Einführung in neue Ideen der Kosmologie und Physik

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*...*Non siamo fatti per vivere come bruti, ma per seguire la vitùu e la cognosciencia ( Dante, l'Inferno).
( Wir sind nicht dazu geschaffen, wie Tiere zu leben, sondern die Wege der Tugend und der Erkenntnis zu gehen. Dante: Die Hölle ).

*** Einführung.*

...Wir beabsichtigen, neue Ideen in der Kosmologie, Astrophysik und theoretischer Physik vorzustellen.
Die zugrundeliegenden Ideen dieser Arbeiten sind relativ einfach und können auf drei verschiedene Arten dargestellt werden.

• In einer Sprache für Fachleute.

• In schematischer Form.

• In populärwissenschaftlicher Darstellung.

...Die Popularisierung kann auf verschiedene Weise erfolgen. In den meisten Fällen bieten die Popularisierer lediglich sprachliche Bilder, die die Vorstellungskraft des Lesers anregen. Doch am Ende hat er kaum etwas gelernt.

...Indem man das Bild – gemeint ist die Geometrie, die eng mit der Physik und vielen anderen Wissenschaften verbunden ist – voll ausnutzt, kann man dafür sorgen, dass der Leser einen doppelten Gewinn zieht. Die Analogie ermöglicht ihm, die Grundzüge einer Vorgehensweise zu verstehen. Gleichzeitig erweitert er jedoch seine Kenntnisse in der Geometrie, insbesondere in der zweidimensionalen Geometrie.

Eine erste schematische Idee: Newton und Anti-Newton.

Schematisch zu sein, bedeutet, sich darauf zu beschränken, einen Aspekt eines Modells darzustellen.

...Die kosmischen Strukturen werden durch eine fundamentale Kraft organisiert: die Gravitation. Würden die Objekte des Kosmos sich nicht anziehen, würde nichts geschehen, oder zumindest fast nichts. Galaxien würden sich nicht bilden, auch Sterne nicht, und wir wären nicht da, um darüber zu sprechen. Wenn beispielsweise die Gravitationskraft abstoßend wäre, würden alle Teilchen auf maximale Entfernung voneinander gehalten, und der Kosmos bliebe formlos, also langweilig.

Das Gesetz der universellen Gravitation ist das Newtonsche Gesetz:

...G ist die Gravitationskonstante. m und m' sind zwei Massen, und d ist der Abstand zwischen ihnen. Wie später deutlich werden wird, basiert das von uns vorgeschlagene Modell darauf, zwei Arten von Massen miteinander wirken zu lassen, die wir entweder als „gewöhnliche Massen“ (Materie im klassischen Sinne, aus der Galaxien, Sterne, Atome bestehen) und als „phantomhafte Massen“ m und m*, bezeichnen, da sie optisch grundlegend nicht beobachtbar sind. Das Wechselwirkungsschema lautet dann wie folgt:

Die gewöhnlichen Massen ziehen sich gemäß dem Newtonschen Gesetz an.
Auch die „phantomhaften Massen“ ziehen sich gemäß diesem Gesetz an.

Dagegen nehmen wir an, dass gewöhnliche Materie und phantomhafte Materie sich abstoßen, gemäß „Anti-Newton“:

...Man könnte nun an dieser Stelle „Massenpunkte“ in einen Computer einsetzen und beobachten, was geschieht, wenn diese anziehenden und abstoßenden Kräfte wirken.

...Der Physiker würde sofort sagen: Das entspricht der Einführung negativer Massen m* < 0. Tatsächlich ändert sich das Vorzeichen der Kraft, wenn man das Vorzeichen einer der Massen im Newtonschen Gesetz umkehrt:

Die Kraft ändert ihr Vorzeichen.

...Wenn man hingegen das Vorzeichen beider Massen umkehrt, bleibt das Vorzeichen der Kraft unverändert. Man könnte daher den Schluss ziehen, dass das oben beschriebene Modell darauf hinausläuft, dass im Universum zwei Arten von Massen existieren würden, positive und negative, was die Existenz von Teilchen mit negativer Energie E = mc² implizieren würde. Die Möglichkeit negativer Massen wurde 1970 vom Mathematiker Jean-Marie Souriau über die Theorie der Gruppen untersucht. Siehe sein Werk „Structure des Systèmes Dynamiques“, Dunod, Seiten 197 bis 200.

...Das Problem mit Objekten mit negativer Energie ist unter anderem: Was passiert bei einer Begegnung mit Objekten mit positiver Energie?

...Wir erinnern daran, dass Antimaterie eine positive Masse und eine positive Energie besitzt. Eine Begegnung zwischen einer Materie- und einer Antimaterie-Teilchen erzeugt Photonen mit ebenfalls positiver Energie. Doch eine Begegnung zwischen einer Teilchen mit positiver Masse m > 0 und positiver Energie E > 0 und einem Teilchen mit Masse -m und entgegengesetzter Energie E* = -E würde ... nichts ergeben.

Außerdem würde der Physiker einwenden, dass niemals eine Teilchen mit negativer Masse beobachtet wurde.

...Hier endet daher die schematische Darstellung. Wie später deutlich werden wird, funktioniert das System tatsächlich „so, als wären die phantomhaften Massen negativ“, gemäß Newton und Anti-Newton, doch das Modell ist nicht so einfach. Um diese schematische Sicht zu verlassen, muss man sich mit einer Reihe geometrischer Begriffe vertraut machen.

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