303. Montagsgespräch echtzeithalle e.V. München, Gibt es absolute Leere in der Natur? Jutta Köhler.

Präsentation zum Thema: "303. Montagsgespräch echtzeithalle e.V. München, Gibt es absolute Leere in der Natur? Jutta Köhler."—  Präsentation transkript:

1 303. Montagsgespräch echtzeithalle e.V. München, 18.2.2013 Gibt es absolute Leere in der Natur? Jutta Köhler

2 "Man darf nicht das, was uns unwahrscheinlich und unnatürlich erscheint, mit dem verwechseln, was absolut unmöglich ist." Zitat: Carl Friedrich Gauss

3 Die „Leere“ Das Glasgefäß

4 Die „Leere“ Glasgefäß mit Steinen

5 Die „Leere“ Glasgefäß mit Steinen und Sand

6 Die „Leere“ Glasgefäß mit Steinen, Sand und Wasser

7 Die „Leere“ ist Raum ohne die Elemente Erde und Wasser Glasgefäß

8 Die „Leere“ und das Element Luft Glasgefäß mit Luftmolekülen - 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 1 % Edelgase

9 427-347 v.Chr. „Platonische Körper“ (Timaios Rede über die Welt und ihre Entstehung) 460-380 v.Chr. „in Wirklichkeit gibt es nur Atome im leeren Raum“ Demokrit/Leukipp 4x 6x 8x 20x 12x Anzahl Grundfläche 3D-Körper Vokal Richtung Element Tetraeder i Süden Feuer Hexaeder u Norden Erde Oktaeder e Osten Luft Ikosaeder o Westen Wasser Dodekaeder a Äther Zentrum Kugel om Leere alle

10 Platon und sein Schüler Aristoteles lehnen das Nicht-Seiende ab. Eine Bewegung der Körper sei ohne treibendes Medium undenkbar. Den Gegensatz dazu postulierten Leukipp und sein Schüler Demokrit, deren Atome als kleinste Teilchen sich nur aufgrund der sie umgebenden Leere bewegen konnten.

11 Archimedes von Syrakus 287 -212 v. Chr. war ein antiker griechischer Mathematiker, Physiker und Ingenieur. Er gilt als einer der bedeutendsten Mathematiker der Antike. Seine Werke waren auch noch im 16. und 17. Jahrhundert bei der Entwicklung der höheren Analysis von Bedeutung. Analysis Archimedes’ Rechnung besagt demnach, dass in eine gedachte Kugel von der Größe unseres Sonnensystems etwa 10 64 Sandkörner hineinpassen würden. Parabol/Dreieck=4/3 Graphik V.Pogorelov Kugel/Zylinder=2/3 Graphik pbroks Infinitesimalrechnung, Abschätzung von  Archimedische Körper

12 Johannes Kepler, 1571-1630, Naturphilosoph, Mathematiker, Astronom, Astrologe, Optiker und evangelischer Theologe: sein Modell der Planetenbahnen auf platonischen Körpern

13 Evangelista Torricelli (1608-1647) Physiker, Mathematiker. 1644 gelang es ihm als Erster, ein Vakuum für längere Zeit aufrechtzuerhalten, womit er die fast 2000 Jahre für gültig gehaltenen Hypothese Aristoteles’ des Horror vacui widerlegen konnte. (wikipedia).AristotelesHorror vacui Die Entdeckung des „Vakuums“ von lat. vacuus = leer, d.h. weitgehend leerer Raum (Wikipedia) (aber in ideales Vakuum ist ein Raum gänzlich ohne Materie)

14 Otto von Guericke (1602-1686) war ein deutscher Politiker, Jurist, Physiker und Erfinder Bekannt ist er vor allem für seine Experimente zum Luftdruck mit den Magdeburger Halbkugeln aus Kupfer mit 50 cm Durchmesser, (8/16 Pferde)LuftdruckMagdeburger Halbkugeln Die Entdeckung des „Vakuums“ Magdeburger Halbkugeln, Dt. Museum, copyright LepoRello

15 Das „Vakuum“, heutige Definition (nach Wikipedia) „Vakuum heißt der Zustand eines Gases, wenn in einem Behälter der Druck des Gases und damit die Teilchenzahldichte niedriger ist als außerhalb oder wenn der Druck des Gases niedriger ist als 300 mbar, d. h. kleiner als der niedrigste auf der Erdoberfläche vorkommende Atmosphärendruck“. – DIN 28400 Teil 1 (Mai 1990): Vakuumtechnik; Benennungen und Definitionen.

16 Das „Vakuum“ unter irdischen Bedingungen (Wikipedia) DruckbereichDruck in hPa (mbar)Moleküle pro cm 3 mittlere freie Weglänge Normaldruck1013,252,7 × 10 19 68 nm Grobvakuum300…110 19 …10 16 0,01…100 μm Feinvakuum1…10 −3 10 16 …10 13 0,1…100 mm Hochvakuum (HV)10 −3 …10 −7 10 13 …10 9 100 mm…1 km Ultrahochvakuum (UHV) 10 −7 …10 −12 10 9 …10 4 1…10 5 km extrem hohes Vakuum (XHV) <10 −12 <10 4 >10 5 km Ideales Vakuum (IV)00∞

17 Hendrik Casimir (1909-2000) niederländischer Physiker. Arbeitete mit Niels Bohr und Wolfgang Pauli, dann in den Philips Research Laboratories. Er sagte den Casimir-Effekt 1948 voraus, der 1958 experimentell bestätigt wurde.Niels BohrWolfgang PauliCasimir-Effekt Die Entdeckung des „Casimir-Vakuums“ Im Vakuum wirkt auf zwei parallele Platten eine Kraft, die beide zusammendrückt. Diese Kraft wird umso größer, je näher sich die beiden Platten kommen (ein Abstand von 190 nm ergibt einen Druck von 1 Pa, bei 11 nm erreicht man schon 100 kPa). Sie beruht auf der Tatsache, dass außerhalb der Platten eine größere Anzahl von virtuellen Photonen existiert als innerhalb (Differenz zwischen 2 Unendlichkeiten): innen nur ganzzahlige Wellenlängen, außen alle möglichen. Dies ist vergleichbar den akustischen Wellen eines Musikinstrumentes. Funktioniert auch in Wasser. http://www.youtube.com/watch?v=lPzlv6cvs8A http://www.youtube.com/watch?v=H- GnwnEnLCA Attraktive Casimir-Kraft zwischen 2 ungeladenen, geerdeten, leitfähigen Platten im Vakuum. Abstand= n /2

18 What is the Casimir Effect? The Casimir effect is a small attractive force that acts between two close parallel uncharged conducting plates. It is due to quantum vacuum fluctuations of the electromagnetic field. The effect was predicted by the Dutch physicist Hendrick Casimir in 1948. According to the quantum theory, the vacuum contains virtual particles which are in a continuous state of fluctuation (see physics FAQ article on virtual particles). Casimir realised that between two plates, only those virtual photons whose wavelengths fit a whole number of times into the gap should be counted when calculating the vacuum energy. The energy density decreases as the plates are moved closer, which implies that there is a small force drawing them together. The attractive Casimir force between two plates of area A separated by a distance L can be calculated to be, π h c F = ------- A 480 L 4 where h is Planck's constant and c is the speed of light. The tiny force was measured in 1996 by Steven Lamoreaux. His results were in agreement with the theory to within the experimental uncertainty of 5%. Particles other than the photon also contribute a small effect but only the photon force is measurable. All bosons such as photons produce an attractive Casimir force while fermions make a repulsive contribution. If electromagnetism was supersymmetric there would be fermionic photinos whose contribution would exactly cancel that of the photons and there would be no Casimir effect. The fact that the Casimir effect exists shows that if supersymmetry exists in nature it must be a broken symmetry. According to the theory the total zero point energy in the vacuum is infinite when summed over all the possible photon modes. The Casimir effect comes from a difference of energies in which the infinities cancel. The energy of the vacuum is a puzzle in theories of quantum gravity since it should act gravitationally and produce a large cosmological constant which would cause spacetime to curl up. The solution to the inconsistency is expected to be found in a theory of quantum gravity. Some examples Let's see how big the force really is in practice. Since L is in the denominator, the bigger L gets, the smaller the force will be; and because the force goes as the fourth power of L, the drop-off with increasing distance will be really huge. So let's make L small—say, one micron—together with big one-square-metre plates: π × 6.6 × 10 -34 × 3 × 10 8 × 1 F = ------------------------------ newtons 480 × 10 -24 or 1.3 mN. Now, since the weight of 1 kg is about 10 N, then 1.3 mN is the weight of 0.13 grammes. Which is pretty small, but measurable, except that putting two 1 square metre plates a micron apart would be difficult in practice. But using smaller plates leads to smaller forces. For instance plates with area 1 square centimetre placed 1 millimetre apart would feel a force equivalent to the weight of 10 −17 grammes, which is vastly smaller! References H.B.G. Casimir, Proc. Kon. Ned. Akad. Wetensch. B51, 793 (1948) S. Lamoreaux, Phys. Rev. Lett. 78, 5 (1996)virtual particles

19 Penrose Parkettierungen, Penrose Tripod und Escher

20 Metatrons Würfel in 2D aus 13 Kreisen, in 3D aus 17 Kugeln

21 http://www.youtube.com/watch?v=1giBPVwXDH4 Phi= 1,6180339…  = 3,14159265 Phi/  0,5150361  Phi= 1,9416111 ------------------------ Das 8/10, 10/12 und 14/18 Raster der ersten drei Bewusstseinsebenen Blume und Frucht des Lebens

22 Revision 6.4, 2010-1012 Standard Interpretation der generellen Relativität (GR) ist, dass die Materie eine gekrümmte Raum- Zeit produziert. Die Antithese davon ist, dass ein spezieller Typ einer dynamischen Raumzeit (RZ) die Materie ist. 1. Das Universum ist nur Raumzeit. QM besagt, dass das Universum eine Energie- dichte von 10 113 J/m 3 hat. Nach GR ist das ein schwarzes Loch sogar bei Planck Dimensionen. Kosmologisch beobachtet wurde eine Dichte von 10 -9 J/m 3. Hier wird SPACETIME als eine Kombination von QM (Quantenmechanik) und GR definiert. QM beschreibt die große Energiedichte des Univer- sums, die keine Drehmomente hat, GR nur den kleinen Teil mit quantisiertem Drehmoment, d.h. Fermionen und Bosonen. Dieser Teil ist fähig, massive Körper zu formen, welche die makrosko- pische Homogenität des QM Modells stören um gekrümmte Raumzeit zu erzeugen.

23 „Vakuum Fluktuationen“ und „Vakuum Energie“ und „Nullpunktsenergie“ sind Synonyme für den QM Anteil des Universums. 2. Die einzige Welle in der Raumzeit, die sowohl die Zeitrate als auch das entsprech- ende Volumen beschreiben kann, ist eine hypothetische Dipolwelle. Diese sind nach dem Unschärfeprinzip erlaubt, solange die Planck Länge und Planck Zeit nicht über- schritten werden. Die Oszillationen der Dipolwellen erfolgen mit Lichtgeschwindigkeit. (Planck Winkelgeschwindigkeit ca. 10 43 s -1 ). 3. Es gibt nur eine fundamentale, repulsive, relativistische Kraft F r =P r /c, die auftritt wenn Wellen in der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, abgelenkt werden. (Analog wie beim Casimir Effekt). Daher gibt es nur ein fundamentales Feld. Dieses Feld sind die Dipolwellen-Vakuum- Fluktuationen der Raumzeit. 4. Aus der Equivalenz von Energiedichte und Druck folgt, dass die große Energiedichte der Vakuumfluktuationen (der Dipolwellen) einen gleichgroßen Vakuumdruck erzeugt. 5. Vakuumenergie ist supraleitfähig und besitzt keine Drehmomente. Jedes Drehmo- ment in diesem Vakuumsee ist isoliert in Einheiten, welche quantisierte Drehmomente besitzen. Diese Einheiten haben andere Eigenschaften als das Vakuum.

24 6. Teilchen-Modell: Ein fundamentales Teilchen, ein Rotar genannt, ist eine Dipolwelle in der Raumzeit, welches einen rotierenden Raumzeit-Dipol bildet, der genau eine Wellenlänge lang ist. 7. Die einzig mögliche Definition für Gravitation ist: Raumzeit ist ein nichtlineares Medium für Dipolwellen in der Raumzeit. 8. In erster Näherung ist das Rotarmodell eines Elektrons ein „leeres Vakuum“. Die Dipollappen des Elektrons sind so nahe an homogener Raumzeit, dass die Zeitdifferenz zwischen ihnen nur 1 Sekunde beträgt, pro 50.000 mal dem Alter des Universums. 9. Virtuelle Teilchenpaare der QCD und QED sind gegensätzlich rotierende Rotare. 10. Es gibt keine experimentellen Beweise für die Teilchennatur von Photonen. Photoelektrischer Effekt und atomare Photonenabsorption zeigen nur, dass die Energie des Photons quantisiert ist, auch der Compton Effekt lässt sich so erklären. 11. Die Erhaltung des quantisierten Drehmoments erfordert, dass die quantisierte Welle einer „Unit“ eine interne Kommunikation besitzt, die schneller als Lichtgeschwindigkeit ist. 12. Photonen sind keine Dipolwellen in der Raumzeit, das sie größer als Plancks Dimensionen sind. Ein Photon ist etwas anders als viele Photonen.

25 Hat das Universum Platz für das Nichts ? Nichts - Gar nichts, Überhaupt nichts ! Garantiert nichts. Alles und nichts - Ist alles nichts Oder ist nichts alles ? Die Kugel hat alle Richtungen und keine. Weißes Rauschen, ein leeres Blatt haben keine Struktur. Etwas Beobachtbares muss eine gewisse Zeit existieren. Die Konstanz des Drehmomentes erlaubt uns Teilchen wahrzunehmen. Ausgezeichnete Zahlen, Frequenzen und Körper sind nur einige wenige (Platonische Körper), auch wenn die Mengen unendlich sind, aber anderseits haben gewisse Elemente (zB die Zahlen e, Phi und  andere unendliche Dimensionen….. Das tiefe Geheimnis des Universums bleibt in alle Richtungen bestehen, mit und ohne Leere, Vakuum oder Nichts.