THEMA: Dunkle Materie und dunkle Energie in der M-Theorie

Hallo zusammen,

nach ein paar Videos zum o.g. Thread-Thema verstehe ich nicht, warum aus dunkler Materie so ein Geheimnis gemacht wird.
Ich habe folgendes verstanden:

Genau so, wie die Gravitation unser Universum verlassen kann (s.u.), kann doch
   die beobachtete Gravitation, die "dunkler Materie" zugeschrieben wird,
auch von außerhalb unseres Universums kommen.
Das würde erklären, warum wir keine dunkle Materie finden.

Ist das richtig?

Zitate:

"Die Idee ist, dass Schwerkraft unser Universum verlassen kann."
27:26 also …?t=1646 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1646

"Alles, was im Universum existiert, besteht aus Fäden mit offenen Enden, die fest mit unserer "BRANE" verbunden sind."
28:40 also …?t=1720 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1720

Im Gegensatz dazu: "Gravitation hat geschlossene Fäden"
25:15 also …?t=1515 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1515

Anmerkung:
"String-Theorie" + "BRANE" (Membran) = "M-Theorie", nach meinem Verständnis aus den Videos.
Diese Membran ist quasi die Kino-Leinwand unserer Wahrnehmung, also eine Projektion aus den anderen sieben Dimensionen auf unsere vier Dimensionen. Richtig?

Auch interessant:

"Warum kann unser Universum die genau richtige Menge dunkle Energie haben?"
27:20 also …?t=1640 youtube.com/watch?v=1t5MOM4JlLM&t=1640

"Wo sind die weiteren Dimensionen? Warum können wir sie nicht sehen?"
35:53 also …?t=2153 youtube.com/watch?v=1t5MOM4JlLM&t=2153

Disclaimer: Im Urknall-Weltall-Leben-Video "Stringtheorien und Schleifenquantengravitation" habe ich leider nicht viel sachliches verstanden. Ist vielleicht eher Unterhaltung? Sorry. Daher habe ich mir mal ein paar andere (zugegeben recht alte und populärwissenschaftliche) Videos angeschaut.

PS: Ich bin nur Elektrotechnik-Ing. Vielleicht kann das ein Physiker nochmal korrekt formulieren.

PPS: Hier noch ein Link zu der Bolshoi-Simulation über die Verteilung der Dunklen Materie auf unserer "Brane", siehe hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/Movies.html und die beiden o.g. Videos ohne Zeitstempel-Url:

Torsten C schrieb: Das würde erklären, warum wir keine dunkle Materie finden.
Ist das richtig?

Ich habe kein Problem damit, dass M-Theorie & Co hier tendenziell eher ins lächerliche gezogen werden.
Das mag vielleicht ein Grund sein, warum bislang niemand geantwortet hat.
Ich antworte darauf mit Äffchen und Trommel , solange die M-Theorie nicht wiederlegt ist.

Inzwischen habe ich das Wiki-Book " Die Stringtheorie – eine populärwissenschaftliche Einführung " gefunden und habe versucht, selbst weiter zu kommen:

Meine erste Erkenntnis: Gravitonen sind tatsächlich die einzigen geschlossenen Strings die es gibt.
Alle anderen Strings sind offen und haften mit ihren Enden an Branen:

In der Stringtheorie stellen die Schwingungen des geschlossenen Strings das Graviton dar, alle anderen Teilchen werden von Schwingungen offener Strings erzeugt. ( Das ADD-Szenario )

Und jetzt kommt's (letzter Absatz), und darauf bin ich ein ganz kleines bisschen stolz:

Neben solchen Spekulationen, kann dieses Modell möglicherweise auch das Rätsel um die dunkle Materie lüften. Da Gravitonen nicht an die Branen gebunden sind und sich frei in der elfdimensionalen Raumzeit bewegen, können die einzelnen Drei-Branen innerhalb des Bulks miteinander wechselwirken. Die Materie der anderen Universen erscheint uns als dunkle Materie.

Edit/PS:

Sorry, man muss nur richtig suchen. Hier ist sogar noch einmal fast die gleiche Antwort:

There is a branch of M-theory called heterotic M-theory, in which the 11-dimensional space-time is bounded by two 10-dimensional spaces. It's like a sandwich, the two 10-dimensional spaces are the slices of bread, and the eleventh dimension is the thickness of the sandwich. These two spaces on the boundary are like two literally parallel universes, each with its own internal matter and forces. But they can interact gravitationally, because gravity can cross the eleventh dimension.
So in principle, one could have a model where the stars and galaxies of the visible universe exist in one of those boundary spaces, and the "dark matter" is matter in the other space, which because of shared gravity, has gathered around the places over there, corresponding to the galaxies over here.

Torsten C schrieb: Genau so, wie die Gravitation unser Universum verlassen kann (s.u.), kann doch
   die beobachtete Gravitation, die "dunkler Materie" zugeschrieben wird,
auch von außerhalb unseres Universums kommen.
Das würde erklären, warum wir keine dunkle Materie finden.

Ist das richtig?

Wenn wir uns die Verhältnisse am Bullet Cluster ansehen, wundert schon, warum ausgerechnet an der Stelle viel Gravitation in unser Universum kommt, wo sich die Dunkle Materie aufhalten würde - und zwar mehr Gravitation als der sichtbare Galaxienhaufen hat.

Torsten C schrieb: nach ein paar Videos zum o.g. Thread-Thema verstehe ich nicht, warum aus dunkler Materie so ein Geheimnis gemacht wird.

Das verstehe ich auch nicht. Wer erstmal die Existenz von Neutrinos akzeptiert hat sollte zumindest mit Dunkler Materie kein Problem haben
Dunkle Energie ist da schon was anderes.... aber wahrscheinlich auch weit weniger mysteriös als viele denken.

Das mysteriöse steckt vielmehr in der Namensgebung, was dunkel ist macht gleichzeitig Angst und Neugierig, das erinnert an Spukgeschichten aus der Kindheit.

Nachtrag:
Wenn wir Einstein mal außen vor lassen und die Gravitation wieder eine echte Kraft ist und diese Kraft auch außerhalb unserer drei Dimensionen wirkt dann habe ich ein kleines Problem und das heist: \(\frac 1 {r^2}\). Dieser Term für die Ausbreitung der Kraftwirkung, als Folge der Kugelgeometrie, zeigt doch meiner Meinung nach gerade das die Wirkung der Gravitation auf unsere 3 Raumdimensionen beschränkt ist. Oder übersehe ich da etwas?

Richtig erkannt und genau das macht es ja so spannend. Wenn es unterhalb einer bestimmten Skala zusätzliche, aufgerollte Dimensionen geben sollte und die Gravitation darin hineinwirkt, dann lässt sich theoretisch beweisen (die Berechnung habe ich im Downloadbereich eingestellt), dass der Zusammenhang unterhalb dieser Skala nicht mehr 1/r^2 wäre sondern 1/r^(N-1) mit der Anzahl der Raumdimensionen N. Das hätte immense Konsequenzen, z.B. für die Planckeinheiten, die in vielen Theorien als natürliche untere Grenze dienen...

Hallo Josef,
schön von dir zu hören oder besser zu lesen.
Das heißt doch, dass das 1/r2 Gesetz unterhalb der Plankeinheiten nicht mehr gelten würde.
Das Problem scheint dann aber zu sein, dass wir da keinen experimentellen Zugang mehr haben. Gibt es trotzdem eine Möglichkeit, dass man das irgend einmal klar entscheiden können wird?
Wenn nicht, würde man diese Frage nie entscheiden können.
LG
Thomas

Hallo Thomas,
die nächsten Tage habe ich guten Internetzugang, da werde ich so oft wie möglich hier im Forum herumgeistern...
Konkret zu Deiner Frage: Kompatifizierte Raumdimensionen könnten bereits deutlich oberhalb der Planckskala existieren - vielleicht sogar in Reichweite zukünftiger Beschleuniger. Oder aktuelle Beschleuniger würden mikroskopische Schwarze Löcher erzeugen auf Skalen, die nicht mit unseren Theorien konform sind und damit indirekt durch ein 1/r^(N-1) Gesetz die Existenz der Zusatzdimensionen zumindest indirekt offenbaren. Eine stärkere gravitative Wechselwirkung würde nämlich die Erzeugung der mikroskopischen Schwarzen Löcher erleichtern (oder der Schwarzschildradius wäre auf diesen Skalen ein anderer, je nach dem wie man es sieht).. Aber alles Kaffeesatzleserei, solange wir keine mikroskopischen Schwarzen Löcher nachweisen...
Herzliche Grüße
Josef

Hallo Josef,
Danke erstmal für deine Antwort. Bei uns ist es schon 1 Uhr in der Nacht. Die Gedanken werden träge. Bis demnächst.
LG
Thomas

Torsten C schrieb: Hallo zusammen,

nach ein paar Videos zum o.g. Thread-Thema verstehe ich nicht, warum aus dunkler Materie so ein Geheimnis gemacht wird.

Weil DM immer noch ein Geheimnis IST.

Genau so, wie die Gravitation unser Universum verlassen kann (s.u.), kann doch
die beobachtete Gravitation, die "dunkler Materie" zugeschrieben wird,
auch von außerhalb unseres Universums kommen.
Das würde erklären, warum wir keine dunkle Materie finden.

Ist das richtig?

Zitate:

"Die Idee ist, dass Schwerkraft unser Universum verlassen kann."
27:26 also …?t=1646 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1646

Nach gegenwärtigem Stand der Wissenschaft sind diese von dir verlinkten Ideen eben nur Ideen, nichts weiter, sie sind noch nicht mal eine ernst zu nehmende Hypothese, weil wir keine Aussagen über das "Außerhalb" unseres Universums machen können.

Wie kann man da auf die abwegige Idee kommen anzunehmen, die Gravitation wirke auch außerhalb unseres Universums?

Erstens ist Gravitation keine Kraft an sich, sondern nur die Auswirkung der Raumkrümmung durch Massen.
Infolgedessen kann es auch keine "Vermittlerteilchen" dieser Scheinkraft geben, also keine "Gravitonen".

"Alles, was im Universum existiert, besteht aus Fäden mit offenen Enden, die fest mit unserer "BRANE" verbunden sind."
28:40 also …?t=1720 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1720

Im Gegensatz dazu: "Gravitation hat geschlossene Fäden"
25:15 also …?t=1515 youtube.com/watch?v=SOnk-9pjS0w&t=1515

Diese Stringtheorien sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt nur Annahmen, durch nichts bestätigt, also NICHT verifiziert. Dummerweise lassen sie sich auch nicht falsifizieren, noch nicht, vielleicht niemals?

Ich finde es nicht richtig, darauf aufbauend unser Universum erklären zu wollen, das grenzt an Verschwörungstheorien.

"Wo sind die weiteren Dimensionen? Warum können wir sie nicht sehen?"
35:53 also …?t=2153 youtube.com/watch?v=1t5MOM4JlLM&t=2153

Wie äußerst praktisch: Da wir das nicht "sehen" können, muss es aufgerollt in extra-Dimensionen vorhanden sein. Fertig ist der Lack, noch ein paar mathematische Berechnungen dazu und: Fertig ist das neue Weltbild, alle Unklarheiten sind in diese leider, leider nicht verifizierbaren extra-Dimensionen verschwunden, wie praktisch.

Meine erste Erkenntnis: Gravitonen sind tatsächlich die einzigen geschlossenen Strings die es gibt.

Es gibt weder Gravitonen (da Gravitation keine eigenständige "Kraft" ist, sondern nur eine durch die Raumkrümmung durch Massen hervorgerufene Scheinkraft ), noch kann man die Existenz von "Strings" oder "Branen" als gesichert annehmen, daher muss man sich auch keine Gedanken machen, ob es "offene" oder "geschlossene" Strings gibt, es gibt weder das eine noch das andere - bis zum Beweis des Gegenteils muss man das leider als gesichert annehmen.

Insofern ist das leider keine Erkenntnis.

Neben solchen Spekulationen, kann dieses Modell möglicherweise auch das Rätsel um die dunkle Materie lüften. Da Gravitonen nicht an die Branen gebunden sind und sich frei in der elfdimensionalen Raumzeit bewegen, können die einzelnen Drei-Branen innerhalb des Bulks miteinander wechselwirken. Die Materie der anderen Universen erscheint uns als dunkle Materie.

Hypothesen, die auf nicht bestätigten anderen Annahmen beruhen, können noch so schön sein, sie werden dadurch nicht wahrscheinlicher.

Erstens:

- Es gibt keine Gravitonen.

Zweitens:

- Es gibt keine Branen oder Strings.

Drittens:

- Es gibt keine elf Dimensionen, auch keine fünfte oder sechste oder siebte oder n-ste.

Viertens:

- Es gibt keine "anderen Universen", infolgedessen KANN die DM auch kein negativ-Abbild von Massen anderer Universen sein.

Bitte anstatt mich nun polemisch anzugreifen, würde ich es als sinnvoller empfinden, meine Aussagen durch nachgewiesene Fakten zu widerlegen.


Grüße
Udo

Hallo Udo,
es ist interessant, zu sehen, wie du die "klassisch-moderne" (noch nicht ganz so abgefahrene) Physik verteidigst.
Ich will aber nur mal der Form halber deine 4. Punkte korrigieren:
Erstens:
- Wir haben keine Granitenen delektiert.
Zweitens:
- Wir haben keine Branen oder Strings delektiert.
Drittens:
- Wir haben keine elf Dimensionen delektiert.
Viertens:
- Wir haben keine "anderen Universen" delektiert, von einem empirischen Beweis ausgehend KANN die DM auch kein negativ-Abbild von Massen anderer Universen sein.

Das Problem ist das Gleiche wie mit Gott: Die Nichtexistenz von irgendetwas ist empirisch leider nicht zu beweisen. Es ist von daher falsch, zu behaupten, Gravitonen gäbe es per se nicht. Deine 4 Punkte zeigen nur unser Unwissen in diesem Fall. Du hast Recht dass die Entdeckung von Gravitationswellen ein Rückschlag für Spring und Stringtheorien sind, aber empirisch falsifiziert sind diese noch nicht.

Jetzt kommen wir zum eigentlichen Problem: DM kann man so nach unseren jetzigen Kenntnisstand über das Standardmodell nicht erklären. Sind das neue Teilchen (Siehe Neutrino-Thread)? Oder Plasma? Antimaterie? Die Stringtheorie ist eine weitere mögliche Erklärung dafür.

Aber: Erklärung reicht nicht aus, sie muss auch Vorhersagen treffen können. Und genau da hapert es bei der Stringtheorie: Unser(mathematisches) Verständnis von 11 Dimensionen und Strings ist noch nicht so ausgefeilt, als dass man da komplizierte Gleichungen mit Vorhersagen aufstellen könnte.

Deswegen ist und bleibt die Stringtheorie eine umverifizierte und sogar unvollständige Theorie.

Das sollte jetzt aber kein Anlass sein, Forschung in diese Richtung aufzugeben, denn: Was, wenn sie richtig ist? Es könnte ja sein. Daher sollte jeder, der lustig ist, auch mit Recht in diesem Gebiet forschen dürfen, bis die Springtheorie ausformuliert ist und entweder experimentiell verifiziert oder falsifiziert ist.

Ich kann mir vorstellen, dass sich bei vielen bei der Stringidee die Haare sträuben. Sie ist etwas radikal. Allerdings rate ich dazu, dass man sie, statt pauschal abzustempeln, momentan ignoriert. Sie ist nicht so ausgefeilt, als dass man über sie debattieren könnte, man kann sich nur über den jetzigen Kenntnisstand austauschen. Daher ist es ungeeignet, jetzt schon zu einem Schluss zu kommen und die Springtheorie entweder als Unsinn oder das einzig Wahre zu definieren.

Das Beste ist es, abzuwarten und Tee zu trinken. Genießen wir statt dem Streit über Unbekanntes lieber den Frühling mit allen seinen Freuden!

Viele Grüße,
Nirusu

PS: Ich weiß nicht, wie oft jetzt hier Springtheorie stand. Autokorrektur erlaubt sich gerade Späße mit mir...