BlogSchafftWissen – WissenSchaftsBlog

Die Frage nach der eigentlichen Natur der Gravitationskraft hat ihre Tücken. Obwohl beide verfügbaren Theorien für ihre jeweils relevanten Bereiche die Effekte dieser 4. Naturkraft hinreichend genau erklären, sind wir von einem Verständnis der fundamentalen Eigenschaften des Universums für das Manifestieren der Gravitation noch weit entfernt.

Erik Verlinde legt nun einen vollständig neuen Ansatz vor, der das Verständnis der Gravitation revolutionieren dürfte, wenn er sich bewahrheiten sollte.

Während Newton die gravitative Wechselwirkung als Kraft zwischen Objekten beschreibt und Einsteins Theorie auf die Krümmung der Raumzeit durch die Anwesenheit von Energie setzt, postuliert Verlinde eine entropische Kraft, die durch das Zusammenspiel von Masse, Zeit und Raum auf der basis des Holografischen Prinzips beruht. Als makroskopisch auftretende Kraft entsteht die entropische Kraft in einem System mit vielen Freiheitsgraden, welches stets bestrebt ist, seine Entropie zu erhöhen.

Dem holografischen Prinzip zu Folge lässt sich für jedes Raum-Zeit-Gebiet eine alternative aber gleichwertige Beschreibung finden, die allerdings nur auf dem – vorzugsweise lichtartigen – Rand dieses Gebiets lokalisiert ist, also etwa der Ereignishorizont eines schwarzen Loches. Damit hängt auch die die maximal mögliche Entropie des Raumgebietes nur von dessen Oberfläche ab, nicht aber vom Volumen.

Der Autor behauptet, mit den raumunabhängigen Konzepten Energie, Entropie und Temperatur das Newtonsche Gravitationsgesetz auf natürliche Weise ebenso ableiten zu können wie die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie aus der relativistischen Verallgemeinerung. Gravitation wird erklärt als eine entropische Kraft, die von der Änderung des Informationsgehaltes herrührt, der sich aus der Position von massebehafteten Objekten ergibt.

Hinzufügen zu:

In der Nacht zum 30. November 2009 sind am Large Hadron Collider des CERN in Genf erstmals Wasserstoffkerne auf über 1 TeV beschleunigt worden. Damit brachen die CERN-Wissenschaftler de bis dato geltenden Rekord von 0,98 TeV des Tevatron am Fermilab in Chicago.
10 Tage nach dem erfolgreichen Hochfahren der Beschleunigeranlage nach einer längeren Reparaturzeit ist damit eine Art Feuerprobe bestanden worden, ab Frühjahr 2010 sollen die ersten wissenschaftlichen Untersuchungen bei bis zu 3,5 TeV durchgeführt werden.

Hinzufügen zu:

Nach langen Überlegungen zur Sinnhaftigkeit einer privaten Rückblende in die eigene Jugendzeit ist der Beschluss gefasst worden, die persönliche Variante der sogenannten Zeitkapsel zum Thema eines (wissenschaftlichen?) Blog-Artikels zu machen.

Nach dem Verschlingen der verfüg- und erreichbaren (populärwissenschaftlichen) Sekundärliteratur zum Thema Zeit und Zeitreisen (die 80er-Jahre des vergangenen Jahrtausends boten einem 15-Jährigen nur sehr begrenzte Möglichkeiten für derartige Gedanken) erschien eine Möglichkeit zur Kommunikation mit eventuellen Zeitreisenden mit vertretbarem Aufwand machbar: Unter der (naiven?) Annahme, dass es der Menschheit irgendwann gelingen wird, alles zu erreichen, sollte auch die Reise in der Zeit früher oder später in den Bereich des Möglichen rücken. Will man also mit der zeitreisenden Menschheit in Kontakt treten, müsste es eigentlich reichen, eine Botschaft so gut zu verpacken, sicher zu versiegeln und tief zu vergraben, dass sie erst ausgegraben wird, wenn ebendieser Traum der Reise in der Zeit allgemeines Menschheitswissen ist.

Zeitkapsel mit Auto: Rostiger Plymouth Belvedere aus dem Jahr 1957.

Dieses reine “in Kontakt Treten” mit einer entsprechend weit entfernten Zukunft mag ja noch möglich sein, wenn beim Entwurf der Zeitkapsel und der Wahl des Verwahrungsortes entsprechende Vorkehrungen getroffen werden. Wirklich herausfordernd ist wohl neben einer passenden Einladung vor allem die Lösung der sich unweigerlich ergebenden Paradoxa, die aus der Verletzung der Kausalität resultieren. Nichtsdestotrotz sollte eine ebenso einfache wie freundliche Botschaft die Zeitreisenden dazu bewegen, sich aus der Zukunft in die primitive Vergangenheit des Jahres 1983 zu begeben:

Hallo ihr da in der Zukunft!
Wie geht es euch? Ich hoffe gut! Ich bitte euch, in meine Zeit zurückzukommen, falls es euch irgendwie möglich ist. Kommt bitte in die 2. Hälfte des Jahres 1983. Den Grund erfahrt ihr, wenn ihr kommt.

Als Erkennungszeichen musste ein alter Fernseh-Widerstand herhalten. Jeder kann sich denken, was passiert ist: Das Jahr 1983 ging vorbei, ohne auch nur im geringsten durch den Besuch von Zeitreisenden versüßt zu werden, die Sache geriet in Vergessenheit. Jetzt lässt sich vortrefflich über die Sinnhaftigkeit des ganzen Unterfangens streiten, auch wenn durch Everetts Vielweltentheorie die ganze Sache zumindest prinzipiell widerspruchsfrei lösbar werden würde (wir sehen mal von der Motivation ab, die ein Zeitreisender haben könnte, einem 15-Jährigen auf Anfrage einen Besuch abzustatten). Wie sich später zeigte, hat Edward H. Gandy in seiner SF-Kurzgeschichte “Graveside Watch” eine ähnliche Problematik thematisiert, für die Anlockung der Zeitreisenden allerdings einen weitaus vielversprechenderen Weg gewählt.

Zwischenzeitlich ist die nächste Generation herangewachsen, für welche vergrabenen Schätzen oder gar Zeitkapseln eine ebenso große Faszination innewohnt. Vor Kurzem nun war die Neugier bei Elternteil und Nachwuchs so groß geworden, dass die vor nunmehr 26 Jahren vergrabene Zeitkapsel ans Tageslicht geholt werden musste:

Aktion Zeitkapsel: Die einzelnen Schritte der “Bergung”.

Aus heutiger Sicht mag die einfache Verpackung verwundern, zeigte doch das beigelegte Blatt Papier deutliche Spuren von Schimmel. Auch wenn die ganze Aktion einen David Deutsch freuen würde, der wahre Grund für das Ausbleiben der Besucher aus der Zukunft ist nun klar: Die Kapsel wurde zu früh ausgegraben!

Hinzufügen zu:

Gestern wurden die Nobelpreise in Physik für das Jahr 2009 bekannt gegeben. Die umgerechnet ca. 1 Million Euro teilen sich Charles K. Kao (50%) für seine bahnbrechende Leistungen bei der Übertragung von Licht in Fasern für die optische Kommunikation sowie Willard S. Boyle und George E. Smith (jeweils 25%) für ihre Arbeiten zum CCD-Sensor.

Lichtwellenleiter: Optische Glasfasern bilden das Kreislaufsystem unserer Kommunikationsgesellschaft.

CCD-Sensor: Original-Notizen aus der Boyle und Smith’s Brainstorming-Sitzung vom 8. September 1969, als sie das erste Skizze eines CCD-Sensors anfertigten.

Hinzufügen zu:

Während man bislang nach den theoretisch nicht ganz unmöglichen und möglicherweise auch indirekt gemessenen magnetischen Monopolen in der Kosmischen Strahlung, in Teilchenbeschleunigern oder sogar im Mondgestein gesucht hat, sind Forscher nun am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) scheinbar in Spin-Eis fündig geworden.

Paul Dirac hat bereits 1930 postuliert, dass magnetische Monopole an den Enden von den nach ihm benannten Dirac-Strings existierten müssten.

Das Untersuchungsmaterial, Dysprosium-Titanat, kristallisiert in einem so genannten Pyrochlor-Gitter und kann mittels eines Neutronenstreuexperimentes untersucht werden. Bei 0,6 bis 2 Kelvin haben die Forscher über ein externes magnetisches Feld die Dipole des Testmaterials in einem Verbund aus gewundenen Röhren ausgerichtet, welche als Transportmedium für den magnetischen Fluss dienen. Über das externe Feld ließen sich diese Strings in Symmetrie und Orientierung beeinflussen, auch die String-Dichte konnte kontrolliert werden, sodass schließlich an den String-Enden magnetischen Monopole sichtbar wurden.

Mal schauen, ob praktische Anwendungen im Bereich der Energieforschung (Myon-katalysierte Fusion), der Materialforschung (Magmaterie), der Anwendung von magnetischen Schutzfeldern (Raumschiffe) oder der Waffentechnik lange auf sich warten lassen…

Zugehörige Veröffentlichungen:

T. Fennell et al.: Magnetic Coulomb Phase in the Spin Ice Ho2Ti2O7. Science (online 3.9.2009)
dx.doi.org/10.1126/science.1177582
D. J. P. Morris: Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2Ti2O7. Science (online 3.9.2009)
dx.doi.org/10.1126/science.1178868

Hinzufügen zu: