Erzeugung von Dunkler Materie und Energie (.pdf des ersten Ansatzes)Diskret formulierte Standardphysik 1.
Existenz bewegter diskreter Objekte (Uratome in
der Größenordnung der Plancklänge, verhindern
Singularitäten)
2. Orte und Zeitpunkte von Ereignissen (erzeugen die Möglichkeit von Superpositionen) 3. Stoßtransformationen (erzeugen durch Selbstwechselwirkung im Substrat wichtige Symmetrien) 4. Gültigkeit von Erhaltungssätzen (für Energie und Impulse entstehen einfach nach dem Satz von Pythagoras) 5. Erzeugung von Geschwindigkeits-Verteilungen (Maxwell-Boltzmann-Verteilung entsteht durch Thermalisierung) 6. Verteilung der freien Weglängen (sind unabhängig von Geschwindigkeiten und regeln die Wahrscheinlichkeit für Ereignisse) 7. Materie-Ansammlung (Verklumpung) (1.Anfangs-Mechanismus von Strukturbildung mit Mastergleichung 2.Bildung von Asymmetrie 3.Gravitations-Mechanismus) 8. Emission in die Umgebung (Dunkle Energie) (Bildung von Leerräumen mit Vergrößerung durchschnittlicher freier Weglängen) 9. Erste Strukturbildung durch Materieansammlung (Dunkle Materie) (Gravitation mit Verkleinerung der freien Weglängen durch maximale Aufenthaltsdauer zweier Uratome in der Nähe zueinander.) 10. maximale Verklumpung (dichte Kugelpackung) bis hierher DUNKEL ab hier BUNT
Diskretes Standard
Modell
(älteres .pdf)
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7. Materieansammlung (Verklumpung)Anfangsmechanismus von StrukturbildungOffensichtlich
ist hier, dass Geschwindigkeitsänderungen der
postulierten Uratome nur durch Stöße (nullte Kraft)
erfolgen können. In einer homogenen isotropen Umgebung
bewegter Uratome muss es zu Berührungen kommen.
Mathematisch ist nur die Relativbewegung wichtig und
eines der beiden Uratome kann als ruhend gewählt
werden. Der Geschwindigkeitsbetrag lässt sich auf 1
normieren. Es entsteht für den Einflussfaktor
Stoßachsenwinkel eine sehr symmetrische Situation.
Beim Winkel Null wird der Betrag vollständig auf das
andere Uratom übertragen.
Abbildung 7: Symmetrischer
Geschwindigkeitsübertrag auf u und v
mit Erhalt des
Relativgeschwindigkeitsbetrags
Die Stöße müssen Ursache für die Strukturbildung sein,
wenn auch die wichtigste Ursache für den Eintritt eines
Stoßes die Superposition der Stoßwahrscheinlichkeiten
ist, welche sich natürlich mit der Dynamik der Uratome
ständig verändert (Geometrodynamik). Freie Weglängen
sind dadurch neben den Geschwindigkeiten der
Steuerungsmechanismus für die Strukturbildung im
Kleinen. Durch die Dynamik der Ortsveränderungen
entstehen dafür Asymmetrien, welche Abhängigkeiten für
Stöße und deren Wahrscheinlichkeiten liefern. Wird für
den betrachteten Bereich ein gemeinsames
Koordinatensystem gewählt, wie es bei der ortslosen
Untersuchung geschah, ergeben sich die kleinen
Asymmetrien, welche zur Erzeugung der
Feinstrukturkonstanten führen. Dort stecken sie in der
Rückkopplung, für welche die Existenz einer stabilen
Struktur mit kugelförmiger Ausdehnung vorausgesetzt
wurde. Werden die Orte mit betrachtet, entsteht eine
kleine zusätzliche Abhängigkeit. Ursache dafür kann nur
die Veränderung der Stoßwahrscheinlichkeiten sein. Diese
könnte durch eine Asymmetrie bei der Häufigkeit
auftretender Stoßachsenwinkel oder in vorkommenden
Strömungen entstehen. Eine ganz kleine solche Asymmetrie
entsteht möglicherweise durch einen ähnlichen Effekt wie
zur Entstehung des Planckschen Wirkungsquantums. In
dichten Strukturen müssen bei orthogonalen Treffern
nicht unbedingt parallele Flugbahnen vorausgesetzt
werden. Die riesige Aufgabe des Nachweises einer Bildung
stabiler Strukturen wird hier nur ansatzweise
angegangen.
Kleine anfängliche Abweichungen von den Werten der Umgebung können eventuell eine Selbstverstärkung erfahren. Nach Abbildung 8 könnte das eine kleine Strömung sein, welche die vorhandene lokale Strömung etwas verstärkt. Mit etwas abgeänderten Simulationen welche für die Thermalisierung oder die Erzeugung der Feinstrukturkonstanten verwendet wurden, kann das numerisch untersucht werden. Eine verringerte Durchschnittsgeschwindigkeit und damit zusammen hängende freie Weglänge nach einem Simulationsdurchlauf (Zeitschritt) verändern das Intervall wahrscheinlicher Absorption und der gesamte Vorgang wiederholt sich danach. In der Strömung erfolgt neben der superponierbaren Absorption oder Emission aber auch eine nichtlineare Änderung der Metrik durch Stöße. Von außen stehen Geschwindigkeitsbeträge und freie Weglängen aus der unveränderbaren MB-Verteilung eines vorerst noch unveränderten unendlich großen Wärmereservoirs zur Verfügung, der absorbierbare Abschnitt daraus verschiebt sich aber in Richtung kleinerer Beträge. Dadurch könnte eine Ansammlung bzw. Verklumpung entstehen, was aber bei einer kleinen Asymmetrie sehr langsam erfolgt und erst bei der maximal möglichen Auffüllung endet. Für die Ergänzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik um eine mögliche selbständige Erzeugung höherer Ordnung im betrachteten Substrat, ist der Nachweis eines Beispiels ausreichend. Dafür wird eine einfache Menge stoßender Uratome betrachtet, welche die Strömung in der Randnähe einer möglicherweise stabilen Struktur beschreiben soll. Was passiert nun, wenn von außerhalb, in Abbildung 8 durch den gestrichelten Grenzbereich zum umgebenden Normalraum angedeutet, Uratome in die Strömung gelangen? Beschrieben werden kann das durch: und führt auf eine Mastergleichung.
Das illustriert ein kleiner Würfel mit der Kantenlänge
der lokalen durchschnittlichen freien Weglänge. Deren
zugehörige Anzahldichte wird durch die Formel (2) aus
der kinetischen Gastheorie, aufgelöst nach n,
beschrieben. In dem Würfel interessieren vor allem die
zu möglichen Ereignissen führenden
Geschwindigkeitsvektoren. Weil dabei nur der
Außenbereich wichtig ist, bleiben die anderen
Würfelseiten, welche von den freien Weglängen abhängen,
offen. Der dreidimensionale Würfel kann weit entfernt
von einem Zentrum, mit vier offenen Flächen leicht
verformt in einer Kugelschale, liegen. Wenn in
dieser überall fast gleichartige Zustände herrschen,
lässt sich das Verlassen des Probewürfels im
thermodynamischen Gleichgewicht durch den Eintritt eines
gleichen Vektors an der gegenüberliegenden Fläche
beschreiben. Nur durch die beiden Flächen, welche nach
außerhalb und innerhalb der Kugelschale zeigen, ist die
Bilanz der Mastergleichung zu untersuchen. Durch diese
kann sich die Anzahldichte ändern und mit ihr die von
den Geschwindigkeiten unabhängigen freien Weglängen.
Werden diese durch Zufallsgeneratoren erzeugt, erhalten
die Stöße im betrachteten Segment eine scheinbare
Zufallsabhängigkeit.
Zur weiteren Vereinfachung wird nur die Außenseite wie in Abbildung 8 betrachtet, weil im Extremfall einer kleinen Struktur nur außen andere Eigenschaften vorherrschen. Die Kantenlänge ist dann annähernd gleich der durchschnittlichen freien Weglänge, im Extremfall ist der Würfel aber eine Sphäre. Außen verlassen Uratome den Würfel (die Sphäre). Von dort gelangen in einem Zeitintervall (= Zeitschritt und in der Simulation ein Durchlauf) Uratome gemäß dem herrschenden Zustand hinein. Dieser ist wegen der großen Anzahl von Uratome in einem Elementarteilchen nur durch Wahrscheinlichkeiten zu beschreiben. Die Zeit bis zum nächsten Stoß wird aus dem inneren Zustand des Würfels berechnet, der schon durch gerade hinein gelangte Uratome korrigiert wurde. Das Zeitintervall wird von der in einer durchschnittlichen freien Weglänge im betrachteten Segment zurückgelegten Strecke bestimmt. Freie Weglängen sind unabhängig von den Geschwindigkeiten im betrachteten Gebiet. Deshalb ist deren Einfluss über die Anzahldichte auf die Masse, der entscheidende Faktor für Gravitation und Trägheit. Ansammlung weniger schneller Uratome wegen Absorption passender Geschwindigkeitskomponenten aus der Umgebung, was effektiv durch Superposition beschrieben wird, ist dabei die entscheidende Eigenschaft. Diese wird durch Stöße erzeugt, welche in der Sprache der ART eine Raumzeitverzerrung erzeugen. Die geometrische Bildung systeminterner freier Weglängen muss für die Stabilität der Struktur sorgen und ist im Kleinen die dominierende "Kraft", aber auch im Großen kann ihr eine durchschnittliche freie Weglänge zugeordnet werden, die mit der Gesamtenergie zusammen hängt. Massenschätzungen lassen sich dann auf das Verhalten der Ansammlung zurück führen. Dabei wird nach den Abschnitten 2.5 und 2.6 bisher ein konstanter Gravitationsfaktor angenommen. Abbildung 8: Verhalten einer Strömung (Drehung der Relativgeschwindigkeit) in der normalen Umgebung des Substrats Bildung von Asymmetrie
Jedes mit acht Zahlen (z. B. zwei für die
Geschwindigkeit und freie Weglänge und zwei für die
Richtung sowie Zeitpunkt und drei Ortskoordinaten
für den aktuellen Stoß) gespeichertes Uratom könnte
mit einem von außerhalb einer kleinen Strömung
zusammen stoßen. Das können noch sehr viele sein, so
dass die Erzeugung mit Zufallsgeneratoren sinnvoll
erscheint. Mit diesen kann ein System mit
detaillierter Bilanz (Gleichgewicht zwischen ein-
und austretenden Objekten) annähernd erreicht
werden, so dass eine (ebenfalls annähernd) exakte
stationäre Lösung der zugehörigen Master-Gleichung
möglich wird. Die Erzeugung und die Existenz eines
im Durchschnitt stabilen Inhalts des betrachteten
Segments (Gebiet, Würfel), mit von seiner Umgebung
unterschiedlichen Eigenschaften, beweist dann eine
mögliche Zunahme von Ordnung bzw. Abnahme von
Entropie gemäß der angenommenen Ergänzung des
zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.
8 Vgl. auch (62) in [Wie 2017] und
[Kie 2007] (1.9) S. 19Nach jedem Stoß, bei dem die Stoßachsenwinkel aus den bekannten exakten Werten berechnet werden können, erfolgt beispielsweise in einer Computersimulation eine Neubestimmung des Zustands gemäß der Rate hinein – Rate heraus im aktuellen Zeitintervall. Nur zum Stoß kommende Uratome müssen berechnet, aber alle anderen (vermutlich die Mehrheit) für die Stoßfrequenz in Form von Superposition berücksichtigt werden. Freie Weglängen sind jedoch nach der kinetischen Gastheorie von den Geschwindigkeiten unabhängig. Deshalb ist zu zeigen, dass eine entstehende Asymmetrie die Dichte ändern kann. Das wäre ein erster Teil des gesuchten Beweises für Strukturbildung. Nach dem Stoß wird das Verlassen des Segments durch die im aktuellen Zeitintervall erreichbare Grenze bestimmt. Liegt diese innerhalb des Segments, bleibt das entsprechende Uratom in der betrachteten Menge. Dabei gibt es verschiedene Fälle: • die Dichte bleibt gleich, wenn nur ein Partner das Segment verlässt, • sie erhöht sich, falls beide im Segment bleiben, • sie wird kleiner, falls beide das Segment verlassen. Es bildet sich eine Überlagerung (Superposition) der inneren mit der äußeren Wahrscheinlichkeitsfunktion. Diese erzeugt immer eine, wenn auch kleine, Asymmetrie, welche durch Thermalisierungsströme wieder verschwinden kann, das aber nicht muss. Bei orthogonal in die Strömung gelangenden Uratomen sind die meisten orthogonalen Stöße und ein maximaler Geschwindigkeitsbetragsunterschied zu erwarten, obwohl Skalarprodukte orthogonaler Vektoren verschwinden. Im Vakuum kommen Stöße aus allen möglichen Richtungen vor und beschreiben Vakuumfluktuationen. Bei Ansammlungen in einem Segment gilt: (10) Außen im Vakuum (ohne Elementarteilchen) ist die freie Weglänge L größer als in der Ansammlung und damit die Dichte ρ kleiner. Die Rate hinein, welche dann auch eine Stoßfrequenz festlegt, bestimmt sich aus der Dichte ρaußen ~ (1 / Laußen) mal der Durchschnittsgeschwindigkeit, die nicht unbedingt perfekt isotrop sein müssen. (11) Obwohl einzelne Vektoren durch die gedachte Oberfläche kommen und für genaue Rechnungen beispielsweise mit Zufallsgeneratoren erzeugt werden müssen, reicht hier erst einmal diese einfache Überlegung. (12) Die Rate heraus bestimmt sich aus der inneren Durchschnittsgeschwindigkeit durch die freie Weglänge. Kleine und sehr kleine lokale Asymmetrien deuten auf die Möglichkeit von Strukturbildung hin. Daraus muss nach aller Erfahrung aus dreihundert Jahren theoretischer Physik vor allem die Stabilität beschreibende Periodizität bewährter Beschreibungen erklärt werden. Im Extremfall von Elektron oder Positron kann die Masse beispielsweise der einer gleich großen Zelle des umgebenden Raumes entsprechen. Dessen Masse tritt nicht in Erscheinung, dagegen die der Leptonen schon. Das muss deshalb auf einen starken Systembildungs- und -erhaltungseffekt zurückzuführen sein. GravitationsmechanismusIn einem betrachteten Zeitintervall erfolgen unterschiedlich viele Stöße. Deren Einfluss muss bestimmt werden. Wegen der großen Zahl wird zur Bewältigung versucht, anstelle einzelner Stöße die Eigenschaft auszunützen, dass die effektiven Felder auch superponierbar sind. Die angenommene sehr große Anzahl von Uratomen in den interessierenden Gebieten ermöglicht mit ihren Durchschnittswerten eine Anwendung der Differentialgeometrie. Diese wird so als effektive Theorie zur Beschreibung im diskreten Standardmodell nutzbar. Die kleiner werdenden freien Weglängen in Ansammlungen spielen dabei eine wichtige Rolle. Im ganz Kleinen beginnt die Betrachtung bei einzelnen Uratomen und deren Stößen. Diese (fünfte Kraft) erzeugen Asymmetrien für die lokalen Krümmungen der ART und die Standardabweichungen für die Unschärfe der Quantenhaftigkeit, welche sich immer auf die Wechselwirkung zweier Objekte beziehen. Sie kommen im betrachteten dünnen Raum meist außerhalb von anderen Stoßzylindern vor. Stoßzylinder werden vom Durchmesser des betrachteten Uratoms und der freien Weglänge aufgespannt. Im dünnen Medium sind d / L bzw. n d3 gemäß (20) mit der Plancklänge sowie der Compton-Wellenlänge des Protons verknüpft. Der Stoßzylinder entsteht aus der Grundfläche eines Uratoms mal der freien Weglänge in Richtung der Relativgeschwindigkeit bzgl. dem Stoßpartner. Ursache von Systembildung im Großen ist die Ansammlung von Materie und deren Zusammenhalt durch Gravitation. Das hängt im Kleinen mit den freien Weglängen zusammen. Vermutlich korrespondiert dazu eine Beschreibung durch die starke Wechselwirkung. Aber die Bildung von Elementarteilchen ist hier noch unwahrscheinlich. Bei der Ausbreitung von Störungen, um welche es sich dabei noch handeln dürfte, ändert sich deren Ausbreitungsrichtung nur durch eine ganz kleine Asymmetrie wegen der Verkürzung freier Weglängen bzw. Ansammlung von (Dunkler) Masse und eine dadurch verursachte Krümmung der entstehenden Strömung. In der dritten Dimension, also orthogonal zum sich bildenden Ring, kommt es nur zu symmetrischen Störungen, welche dort zu unmerklichen Dichtfluktuationen führen. Geschwindigkeitsbeträge und freie Weglängen charakterisieren die Strukturen betrachteter Raumzellen. Stabile Asymmetrien einer der beiden Größen müssen für ein konstantes Stoßgleichgewicht einen entsprechenden Wert der anderen besitzen, damit der Quotient v / L, also die Stoßfrequenz, gleich bleibt. Dafür sind deshalb Stöße erforderlich. Nach den bekannten Gesetzen der Thermodynamik sind freie Weglängen unabhängig von den Geschwindigkeiten der Objekte. Sie beschreiben die Anzahl und hier demnach die Masse. Diese ist auf einer Seite der betrachteten Ebene (bzw. kleinen Fläche) etwas größer als auf der anderen, wenn dort eine kleine Asymmetrie in Form einer beginnenden oder bereits vorhandenen Strömung herrscht. Daraus folgt eine von der Anzahldichte, also der Masse, abhängige erhöhte Absorption neuer hinein geratener Kugeln. Die Proportionalität zur Aufenthaltsdauer in der Nähe eines betrachteten Uratoms bestimmt die Wahrscheinlichkeit zugehöriger Stoßzylinder mit dem Produkt des Auftretens zweiter Stoßzylinder mit ansonsten gleichen Eigenschaften, also (d / L)². Mit dieser ergibt sich ein von der Richtung unabhängiger Feinstrukturfaktor der Gravitation im Durchschnitt aller betrachteten Stoßzylinder. Die Dicke einer für die Absorption betrachteten Schicht hängt ebenfalls von d und L ab, wegen der festen d bleibt aber nur das variable L. Wären schon stabile Massen bekannt, würde sich mit der Protonenmasse oder der entsprechenden Compton-Wellenlänge LPr die Feinstrukturkonstante der Gravitation ergeben8: (13) Kriterium für die Absorption in der Strömung ist der lokale Zustand. Dieser wird vom Durchmesser der betrachteten Uratome, hier demnach der Plancklänge lp und den freien Weglängen sowie der Aufenthaltsdauer in der Nähe eines zweiten Uratoms bestimmt. Am längsten bleibt das in der Nähe des betrachteten, wenn dessen lokale relative Stoßfrequenz minimal wird. Der Quotient d / L = (lp / lpr) ▪ 2 ∏ ≈ 7.68 ▪ 10-20 entspricht der Anzahldichte im Substrat eines Protons nPr ▪ d3. Ein zusätzlich in diese Ansammlung geratenes Uratom, welches die Stabilität oder die Schwerpunktbewegung (im Durchschnitt) nicht ändert, erhält demnach die durch das Produkt angenäherte geringe Häufigkeit für eine Absorption, welche die freie Weglänge verringert.9 Die Wahrscheinlichkeit dafür kommt vom Verhältnis der Trefferflächen einzelner Uratome im Substrat der betrachteten Umgebung, also dem geometrischen Wirkungsquerschnitt ((2 ▪ ∏· lp / Lpr))2. Dieser Vorgang kann sich über viele Ebenen wiederholen und durch Superposition (Mischung und Überlagerung) dann alle vier elementaren Wechselwirkungen der Standardphysik präsentieren. Diese bestimmen die Wahrscheinlichkeiten für auftretende Ereignisse. Das ist ein Hauptmerkmal der diskreten Erweiterung. Die Drehung der Relativgeschwindigkeit beim Stoß erzeugt eine lokale Krümmung der effektiv gedachten Raumzeit, welche im Durchschnitt bei vollkommener Isotropie verschwindet, normal aber > 1 ist. Das ist eine Ursache von Strukturbildung. Bei konvexen Trajektorien werden häufiger fast orthogonale Stöße auf Uratome einer Strömung erzeugt. Darin steckt möglicherweise eine zweite Ursache zur Bildung stabiler Systeme. Deren bisher etwas vernachlässigtes Merkmal ist die Periodizität der beschreibenden Funktionen welche mit den De-Broglie-Wellenlängen als freie Weglängen in Elementarteilchen zusammen hängt und ein Stoßgleichgewicht zur Umgebung beschreibt. Quantengravitation ist dann eine mögliche Bezeichnung dafür. Ein betrachtetes Segment könnte nach Einstein auch „Molluske“10 heißen, wenn die Veränderungen in der vierten Dimension, also der Zeit, mit betrachtet werden. Ein einzelner Stoß lässt sich so interpretieren, dass durch ihn mit der Anzahl von elementaren Ereignissen Zeitintervalle definiert sind. Wegen der, möglicherweise auch weit voneinander entfernten, Ereignisse wird die Zeit erst im großen Durchschnitt glatt. Sinnvoll kann auch die Beschreibung der bewegten Uratome mit Kugelkoordinaten sein, die Würfel dienen nur zur anschaulicheren Erklärung im Zusammenhang mit Mastergleichungen. Dann wären die zu betrachtenden Segmente Sphären oder eben nach Einstein Mollusken, weil sie Formen wie Weichtiere annehmen können. In der Größenordnung freier Weglängen, wo die diskrete Erweiterung der Standardphysik konstruiert werden soll, muss daher die selbständige Entstehung mindestens einer stabilen Struktur gezeigt werden, welcher der Name eines Elementarteilchens zugeordnet werden kann. Die selbständige Bildung in der noch homogenen isotropen Umgebung des anfänglichen Vakuums ist sehr unwahrscheinlich. Das sollte in weitergehenden Projekten untersucht werden, für welche hier eine grundsätzliche, aber unvollständige, Anregung gegeben wird. Bei der Trägheit wirkt die gleiche Anzahl in der stabilen Struktur steckender Uratome, welche durch die Superposition gegenüber dem Substrat der Umgebung beschleunigt werden muss. Deshalb sind träge und schwere Masse äquivalent. Relativbewegungen bleiben konstant. 9 Diese Überlegung
ist vorerst wegen der noch nicht gelösten
Berücksichtigung von Unschärfe und Zeitdilatation in
den Stoßzylindern der Haupteinfluss für die Bildung
der Feinstrukturkonstante der Gravitation.
10 Siehe [Ein 1920] S.67. index< weiter >
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