[Künstlername AlexD, daher auch adf als Autorenkürzel]

Konsequenzen der Masse-Raum gekoppelten fundamentalen Erweiterung

des Energieerhaltungssatzes

Oszillierende Elementarkörper besitzen zwei entgegengesetzte Ausbreitungsrichtungen.

Die aufgespannte, radialsymmetrische Fläche, die den Raum verkörpert wird bei einer Wechselwirkung auf- oder abgebaut. Masse als Energieform transformiert in Raum-Energie und umgekehrt.

Plausibilitätsbetrachtungen zur Minimalistik radial-symmetrischer Informationsspeicherung

Was ist Masse?

In der Elementarkörpertheorie ist die Ruhe-Masse m₀ ein Maß für die Oszillationsfrequenz des Elementarkörpers. Die radius-kleineren Elementarkörper besitzen eine größere Masse, da diese äquivalent zur (möglichen) Bewegung der oszillierenden Oberfläche ist. Masse ist also im Bild des Elementarkörpers äquivalent zur inneren Bewegung und wird über die reziproke Proportionalität auf den Radius zurückgeführt.

Bevor hier unnötig Mißverständnisse aufkommen. Die Radius gekoppelte Ruhemasse eines Elementarkörpers ist die maximale Masse m₀ der maximalen Ausdehnung r₀. Der Begriff Ruhemasse in der Speziellen Relativitätstheorie ist was anderes...

(Ruhe-)Masse in der SRT

Ohne das an dieser Stelle näher auszuführen wird im Rahmen der SRT der Begriff invariante Masse statt Ruhemasse verwendet. Die Ruhemasse (invariante Masse) der SRT ist inhärent mit Inertialsystemen verbunden. Zur Begriffsdefinition: Eine Größe, die sich bei Lorentz-Transformationen nicht ändert, heißt Lorentz-Invariante. In der Speziellen Relativitätstheorie wird Masse (m_SRT) so definiert, dass sie eine lorentzinvariante Größe ist.

Rückblickend eine mathematische Betrachtung respektive eine formale Ankopplung hin zur QM

Die Essenz der Fourier-Analysis als elementarer Bildungsbaustein

Das stetige „Analyse- und Synthese-System“ in Form der Fourier-Reihe respektive Fouriertransformation ist allgegenwärtig. Verstehen wir die Cosinusfunktion als eine um π/2 phasenverschobene Sinusfunktion, dann ist die Fourier-Basis-Funktion die Sinusfunktion. Konsequent minimalistisch gedacht, war/ist es also nahe liegend, nicht die Fourier-Reihe-Transformation als Methode der Fourier-Analysis als einfachste Abbildungsmöglichkeit zu Grunde zu legen, sondern minimalistisch die „reine“ Sinusfunktion selbst. Resultierend lassen sich intuitiv logische Randbedingungen, im Rahmen der Elementarkörpertheorie, für Basisbetrachtungen formulieren.

 "Ankopplung" an Bestehendes und Grundverschiedenes

Die minimalistische Elementarkörpergleichung r(t) :

    [P2.3] 

erfüllt offensichtlich die Grundvoraussetzung für Superpositionen, wie diese in der Quantenmechanik (QM) und allgemein in Quantenfeldtheorien (QFTn) über Wellenfunktionen üblich sind. Ein wesentlicher Unterschied besteht in der Tatsache, dass die Elementarkörpergleichung r(t) einen deterministischen Real-Objekt bezogenen Charakter besitzt, während hingegen die indeterministische "quantenmechanische Wahrscheinlichkeits-Wellenfunktion" ψ u.a. "objektbefreit" ist.

Mathematische Hintergründe, ursprünglicher Sinn und Zweck

→ Verzicht der Anschauung  → »Unsinn«

Gemäß dem Satz von Weierstraß lassen sich „beliebige“ Kurven durch „Sinus-Kosinus-Funktions-Kombinationen“  zumindest abschnittsweise nähern. Wenn die Funktion in einen neuen (Teil-)Abschnitt wechselt, werden im Grenzübergang die einzelnen Abschnitte immer kürzer und "schrumpfen" schließlich auf Punkte zusammen. Die Funktion wird punktweise angenähert. In diesem Grenzfall ist wieder das ursprüngliche Bild der differenzierbaren Mannigfaltigkeit erreicht, indem jetzt die Eigenbasis des Bewegungsraums die Bausteine aus den Sinus- und Kosinus-Funktionen sind. Räume mit dieser Struktur werden als Hilbert-Räume bezeichnet. Im 20. Jahrhundert wurde dieser Ansatz erst in die Atomspektroskopie und dann allgemein in Quantenfeldtheorien eingeführt.

So wie ein Klang in dem Grundton x und die Obertöne 2x, 3x, 4x ... darstellbar ist, wird in der Quantenfeldtheorie der Zustand eines Teilchens (z.B. eines Elektrons) in einen Grundzustand x und höhere Zustände zerlegt. Am Anfang steht also die qualitative Zerlegung in Grundelemente, dann folgt für jedes Grundelement die Zerlegung in die „Obertonreihe“ (Fourier-Reihe). Insgesamt können nun Wahrscheinlichkeiten gemessen werden, mit denen sich das Elektron in einem der möglichen Zustände befindet. Wenn man genauer hinschaut folgt hier die (ganzzahlige) Quantisierung „banalerweise“ aus der mathematischen Darstellung. Der Formalismus ermöglicht nun die vermeintliche „Bequemlichkeit“ sich nicht realobjekt-inhaltlich mit der Phänomenologie der Quantisierung auseinandersetzen zu müssen um Ergebnisse zu erhalten.

Kopenhagener Deutung von 1927

Im Zuge der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik ist der Realitätsverlust methodisch und gewollt. Gemäß der Kopenhagener Deutung von 1927 ist der Wahrscheinlichkeitscharakter quantentheoretischer Vorhersagen nicht Ausdruck der Unvollkommenheit der Theorie, sondern des prinzipiell indeterministischen (unvorhersagbaren) Charakters von quantenphysikalischen Naturvorgängen. Des Weiteren "ersetzen" die »Objekte des Formalismus« die Realität, ohne selbst eine Realität zu besitzen. Die Kopenhagener Deutung zeichnet sich durch die Bequemlichkeit aus, die sie ihren »Gläubigen« liefert. Der Welle-Teilchen-Dualismus gestattet(e) ein "Umsteigen" auf die "Welle" mit einer e-Funktion mit komplexem Exponent, welcher gemäß Fourier-Theorems es wiederum gestattet »ALLES« stückweise monotone, also auch jedes experimentelle Ergebnis, formal mathematisch darzustellen. Die statistische Deutung hält von der Mühe ab, den physikalischen Prozeß zu erkunden, Anschaulichkeit und Phänomenologie werden ausgeblendet.

Voraussagefähigkeit der Quantenmechanik

Die innerhalb der Quantenmechanik (QM) und daraus folgend innerhalb der Quantenfeldtheorien (QFTn) verwendete, teils neu definierte Mathematik (Stichworte: Störungstheorie, Regularisierung, Renormierung), ist phänomenologisch unbegründet. Sie ist formal(-axiomatisch) deutlich komplexer und schwieriger verständlich als die bloße Erkenntnis, dass beispielsweise Energie-Niveaus in Abhängigkeit der Hauptquantenzahl n mit 1/((n²-(n+1)²)) "quantisiert" sind, kommt aber über den Status einer Rechenvorschrift nicht hinaus. Zudem gibt es im Rahmen der Störungstheorie keine formal-analytischen Lösungen. Wenn also Quantenelektrodynamik (QED) basierend von einer hervorragenden Übereinstimmung von Theorie und Experiment berichtet wird, dann handelt es sich um gigantische Lösungssysteme, dessen iterative Ergebnisse den Meßwerten immer wieder angepasst wurden. Die einen sagen es nicht, die anderen durchschauen es nicht.

Albert Einstein (1879 - 1955) schrieb u.a. zur Wellenfunktion respektive im Gesamtbild zur Quantenmechanik...

...[⁷] "die ψ-Funktion ist als Beschreibung nicht eines Einzelsystems, sondern einer Systemgemeinschaft aufzufassen. Roh ausgesprochen lautet dies Ergebnis: Im Rahmen der statistischen Interpretation gibt es keine vollständige Beschreibung des Einzelsystems. Vorsichtig kann man so sagen: Der Versuch, die quantentheoretische Beschreibung der individuellen Systeme aufzufassen, führt zu unnatürlichen theoretischen Interpretationen, die sofort unnötig werden, wenn man die Auffassung akzeptiert, daß die Beschreibung sich auf die Systemgesamtheit und nicht auf das Einzelsystem bezieht. Es wird dann der ganze Eiertanz zur Vermeidung des ‘Physikalisch-Realen’ überflüssig. Es gibt jedoch einen einfachen physiologischen Grund dafür, warum diese naheliegende Interpretation vermieden wird. Wenn nämlich die statistische Quantentheorie das Einzelsystem (und seinen zeitlichen Ablauf) nicht vollständig zu beschreiben vorgibt, dann erscheint es unvermeidlich, anderweitig nach einer vollständigen Beschreibung des Einzelsystems zu suchen, dabei wäre von vornherein klar, daß die Elemente einer solchen Beschreibung innerhalb des Begriffsschemas der statistischen Quantentheorie nicht enthalten wäre. Damit würde man zugeben, daß dieses Schema im Prinzip nicht als Basis der theoretischen Physik dienen könne. Die statistische Theorie würde - im Fall des Gelingens solcher Bemühungen - im Rahmen der zukünftigen Physik eine einigermaßen analoge Stellung einnehmen wie die statistische Mechanik im Rahmen der klassischen Mechanik."... [⁷] A. Einstein, Qut of my later years. Phil Lib. New York 1950  Seite 498

Einsteins kritische Äußerungen, insbesondere zur Quantenmechanik, führten letztendlich zu seiner Isolation. Er war zwar später ein "Medienstar" aber wissenschaftlich ohne weitere Bedeutung.

Albert Einstein (1879-1955) schreibt 1944 diesbezüglich an Max Born (1882 – 1970)

„Selbst der große Anfangserfolg der Quantentheorie lässt mich nicht an das fundamentale Würfelspiel glauben, obwohl ich weiß, dass Ihre jüngeren Kollegen dies als eine Folge der Senilität interpretieren.“ Quelle:  » Dr Faustus of Modern Physics 20.6 Einstein to Born «

Claes Johnson (Professor für Angewandte Mathematik) beschreibt das in seinem Buch »Dr Faustus of Modern Physics« u.a. wie folgt,

"Einstein: Die Ikone der modernen Physik

Die Beziehung zwischen der modernen Physik und Albert Einstein kann wie folgt zusammengefasst werden: Einstein initiierte die Entwicklung der modernen Physik als (inkompatible) Kombination von Quantenmechanik und Relativitätstheorie, als Patentangestellter im Alter von 25 Jahren. Die Physik-Community nutzte Einstein als Ikone der modernen Physik und beurteilte ihn im Alter von 45 Jahren senil zu sein und nicht verstehen zu können, welche Aladdin-Lampe er berührt hatte. Dies ist eine klassische griechische Tragödie, deren Erfolg untrennbar mit dem Scheitern verbunden ist und deren Scheitern letztendlich das Spiel ausmacht. Es ist eine wahre Geschichte über einen Doktor Faustus, der seine junge Seele an Luzifer den Teufel verkauft, um Zugang zur Magie der Wissenschaft zu erhalten, und den Preis dafür zahlt, der Hölle bereits auf dieser Welt gegenüberzutreten, wenn die Wissenschaft, die er am meisten schätzt im Leben von ihm genommen wurde."

In den "Niederungen der Realität" herrscht Beliebigkeit und (destruktive) Naivität

Spalte und Beugungskanten werden in der Regel phänomenologisch als "Schwarze Boxen" betrachtet. Wenn man die Natur der Wechselwirkung aber über Rechenvorschriften hinaus verstehen möchte, ist es zwingend ein Denkmodell von der atomaren Struktur des Spaltes und der Beugungskanten zu entwickeln. Das ist im Bild der modernen phänomenologiebefreiten Grundlagenphysik überaus schwierig, da ein mathematisches, Quantenfeldtheorie geprägtes System aus Quantenzahlen, mathematischen Gruppen, deren Transformationen und Symmetriebeziehungen nicht den Hauch einer Real-Objekt-Anschauung inne hat. Im Ergebnis sind alle Quantenfeldtheorie beladenen Prinzipien zur Beschreibung realitätsferne heuristische Standpunkte. Die Qualität der Mutmaßungen variiert stark mit dem Anwendungsgebiet. Des Weiteren ist die Strahlung in Versuchen ein Objekt-Ensemble. Im Versuch vermischen sich, geprägt durch theoretische Erwartungshaltungen, kunterbunt Einzelobjekt-Eigenschaften mit statistischen Verteilungseffekten des Objekt-Ensembles. Die Interpretationen und Schlussfolgerungen sind haltlos.

Wünsche, Beliebigkeiten und Wirklichkeit

Das größte Problem der vorherrschenden Objekt-Bewertung besteht in der schlichten Feststellung, dass es keine bzw. je nach Versuchsbedingung inhaltlich stark reduzierte, inkonsistente "Wünsch Dir Was" Beschreibungen zur Anatomie der Strahlung gibt. Die - im Sinne der Phänomenologie -  Kapitulation des Denkens gipfelte im anerkannten 100-jährigen Welle-Teilchen-Dualismus. Die Quantenelektrodynamik (QED) beseitigt keineswegs die Welle-Teilchen-Dualismus-Problematik, wie so gerne von der herrschenden Physik propagiert wird. Das mathematische Konzept der QED blendet schlicht den Anspruch auf Anschaulichkeit aus. Die Suggestion, das ein mathematisches Gebilde Plausibilität überflüssig macht, wirkt. Die komplexen Rechenvorschriften der QED liefern zwar Ergebnisse aber keine phänomenologische Anschauung.

Übrigens: Übertragen auf Photonen im interstellaren Raum ist der Lichtweg und somit das Photon unsichtbar. Erst wenn eine Wechselwirkung (Absorption) "in Erscheinung" tritt, wird das Photon sichtbar (detektierbar).

Grobe Anschauungs-Analogie

Bewegungslosigkeit - Der Moment der Ruhe - Energieinhalt

Einer Pendelschwingung unter dem Einfluss der Gravitation sieht man dem exakten Moment des maximalen Ausschlags nicht an, das sich etwas bewegen wird. Das Pendel ruht "für einen Moment". Die Pendel-Bewegung stoppt und kehrt sich um. Dann bewegt es sich beschleunigt in Richtung Gravitationsmittelpunkt.

Der "Ruhe-Moment"-Unterschied zur Elementarkörperdynamik ist u.a. der Umstand, das die Geschwindigkeit des »Elementarkörpers im Entstehen« maximal ist (v=c, also "für einen "Moment" der Lichtgeschwindigkeit entspricht) und sich dann gemäß v(t) = c·cos(c·t/r₀) verringert, bis der Elementarkörper voll ausgebildet ist. Es handelt sich, anders als bei der Pendelschwingung, um eine Transformation.   

Am Rande bemerkt

Die Bezeichnung Photonen wurde zum ersten Mal im Jahre 1926 (21 Jahre nach Einsteins Arbeit zum Photoelektrischen Effekt) von dem amerikanischen Physikochemiker Gilbert Lewis in einer Arbeit mit dem Titel „The Conservation of Photons“ vorgeschlagen. Er spekulierte, ob Licht aus einer neuen Atomsorte bestehe, die er Photonen nannte, die weder erzeugt noch vernichtet werden könnten, also einem Erhaltungssatz gehorchen [A. Pais  „’Raffiniert ist der Herrgott’… Albert Einstein  Eine wissenschaftliche Biographie“, Vieweg 1986, S. 413].

Extrapoliert man den dynamischen Zustand eines Elementarkörpers im Extrem für r(t) =0 und m(t) =0, in Analogie zu einer (befruchteten) Eizelle, dann liegt die Information über das »Werden des Elementarkörpers« bereits kodiert im Ursprung vor. Das dieser Grenzübergang nicht (menschlich-)sinnlich erfassbar ist (so wie das Leben respektive die Lebensentstehung im Detail), ändert nichts an der konsistenten, formalen Betrachtung.

Die Divergenzproblematiken, sowohl klassischer als auch quantenfeldtheoretischer Betrachtungen, finden ihre theoriebeladene Ursache in den jeweiligen Denkmodellen. Dort wird die innere Struktur der Energieträger (Gravitation, (elektrische) Ladung) schlicht nicht erfasst. Berücksichtigt man jedoch die endliche, realphysikalisch orientierte, phänomenologische Natur der Objekte, lösen sich die "Unendlichkeiten" plausibel auf.

Makroskopische Körper und Gravitation

Für Körper mit von r_G/m_G abweichenden Radius-Masse-Verhältnissen bedeutet dies umgangssprachlich schlicht, dass "Arbeit" verrichtet werden musste, um einen größeren (Körper-)Raum aufzuspannen, als er im längenkleinsten, massereichsten Elementarquant {G} natürlich-kodiert vorliegt. Unter Berücksichtigung der Energie-Erhaltung kann diese Energie nur aus der masseabhängigen Ruhe-Energie stammen. In der masseabhängigen Wechselwirkung der Gravitation kommt dann nur der Masseanteil (effektive Masse) zu tragen, der nach Abzug der Masse äquivalenten Raum-Energie zur Verfügung steht. Bereits an dieser Stelle wird deutlich, wie "fantastisch" einfach Gravitation zu verstehen ist, wenn eine entsprechend einfache Denkmodell-Phänomenologie vorliegt. 

Bekannte makroskopische Objekte (...Billardkugel, Fußball, Erde, Sonne,...) genügen nicht der Masse-Radius-Konstantengleichung. Ihre reale Ausdehnung ist (schon vor der Wechselwirkung) um viele Zehnerpotenzen größer, als es Gleichung [F1] Masse-Radius gekoppelt für Elementarkörper fordert.

Darüber hinaus ist das Objekt-Radius-Masse-Verhältnis (R_O/M_O) gleichfalls um viele Zehnerpotenzen größer als bei dem (maßgebenden) Elementarquant. Ohne die konkrete Natur der Vielteilchen-Verschachtelung zu kennen, lässt sich allgemein verstehen, dass die scheinbar im Verhältnis zur Ruhe-Energie fehlende [Raum-]Energie der Gravitationswechselwirkung in der realphysikalischen Objekt-Ausdehnung steckt, welche durch den Objektradius r_O bzw. durch den Abstand r (Wechselwirkungsradius) zum Massenschwerpunkt gegeben ist.

Die Raum-Energie E_R berechnet sich zu :

Praktische Festlegung   Mit der Annahme, dass das Elementarquant {G} der längenkleinste und inhärent massereichste Einzelkörper ist, ergibt sich, dass hier der Raumenergie-Nullpunkt vorliegt. Das bedeutet, dass im "klassischen Fall" alle Werte-Angaben zur Raum-Energie E_R  Gleichung [ER] additiv auf diesen Nullpunkt der Raum-Energie bezogen sind.

Daraus folgt die effektive Wechselwirkungs-Masse M_eff =  (r_G/r)·m_x , diese wird indirekt durch die Gravitationskonstante im Newtonschen Gravitationsgesetz ausgedrückt. Die der effektiven Wechselwirkungsmasse äquivalente gravitative Selbst-Energie lässt sich (auch) aus der Radius-Masse gekoppelten Energie des Elementarkörpers (vergleiche Gleichung [E1r]) ableiten, wenn man die "Skalierung" mittels r_G/R_O berücksichtigt.

Aus diesen simplen Plausibilitätsbetrachtungen folgt, dass Gravitation, auf Grund der Phänomenologie eines energieerhaltenden, Masse-Radius gekoppelten Raumes, im Rahmen einfachster Mathematik formal-analytisch erfassbar ist. Im (Wunsch-)Denken hypothetischer Gravitonen handelt es sich vorliegend - plakativ formuliert - "aber nur" um einen austauschteilchenlosen Skalierungseffekt. Die innere räumliche Zusammensetzung und Verschachtelung der atomaren oder molekularen Struktur der makroskopischen Vielteilchenobjekte hat keinen Einfluss auf die Gravitationskraft, respektive Gravitations-Energie, solange der Wechselwirkungsradius r größer ist als der Objektradius R_O ( r > R_O  =  "elastische Wechselwirkung").

Fazit: Diese Basisanalyse der Gravitation entzaubert diverse Mythen (Stichworte: Graviton,  Dunkle Energie, Dunkle Materie) zur Universumsbildung. Offensichtlich kann man - salopp formuliert - vorliegenden "Skalierungseffekt" Denkmodell basierend nicht noch einfacher gestalten. Weder "ART-übliche" differentialgeometrische Betrachtungen, Überlichtgeschwindigkeit und vierdimensionale Raum-Zeit-Konstruktionen sind notwendig. Ganz im Gegenteil, die omnipräsente Mathematik-Gläubigkeit und Mathematik-Fokussierung haben offensichtlich den Blick für erkenntnistheoretisch wertvoll "Einfaches" verbaut. Des Weiteren lässt sich die hier beschriebene »gravitative Wechselwirkung« phänomenologisch nicht mit der Quantenfeldtheorie (QFT) "vereinheitlichen", da es gar keine Notwendigkeit gibt, dies zu tun. Die postulierten "Austauschteilchen-Objekte" des Standardmodells der Teilchenphysik (SM), sprich Gluonen und Vektorbosonen und im weitesten Sinne Neutrinos, "koppeln" nicht an die Gravitation, selbst wenn diese "Kräfte-Vermittler" existieren würden. Ohne das an dieser Stelle explizit auszuführen, existieren aber weder Gluonen, Vektorbosonen noch Neutrinos (siehe dazu die Kapitel Standardmodell und Neutrinos).

Die vermeintlich existente Schwache Wechselwirkung ist auf Grund der theoretischen Implikationen nichts weiter als ein SM notwendiges Szenario, welches jedoch außerhalb dieses Denkmodells realphysikalisch keine Existenzberechtigung hat.