Albert Lothar Wiese, Porec und Sarajevo 2010-2018

Die hypothetisch kleinsten Objekte sind Demokrits Atome, aus Elementarteilchen zusammen gesetzte Materiebausteine  sollten deshalb nicht so, sondern beispielsweise Struktronen heißen. Stichworte Standardphysik Die diskrete Standardphysik vereinigt die Standardmodelle von Elementarteilchen und Kosmologie durch Einführung einfacher sehr kleiner diskreter Objekte mit einfacher Wechselwirkung durch Geschwindigkeitstausch beim Stoß alte Ideen Stoßtransformationen

Computersimulationen erlauben Untersuchungen, ob in einem einfachen Gas diskreter Objekte (harter Kugeln) Strukturen möglich sind. Diese könnten das Standardmodell erweitern. Uratom-Modell Diskrete Objekte Modell. .pdf Zum Finden werden allgemein Suchmaschinen verwendet, Koordinaten ermöglichen die Lokalisierung. Hier sollen einige Angebote vorgestellt werden (Touristik). z.B. Radreisen  in Kroatien, Inselhüpfen mit  Rad und Schiff,  Günstigste Transfers Technik Privat+Impressum

1. Zusammenfassung

Vor über 100 Jahren wurde die Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht und auch die Feinstrukturkonstante entdeckt. Beide stellen auch heute noch ein großes Rätsel dar. Mit dem Postulat der Existenz einer Art diskreter Objekte von effektiven Feldern, werden einige interessante Zusammenhänge als Denkansätze für weitere Forschungen vorgestellt. Haupterkenntnis dieser Überlegungen ist, dass allen Raumzeitpunkten, die in der Relativitätstheorie als Ereignisse interpretiert werden, durch die diskrete Erweiterung konkrete elementare Ereignisse, also Durchschnitte von Stößen, zugeordnet werden. Raumzeitverzerrungen werden so zu Zufallsereignissen und durch die Wahrscheinlichkeitsrechnung beschreibbar sowie vermutlich quantisierbar. Die Planck-Skala und das Hierarchieproblem erhalten eine anschauliche Erklärung.
Die Feinstrukturkonstante wird durch Stöße im diskreten Substrat des Vakuums erzeugt und eine Feinstrukturkonstante der Gravitation durch Aufsammeln solcher Objekte. Dabei werden im Sammelgebiet kleinere Geschwindigkeitsbeträge erzeugt, was als dunkle Materie mit kleineren freien Weglängen interpretiert werden kann und die höheren Geschwindigkeitsbeträge werden (als dunkle Energie) in die Umgebung emittiert, welche sich dabei verdünnt. Das kann als Expansion des Universums interpretiert werden.
Neuere Beobachtungen der Hintergrundstrahlung vom COBE-Team (NASA) deuten auf eine überall beobachtbare isotrope durchschnittliche Wellenlänge von ungefähr 2 mm hin, (Schwarzkörperstrahlung) welche von derzeit unbeobachtbaren Objekten (z.B dunkle Materie) auch in näherer Umgebung erzeugt werden kann. Die Rotverschiebung könnte durch Thermalisierung der im Moment ihrer Erzeugung vorherrschenden lokalen Eigenschaften entstehen. Mit folgendem Postulat ergeben sich einige Erklärungsansätze (Details dazu in der Zusammenfassung von DSM.pdf):

2. Postulat

Es existiert einzig und allein eine Menge (Substrat) unendlich vieler, sich im dreidimensionalen Raum isotrop bewe­gender diskreter Objekte (Atome), die hier als gleich große feste Kugeln angenommen werden. Diese durchdringen den ansonsten leeren Raum gleichförmig geradlinig. Die Annä­herung an andere Kugeln erfolgt bis zum Zusammenstoß (Berührung = Mittelpunktsabstand d), bei dem nur die Ge­schwindigkeitskomponenten in Richtung der Stoßachse (Berührungsnormale) ausgetauscht wer­den

Dieses einfache Gas gleich schwerer Kugeln, denen wegen der Determiniertheit ihre gesamte Geschichte zugeordnet ist, wird hier, am Anfang sogar nur ortslos und dadurch skalenunabhängig, untersucht. Masse ergibt sich demnach aus der Anzahl (harte Kugeln Gas HKG). Mit dem Postulat werden Transformationsformeln für die elementare Wechselwirkung, welche als Stöße harter Kugeln interpretiert werden können, abgeleitet. Damit wird nur eine lokale Betrachtung durchgeführt, welche die eigentliche diskrete Erweiterung der Standardphysik darstellt. Der Begriff Kraft, also Masse mal Beschleunigung, wird hier nicht nur mit Differenzialen beschrieben, sondern ursächlich erklärt.
Mit d → 0 ergibt sich die Standardphysik. Die effektiven Felder enthalten nach dem Postulat aber alle die gleichen kleinsten Objekte, welche spekulativ als Kugeln mit dem Durchmesser der Plancklänge betrachtet werden. In (Quanten-) Feldtheorien lassen sich diese postulierten Objekte zur notwendigen Renormierung verwenden. Aber das ist noch eine große Aufgabe.

3. Quantitative Zusammenhänge

Spekulatives Ergebnis dieser diskreten Erweiterung der Standardphysik ist die mit dem postulierten diskreten Objekt des Vakuums mögliche Erklärung einiger offenen Probleme:

• Die Feinstrukturkonstante 1 / 137 kann möglicherweise durch Stöße erzeugt werden.
• Die Lichtgeschwindigkeit entsteht als Ausbreitungsgeschwindigkeit im betrachteten Medium.
• Das Planck'sche Wirkungsquantum wird eine Eigenschaft periodischer Strukturen.
• Mit den obigen Werten von Wellenlängen der Hintergrundstrahlung kann über eine daraus folgende dominierende lokale freie Weglänge spekuliert werden. Damit lässt sich mit Hilfe der vorherrschenden MB-Verteilung ein Absorptionsfaktor quantitativ ermitteln, welcher im bekannten Größenverhältnis der Gravitation liegt.
• Die Feinstrukturkonstante der Gravitation  von etwa 5.91 ▪ 10 ^{- 39} entsteht aus dem Quotienten der Plancklänge und des Protonendurchmessers und ergibt einen Erklärungsansatz für das Hierarchieproblem.

Das ist ein starker Hinweis auf die diskrete Natur des Vakuums. Für experimentelle Überprüfungen folgen daraus viele offene Fragen.

4. Diskrete Erweiterung der Standardphysik (DSM)

Der Entwurf zeigt vor allem, dass die Standardphysik aus den Standardmodellen von Elementarteilchen und Kosmologie nur im ganz Kleinen um die angenommene Existenz kleinster Kugeln erweitert zu werden braucht, um dadurch Erklärungen zu liefern.

Verschränkungen werden von der Quantenmechanik beschrieben, eine Erklärung gibt es nicht. Die ART beschreibt Gravitationswellen, postuliert die konstante Lichtgeschwindigkeit, kennt aber keine Verschränkungen.
Mit dem Postulat der Existenz kleinster Objekte im Vakuum mit der einfachen Wechselwirkung des Geschwindigkeitstauschs parallel zur Berührpunktnormale (dem DSM) ergeben sich Erklärungen für viele offene Fragen der Grundlagenphysik.
Von besonderem Interesse ist die Frage, ob Kommunikationen mit Überlichtgeschwindigkeit möglich sind. Im DSM gibt es für die uns bekannte Materie (< 5% vom Materie- und Energieanteil des Universums) keine Möglichkeit von Überlichtgeschwindigkeit. Ein einzelnes Elektron würde nach diesem Modell etwa 10⁴⁵ kleinste Objekte enthalten, welche als reine Informationsträger gedacht und als einfache Kugeln beschrieben werden. Auch der umgebende Raum enthält in jeder Raumzelle mit einem Durchmesser der Compton-Wellenlänge des Elektrons etwa so viele sich ständig bewegende und zusammen stoßende Kugeln. Die Größenordnung ergibt sich aus der Annahme, dass die Quantenmechanik mit der Compton-Wellenlänge vernünftige Beobachtungswerte liefert und für die Stabilität von Strukturen (Elementarteilchen) ein thermodynamisches Gleichgewicht zur Umgebung herrschen muss.

Nun müssen durch die ständigen Stöße Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Geschwindigkeitsbetrag und freier Weglänge erzeugt werden. Bei der Geschwindigkeit ist seit langem bekannt, dass das die Maxwell-Boltzmannsche-Geschwindigkeitsverteilung ist. Die freien Weglängen sind nach der kinetischen Gastheorie von Geschwindigkeiten unabhängig. Werden als Abstände die Berührpunkte verwendet, wachsen die entstehenden Wahrscheinlichkeitsdichten von Null bis zu ihrem Maximum und gehen dann in Exponentialfunktionen über. Sie können zur Beschreibung von Massen verwendet werden.
Neuste Beobachtungen verschmelzender Neutronensterne deuten darauf hin, dass die Änderungen von freien Weglängen sich ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, weil die Signalankunft von Gravitationswellen und Licht gleichzeitig erfolgte.

Was bedeutet das nun alles im Hinblick auf den Informationsaustausch, beispielsweise zwischen Galaxien? Kann die Verschränkung zwischen Strukturen auf Eigenschaften der MB-Verteilungen der kleinsten diskreten Objekte des Vakuumsubstrats zurück geführt werden?

Sind alle Geschwindigkeiten MB-verteilt und nehmen wir nur die Elektronen, also die Erzeuger von elektromagnetischen Wellen in den Molekülen, kommt als Ausbreitungsgeschwindigkeit nur die Lichtgeschwindigkeit infrage. In den MB-Verteilungen kommen aber auch viele hohe Geschwindigkeitsanteile vor. Dieser Anteil richtet sich nach der Anzahl betrachteter kleinster Kugeln und das sind, wie schon gesagt, bereits in einem Elektron rund 10⁴⁵. Rechnen wir nun damit, ergibt sich, dass ein Promille der Geschwindigkeitsbeträge im oberen Bereich bereits über der 14 fachen Lichtgeschwindigkeit liegen. Die wahrscheinlichste Geschwindigkeit entspricht dem Maximalwert in der Grafik, der Mittelwert etwas rechts davon. Für Stickstoff gibt es in Wikipedia ein Diagramm der MB-Verteilungs-Dichte bei unterschiedlichen Temperaturen. Diese sind natürlich weit von der Lichtgeschwindigkeit entfernt, die Korrespondenz kann aber für das Verständnis heran gezogen werden. Außerdem ist noch zu berücksichtigen, dass im DSM auch wegen der üblichen Beschreibung mit c = 1 die Wurzel 2 weg gelassen wird.

Als neuere Ergänzung (7/2018) wird hier die Idee für die "Erzeugung von Dunkler Materie und Energie in einer diskreten Standardphysik" als erste Stufe vorgestellt, worauf dann die "Erklärungsansätze durch diskrete Erweiterung der Standardphysik" folgen sollte. Dessen Diskussion soll eine Beschäftigung offizieller Einrichtungen mit weiteren Dokumenten der diskreten Erweiterung der Standardphysik anregen.

 

Daraus lässt sich möglicherweise auf Verschränkungen bis in den Galaxienbereich schließen. Zur Nutzung für die Signalübertragung existieren bereits experimentelle Ansätze, Modelle für der Erklärung erscheinen mit diskreten kleinsten Objekten näher liegend, als im Kontinuum der aktuellen Standardphysik.

Und noch etwas für Spekulationen und zum Träumen: Welche Geschwindigkeit wäre theoretisch in diesem Modell zur Übertragung eines Bits möglich, ohne Paralleluniversen, Wurmlöcher, höhere Dimensionen,…?
Eine kurze Überlegung ergibt, dass alle Informationen über größere Entfernungen im Durchschnitt mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Ein einzelnes Bit, welches einem kleinsten Objekt zugeordnet wird, kann eine Geschwindigkeit nach dem obigen Diagramm erhalten. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens richtet sich nach  der ungeheuer großen Anzahl,  bereits in einem Elementarteilchen. Freie Weglängen sind aber unabhängig von der Geschwindigkeit. Deren Häufigkeit wird auch durch die Anzahl im betrachteten Raumbereich bestimmt. Auch bei zufällig sehr großer freier Weglänge müsste diese mit der sehr großen Geschwindigkeit zusammen vorkommen. Dafür ergibt sich die Wahrscheinlichkeit aus dem Produkt der beiden zugrunde liegenden Wahrscheinlichkeiten. Diese wird normalerweise sehr klein und könnte nur durch eine sehr große Anzahldichte eine nennenswerte Größe erhalten. Nur dann hat der Effekt eine gewisse Berechtigung. Deshalb fanden diese Überlegungen bisher noch keinen Eingang ins DSM.pdf.

Es kann aber trotzdem mögliche holografische Einflüsse geben, weil notwendigerweise bereits jedes stabile Elementarteilchen, das ja mit seiner Umgebung ein thermodynamisches Gleichgewicht besitzen muss, sehr viele Informationen enthalten könnte. Auch bei der Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen direkte Beeinflussungen durch weit entfernte Gebiete.  Spinnt man das weiter bis zum beobachtbaren Universum, das aber auch in so einer Umgebung eingebettet sein sollte, ergeben sich noch mehr Möglichkeiten… z.B. Galaxien als Neuronen, Filamente als Synapsen eines unendlichen vernünftigen Universums?