinsche kosmologische Konstante gibt es in meiner Theorie genauso, also kann sie auch genauso wirken. Der Xi term könnte, wenn er groß genug ist, zu einer fast linearen Expansion a(tau) ~ tau führen, könnte aber keine Beschleunigung bringen.

Wieso hat das nicht viel mit dark energy zu tun? Die kosmologische Konstante könnte sich ja auch als Energiedichte des Vakuums manifestieren, das führt zwar zu einer Ultraviolettkatastrophe aber durch Abschneiden wird die Vakuumsenergiedichte nicht unendlich.

Du schneidest den Singularitätszwang in der Big Bang Lösung auch ab.

Meine Frage war eine qualitative Frage, welche physikalische Natur hat deiner Meinung nach die Kosmologische Konstante, die dunkle Energie. Was führt physikalisch zu einem Big Bounce, in welchen Zeiträumen und was verhindert in einem solchen einfallenden Universum letztlich eine Singularität?

Wenn ich das aus deinem Paper richtig interpretiere bevorzugst du eine Big Bounce Lösung, was ich auch nicht so nachvollziehen kann, da die Beobachtungen erdrückend darauf hindeuten, das wir uns in einem ewig expandierenden Universum befinden, welches auch noch in seiner Expansion beschleunigt.

@Schmelzer

Schmelzer schrieb: Nein. Die "kovariante" Divergenz ist ja keine Divergenz bei der was erhalten würde. Das ist nämlich eine übliche, normale Divergenz + ein vom Gravitationsfeld abhängiger Term der kein Divergenzterm ist. Einen Energieerhaltungssatz kriegst du nur mit Hilfe des Gravitations-Pseudotensors zustande. Der reicht zwar praktisch aus, um so etwas wie eine Energieerhaltung zu haben, aber die so definierte Energie ist halt nichts kovariantes, also nichts, was nach der üblichen Interpretation physikalisch relevant wäre.

Ja, soweit dakor. Deshalb sprach ich von lokar Energieerhaltung und bezog mich hierbei auf T^{µŋ}(x);ŋ. Abgesehn davon ist es doch auch physikalisch okay, wenn du nur abhängig vom gewählten Bezugssystem soetwas wie Energieerhaltung hast. Die Geschichte mit der Isometrie auf einer Manigfaltigkeit funktioniert trotzdem. Findest du jene kannst du auch für jede Geodäte der Raumzeit einen Erhaltungssatz formulieren.

Schmelzer schrieb:Ansonsten, seit wann ist mv^2 boostinvariant? Du hast natürlich in jedem System einen Energieerhaltungssatz. Aber die Ausdrücke für die Energien der einzelnen Teile sind verschieden.

Jope. Find ich super, du scheinst, entgegen meiner ersten Annahme, vom Fach zu sein.

Schmelzer schrieb: Ja, aber je nach Wahl kriegst du halt andere Antworten zur kinetischen Energie.

Und wo ist hier das Problem? Lassen wir die Frage. Die genaue Antwort war mir eigentlich egal. Mach doch einen Thread auf zu deiner, vorsichtig formuliert, Idee. Würde mich nun interessieren. Also wenn du lust hast... ich wäre dabei dir zu versuchen das Leben schwer zu machen. Eine Diskussion in diesem Thread wäre zu weit weg vom Thema und für die meisten in diesem Zusammenhang nicht interessant.

@darkExistence
Ich bevorzuge keine big bounce Lösung, sondern meine Theorie liefert mir eine für Y>0. Allerdings bevorzuge ich schon nicht-singuläre Lösungen, weswegen ich Y>0 vorziehe.

Der big bounce würde aber genauso aussehen, wenn nur der Minimalwert klein genug gewählt ist. Was problemlos durch genügend kleines Y zu machen ist.

Allerdings verlangt die Beobachtung des frühen Universums ja auch noch Inflation. Also technisch
a´´(tau) >0. (Horizontproblem)

Und genau das liefert der big bounce ja auch. Für große a(tau) kann man den Zusatzterm dann aber vergessen, und Lambda >0 liefert die ganz normale beschleunigte Expansion.

Mal rein technisch vom Standpunkt von Ockhams Rasiermesser aus gesehen: Irgendwann, wenn a(tau) klein genug ist, gibt es einen Mechanismus, der a´´(tau) >0 liefert. Warum sollte der wieder verschwinden, wenn a(tau) noch kleiner wird? Da sollte a´´(tau) doch eher noch weiter wachsen. Und damit ist eigentlich recht plausibel, dass das nicht in einer Singularität endet, sondern zu einem big bounce wird.

darkExistence schrieb:Meine Frage war eine qualitative Frage, welche physikalische Natur hat deiner Meinung nach die Kosmologische Konstante, die dunkle Energie. Was führt physikalisch zu einem Big Bounce, in welchen Zeiträumen und was verhindert in einem solchen einfallenden Universum letztlich eine Singularität?

Also "physikalisch" im Sinne von einer noch fundamentaleren Theorie?

Die habe ich allerdings nicht. Ich habe eine Ätherinterpretation, aber die sagt mir nichts über die Terme im Lagrangian selbst. Die kommen aus einer Herleitung, bei der postuliert wird, dass sich Energie- und Impulserhaltung für den Äther formal über eine Variante des Noether-Theorems als Euler-Lagrange Gleichungen für die bevorzugten Koordinaten ergeben. (Klingt sicher erstmal komisch, aber eine nicht-kovariante Theorie kann man ja kovariant hinschreiben, mit den bevorzugten Koordinaten als Funktionen X(x). Und dann kann man für diese Felder auch Euler-Lagrange Gleichungen hinschreiben. Noether folgt dann sofort aus der Verschiebungssymmetrie X(x)->X(x)+c.

Die allgemeinste Theorie, die sich daraus dann ergibt, ist halt GR mit meinen Zusatztermen. Mehr fundamentaleren physikalischen Hintergrund gibt es dann weder für Einsteins kosmologischen Term (als Teil des GR-Teils) noch für die Zusatzterme selbst.

Nachzulesen auf gr-qc/0205035.

@atraback

atraback schrieb: Mach doch einen Thread auf zu deiner, vorsichtig formuliert, Idee. Würde mich nun interessieren. Also wenn du lust hast... ich wäre dabei dir zu versuchen das Leben schwer zu machen.

Ok, habe ich getan. Moderne Äthertheorie vorgestellt

felixmerk schrieb:Wie ist das jetzt, wenn sich die Überlichtgeschwindigkeit der Neutrinos in weiteren Versuchsreihen bestätigen lässt, hat sich Einstein dann geirrt ?

Ich hatte nur von den einem Versuch gehört und hatte man nicht da einfach den 2. Hauptsatz der ART nicht berücksichtigt?

Die Emperie wird natürlich eine veränderung in der struktur des Denkens erzwingen.

einstein kann sich nicht geirrt haben. die relativitätstheorie hat sich schon mehr als bestätigt. wenn dann muss sie erweitert werden. mal gucken

@fritzchen1

Ich hatte nur von den einem Versuch gehöhrt und hatte man nicht da einfach den 2. Hauptsatz der ART nicht berücksichtigt?

Man hatte den ersten Versuch noch einmal mit verbesserten Messmethoden wiederholt und hat dabei noch ein eindeutigeres Messergebnis erhalten - dass eben bei dieser Messung Neutrinos, schneller als das Licht, die Strecke zwischen den beiden Messpunkten zurücklegen.

Wo der Fehler bei der Messung jetzt tatsächlich steckt hat sich aber noch nicht geklärt ^^

@Schmelzer
hallo @Schmelzer wie ich das sehe steht des kartenhaus der einsteinschen relativitätsheorie
immer noch, grundsolide und fest verankert und ich habe angenommen wenn die CERN-physiker
die tür eintreten fällt das gebäude in sich zusammen. es fehlen ebend die bedingungen des
echten Urknalls und das schafft auch der CERN nicht. kein higgsteilchen, keine weltformel.
alles vergeblich Despina.

felixmerk schrieb:Wo der Fehler bei der Messung jetzt tatsächlich steckt hat sich aber noch nicht geklärt ^^

Und ich dachte, man hätte schlicht vergessen das unter einfluss der Gravitation Uhren langsamer gehen.
Sprich die Uhren mit denen gemessen wurde waren unterschiedlicher Raumkrümmung ausgesetzt. Und so der eindruck enstand das Neutrinus sich mit über LG bewegen.

Aber du hast vllt ein paar Links zu neueren Versuchsaufbauten.

@fritzchen1

Bei den Angaben zu den neuen Versuchsaufbauten müsste man wohl etwas länger googeln aber hier ist zum Beispiel ein kurzer Bericht der die momentane Situation wohl richtig beschreibt.

http://www.blick.ch/news/schweiz/neutrinos-wieder-schneller-als-das-licht-187401

@Despina
Ein Kartenhaus ist die Relativitätstheorie als solche nicht. Sie hat, was Voraussagen über den Gang der Uhren und vieles andere betrifft, hervorragende Leistungen erbracht.

Einige Teile der üblichen Raumzeit-Interpretation der RT dürften vermutlich zusammenbrechen. Und dies unabhängig von diesem Experiment, es gibt genug andere Hinweise darauf. Man muss hier jedoch genau zwischen physikalischer Theorie und metaphysischer Interpretation unterscheiden.
Die physikalische Theorie ist stabil, und wird als Näherung genauso überleben wie die Newtonsche Theorie das auch getan hat.

felixmerk schrieb:Bei den Angaben zu den neuen Versuchsaufbauten müsste man wohl etwas länger googeln aber hier ist zum Beispiel ein kurzer Bericht der die momentane Situation wohl richtig beschreibt.

http://www.blick.ch/news/schweiz/neutrinos-wieder-schneller-als-das-licht-187401

Der BLICK ist das schweizer Pendant zur BILD Zeitung. Bedauernswert dass solche links bei Google ganz vorn gelistet werden.

Am Versuchsaufbau selbst hat man nicht viel geändert. Der eigentliche Unterschied zur vorherigen Messreihe sind die wesentlich kompakteren Protonenpakete aus denen wiederum kompaktere Neutrinopakete entstehen. Vorher waren die Protonenpakete 10000 Nanosekunden lang, jetzt nur noch 1 bis 2 ns. Damit erreicht man eine bessere Statistik der Start/Ziel Zeit.

Schmelzer schrieb:Man muss hier jedoch genau zwischen physikalischer Theorie und metaphysischer Interpretation unterscheiden.

Kannst du vllt ein wenig besser erklären, was du hier mit metaphysischer Intertpretation meinst?

@Schmelzer

Ok, ich war der Annahme, das du bzgl deines aufgeführten Y Terms, der Singularitäten verhindert auch ein Big Bounce Modell vertrittst und eine formale oder physikalische Erklärung für die Umkehr der Expansion anbieten kannst, ich habe mir dein paper aber auch nur bzgl des Y Terms und Big Bounce durchgelesen.

Wäre für mich interessant gewesen, da ich mich derzeit mit der dark energy beschäftige, hier speziell mit dem der Quintessenz entliehenen Cosmon welches ein wenig umstrukturiert und zeitunabhängig noch tiefere Werte als -1 für den W-Parameter liefert und damit zum Big Rip führt und außer lokalen ART Schwarzlöchern keine Singularität beeinhalten kann.

Danke für die Verlinkung deines papers und deine Ausführungen.

Sorry für OT bzgl. des eigentlichen Thread Themas.

felixmerk schrieb:Bei den Angaben zu den neuen Versuchsaufbauten müsste man wohl etwas länger googeln aber hier ist zum Beispiel ein kurzer Bericht der die momentane Situation wohl richtig beschreibt.

http://www.blick.ch/news/schweiz/neutrinos-wieder-schneller-als-das-licht-187401 (Archiv-Version vom 21.12.2011)

Blick. Ist das so was wie die Bild in Deutschland? Was da steht ist doch völlig nichtssagend.

Ich gehe jede wette ein das es nicht so ist. Und wenn es tatsächlich so sein sollte, dann wird der Beweiss noch etwas länger auf sich warten lassen.

@fritzchen1
Damit meine ich die Raumzeit-Interpretation.

Die Metrik selbst hat eine einfache physikalische Interpretation: Die sogenannte "Eigenzeit" entlang einer Trajektorie beschreibt, welche Werte unsere Uhren anzeigen, wenn sie sich entlang dieser Trajektorie bewegen.

Nur stellt sich die metaphysische Frage, was diese Eigenzeit mit dem Fluss der Zeit zu tun hat. Hier gibt es den extremen Positivismus, der sagt, so etwas wie den Fluss der Zeit gibt es gar nicht, weil wir die absolute Zeit nicht messen können.

Es gibt nur ein vierdimensionales Gebilde namens Raumzeit.

Das tut so, als sei daran gar nichts metaphysisches, ist aber. Weil eben in einer anderen metaphysischen Interpretation dieses vierdimensionale Gebilde gar nicht zu existieren braucht. Dort existiert nur ein dreidimensionales Gebilde, der Raum, mit allem was drin ist. Und all das verändert sich in der Zeit. Die ist nicht messbar? Schlimm schlimm, so ein Pech aber auch. Aber doch noch lange kein Grund, irgendwelche seltsamen vierdimensionalen Sonderwelten zu konstruieren.

Dann gibt es auch noch Interpretationsvarianten, bei denen man irgendwie akzeptiert, dass da in unserer Weltbeschreibung doch irgendwas fehlt, wenn wir einfach bloß eine vierdimensionale Raumzeit haben. Irgendwie muss der Fluss der Zeit doch beschrieben werden. Eine zusätzliche bevorzugte Zeitkoordinate möchte man aber nicht. Was dann? Ein Modell, was ich solipsistische Zeit nenne, wäre eine Alternative: Ich bin beschrieben durch eine Weltlinie, aber eben nicht nur, sondern halt auch durch einen Punkt darauf, der sich da weiterbewegt. Die Geschwindigkeit, mit der er sich bewegt, ist durch die Eigenzeit beschrieben. Also Uhrzeit gleich solipsistischer Zeitfluss.

Solipsistisch nenne ich das, weil diese Interpretation sofort problematisch wird, wenn ich mehrere Personen annehme, die sich auf unterschiedlichen Trajektorien bewegen. Wir treffen uns, zu diesem Zeitpunkt kreuzen sich unsere Weltlinien, und gleichzeitig sind unsere beiden Weltpunkte an derselben Stelle. Später kommen wir wieder zusammen. Nur ist dann mein Weltpunkt woanders als deiner. Das Zwillingsparadoxon. Was kein Paradoxon ist, wenn es einfach nur um Uhrzeit geht, Uhren messen die Zeit halt nicht genau, sind beeinflusst von Geschwindigkeit und Gravitationsfeld.

Aber wenn ich diese Uhrzeit als wahre Zeit, als das, was den Zeitfluss beschreibt, nehmen will, wird das Zwillingsparadox eben doch paradox. Oder ich treffe halt, wenn ich dich wiedertreffe, nicht dich selbst, sondern einen Klon von dir, den ich vorher nie getroffen habe, und der sich nur scheinbar an mich erinnert, in Wirklichkeit aber nur einen Klon von mir getroffen hat.

Glücklicherweise sind dies ja alles metaphysische Fragen, wer sich also darüber überhaupt Gedanken macht, wird von Positivisten schon als Idiot abgestempelt, und man kann sich immer auf die positivistische Version zurückziehen. Es hat allerdings nicht wirklich den Anschein, dass die Physiker wirklich an diese Minimalversion glauben. Zumindest die Raumzeit als etwas objektiv existierendes ist weit verbreitet, und die Identifizierung von Uhrzeit mit wahrer, fundamentaler Zeit auch.

Einen anderen metaphysischen Aspekt sehe ich in der Frage nach dem Geltungsbereich des EEP (Einsteinschen Äquivalenprinzips). Ist es nur eine näherungsweise Äquivalenz, die möglicherweise in einer fundamentaleren Theorie wie der Quantengravitation gar nicht mehr gilt? Oder ist es eine tiefe fundamentale Einsicht, eine wirkliche Ununterscheidbarkeit auch auf dem wirklich fundamentalsten Level? Eine Frage, die das Experiment nicht entscheiden kann, genauer nur dadurch, wenn es die ART selbst widerlegt. Also eine metaphysische Frage wenn es um die ART selbst geht.

@Despina

Despina schrieb:ich habe angenommen wenn die CERN-physiker
die tür eintreten fällt das gebäude in sich zusammen. es fehlen ebend die bedingungen des
echten Urknalls und das schafft auch der CERN nicht. kein higgsteilchen, keine weltformel.
alles vergeblich Despina.

Warum sollte denn immer ein komplettes Gebäude zusammenfallen? Die bisherigen bestätigten Experimente ändern sich doch nicht. Warum sehen immer so viele Leute Wissenschaft als ein dogmatisches Gebäude an? Jeder Physiker wünscht sich nichts sehnlicher als in einer Zeit zu leben in der es noch offene naturwissenschaftliche Fragen zu klären gibt.

Ich möchte hier auch noch dazu sagen das jede Menge Respekt jedem gehört der etwas veröffentlicht. Denn man ist nie sicher doch irgendwo einen Fehler drin zu haben und von anderen zerissen zu werden.

Also was ich speziell dir sagen will @Despina die Leute die sich wirklich in die Physik hineinknien, auch die am Cern, machen keine Versprechungen, aber sie versuchen etwas neues herauszufinden, und egal was dabei herauskommt ist niemals vergeblich. Und ich persönlich denke viele gehen dafür an ihre persönliche Grenze was ihre Schaffenskraft angeht.