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Raumzeit als Wechselwirkung zwischen Zeitenraum und Ausdehnungsraum?

Versuch einer alternativen Darstellung von Raum und Zeit

Einleitung – Bezug auf meinen letzten Thread

In meinem letzten Thread stellte ich die These auf, dass es einen sog. virtuellen Raum gibt, der die Eigenschaften der Raumzeit erst durch die Hinzugabe von Energie erhält. Betreffend die Frage, welcher Natur denn diese elementare Energiezugabe ist, hatte ich mich ursprünglich nicht festgelegt und dann im Laufe des Threads etwas salopp auf das Photon getippt. Diese Annahme war offensichtlich falsch.

In der Folge habe ich versucht, die Grundideen der Stringtheorie und der Quantenschleifentheorie ansatzweise zu verstehen. Dies, um herauszufinden, wie diese kleinsten Energieeinheiten ausschauen könnten, bzw. ob es solche geben kann. Insbesondere bei der Stringtheorie bin ich auf ein Phänomene gestossen, welches ich in meinem letzten Thread (teilweise) auch beschrieben hatte, nämlich auf jenes der „Verwischung“. In meinem Thread sprach ich von „Verschränkung“. Diese beiden Begriffe gehen ich dieselbe Richtung. Gemäss der Stringtheorie kann die Gravitation in einen quantenmechanischen Rahmen eingegliedert werden. Dieser schaut so aus, dass der Ort einer bestimmten Wechselwirkung „verwischt“ wird. Gemäss meinem vormaligen Thread liegt die Verwischung darin, dass bei Vorliegen von Gravitation in den Bereichen kleinster Ausdehnung, die Zeit verschränkt, bzw. verwischt ist, oder mit anderen Worten einem bestimmten Raumquant nicht ein bestimmter Zeitquant zugeordnet werden kann, sondern nur ein bestimmter Zeitbereich. Betreffend jenen Bereich ist die Zeit verschränkt, bzw. verwischt (Bem.: wie ich weiter unten ausführen werde, ist zwischen „Überlagerung“ und „Verwischung“ weiter zu unterscheiden).

Interessant sind auch die Ausführungen in der Stringtheorie, wonach es fadenförmige und kreisförmige Strings gibt sowie dass diese Windungsenergien haben. Ich verweise diesbezüglich auf meine Ausführungen im letzten Thread, möchte hier aber nicht mehr weiter darauf eingehen. Da Strings grundsätzlich die Länge der Plancklänge besitzen, werde ich auf Strings grundsätzlich aber noch zu sprechen kommen.

Im Rahmen der Stringtheorie muss man sich einigen Herausforderungen beschäftigen. Wie kann man z.B. erfassen, dass ein Universum mit dem Radius R von einem mit Radius 1/R nicht zu unterscheiden ist (T-Dualität)? Wie kann man 11 Dimensionen erfassen (sh. M-Theorie)? Wie kann man Branen erfassen?

Dazu habe ich mir einige Gedanken gemacht und versucht, diese Phänomene und Theorien in ein Modell einzubetten, in welchem es zwei gleichberechtigte Räume gibt, die zueinander in einer Wechselbeziehung stehen. Zuerst aber noch einmal zurück zur Frage in meinem letzten Thread, welche Energiezugabe denn nun den virtuellen Raum zur Raumzeit macht.

Welches ist die kleinste Energieeinheit?

Wie der Begriff Raumzeit sagt, kann es im Prinzip nur die Zeit sein, welche den Raum in Raumzeit erschliesst. Das ist eigentlich logisch, wenn nicht fast schon tautologisch! Ist die Zeit somit Trägerin der Energie? Der tiefste Energiegehalt eines Strings wäre somit eine Zeitvergeheinheit. In Verbindung mit der entsprechenden Quantenschleife ergäbe sich die Raumzeit.

Ist es allerdings korrekt, die Zeit als eine Art Energie zu qualifizieren? Dass die Zeit vergeht, ist ein dynamischer Vorgang und braucht irgend eine Art von Energie. Ist es aber Energie im Sinne der allgemeinen physikalischen Definition? Ist es vorstellbar, dass es zwischen Zeit und Energie ein ähnliches Verhältnis besteht wie zwischen Energie und Masse? Im Prinzip ist die Antwort in der speziellen Relativitätstheorie bereits enthalten, wenn man die Lichtgeschwindigkeit aufteilt in eine Zeiteinheit und eine Wegkonstante. Die Zeiteinheit kann dann auf eine Seite der Gleichung isoliert werden. Trotzdem bleibt m.E. im Prinzip aber eine Gleichung mit mehr als einer Unbekannten.

Wie können solche Funktionen der Zeit weiter beschrieben werden? Im Rahmen meiner Überlegungen bin ich zum Schluss gekommen, dass diese Zeitfunktionen beschrieben werden können, wenn man sie in einen Zeitenraum einbettet. Dazu möchte ich ausführen wie folgt:

Wechselwirkungen zwischen Zeitenraum und Ausdehnungsraum

Meine Grundüberlegung ging dahin, ob Geschwindigkeit, Beschleunigung und Materie allenfalls als weitere Dimensionen verstanden werden könnten, bzw. ob diese Phänomene allenfalls als bestimmte Zeitfunktionen dargestellt werden können.

Eine Darstellung dieser Phänomene als Zeitfunktionen wäre m.E. möglich, wenn die Vorstellung einer vierdimensionalen Raumzeit modifiziert würde durch die Vorstellung von zwei gleichwertigen Räumen bzw. Raumtypen, die im Planckbereich durch Strings miteinander verbunden sind und die jeweiligen Projektionsflächen, bzw. Andockungspunkte für die Strings, sog. Branen der jeweiligen Raumtypen sind. Als (durch Branen und Strings verbundene) Raumtypen postuliere ich die beiden folgenden:

Ausdehnungsraum (statischer Bereich): Hierbei handelt es sich um den dreidimensionalen Raum (in meinem letzten Thread nannte ich ihn „virtuellen Raum“). Der Ausdehnungsraum lässt in seinem kleinsten Bereich beschreiben als eine zweidimensionale Brane von der Kantenläge der Plancklänge kombiniert mit der Möglichkeit einer dreidimensionalen Winkeländerung (in der Theorie der Quantenschleifengravitation als „Ashketar-Zusammenhang“ bezeichnet). Durch diese Kombination ergibt sich eine Schleife. „Räumliche Abstände, Flächeninhalte und Volumina werden erst erzeugt, indem aus den Schleifen eine Art Gitternetzwerk als Raum erbaut wird“ (sh. dazu Bojowald M., Zurück vor den Urknall, Die ganze Geschichte des Universums, Franfurt am Main, S. 108). So eine Schleife nenne ich Raumquant.

Auf Seite 110 schreibt Bojowald, dass in jeder Schleife auch Zeit sei. Da kommt nun meine Überlegung ins Spiel. Wie kann Zeit in eine solche Schleife eingebettet sein? Welcher Art ist diese Zeit? Ist es einfach nur linear verlaufende Zeit oder ist der Sachverhalt allenfalls komplexer – ist einem Raumquant nicht einfach nur Zeit, sondern allenfalls jeweils ein ganzer Zeitenraum angedockt (insbesondere wenn Raumquants Verbindungen mit anderen eingehen)?
Zeitenraum (dynamischer Bereich): Meine Überlegung geht dahin, dass es zusätzlich zum Ausdehnungsraum einen ganzen Zeitenraum geben muss und nicht nur eine eindimensionale Zeit. Wenn es tatsächlich so einen Zeitenraum gäbe, welches wären dann dessen Dimensionen? Diesbezüglich bin ich zu folgendem Schluss gekommen:
Die erste Dimension ist das Ausmass der (z.B. bei Gravitation, Beschleunigung oder einfacher Geschwindigkeit vergeht die Zeit langsamer). Die maximale Zeitvergehgeschwindigkeit ist das Planck‘sche Wirkungsquantum. Davon wird ausgegangen und dann auf dem Strahl dieser ersten Dimension der Grad der Verlangsamung angegeben.
Die zweite Dimension ist das Ausmass der . Je grösser das Ausmass der Zeit-Verwischung, desto mehr mögliche Zeitpunkte gibt es für ein bestimmtes Raumquant. Besser ist, man spricht von Zeitquant als von Zeitpunkt. Dies deswegen, weil der Zeitpunkt eigentlich die ab dem Urknall genau abgelaufene Zeit auf einem Zeitenstrahl angibt. Es geht hier aber darum, wo sich die Raumquants in der Zeit gleichzeitig befinden, bzw. auf dem Zeitstrahl gleichmässig bewegen. Das definiere ich als Zeitquant. Sh. zur Verwischung u.a. „Die Stringtheorie, Wikibooks, S. 6; [Verschmelzung von allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik], Link: http://de.wikibooks.org/wiki/Die_Stringtheorie:_Druckversion ). Es können einem Raumquant potenziell somit mehrere Zeitquants zugordnet werden, bzw. ist einem Raumquant bei Verwischung der genaue Zeitpunkt nicht definitiv zuordbar, sondern nur ein Zeitbereich.
Die dritte Dimension gibt das Ausmass der an. Darunter ist zu verstehen, wieviel verschiedene miteinander verbundene, bzw. gebündelte Raumquants sich genau auf ein und demselben Zeitquant befinden und sich somit Raumquanten auf einem Zeitquant stapeln, bzw. überlagen. . Vom Zeitenraum aus betrachtet, kann einem Zeitquant somit nicht genau ein Raumquant zugeordnet werden, sondern effektiv mehrere.

Man wird sich vielleicht wundern, weshalb ich nicht den normalen Zeitenstrahl bzw. den normalen Ablauf der Zeit von einem Zeitpunkt zum nächsten eine Dimension zugeteilt habe. Dies ist m.E. aber insoweit nur konsequent weil in der Schleifenquantentheorie einer Raumschleife auch nicht die Koordinaten im Ausdehnungsraum zugeordnet werden. Der Ausdehnungsraum ergibt sich aus den Raumquants (und nicht umgekehrt). Analoges hat m.E. für den Zeitenraum zu gelten. Die Koordinaten im Raum eines Raumquants sind ein Produkt und nicht eine Ausgangslage. Gleich verhält es sich mit der Zeit im Zeitenraum.

Wie können die beiden Räume verbunden sein?

Jeweils auf der kleinsten Ausdehnungsfläche gibt es je eine Membrane (Brane), einerseits die Raumbrane und andererseits die Zeitbrane. Eine Raumbrane, solange sie nicht gespannt ist, hat grundsätzlich die Ausdehnung der Planckfläche (Plancklänge im Quadrat). Die Zeitbrane hat (grundsätzlich) die „Fläche“ der Planckzeit.

Die Brane zum Ausdehnungsraum kann man m.E. mit der D9-Brane und jene zum Zeitenraum mit der D0-Brane der Stringtheorie vergleichen (sh. dazu „Die Stringtheorie, Wikibooks, S. 18 [D-Branen]).

Die Frage ist nun, wie diese beiden Branen in Verbindung gebracht werden können. Hier schlägt m.E. nun die Stunde der Strings und durch diese String-Verbindung der beiden Branen entsteht auch das, was wir als Energie verstehen. Eine Raumbrane und eine Zeitmbrane verbunden mit einem String kann man m.E. als „Raumzeitquant“ definieren.

Zählen wir die Dimensionen zusammen:

3 Raumdimensionen

3 Zeitdimensionen

2 Dimensionen für die Raumbranen

2 Dimensionen für die Zeitbranen

1 Dimension für die Strings

Dies ergäbe total 11 Dimensionen. Meiner Ansicht nach kann man sich 11 Dimensionen im obigen Sinne durchaus vorstellen und die M-Theorie würde etwas fassbarer – sofern die M-Theorie sich mit meinen obigen Überlegungen überhaupt vereinbaren lässt. Es wäre wünschenswert, wenn jemand im Thread diese Frage beurteilen könnte.

Vereinbarkeit von allgemeiner Relativitätstheorie und Quantentheorie?

Wenn an meiner Idee etwas dran ist, dann lassen sich die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie wohl deswegen nicht vereinen, weil sie verschiedene Räume von verschiedener Warte aus beschreiben. Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt von einer Zeitbrane aus den Ausdehnungsraum, während die Quantentheorie von der Warte einer Raumbrane den Zeitenraum beschreibt.

Definitionen:

Zeit-Verwischung: Bereich der möglichen verschiedenen Zeitquanten, in welchen sich Strings vom selben Raumquant aus befinden können.

Zeit-Überlagerung: Mehrzahl von miteinander verbundenen bzw. gebündelten Raumquants, die im selben Zeitquant sind und bleiben (somit bei gleicher Zeitvergehgeschwindigkeit). Oder anders gesagt: Bereich der möglichen verschiedenen Raumquanten, in welchem sich Strings vom selben Zeitquant aus befinden können.

Raum-Verwischung: Umgekehrt lässt sich auch eine Raumverwischung darstellen. Dies ist der Fall, wenn Raumquants miteinander gebündelt sind, allerdings nicht hundertprozentig auf einen auf Planckgrösse definierten Ort im Ausdehungsraum kondensiert, sondern mit diesem Ort als „Gravitationszentrum“ in einem bestimmten Bereich. (Bem: so hat unser Planet Erde als einheitliche gravitative Einheit ja nicht nur die Ausdehnung des Planckraums [Plancklänge hoch 3]).

Raum-Überlagerung: Eine Raumüberlagerung liegt somit vor, wenn mehrere Raumquants sich aufeinander überlagert auf einen auf Planckgrösse definierten Ort im Ausdehungsraum befinden. (Bem: das ist wohl, wohin die Schwarzen Löcher tendieren).

Supersymmetrie?

Bestehen Zeitenraum und Ausdehnungsraum zueinander in Form der Supersymmetrie? Folglich müssten auch die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie in einer Art von Supersymmetrie zueinander stehen.

Auch gibt es Naturkonstanten, die den Zeitenraum beschreiben und solche die den Ausdehnungsraum beschreiben. Diese müssten somit eigentlich auch zueinander supersymmetrisch sein. Auffallend scheint mir dies z.B. bei der Beschreibung von Raum- und Zeitgeschwindigkeit zu sein. So vergeht bei maximaler Raumgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) die Zeit nicht. Umgekehrt gibt es bei maximaler Zeitvergehgeschwindigkeit (Wirkungsquantum) keine Bewegung im Raum.

Beschreibung einzelner Vorgänge:

Geschwindigkeit: Bewegung im Raum. Entsprechend dazu Verlangsamung der Zeit. Keine Verwischung und keine Überlagerung.

Beschleunigung: Sich verändernde Bewegung im Raum. Die Veränderung bzw. Beschleunigung lässt ich im Zeitenraum durch eine Zeitverlangsamung mit zusätzlicher Verwischung beschreiben. Die Zeitverlangsamung kann also vorauseilen (Verwischung) und bildet so die Beschleunigung im Raum ab.

Gravitation: Zur Zeitverlangsamung und Verwischung kommt die Überlagerung dazu. Die Gravitation gibt somit an einem bestimmten Ort im Ausdehnungsraum die jeweilige Grösse des Zeitenraums an.

Masseloses Energie-

teilchen (Photon): Fixiert am Zeitenraum (die Zeit vergeht nicht). Bewegt sich wie an einer Rolle am Ausdehnungsraum (mit maximaler Geschwindigkeit). Geht somit mit maximaler Geschwindigkeit von Raum-Brane zu Raum-Brane.

Masseloses

Materieteilchen: Analog zum Photon, jedoch fixiert am Ausdehnungsraum (bzw. den Raumbranen). Es bewegt sich somit mit maximaler Geschwindigkeit von Zeitbrane zu Zeitbrane.
Bewegt es sich im Ausdehnungsraum, dann ist es nicht mehr im Ausdehnungsraum fixiert, verlangsamt sich aber auch im Zeitenraum. Es bewegt sich dann doppelt auf einer Rolle. (Bem.:Veranschaulichung der Mehrdimensionalität).

Massehaltiges

Materieteilchen: Dieses Teilchen spannt die Zeitbranen in den Zeitenraum aufgrund der Zeitüberlagerung (Anreicherung mehrer Strings). Diese Krümmung hat eine Zeitverlangsamung zur Folge (man kann es als Umweg für die Zeitgeschwindigkeit veranschaulichen [sh. dazu meinen letzten Thread]). Zudem krümmt es auch die Raumbrane aufgrund der Überlagerung von mehreren Raumquanten am selben Ort, was eine Raumspannung zur Folge hat. Dieses Teilchen könnte der Träger der dunklen Materie sein.

Gebündelte massehaltige

Materieteilchen: Wenn sich mehrere solche Teilchen verbinden, dann kommt es nicht nur zu einer weiteren Überlagerung, sondern zusätzlich auch zu einer Verwischung im Raum und in der Zeit.

Antimaterie: Gibt es so etwas wie eine positive Überlagerung und eine negative Überlagerung sowie eine positive und eine negative Vermischung? Ist eigentlich kaum vorstellbar. Wie könnte man Antimaterie denn sonst beschreiben?

Superschwere Strings: Wie kann es zu extrem schweren Strings kommen: Dies sind Orte von sehr grosser Überlagerung und müssten somit eine Verbindung einer Vielzahl von Strings sein. Wenn sich ein solches, extrem schweres String „entlädt“, dann würde es in viele andere Strings mit geringer bis keiner Überlagerung zerfallen und somit viele Raumquanten „freisetzen“. Der Raum müsste sich somit eigentlich ausdehnen. (Bem: ist das allenfalls ein Grund für die „Inflation“ sowie für die dunkle Energie? Sh. einige Überlegungen dazu weiter unten).

Maximale Grösse des Zeitenraums:

Maximale Zeitabbremsung
Maximale Verwischung
Maximale Überlagerung

Dies wäre somit auch der Zustand der maximalen Gravitation. Allerdings würde dies voraussetzen, dass es immer eine Verbindung zwischen Zeitenraum und Ausdehnungsraum gibt bzw. gab. Ist ein Zustand vorstellbar, wo sich diese Räume nie verbunden haben?

Minimale Grösse des Zeitenraums:

Keine Verwischung
Keine Überlagerung
Maximale Zeitvergehgeschwindigkeit (ungehindertes Hüpfen von einem Zeitpunkt zum nächsten)

Wie könnte man sich die Dunkle Energie erklären?

Für dieses Phänomen verantwortlich könnten allenfalls noch nicht geplatzte superschwere Strings sein. Wenn diese effektiv seit dem Urknall bestehen, dann haben sie sich gleichmässig im Raum verteilt.

Was wäre, wenn so ein superschweres String in Erdnähe zerfallen würde? Wie gross und wie energiehaltig sind solche superschwere Strings?

Was passiert, wenn der „Zeittank“ leer ist? Ein Gedankenexperiment.

Ist der Zeittank bereits dann leer, bzw. der Zeitenraum überall auf seine minimale Grösse geschrumpft, wenn keine dunkle Energie mehr vorhanden ist? Kann der Ausdehnungsraum sich allenfalls auch nach Erschöpfung der dunklen Energie noch weiter ausbreiten durch Absorption der im Raum vorhandenen (normalen) Energie? Wie könnte der Zeitenraum sich in so einem Fall ganz entleeren?

Was passiert, wenn sich zwar alle Überlagerungen und Verwischungen aufgelöst haben, aber noch andere Energie vorhanden ist, wie z.B. Photonen?
- Laufen sie sich tot oder verbinden sie sich allenfalls mit Raumquants?
- Wird durch diese Anreicherung das Raumquant grösser und bedeutet dies folglich eine Vergrösserung der Plancklänge?
- Ist die maximale Zeitvergehgeschwindigkeit aufgrund des vergrösserten Raumquants allenfalls etwas reduziert, bzw. weitet sich der Raum dann weiter aus unter Reduktion der max. Zeitvergehgeschwindigkeit?
- Irgendwann muss das Wachstum auf jeden Fall stehen bleiben (entweder weil keine Energie für weiteres Wachstum mehr vorhanden ist oder die maximale Spannung gegeben ist).
Was passiert dann?
- Kann das aufgeblähte Raumquant dann reissen?
- Sind die Branen dann zu weit entfernt?
- Was passiert mit platzenden aufgeblähten Raumquants (analog platzenden Seifenblasen)?
- Können die Seifenblasen sich auch verkleinern oder können sie nur platzen?
- Was passiert, wenn sie nur platzen können? Mit jedem geplatzten Raumquant würde der Ausdehnungsraum immer kleiner und energetisch immer aufgeladener.
- Diese Aufladung artikuliert sich in Schwingungen. Durch diese immer stärker werdenden Schwingungen platzen immer mehr „Seifenblasen“ und es kommt eine Kettenreaktion in Gang. Diese Kettenreaktion ist wie das Gegenstück zur Dunklen Energie. Es platzen hier aber nicht aufgeblähte Zeitquants (superschwere Strings) sondern aufgeblähte Raumquants.
- Geht die Kettenreaktion weiter, bis die letzte aufgeblähte Seifenblase geplatzt ist? Dann haben wir wieder die maximale Grösse des Zeitenraums und die minimale Grösse des Ausdehnungsraums.
- Was bleibt im Ausdehnungsraum übrig? Gibt es ihn dann überhaupt noch oder sind alle Raumquants geplatzt? Bleiben nur jene Raumquants übrig, die nicht aufgebläht waren?
- Verkleinern sich die verbleibenden Raumquants allenfalls auf eine geringere Grösse als die Planckgrösse?
  
  Was passiert dann?
- Wenn die Verkleinerung abgeschlossen ist, schlägt das Pendel dann allenfalls wieder in die Gegenrichtung (Urknall)?

Fragen:

Woher kommt die Energie für die Zeitvergehgeschwindigkeit?

Woher kommt das Potenzial für den Raum?