Sehr geehrte Gäste, liebe Bundesbrüder, liebe

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Sehr geehrte Gäste, liebe Bundesbrüder, liebe Uttenreuther,
Ihr habt Euch heute auf was eingelassen … ein „Laie in der Physik“ darf Euch vortragen.
Ich habe wohl 5 Jahre lang als Gasthörer den Physik-Campus besucht,
aber ich habe nie die Pflicht mitgemacht, sondern immer nur die Kür. Das heißt konkret,
so gut wie keine Übungen, nie Zwischenprüfungen. Außer Einstein´s Weltformel „E = mc 2“
kaum mehr.
Geht das überhaupt? Ja es war am Anfang der 5 Jahre nicht leicht. Mein Einstieg war viel
Logik, oder besser es war Kategorienlehre. Es war der Ansatz, hinter allen mathematischen
Ableitungen immer zu fragen, worauf will der Herr Professsor da wohl hinaus
… übrig bleiben dann die Phänomene hinter den mathematischen Termen. Und diese mit
praktischem Denken zu verstehen, hat mir viel Freude, gemacht. Aus Einstein´s späteren
Jahren ist bekannt, daß er seine wunderbar neue Welt „so einfach“ zu erklären wußte.
Heute werde ich mich viel auf einen Autor beziehen, der es ähnlich macht, der uns die noch
viel komplexere Physik 100 Jahre nach Einstein verständlich machen kann. Ich meine Harald
Fritzsch und sein 2005-er Buch
„Das absolut Unveränderliche in der Physik“ die letzten Rätsel der Physik
welches Ihr als Taschenbuch bei Piper findet.
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Harald Fritzsch *1943 ist theoretischer Physiker. 1972 hat er zusammen mit Murray Gell
Mann die Quanten-Chromo-Dynamik beschrieben, das ist die Physik, welche in den
Kernbausteinen des Atomkernes, in den Protonen und Neutronen die Quarks beschreibt und
die sog „starke Kraft“, welche sie dort im Einschluß hält.
Bild 4: Was ist wirklich unveränderlich in unserer Welt ?
Es könnten die drei großen Theorien sein, Einstein´s „Allgemeine Relativitätstheorie“ ,
die Quantenphysik von Planck und Nachfolgern, das Standardmodell der Elementarteilchen.
- aber sind diese Theorien schon vollständig von uns Menschen „erkannt“?
- oder stehen vor diesen Theorien nur einige wenige Logiken/Kategorien welche
„unveränderlich“ alle Physik, ja das ganze Sein prägen
- m.a.W.: sind nur ein paar Naturkonstanten unveränderlich?
Bild 5: Gibt es eine ontologische Zweiteilung in ideale und reale Welt ?
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Diese Frage führt darauf hinaus, ob vor den realen = physikalischen Phänomenen evtl. so
was wie Platon´s ideale Wesenheiten existieren könnten
- … im 20.ten Jh. hat sich mit solchen Fragen etwa der engl. Physiker und Mathematiker Rodger Penrose befaßt, ein Freund und
Zeitgenosse von Stephen Hawking … die Frage was ist real und was ist nur virtuell, könnt Ihr Euch in seinem Werke
„Computerdenken“ aus einer ganz neuen Sicht angucken
-
bringt uns ein geometrischer Einstieg da evtl. weiter : es gibt die Vorstellung von der
idealen Kugel, aber alle realen Kugeln sind ihr nur ähnlich (das ist fast ein Synonym für das Verhältnis von
Theorie und Experiment in der ganzen modernen Naturwissenschaft)
Bild 6: Was sind Naturkonstanten ?
Je nach Definition und Zählung kennt man bis zu 27 sog. Naturkonstanten.
Danach ist jedes Grundteilchen im Standardmodell der Elementarteilchen eine
Naturkonstante. Aber mit Fritzsch zu reden, gibt es vielleicht nur 3 wirklich
„unveränderliche“ Naturkonstanten,
das Licht, die Gravitation und die Planck-Masse.
Im Weltbild der heutigen Physik ist Symmetrie die Grundvorstellung vor allen physikalischen
Phänomenen geworden. Symmetrie sagt, alles bleibt erhalten
- wir kennen diese These für die Energie … sie wandelt sich immer nur um
- weiter Einstein´s Weltformel „E = mc2“: selbst Masse + Energie zusammen seien im
ganzen Kosmos und für alle Zeiten eine unveränderliche Größe
Wenn das so ist, ist das der Begriff von „ewig“`?
- das fängt ganz formal an mit der mathematische Gleichung „Plus = Minus“
- und alle physikalischen Bilder von Symmetrie sind seine Fortsetzung
- in allen 4 Grundkräften und allen ihren Feldern gleichen sich „Plus und Minus“ aus
Ein Exkurs heraus aus der Physik in höhere Formen des Seins
-
gibt es Entsprechungen von „Symmetrie“ in den höheren Schichten der realen Welt ?
wäre die Polarität „männlich/weiblich“ in der Biologie solch eine Entsprechung ?
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Bild 7: Mit den 4 Grundkräften meinen wir
- die Gravitation
- die elektromagnetische Kraft
- … diese zwei wirken als makrophysikalische Kräfte im Kosmos und wir spüren sie täglich
- … die schwache Kraft (welche die Atomkräfte beschreibt)
- die starke Kraft (welche die Kräfte innerhalb der Atom-Kernteilchen beschreibt … Quarks)
- … diese zwei wirken nur mikro-physikalisch (wir spüren nichts von ihnen)
Beiden Physiken fehlt bis heute die Vereinigung in einer „Theory of Everything“ .
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Bild 8: Das Standardmodell der Elementarteilchen (nach Fritzsch)
Bild 9: Nochmals alle diese Elementarteilchen in einem anschaulichen Bilde
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Teilchen und Kräfte werden „verbunden“ durch sog. Kraft-Vermittlungsteilchen.
Ein Beispiel: das Gluon „verbindet“ vermittels der starken Grundkraft die Quarks
miteinander. Die theoretische Schwachstelle dieser großen Theorie ist, daß bei allen vier
Grundkräften alle 6+6 Teilchen als mathematische Punkte definiert sind = als Singularitäten.
Daher ein Exkurs zu den Gültigkeits-Grenzen der ART:
sie wird absurd in extremen Zuständen: der Ur-Meter in Paris schrumpft zum Punkte,
wenn er sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Auch die Masse eines Raumschiffes,
gar der ganzen Erde sei bei C in einem Punkte „verdichtet“!?
Also: Einstein gilt nicht mehr in der Singularität … Schwarze Löcher scheinen real zu
existieren … doch sie sind nach heutiger Meinung nur annähernde Singularitäten
Und hier hat Fritzsch eine Frage an das Standardmodell:
Alle 6+6 Grundteilchen sind Singularitäten im Raume = also Punkte,
trotzdem seien sie ausgestattet mit Kraftfeldern. Und Fritzsch weiter:
- Vielleicht müssen wir bald die Vorstellung eines Massenpunktes aufgeben
- insbes. wenn wir im Innern von Quarks neue Bausteine entdecken sollten
Wir erkennen: Singularitäten sind theoretisch vorstellbar, zunächst sogar schlüssig
… aber sie sind ein Hinweis, daß die Theorie erweitert werden müßte, um die reale Welt und
ihre Phänomene vollständiger und richtiger abzubilden.
Der berühmte Philosoph Karl Popper sagt:
Einstein´s Weltbild ist nicht falsch, aber es ist noch nicht vollständig.
Würde das Weltbild der Physik vollständiger sein, wenn man (nach der Entdeckung des Higgs-Teilchens)
nachvollziehbare Relationen zw. den Massen mathematisch und experimentell erkennen
und beschreiben könnte? Fritzsch nimmt an, daß solche Relationen geometrisch unterlegt
sein sollten. Etwa weiß man schon heute, daß die Wurzeln der Massenverhältnisse der
Quarks den Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks entsprechen … nämlich m u/mc und md/ms
Exkurs: Seit Jahren folgere ich mit Platon und Rodger Penrose ähnlich, ob die reale Welt in irgend einer Form durch
eine ideale Welt konstituiert sein könnte. Und mein Schluß war: Das dürfte weniger algebraisch/mathematisch
erklärbar sein, vielleicht aber geometrisch. Dazu ein Beispiel: :
-
in der realen Welt kann eine Kugel immer nur annähernd verwirklicht sein
doch in der Theorie beschreibt man ideale Kugeln
Vielleicht könnte Nicolai Hartmann´s Ontologie dieses Bild von der Physik Physik noch vertiefen?
Vor der Physik steht für mich eine Form der Philosophie, die sich Ontologie nennt,
das ist die Lehre vom Sein. Das will ich mit dem Philosophen Nicolai Hartmann begründen,
der von 1882 – 1950 gelebt hat. Er hat ein gewaltiges Werk hinterlassen und ich betrachte
ihn als den größten Philosophen überhaupt.
Seine Wirkungs-Stätten waren.
1905 Marburg
1925 Köln
1931 Berlin
1946 Göttingen
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Bild 10: Nicolai Hartmann und sein Werk
Bild 11: Nicolai Hartmann hat alles druckreif zu Papier gebracht
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Bild 12: Hier der obige Text nochmals gedruckt:
Dieser kurze Text aus „Philosophie der Natur“ steht gegen alles Deuten und gegen alle
freihändigen Hypothesen in der Wissenschaft.
Mit außerordentlicher Klarheit hat Nicolai Hartmann jahrzehnteland jede Nacht durch
gearbeitet (auch im Kriegs-Winter 1944/45 in Berlin-Babelsberg). Was hat er uns alles hinterlassen!
Zur Einführung in sein Werk sind zwei Bibliographien recht nützlich.
1952 Ballauf Theodor „Bibliographie zu N.H.“
1982 Nicolai Hartmann 1882 – 1982
Über ihn könnte ich stundenlang erzählen. Insbesondere stehe ich dafür, daß seine
Kategorienlehre für die Physik wichtiger ist als die Mathematik. Seine Kategorien, so wie er
sie vor über 60 Jahren vorgelegt hat (Kategorie = unbedingt gültige, widerspruchslose Erkenntnis), können uns
alle Grundfragen der Physik erschließen.
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Bild 13: Die wichtigsten Kategorien der Natur sind nach Hartmann diese:
Nur je einen Satz zu den 3 wichtigsten (hier fett gedruckten) Kategorien:
Kausalität begründet alle Gesetze der Physik und damit die gesamte reale Welt.
Wenn zwei solche Ursachen zusammen treffen, ergibt sich Wechselwirkung.
Dieses Zusammentreffen ist oft Zufall. Und aus vielen wechselwirkenden Gebilden/Gefügen
entsteht „zufällig“ die Welt als Ganzes, so wie sie ist.
Hartmann sagt: Die moderne Zeit hat mehr und mehr ein Weltbild formuliert, in der alles
„maschinenhaft“ ablaufe. Und wir haben uns zunehmend eine „mechanistische“ Welt
vorgestellt, die philosophisch/weltanschaulich gesehen eine früher „teleologische“ Welt
abgelöst hat (Teleologie: Lehre vom Endzweck der Welt). Gerade Hartmann ist ein Verfechter einer nichtteleologischen Welt. Trotzdem sagt Hartmann: .
- selbst wenn alles in der Welt kausal bestimmt sei
- für das physikalisch und metaphysisch Erste müsse man etwas a-kausales annehmen.
Hartmann wirkte seit 1931 in Berlin, wo er das philosophische Seminar an der HumboldtUniversität leitete. Gewohnt hat er in Babelsberg, ganz nahe an Einstein´s Villa am CaputhSee. Wenn beide fachlich und menschlich zueinander gefunden hätten !
Aber ich will ja kein philosophisches Seminar halten.
Ich will über unsere Welt staunen, so wie sie ist.
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Bild 14: Schaut Euch einmal die Formen unserer physikalischen Welt an.
Sie fügen sich ineinander wie die russische Schachtel-Puppe Matroschka :
Bild 15: Das wären also die Hierarchien unseres Kosmos: Darstellung Hans Paul
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Die Skalen-Unterschiede zwischen diesen Hierarchien sind gewaltig
- Physikalisch = real von 10-35 m bis 10+24 m (von der Planck-Länge bis zur Größe des Universums)
algebraisch kann man diese Skala ins Unendliche steigern von 10-00 bis 10+00
- und in der Phantasie/Science Fiction setze ich uns eine unendliche Basis 00-00 bis 00+00 ?
Das ist ein Gedanken-Spiel. Es führt mich im Gegenzug zu der starken Vermutung, daß unser
Kosmos in der Realität seine Grenzen haben dürfte. Davon unbeirrt kann die Mathematik viel
weiter formulieren, wenn sie nur „in sich logisch“ bleibt. Menschliche Phantasie kann auch
diese Grenzen überschreiten (um Grenzen zu erweitern) … aber sie sollte nicht grenzenlos werden.
Brian Schmidt, der Physiknobelpreis-Träger 2011 sagt „Theorien müssen überprüfbar sein“.
Der Experimental-Physiker sagt dies zu recht … was habe ich mit den Jahren doch an
„Vorschlägen“ gelesen, um die Welt nach Einstein und Planck theoretisch voran zu bringen.
Dieses Jahr wurde der Nobelpreis an drei Forscher am Supernova Kosmologie Projekt
vergeben; da hat man 1998 messen können, daß weit entfernte Sterne sich schneller von uns
entfernen als die nahen. Seitdem nimmt man also an, daß sich der Kosmos seit dem Urknall
nicht nur ausdehnt, sondern daß diese Ausdehnung sich aktuell gar beschleunigt. Und seitdem
steht man vor dem neuen Rätsel, daß es neben der beobachteten Energie und Materie auch
noch mehr davon geben müsse … man nennt sie dunkle Energie und dunkle Materie
(dunkel heißt nichts anderes als, derzeit nicht erklärbar und derzeit nicht meßbar).
Bild 16: Die große Vereinigung (ein Bild nach Harald Fritzsch).
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Diese Vereinheitlichungs-Hypothese für 3 von 4 Grundkräften (ohne die Gravitation)
führt ebenfalls zurück zu einem (singulären?) Beginn aller Materie der Welt.
Das ist rechts im Bilde der Punkt, wo die drei Grundkräfte „zusammen laufen“
Die „große Vereinigung“ gilt als Gral der Physik und meint die gemeinsame Begründung der
drei Naturkräfte: em = el.magn. Kraft w = weak für schwache Kraft s = starke Kraft.
Von rechts nach links gelesen postuliert dieses Schema also die Herkunft der 3 hier gezeigten
Naturkräfte aus einem gemeinsamen Ursprung. Diese Herkunft hätte nach den bisherigen
Experimenten bei Energien stattgefunden, wie sie im frühen Kosmos geherrscht haben
könnten. Die verschiedenen Neigungen der Kopplungskräfte kann man mathematisch
rückwärts extrapolieren zu einer Energie von 1,5 x 1016 GeV … dort wäre dann ihr
gemeinsamer Ursprung zu suchen = die „Große Vereinigung“.
Aus diesem Bilde leitet sich aber auch ab, daß alle Felder und ihre Feldstärken
(je nach Zustand des Universums und seiner Energie zu bestimmten Zeiten) in der Zeit veränderlich waren.
Nach Einstein´s Relativitätstheorie sind die Felder auch lokal unterschiedlich … was sind
dann noch unveränderliche Natur-Konstanten?
Die Experimental-Physiker sagten also, es muß ein Teilchenbeschleuniger her, der solche
Energien nachbilden kann. Was ist ein Teilchenbeschleuniger?
Seit über 50 Jahren baut man Maschinen, in welchen Elementarteilchen aufeinander
geschossen werden können. Das Prinzip eines Teilchenbeschleunigers ist einfach:
- Man nehme ein luftleeres Glasrohr, verschließe es beiderseits mit einer Metallplatte
- Dann schließ man beide Platten-Enden an eine 12 Volt-Autobatterie an
- Elektronen werden von der negativen Platte abgestoßen, fliegen zur positiven Platte
Bei 12 Volt schaffen die Elektronen eine Geschwindigkeit von 2060 km/sec.
In der Fernsehröhre fliegen die Elektronen mit 84000 km/sec. auf, das wird schon annähernd
relativistisch, beträgt die Lichtgeschwindigkeit doch 300000 km/sec.
Aber man brauchte mehr Energie , um mit so leichten Teilchen, wie es die Elektronen sind,
etwa einen Atomkern zu zerschlagen. Längst hat man statt der geraden Röhre einen Ring
verwendet und die Elektronen gegeneinander geschossen, damit erreicht man mehr Energie.
Dann nahm man schwerere Teilchen, etwa Nukleonen. Dann erhöhte man die
Schußgeschwindigkeit. 1955 erreichte man mit solchen Maschinen 99,95 % von C.
Und bei CERN in Genf plant man seit langem die Weltmaschine, die 2012 (?) 99,9999998 %
von C erreichen soll, den Large Hadron Collider = LHC.
Hauptziel aller dieser Beschleunigungs-Experimente ist die Umwandlung von Masse in
Energie … oder, wenn´s knallt, kurzzeitig auch die Umwandlung der verwendeten Teilchen in
alle möglichen anderen exotischen Teilchen. Im Laufe der Jahre hat man mit solchen
Kollisions-Experimenten das System der Elementarteilchen schrittweise überprüfen können
und viele jeweils von der Theorie vorhergesagte neue, zumeist unbeständige Teilchen
entdeckt.
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Bild 17: Das ist also der Large Hadron Collider = LHC am Genfer See.
Hier seht Ihr den „Large Hadron Collider“ als einen 27 km langen unterirdischen Ring bei
Genf. Der LHC wurde 2009 erstmals hochgefahren, ist wegen eines Kurzschlusses in den
Magneten „kollabiert“ und nach dem notwendigen 2.ten Start wird er 2012/2013 wohl die
Höchst-Energie erreichen.
Es folgt ein Schema-Bild eines hoch-komplexen Teilchen-Detektors, mit dem man an der
Weltmaschine nach extrem seltenen Kernteilchen-Zerfällen sucht:
- links kollidieren Protonen, sie produzieren B-Mesonen in großer Zahl
- … siehe die charakteristischen blauen Linien im Bilde
- in seltenen Fällen sollen 2 unterschiedlich geladene Myonen entstehen
Das erfordert höchste technische Präzision der Geräte und einen Computer von höchster
Leistung. Längst werden von den Milliarden Informationen, die von jedem Ereignis erfaßt
werden, die allermeisten weg gefiltert und die wohl interessante „Stecknadel im
Heuhaufen“ bleibt übrig zur wissenschaftlichen Auswertung.
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Bild 18: Schema-Bild eines Teilchen-Detektors
Bild 19: Weitere Bilder vom LHC
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Weil die Power-Point-Präsentation hier 4 Bilder übereinander gelegt sind, zeige ich die Bilder
zum Aufbau und zum Betrieb des LHC nochmals einzeln:
Bild 19a: Der Tunnel des LHC vor Einbau der Magneten
Bild 19b: Der Tunnel des LHC im fertigen Zustand
Bild 19c: Prototyp eines Dipolmagneten
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Bild 19d: Ein fertiger Teilchen-Detektor 2007
Für die Größe dieses Geräte-Wunders beachtet den Monteur mit dem gelben Helm ganz
rechts unten.
Gut 100 Jahre nach Einstein kann es in Genf also recht spannend werden.
Was erhofft man sich?
((1) wir stehen nahe vor der experimentellen Nachbildung von Teilchen-AntiteilchenPaarbildungen und deren gegenseitiger Vernichtung !?
- nach de.wikipedia.org/wiki/antimaterie hat man erstmals Elektronen und Positronen lange Sekunden in Teilchenfallen existent
gehalten; im April 2011 konnten 300 Anti-Wasserstoff-Atome in einer Teilchenfalle 17 Minuten lang bei 1 K existent gehalten
werden. Das ist ein großer experimenteller Fortschritt, um das Verhalten von Anti-Materie zu erforschen
((2) Man hofft, mögliche Symmetrie-Verletzungen (CP-Verletzungen) im Standardmodell
nachzuweisen, also die Frage zu beantworten:
Warum hat sich im frühen Universum Materie gegen Antimaterie durchgesetzt ?
((3) Und natürlich hofft man auf die Entdeckung des Higgs-Teilchens, daß gem. der Theorie
von der „Großen Vereinheitlichung“ allen anderen Teilchen ihre Masse verleihen soll.
- Harald Fritzsch sagt aber gleich dazu: es kann auch ganz anders sein, vielleicht gibt es das Higgs-Teilchen gar nicht ?!
- … siehe oben das Bild von der russischen Puppe
LHC-Zwischenergebnisse im Januar 2012
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Was war wohl das erste Phänomen im Weltall?
Unsere herrschende Physik spricht von einem Urknall und einer stetigen Expansion danach.
Exkurs zur Expansion des Universums:
Nach http://de.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_universums
wird die Expansion des Universums grds. aus Einstein´s Feldgleichungen zur ART gefolgert. Und deswegen hat
Einstein auch die sog. Kosmologische Konstante in die ART eingeführt.
Seit Hubble ist die Expansion des Universums allgemein akzeptierter Stand der Physik
rückwärts schauend wird demnach ein Urknall gefolgert
… dies vor 13,7 Mrd. Jahren
… und die aktuelle Expansion verlaufe derzeit mit 65 km/sMpc
vorwärts schauend nimmt man seit dem „Supernova Kosmologie Projekt“ an, daß die Expansion derzeit
gar zunehme
Aber zu welchem Endzustand führt dies? Dazu später.
Gemäß dem Supernova Kosmologie Projekt hat man 1998 an der Helligkeit ferner Supernovae 1a festgestellt,
daß die Beschleunigung zutreffe. Der Nobelpreis ging dafür 2011 an Paul Perlmutter, Adam Riess + Brian Schmidt.
Welcher Endzustand ist zu erwarten? Das ist auch nach 1998 unklar und grds. ist offen
ob man eine ewige Expansion annehmen solle
oder einen Endkollaps (sozusagen das Gegenteil vom Urknall)
Logisch andere Verläufe werden auch in web.physik.rwth-aachen.de/hebbecker/lectures
nicht diskutiert.
Wie ist die Expansion im Zusammenspiel von Energie und Materie überhaupt zu erklären?
die Dichte der dkl. Materie sinke schneller als die Dichte der dkl. Energie
dies inbes. deswegen, weil bei Raumvergrößerung die Materie sich ausdünne
… und die weil die Energiedichte im Vakuum konstant sei = nicht abnehme
Ergebnis sei „Beschleunigung“ der Expansion des Universums
Eigen: ein plausible These könnte es auch sein, die treibende dkl. Energie in den Vakuum-Fluktuationen des leeren
Raumes zu suchen e
HP 10.12.11.
Also: ein Urknall sei der Beginn unseres Kosmos gewesen.
Das wäre die ultimative Singularität!?
Aus der Planck-Größe von 10-35 m soll sich binnen 13,7 Mrd. Jahren das ganze Weltall
entwickelt haben. Ich setze das Wissen um den Urknall voraus.
Steven Hawking hat die „Keine-Grenzen-Bedingung“ für unser Universum vorgestellt;
das Universum wäre gleichzeitig endlich und unendlich … es habe keine Ränder, keine
Grenzen und keine Singularitäten. Er veranschaulicht es am Beispiel einer Kugel:
deren Oberfläche hat eine endliche Größe aber man kann auf ihr unendlich weit gehen,
man kommt immer nur an den Ausgangspunkt zurück.
Dazu zwei einfache Bilder zur Veranschaulichung.
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Bild 20: Die Erde vom Weltall aus betrachtet, auch auf ihr kann man unendlich weit gehen
Bild 21: Bild 21: Hawking: Der Kosmos als expandierender Luftballon
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Nach der herrschenden Meinung der Kosmologen hat unser Universum als Ganzes eine
Gesamtkrümmung, als ob es sich um sich selbst schließe … Einstein hat dies nicht so gesagt,
aber man muß es aus der ART schließen. Dann weiter zur Expansion dieses Universums:
Hawking hat sich das Universum als einen sich vergrößernden Luftballon vorgestellt.
Wenn man den aufbläst, verändern sich alle Strecken auf seiner Oberfläche. gleichzeitig
entfernen sich dabei, daß sich (vom Betrachter aus gesehen) die fernen Punkte mehr, d.h. schneller als
die nahen Punkte.
Nochmals die Bilder veranschaulicht:
Der 3-dimensionale Kosmos wird als 2-dimensionale Kugel-Oberfläche dargestellt:
- der Beobachter sieht alle Entfernungen „relativ“
- bei der Expansion erscheinen alle Distanzen größer, je entfernter je mehr
Muß die ganze Expansions-Annahme, muß gar der Urknall am Anfang hinterfragt werden?
Jetzt Hawking zum Urknall: Er beschreibt den Anfang etwas anders so:
- der Anfang der Zeit war ein regelmäßiger Punkt der Raumzeit
- und das Universum hat seine Ausdehnung in einem sehr gleichmäßigen und
geordneten Zustand begonnen (lies seine 1988-er „Kurze Geschichte der Zeit“ Seite 187)
Könnte der Beginn des Kosmos so ähnlich stattgefunden haben?
Wir waren vorhin mit Fritzsch = Bild 16 bei der großen Vereinigung. Was war vorher?
Ich versuche es mal ontologisch:
Bild 22: Die ontologisch ersten Phänomenen
(Hypothese Hans Paul, nach Fritzsch und Hartmann):
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Das ist eine persönliche Hypothese zur möglichen Entfaltung der 4 Grundkräfte
- nach Fritzsch (und der herrschenden Meinung) sieht man in „3“ die große Vereinigung.
- davor stelle ich mir den Anfang ähnlich vor wie Hawking, doch ich formuliere ontologisch
mit Nicolai Hartmann etwas anders.
Das Bild ist bezieht sich nur auf die mögliche Reihenfolge der Entfaltung der Grundkräfte.
Andere Merkmale als diese mögliche Reihenfolge machen auch dieses Bild schnell
vielfältiger.
Zur Erläuterung:
((1) Der ontologisch leere Raum
- Raum und Zeit als ideale und ein-dimensionale Einheit
- ist der leere Raum das physikalisch und metaphysisch (?) Erste
((2) Licht entsteht als erstes Phänomen „aus der Mitte“ des leeren Raumes
- seine Doppelnatur erzeugt die ersten zwei Felder = erste Symmetrie auch von Abstoßung/Anziehung
- em als Kontinuum = Felder durchdringen sich gegenseitig
- g als Dis-Kontinuum = Teilchen sind gegenseitig undurchdringlich
Dieses Phänomen gibt eigentlich schon Anfang und Entwicklung des Kosmos vor
Aber gab´es da schon erste materielle Substanzen in Planck-Größe
… Vakuum-Fluktuationen, Higgs-Teilchen ?? (Hinweis auf die gestrichelte Linie zw. 2+3)
((3) Das erste Teilchen als zweites Phänomen … These von der großen Vereinigung
- das Higgs-Teilchen entfaltet die nächsten zwei Felder
- und s + w werden die „Struktur-Bildner“ für
- alle weiteren Teilchenbilden sich gem. dem „Standard-Modell“
Jetzt möchte ich Euch eine hypothetische Physik vorstellen. Es wäre die ultimative
Symmetrie … Jean E. Charon´s komplexe Relativitätstheorie. Charon war ein frz.
theoretischer Physiker, der 1920 -1998 lebte. Seine Hauptwerke erschienen in den 1970-er
Jahren. Vermittels der Mathematik der komplexen Zahlen hat er Einstein´s Weltbild
erweitert. Er hat jedoch nur in der Esoterik eine gewisse Rezeption erfahren. Betrachtet das
folgende als Science Fiction vor aller etablierten Physik. Und ich wiederhole das nach Bild 9
zu den Hierarchien im Kosmos gesagte:
Unsere Phantasie kann Grenzen überschreiten (um Grenzen zu erweitern) … ob sie grenzenlos wird,
müßt Ihr selbst entscheiden. Mir hat der Autor der „komplexen Relativitätstheorie“ zum
Verständnis der physikalischen Welt und der Welt überhaupt viel geholfen.
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Bild 23: Jean E. Charon, Paris und seine Äonen
Bild 24: Charon´s wichtigste Werke
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Das interessante ist, daß Charon auf der 1970 bekannten Physik aufbaut und diese „nur“
erweitert. Aber Mathematik kann ja schnell widerspruchsfrei „konstruiert“ werden.
Aus den Grundzügen seiner komplexen Relativitätstheorie:
„Eins zu eins“ wird von ihm die SRT + ART übernommen … sie bleibt zu 100 % gültig
- dann erweitert er sie mathematisch-komplex
- … damit postuliert er eine doppelte Raumzeit, eine für die Materie, eine für den Geist
- … und auf der komplexen Rückseite aller bekannten physikalischen Phänomene
erscheinen jeweils gegenläufige Phänomene
Die dt. Übersetzung seines Hauptwerkes erschien 1979 unter dem Titel:
„Der Geist der Materie.“
Auf drei Inhalte seiner komplexen Relativitätstheorie will ich näher eingehen:
((1) Zuerst ein einführendes Beispiel zur Gegenläufigkeit aller komplexen Phänomene:
In der Welt der Materie läuft die Zeit vorwärts, in der Welt des Geistes pulsiert die Zeit
rückwärts. Die zweite immaterielle/komplexe Welt befindet sich innerhalb jedes Elektrons.
Charon beschreibt zunächst alle bekannten physikalischen Merkmale des Elektrons. Dann
erweitert er das Bild dieses Elementarteilchens mit vollkommen neuen Merkmalen im
Inneren … es werden „ewige Äonen“ konstruiert, die als mikro-schwarze Löcher den allgegenwärtigen „Geist der Materie“ darstellen sollen. Wenn Geist mit Information identisch
sei und Information aus der Energie des Lichtes entstünde … was könnte das heute
bedeuten?
((2) Elektronen als Träger der mentalen Raum-Zeit
Zunächst ist das Elektron ein pulsierendes reales Elementarteilchen
- mit einer Pulsfrequenz von 10-23 Sec.
- und einem mittleren Durchmesser von 10-14 m
- … bei Größen-Schwankungen zwischen 106 – 1014 g/ccm
- … durchlebt es Temperaturschwankungen von 1011 – 10120 Grad
In diesem Zustand existiert es „ewig“ und seinen Innenraum stelle man sich als einen
Speicherchip vor, in welchem unendlich viele reale Photonen in höchster Frequenz arbeiten
und ständig über virtuelle Photonen mit der Außenwelt in Kontakt kommen können.
Exkurs: die schnellsten Computer der Welt erreichen 2011 eine Rechen-Geschwindigkeit von ca. 1015 Mal pro Sec.
… das Elektron würde also noch 108 Mal schneller sein = 100 Mio Mal schneller.
Die Photonen in den Elektronen können verschieden miteinander wechselwirken;
aber sagen wir mit Blick auf unsere Computer besser: Speicherstellen in den Chips können
verschieden miteinander kommunizieren
- innerhalb eines Elektrons können sich 2 Innen-Photonen miteinander austauschen
- ein Innen-Photon tauscht sich mit einem Photon im äußeren Milieu aus
- ein Innen-Photon beeinflußt ein Außen-Photon
- … Außen-Photon kann eines im freien Milieu sein, oder eines in einem anderen Elektron
Damit sind rein logisch alle möglichen Wechselwirkungen genannt.
Ich bringe das in folgender Tabelle zur Anschauung:
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Bild 25: Arbeitsweisen der mentalen Raum-Zeit
Die Arbeits- resp. Informationsweisen wurden zuerst noch so benannt wie es hier in Spalte 1
steht: (Quelle: „Geist der Materie“ 1979). Nach der abschließenden Formulierung der
Gleichungssysteme der komplexen Relativitätstheorie hat Charon sie im Jahre 1987
„physikalischer“ beschrieben (Spalte 3):
- jeder Speicherplatz = jedes Photon definiert 1 Symbol des mentalen Innen-Raumes
- und jedes Symbol entspricht 1-er Form des realen Außen-Raumes
Im Unterschied zu unseren Computern kann solch ein Symbol eine durchaus „komplizierte“
geometrische Form oder ein elementares physikalisches Gebilde repräsentieren
… insbesondere wenn man annimmt, daß eine Schar von Speicherplätzen = eine
Teilgesamtheit von Photonen ein hierarchisch höheres physikalisches Gebilde abbildet.
zu 1) Reflexion: es werden Speicherinhalte intern reorganisiert, und auf die neuen plus alten
Speicherinhalte kann bei jeder Pulsation zurück gegriffen werden.
zu 2) Erkenntnis: Im Außen-Raum gilt grds. der Thermodynamische Hauptsatz, d.h. es nimmt
die Ordnung ständig ab (der Zuwachs an Formenvielfalt steht dem nicht entgegen). Im
Innen-Raum nimmt die Ordnung immer nur zu; das liegt daran, bei jedem Erkenntnis-Akt der
Spin zunimmt und im höheren Spin der niedrigere/vorherige Spin erhalten bleibt
… dieses Haupt-Merkmal eines universellen Quanten-Computer wird gleich noch vertieft.
zu 4) Liebe: Symbole können sich nur „vereinigen“, wenn die beiden Elektronen zuvor grds.
gleiche Speicherinhalte hatten … ferner müssen rein physikalisch Richtung und
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Geschwindigkeit = Energie beider Photonen übereinstimmen, damit sich eine Interaktion
ergeben kann. Das ist das Grundphänomen von Kohärenz, das wir seit kurzem in der
Lasertechnologie nutzen.
zu 3) Taten: Hier behauptet Charon, daß ein Photon des Innen-Raumes „wählen“ könne,
was es tut … damit wir nicht in einen Teleologie-Streit geraten, interpretiere ich das neutral:
solche Wechselwirkung ergibt sich nur, wenn die Umstände gerade passen. Lassen wir
andere drum streiten ob es Wahl- bezw. Willensfreiheit gibt oder nicht.
Exkurs: Bild 22, Spalte 4: IT-Entsprechung??? Da habe ich Euch eine Black Box angeboten.
…Zu einem Kommentar fehlen mir die Grundlagen. Aber da wir in der Uttenruthia eine große Fraktion von
Informatik-Studenten haben, möchte ich Euch dazu anregen, hier Entsprechungen zu suchen.
Finden wir sie in der Semantik = Lehre von den Zeichen und Symbolen? Müssen wir uns auch künftig auf Bits & Bytes
konzentrieren, oder können wir uns ein künftiges Internet vorstellen, das mehr als nur „Worte“ erkennt.
Diese physikalischen Arbeitsweisen sollen nun noch in Matrizen-Tafeln erläutert werden
… und denkt hierbei immer an einen künftigen universellen Quanten-Computer.
Bild 26: Matrizentafel 1 = Erkenntnis = Schaffung neuer Symbole
links das vorher, rechts das nachher im Speicher
Die Arbeitsweise in Tafel 1:
- von 3 Photonen verändert 1-es seinen internen Speicherinhalt
- es springt vom Grundzustand = Spin1 in den Spin2-Zustand
- … wobei der alte Spin1-Zustand erhalten bleibt (Prinzip des Quantencomputers)
- und die Zustände erkennen sich bei jeder Pulsation wieder = Erinnerung
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Bild 24: Matrizentafel 1a = Reflexion = Reorganisation vorhandener Symbole
links das vorher, recht 2 von vielen Möglichkeiten nachher
Die Arbeitsweise in Tafel 1a:
- alle Photonen erhalten neue Speicherplätze
- … die Spinzustände bleiben erhalten … dies bei vielfältig möglicher Umverteilung
- hier möchte ich eine Analogie zu unserem lebenslangen Denken erkennen
- … wenn man die Arbeitsweisen 1+ 1a „addiert“
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Bild 28: Matrizentafel 3 = Liebe = Vereinigung 2-er Symbole
Hier gibt´s nicht nur vorher/nachher, sondern es ist stets Wechselwirkung zwischen den
Photonen zweier Elektronen.
Die Arbeitsweise in Tafel 3:
- je 2 von 3 Photonen in 2 Elektronen tauschen/erhöhen ihren Spin-Zustand
-wie bei Arbeitsweise 2 springen sie vom Grundzustand = Spin1 in den Spin2-Zustand
- … wobei der alte Spin1-Zustand erhalten bleibt (Prinzip des Quantencomputers)
- und die Zustände erkennen sich bei jeder Pulsation wieder = bleiben „verschränkt“
- … der Begriff „verschränkt“ wurde von mir eingeführt
Diese „komplexen“ Austauschvorgänge ruhen gewiß auf dem realen elektro-dynamischen
Felde. Aber lt. Charon kommt etwas Neues dazu. Er spricht von einer „Welle Psi“, welche
den Photonen in den Elektronen ermöglicht, instantan von allen Formen und deren
Veränderungen in der Außenwelt Kenntnis haben!! Diese Welle Psi soll mit Newton´s
„Numinalem Licht“ identisch sein. Und spontan denke ich an Einstein´s schon als Kind
gestellte Frage: „Was wäre, wenn ich auf dem Lichtstrahle reiten könnte?“
Freilich kann ich ohne Zeitverzug von hier bis ans „Ende der Welt“ denken, aber ist das noch
„wissenschaftlich“?
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Seit 1997 experimentiert Anton Zeilinger/Wien mit Teilchen, die sich auf die Ferne in ihrem
Informationsgehalt entsprechen sollen. In dieser sog. Quantenverschränkung soll instantane
Informationsübertragung wirklich beobachtet werden. Die Physik-Didaktik Erlangen erläutert
das Thema sehr leicht verständlich unter
http:// didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/verschraenkung und spricht 2009 von
Übertragungs-Geschwindigkeiten mindesten 10 000 x schneller als das Licht.
Die Experimente Zeilinger´s werden in der Fachwelt kontrovers diskutiert.
Genau so kontrovers könnte man die Thesen Charon´s interpretieren, daß die Innenwelt auf
die Außenwelt einwirken könne und umgekehrt. Ich stelle Euch eine analoge Frage:
Kann die die virtuelle PC-Welt unsere reale Welt beeinflussen?
(Das ist aber ein ganz anderes Thema; es würde die Grundfesten unseres Bewußtseins
berühren, bis zur endlosen Diskussion, gibt es Willensfreiheit oder nicht?)
Die gegenseitigen Einwirkungen gem. Matrize 3 wäre im weiteren Sinne „Symmetrie“.
Aber habt acht. Unsere Phantasie soll Grenzen überschreiten (um Grenzen zu erweitern) … doch prüft
immer, ob die Phantasie nicht grenzenlos wird.
Das war also Science Fiction pur für einen Quantencomputer … und nicht nur für den.
Daß es einmal Quantencomputern geben könnte, möchte ich wohl annehmen. Wer traut
sich zu schätzen, wann die ersten realen Quanten-Computer arbeiten werden?
Anton Zeilinger Experimente Zur Quantenverschränkung sollten prinzipiell auf dem aus der
Lasertechnologie bekannten Effekt der Kohärenz zweier Lichtwellen beruhen. Auf der
Grundwelle müßten wie bei einem Rundfunksender Informationen drauf moduliert sein,
aus welchem man dann Worte, Musik etc. dekodieren kann.
Eine dauerhafte Art von Verschränkung hat sich die belebte Natur längst geschaffen. Ich
meine die Doppelhelix als Träger von Erbinformationen. Das Genom jeder Art (ob Pflanze
oder Tier) ist ja ein großes Informationspaket. Angeblich fliegen aus dem Zellkern heraus
ständig einzelne Photonen, nein viele und im gar Formationsflug hinaus ins Zellmilieu. Dort
steuern sie in jeder Zelle und in jeder Sekunde jeweils 100 000 verschiedene molekulare
Stoffwechsel-Abläufe (Quelle: Fritz Albert Popp „Biologie des Lichts“ Berlin 1984).
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((3) Charon´s Kosmologie-Modell:
Bei Charon gibt es keinen Urknall, sondern ein wie eine Sinuswelle alle 104 Mrd. Jahre
pulsierendes Universum.
Bild 29: Charon´s Kosmologie-Modell:
… eine Sinus-Welle, die sich alle 104 Mrd. Jahre wiederholt !?
Der Anfang solch eines kosmologischen Zyklus ist gemäß Einstein´s ART ein Zustand,
wo das Licht in der Zeit zu „ruhen“ scheint und gleichzeitig als Augenblick empfunden
werden kann. Denkt bitte an die Illustration von Steven Weinberg, wonach ein Reisender in
ein „Schwarzes Loch“ reist und alsbald alles zu „stehen“ scheint. Steven Hawking hat in
seiner „Keine-Grenzen-Bedingung“ des Universums gesagt, es wäre gleichzeitig endlich und
unendlich … es habe keine Ränder, keine Grenzen und keine Singularitäten.
Schauen wir nochmals zurück zum Bild 20: Also bei Einstein und auch hier bei Charon hat
das Universum als Ganzes eine Gesamtkrümmung, als ob es sich um sich selbst schließe.
Charon formuliert: Nach den Gleichungssystemen der „Komplexen Relativitätstheorie“
entwickeln sich am Anfang in einer ersten symmetrischen Entfaltung alle Naturkonstanten des
realen Universums aus einer Gesamtmenge (Quelle: Charon 1987, Seite 76ff.).
Er nennt die Lichtgeschwindigkeit, die Planck´sche Konstante und Elementarladung,
dazu die Kopplungskonstanten der 4 realen Wechselwirkungen.
Und auf der komplexen Rückseite seiner Münze postuliert Charon 3 imaginäre Naturkonstanten als
Informationsträger.
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Wenn Ihr Euch das Bild 29 anschaut: Charon hat also schon vor 30 Jahren angenommen,
daß wir uns in einer sich beschleunigenden Expansion befinden und daß diese noch einmal
so lange währen wird als bisher. Ab einem Alter von 26 Mrd. Jahren wird bei ihm die
Expansion abnehmen. Und ab seiner maximalen Größe nach 52 Mrd. Jahren geht der
Kosmos in eine Kontraktion über.
Am Anfang ist Charon´s Universum etwa so groß wie unser Sonnensystem incl. seiner
fernsten Planeten. Es enthält noch keine Materie, sondern nur „Schwarze Strahlung“ von
60 000 Grad.
Und Charon´s Kosmologie-Modell hat gleichsam einen Verwandten:
Ein ebenfalls pulsierendes Modell des Kosmos hat der 2005 verstorbene Prof. Wolfgang
Priester, Bonn vorgelegt. Auch bei ihm würde das Universum nicht in einer Singularität und
damit nicht mit einem Urknall beginnen (nachzulesen bei Bergmann/Schäfer „Lehrbuch der Experimental-Physik“ Band
8 „Sterne und Weltraum“ im Kap. 4 „Kosmologie“)
Weil ich Charon vor langen Jahren gelesen habe, habe ich später im Ruhestand Physik
studiert. Ich habe an der Universität nie etwas von ihm gehört.
- war er ein esoterisches Spinner, an den man glauben muß?
- oder war er ein begnadeter Physiker, der „nur“ zu früh lebte?
Seine Thesen sind mit heute möglichen Experimenten nicht verifizierbar, werden es vielleicht
nie sein. Aber vieles, was ich seither gehört habe von den „Grenzen der Wissenschaften“,
war mir mit seinen Thesen plausibler als ohne sie.
Die Art Symmetrie, die er uns vorstellt, dürfte mathematisch und damit formal o.k. sein,
aber sie übersteigt alle diskutierten Symmetrien der Physik des 20.ten Jahrhunderts.
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Als gläubiger Christ kann ich die komplexe Relativitätstheorie gar aus der Bibel begründen:
Bild 30: Und die Bibel hat doch recht
Vor den Hypothesen von Hawking und Charon stehen diese einfachen Wahrheiten.
Die Symmetrie der Physik hätte hier ihren Ursprung. Nur glauben wir Menschen seit
Jahrhunderten nicht mehr gerne daran.
Daß wir in einer dualen Welt leben, daß die religiös/philosophische Einheit der Welt
„zerbrochen“ sei, das sagt uns Descartes und die ganze Aufklärung.
Der verstorbene polnische Papst Johannes XXIII hat es positiv ausgedrückt:
Gott hat uns 2 Bücher über die Welt geschenkt, die Bibel und das Buch der Natur.
Führen wir sie wieder zusammen.
Aus der Bibel zitiere ich zwei Stellen.
In der Genesis steht: Am Anfang war die Erde „leer“ und daraus entstand das Licht
… danach kommen die späteren Phasen der Schöpfung.
Im Johannes-Evangelium steht: „Am Anfang war das Wort“.
Ist dies nicht eine schöne Formel für „Geist“? Und der ganze Satz lautet bei Johannes:
„Am Anfang war das Wort, und das Wort war bei Gott, und Gott war das Wort.“
HP 26.12.11.
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Zum aktuellen Stand der Experimente am CERN/LHC
CERN = Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire
((1) Zum Higgs-Teilchen
aus einer Konferenz am CERN am 13.12.11. dieser Zwischenbericht:
- Hinweise zur Entdeckung noch nicht schlüssig genug, um es eine Entdeckung zu nennen,
- Eingrenzung seiner Masse bei ATLAS = 116-130 GeV und bei CMS = 115-127 GeV
- die Antwort sollte 2012 bei ½- Leistung des LHC definitiv kommen
((2) Neutrinos schneller als Licht ?
- Neutrinos werden gesendet vom CERN zum ital. Gran Sasso Labor = 720 km entfernt
- die Flugdauer ist ca. 1/500-tel. Sekunde und sie waren schneller als „C“
- ein 2.ter Versuch im November hat erneut eine Geschwindigkeit minimal schneller als das
Licht gemessen, dies bei 20 Ereignissen, doch wg. Flug-Anomalien (?) verbleiben erneut
mögliche Meßfehle.
Ich erwarte nicht, daß hiermit die Grundfeste der Einstein´schen Relativitätstheorie
umgestoßen werden kann. Aber ehrgeizigen Wissenschaftler und sensations-süchtigen
Meiden ist es eine Meldung wert.
((3) Antimaterie untersuchen ?
Es geht hier nicht um ihre „Entdeckung“ … denn in jedem PET = Positronen-EmissionsTomographen werden ständig Antiteilchen erzeugt.
Zur Erzeugung werden die Teilchenladungen von normalen Teilchen umgepolt zw. dem
Atom-Kern und den umlaufenden Elektronen. Die Antiteilchen werden vernichtet, wenn sie
mit normaler Materie in Berührung kommen zu Materie (stellen wir uns viele schwarze und
weiße Kugeln auf einem Billard-Tisch vor … sie seien alle schlagartig geschaffen wirbeln
chaotisch durcheinander, immer wenn der Zufall schwarz und weiß zusammenstoßen läßt,
ist die eine weg … und so dauert es nach den Regeln gar nicht lange, bis es nur eine Farbe
gibt.
Bei den neuen CERN-Experimenten wird Antimaterie wird zw. 2 Magneten in einem
„stabilen Schwebzustand“ gehalten. Das gelang im Nov. 2010 erstmals für 0,1 Sek.; jetzt
konnte man schon 300 H-Atome für 1000 Sek. buchstäblich vor der sofortigen Zerstörung
erhalten
HP 30.1.12.
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Nachtrag zu Bild 25 und damit zur Hypothese Charon´s,
Elektronen seien ideale Quantencomputer und damit Träger einer mentalen Raumzeit
Quelle: FAZ „Natur & Wissenschaft“ Mittwoch 1.2.12. „Billard mit Elektronen“
Der Beitrag kommt mir gerade recht um Charon´s
physikalische Beschreibung des Elektrons zu illustrieren.
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So wie man hier im Experiment simuliert,
- daß sich ganze Regionen in einem Stern „schockartig“ erhitzen lassen und dann Scharen
von Elektronen aussenden
- so würde ich sagen, arbeiten Charon´s Elektronen
- … der mächtige Motor extrem schneller zyklischer Pulsation führt zur ständigen
Aussendung von virtuellen Photonen = zum permanenten Kontakt von Allem mit Allem
Das wäre also der elementare Motor für den Quantencomputer.
Bionik-Ingenieure, macht es nach !!
HP 1.2.12.