Hawking: Eine kurze Geschichte der Zeit

Transkript

1 Hawking: Eine kurze Geschichte der Zeit Claus Grupen SS 2008 Universität Siegen EinekurzeGeschichtederZeit p.1/109

2 Übersicht I Unsere Vorstellung vom Universum RaumundZeit Spezielle Relativitätstheorie Allgemeine Relativitätstheorie Das expandierende Universum Die Unschärferelation EinekurzeGeschichtederZeit p.2/109

3 Übersicht II Elementarteilchen und Naturkräfte Schwarze Löcher Ursprung des Universums Der Zeitpfeil Die Vereinheitlichung der Physik Offene Fragen EinekurzeGeschichtederZeit p.3/109

4 Zeit EinekurzeGeschichtederZeit p.4/109

5 PTB Atomuhr genaue Zeit: EinekurzeGeschichtederZeit p.5/109

6 PTB Atomuhr EinekurzeGeschichtederZeit p.6/109

7 Die Erde in der Raumzeit EinekurzeGeschichtederZeit p.7/109

8 Fragen über Fragen WirbewältigenunserenAlltagfastohnedasgeringste Verständnis der Welt Woherkommtdie(geringe)OrdnunginderWelt? WiesokannOrdnungausChaosentstehen? HatGotteineWahlgehabt? GibteseinenAnfangderWelt? Waswardavor? EinekurzeGeschichtederZeit p.8/109

9 Das Weltbild des Ptolemäus EinekurzeGeschichtederZeit p.9/109

10 Frühe Meinungen Aristoteles:derErdschattenaufdemMondistimmer rund! derpolarsternimsüdenstehtniedrigeramhimmel Erdumfang:400000Stadien( 40000km) Kopernikus:HeliozentrischesBild,Kreisbahnen Derevolutionibusorbiumcelestum1543 Kepler:Ellipsen(TychoBrahe) GalileoGalilei:Jupitermonde,Fallgesetze EinekurzeGeschichtederZeit p.10/109

11 Wissenschaftliche Ansätze WerbewegtdieErde?Engel?MagnetischeKräfte? Newton:Philosophiaenaturalisprincipiamathematica 1687 GibtesendlichvieleSterne?Dannmüßtensie zusammenstürzen. AlsogibtesunendlichvieleSterne!? OlbertschesParadoxon HatdieZeiteinenAnfang?Augustinus! EdwinHubble:Expansion EinekurzeGeschichtederZeit p.11/109

12 Augustinus De Civitate Dei EinekurzeGeschichtederZeit p.12/109

13 Lichtkegelphysik EinekurzeGeschichtederZeit p.13/109

14 Spezielle Relativitätstheorie Lorentz-Transformationen: Translation entlang der x-achse mit der Geschwindigkeit v t = γ ( t vx c 2 ) x = γ(x vt) y =y z =z Geschwindigkeitstransformation v rel = v 1+v 2 1+v 1 v 2 /c 2 EinekurzeGeschichtederZeit p.14/109

15 Uhren in verschiedenen Systemen EinekurzeGeschichtederZeit p.15/109

16 Kontraktionen und Dilatationen 1 Lorentzfaktor γ = 1 v 2 /c 2 Massenzunahme m = γ m 0 = m 0 1 v 2 /c 2 Längenkontraktion l =l 0 1 v2 /c 2 Zeitdilatation t = γ t 0 = t 0 1 v 2 /c 2 EinekurzeGeschichtederZeit p.16/109

17 Doppler-Effekt c-signalgeschwindigkeit,v-geschwindigkeitdes Beobachters klassischenäherung BeobachterbewegtsichinBezugaufeineruhende Quelle: ν=ν 0 (1±v/c) FürLichtimRahmenderSRT: ν=ν 0 c+v c v EinekurzeGeschichtederZeit p.17/109

18 Gravitative Frequenzverschiebung c-signalgeschwindigkeit AllgemeineRelativitätstheorie LichtemissionvoneinerMasse z.b.vondererde EnergieverlustdesLichtes E=m γ g h Frequenzerniedrigung UhrenimSchwerefeldgehenlangsamer EinekurzeGeschichtederZeit p.18/109

19 Lichtkegel, Minkowski-Welt EinekurzeGeschichtederZeit p.19/109

20 Das expandierende Universum Fixsterne?Parallaxen Kant:Galaxien DieEntfernungsleiter δ-cepheiden SupernovaealsStandardkerzen Raumwinkelargumente FarbenundTemperaturen Fraunhoferlinien EinekurzeGeschichtederZeit p.20/109

21 Das expandierende Universum Fluchtgeschwindigkeit statischesuniversum1915? kosmologischekonstante Anti-Gravitationskraft Weltmodelle:AlexanderFriedmann1922 IsotropieundHomogenität EdwinHubble1929 EinekurzeGeschichtederZeit p.21/109

22 Big Bang PenziasundWilson GeorgeGamow(α β γtheorie) kritischedichte dieartbrichtamurknallzusammen weildievorhersagefähigkeitdortendet AnfangderZeit akzeptiertvonderkirche:schöpfungsakt HoyleundBondi:SteadyStateTheory EinekurzeGeschichtederZeit p.22/109

23 Big Bang EndstadienvonSternen Supernovae Neutronensterne SchwarzeLöcher Penrose:Singularitäten KosmischerZensor KannmanaufdieSingularitätverzichten? QuanteneffektederGravitation?! EinekurzeGeschichtederZeit p.23/109

24 Der Anfang dieartistunvollständig siekannunsnichtsüberdenanfangdesuniversums mitteilen wenndasuniversumanfangssokleinwar mussmanquanteneffekteberücksichtigen aberwie? Randbemerkung: SchwarzeLöcherhabenkeine Haare EinekurzeGeschichtederZeit p.24/109

25 Unschärferelation MarquisLaPlace:Determinismus? IstauchdasmenschlicheVerhaltendeterminiert? RayleighundJeans:Strahlungsspektren? MaxPlanck!Quantenhypothese Heisenberg: x p h fundamentale,unausweichlicheeigenschaft keineexaktevorhersageinderquantenwelt keineexaktemessunginderquantenwelt EinekurzeGeschichtederZeit p.25/109

26 Rayleigh-Streuung EinekurzeGeschichtederZeit p.26/109

27 Unschärferelation PositionundGeschwindigkeitsindnichtgetrennt wahrnehmbar ElementderZufälligkeit Gottwürfelt! MaxPlanck!Quantenhypothese ProblemderGravitation:bisherkeineQuantentheorie Doppelspalt-Experiment LichtquellewirddurchTeilchenquelleersetzt Interferemzverschwindet,wennmanhinschaut! EinekurzeGeschichtederZeit p.27/109

28 Unschärferelation EinekurzeGeschichtederZeit p.28/109

29 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.29/109

30 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.30/109

31 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.31/109

32 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.32/109

33 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.33/109

34 Interpretation Doppelspalt dieinterfernzstreifenerscheinenauch,wenndie Elektronen einzeln durch die Spalte gehen jedeselektrongehtdurchbeidespalte! dieinterferenzverschwindet,wennmanversucht nachzuschauen, durch welchen Spalt die Elektronen gehen PfadintegralmethodevonFeynman sumoverhistories quantum-mechanics-explained-via-cartoon.html EinekurzeGeschichtederZeit p.34/109

35 Doppelspalt-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.35/109

36 Fundamentales Problem EinsteinsSRTundARTsind klassischetheorien unddamitunvereinbarmitderquantenphysik! WannbrauchtmanQuantengravitation? WennGravitationeinestarkeKraftwird! woistdas?beimurknallundinschwarzenlöchern EinekurzeGeschichtederZeit p.36/109

37 Elementarteilchen und Naturkräfte DemokritvsAristoteles JohnDalton(1803):H 2 O;CO 2 ;CH 4 ;C 2 H 5 OH Experimentell:BrownscheBewegung(Einstein1905) Zweifel:J.J.Thomson:m Elektron m Proton Rutherford:Streuungvon αteilchenangoldfolien JamesChadwick:Neutron MurrayGell-MannundGeorgesZweig:Quarks(1964) EinekurzeGeschichtederZeit p.37/109

38 Elementarteilchen und Naturkräfte LouisdeBroglie: λ =h/p Beschleuniger:MikroskopederTeilchenphysiker KonzeptdesSpins:Rotationssymmetrie Pauli-Prinzip(1925) Dirac:relativistischeWellengleichung;Antiteilchen (1928) CarlAnderson:Positron(1932) Kräfteteilchen: γundmassiveaustauschteilchen Reichweite EinekurzeGeschichtederZeit p.38/109

39 Teilchen EinekurzeGeschichtederZeit p.39/109

40 Austauschteilchen EinekurzeGeschichtederZeit p.40/109

41 Austauschteilchen EinekurzeGeschichtederZeit p.41/109

42 Elementarteilchen und Naturkräfte Gravitation:immeranziehend! Graviton:Spin2 WarumkenntjederdieGravitationunddieanderen Wechselwirkungen nicht? Salam,GlashowundWeinberg1967 CarloRubbia,SimonvandeMeer1983 Farbe Mesonen,Baryonen,Gluebälle laufendekopplungskonstante:asymptotischefreiheit infrarotesklaverei EinekurzeGeschichtederZeit p.42/109

43 Symmetriebrechung rotierendescheibemitspektralfarbsektoren beihoherenergie(schnellerrotation):weiss beiniedriger Temperatur :Brechungineinzelne Farben oder:roulette:schnellerotation:kreisbewegungen der Kugel langsam:37verschiedenezustände! EinekurzeGeschichtederZeit p.43/109

44 Austauschteilchen EinekurzeGeschichtederZeit p.44/109

45 Vereinigung GUT-GrandUnifiedTheory nichtimlaborüberprüfbar Protonzerfall LeeundYang;MadameWu1956 Symmetrien:CPT CroninundFitch1964 Elektromagnetismus(Σ ±q i =0)vs. Gravitation(ΣM i =viel) EinekurzeGeschichtederZeit p.45/109

46 Schwarze Löcher BegriffvonJohnArchibaldWheeler1969 SchwierigkeitenmitdemWellencharakter JohnMitchell soschwer,dassihmdasLichtnichtentkommen könnte KanonenkugelnundLicht??? KonstanteGeschwindigkeitdesLichtes! EntwicklungvonSternenbiszumSchwarzenLoch EinekurzeGeschichtederZeit p.46/109

47 Gravitationsrotverschiebung EinekurzeGeschichtederZeit p.47/109

48 Schwarze Löcher II BalasubrahmanyanChandrasekharm 1,4M DruckdesentartetenElektronengases weißerzwerg(r 1000km) DruckdesentartetenNeutronengases Neutronenstern(r 15km) m 1,4M SchwarzesLoch Ereignishorizont EinekurzeGeschichtederZeit p.48/109

49 Kippende Lichtkegel Wie sieht ein Lichtkegeldiagramm in der Nähe eines Schwarzen Loches aus? Die Raum-Zeit in der Nähe eines Schwarzen Loches ist gekrümmt. Licht bewegt sich NICHT auf geraden Linien! Deshalb neigen sich die Lichtkegel zum Loch hin. AmEreignishorizonthabensichdieLichtkegelum90 gedreht. Raum und Zeit sind vertauscht! EinekurzeGeschichtederZeit p.49/109

50 Lichtkegel EinekurzeGeschichtederZeit p.50/109

51 Differenzielle Gravitation Spaghettifikation Oblatifikation WarumkannmanSchwarzeLöchernichtsehen? GottverabscheutnackteSingularitäten ErverbirgtsiehintereinemEreignishorizont KosmischerZensor Dante: DieIhrhiereintretet,lassetalleHoffnung fahren. EinekurzeGeschichtederZeit p.51/109

52 Schwarze Löcher Objekt Masseinkg Radiusinm R S inm Atom Mensch Berg Erde , ,01 Sonne Neutronenstern Milchstraße , Universum , , EinekurzeGeschichtederZeit p.52/109

53 Gekrümmter Raum EinekurzeGeschichtederZeit p.53/109

54 Gekrümmter Raum a Geodäten b EinekurzeGeschichtederZeit p.54/109

55 Periheldrehung Merkur Rotation des Perihels Sonne EinekurzeGeschichtederZeit p.55/109

56 Akkretionsscheibe und Jets EinekurzeGeschichtederZeit p.56/109

57 Gravitationslinsen EinekurzeGeschichtederZeit p.57/109

58 Einsteinring EinekurzeGeschichtederZeit p.58/109

59 Einsteinring EinekurzeGeschichtederZeit p.59/109

60 Lichtkegel ct x y z EinekurzeGeschichtederZeit p.60/109

61 Gravitationswellen beschleunigteladungenerzeugen elektromagnetischen Wellen beschleunigtemassenerzeugengravitationswellen PSR Doppelpulsar TaylorundHulse1993 PräzisionstestderAllgemeinenRelativitätstheorie direktemessungschwierig Antenne,Laserinterferometer EinekurzeGeschichtederZeit p.61/109

62 Binärpulsar EinekurzeGeschichtederZeit p.62/109

63 Kollision von Schwarzen Löchern EinekurzeGeschichtederZeit p.63/109

64 Test der ART EinekurzeGeschichtederZeit p.64/109

65 Typen von Schwarzen Löchern sphärische,ruhendeschwarzelöcher rotierendeschwarzelöcher elektrischgeladeneschwarzelöcher SchwarzeLöcherhabenkeineHaare BeiderEntstehungeinesSchwarzenLochesgehteine Menge an Informationen verloren wasistmitderentropiedabei? GibtesdirektereEvidenzenfürSchwarzeLöcher? EinekurzeGeschichtederZeit p.65/109

66 Sagittarius A FliehkraftF 1 = m v2 r GravitationskraftF 2 = γ m M r 2 imgleichgewichtlf 1 =F 2 v = γ M r oderm= r v2 γ M gal.zentrum einigemillionensonnenmassen 3C273:GravitationskollapsderZentralregioneiner Galaxie EinekurzeGeschichtederZeit p.66/109

67 Schwarze Löcher, Centaurus A EinekurzeGeschichtederZeit p.67/109

68 Mahlstrom EinekurzeGeschichtederZeit p.68/109

69 M74 EinekurzeGeschichtederZeit p.69/109

70 Chandra-Aufnahme EinekurzeGeschichtederZeit p.70/109

71 Rotierendes Schwarzes Loch EinekurzeGeschichtederZeit p.71/109

72 Quasar EinekurzeGeschichtederZeit p.72/109

73 Loch auf dem Mars EinekurzeGeschichtederZeit p.73/109

74 Jets und Mini Black Holes RotationvonPlasma Magnetfeld Beschleunigung Jets LebensdauerSchwarzerLöcher? primordialeschwarzelöcher? MiniBlackHoles kleineschwarzelöchersindeinfacherzuentdecken HabenSchwarzeLöchereineTemperatur? EinekurzeGeschichtederZeit p.74/109

75 Schwarze Löcher sind nicht schwarz! Waspassiert,wenneinSternineinSchwarzesLoch fällt? WaspassiertmitderEntropiedesSterns? DasSchwarzeLochwirdgrößer. SeinEreignishorizontwächst. DieFlächedesEreignishorizontesisteinMaßfürdie Entropie. WenneinSchwarzesLochEntropiebesitzt,hatesauch eine Temperatur! WenneseineTemperaturhat,strahltes! EinekurzeGeschichtederZeit p.75/109

76 Schwarze Löcher sind nicht schwarz! Schwarzschild-RadiusR S = 2γ M c 2 JegrößerdieMasse,destokleinerdieTemperatur ds =dq/t;s M PaarerzeugungaußerhalbdesEreignishorizontes Heisenberg:Feld EundÄnderungsrate E t sind komplementär TemperaturvonstellarenSchwarzenLöchern:10 7 K Lebensdauer:10 70 Jahre primordialeminiblackholes EinekurzeGeschichtederZeit p.76/109

77 Schwarze Löcher sind nicht schwarz! EvidenzfürexplodierendeMini-BlackHoles? γ-strahlenhintergrund! Gamma-Ray-Bursts(GRB) NachweisüberLuftschaueroderCherenkov-Effekt KaskadeninderAtmosphäre Auger-ExperimentinArgentinien HiRes-ExperimentinUtah Mini-BlackHoles:GefahrfürdieErde? EinekurzeGeschichtederZeit p.77/109

78 Auger-Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.78/109

79 Fly s Eye Experiment EinekurzeGeschichtederZeit p.79/109

80 Ursprung des Universums? BeimUrknallsinddieGravitationskräftesehrstark QuanteneffektederGravitationmüssenberücksichtigt werden Papst:Urknall=Schöpfung aber:bittedenurknallselbstnichterforschen denn:dasistdaswerkgottes ModelldesheißenUrknalls ErzeugungundVernichtungvonTeilchen ursprünglich: γ s, ν sundelektronen EinekurzeGeschichtederZeit p.80/109

81 Ursprung des Universums ν sund ν svernichtensichnichtgegenseitig primordiale ν swäreneinguterbeweisfürdenurknall γ ssindmitihrenantiteilchenidentisch 100SekundennachdemUrknall(10 9 Grad): ProtonenundNeutronenbildensich 1bis3MinutennachdemUrknall:Elementsynthese α β γtheorie Alpher,BetheundGamov SteadyStateTheorie? EinekurzeGeschichtederZeit p.81/109

82 Ursprung des Universums PenziasundWilson PlanckspektrumderSchwarzkörperstrahlung ±0,001Kelvin Temperaturschwankungen Saat fürgalaxienbildung 336NeutrinosproKubikzentimeter 56vonjedemFlavour T ν =1,9Kelvin keinebekanntetechnik,solche ν szumessen EinekurzeGeschichtederZeit p.82/109

83 Jahre nach dem Urknall EinekurzeGeschichtederZeit p.83/109

84 Jahre nach dem Urknall EinekurzeGeschichtederZeit p.84/109

85 Sternentwicklung LeichteSternelebenlänger Gleichgewicht:GravitationundStrahlungsdruck Supernovae WeisseZwerge Neutronensterne Pulsare Galaxien Quasare kosmischeevolution? EinekurzeGeschichtederZeit p.85/109

86 Fünf kosmologische Fragen WarumwardasfrüheUniversumsoheiß? WarumistdasUniversumsogleichförmig? (IsotropieundUniformität) WarumhatdasUniversumgenaudiekritischeDichte? WarumsinddiephysikalischenParametersofein abgestimmt? WelchenUrsprunghabenprimordiale Dichtefluktuationen? EinekurzeGeschichtederZeit p.86/109

87 Grenzwerte ChaotischeGrenzbedingungen? Multiversum UnserUniversumhatzufälligdierichtigenParameter WirsehendasUniversum,wieesist,weilwir existieren. AnthropischesPrinzip VieleWeltenTheorie EinekurzeGeschichtederZeit p.87/109

88 Parameterwahl Justsixnumbers(MartinRees) Ω=1 ǫ=0,005bindungsverhältnisse 3Raumdimensionen GravitationskonstanteGundSommerfeldkonstante α relativetemperaturfluktuationen kosmologischekonstante Λ WeitereParameter:Quarkmassen Wirkungsquerschnitt3α Kohlenstoff EinekurzeGeschichtederZeit p.88/109

89 Anthropisches Prinzip Schwaches AP:.. wir müssen vorbereitet sein, die Tatsache inbetrachtzuziehen,dassunserortimuniversumindem Sinne notwendig privilegiert ist, dass er mit unserer Existenz als Beobachter vereinbar ist. Starkes AP:.. das Universum(und deswegen die fundamentalen Parameter, von welchen es abhängt) muss derart sein, dass es die Entstehung von Beobachtern in ihm in manchen Phasen erlaubt. EinekurzeGeschichtederZeit p.89/109

90 Viele Welten Theorie Problem der Quantenphysik: Die Quantenphysik beschreibt den Mikrokosmos, aber wir sind im Makrokosmos und werden klassisch beschrieben. Probleme beim Übergang der Quantenphysik zur Messung. Kollaps der Wellenfunktion? Muss der Beobachter oder das Messinstrument nicht auch quantenmechanisch mit einbezogen werden? Objekt und Beobachter bilden ein integrales System. Warum sollen die vielen möglichen Zustände durch die Beobachtung bis auf einen alle verschwinden? Alle Zustände(Zweige) sind real. Die verschiedenen Zustände sind orthogonal zueinander, und können sich nicht wechselseitig beeinflussen. EinekurzeGeschichtederZeit p.90/109

91 Multiversum EinekurzeGeschichtederZeit p.91/109

92 Imaginäre Zeit DasQuadratjederZahlistimmerpositiv. Zahlen,derenQuadratenegativsind,heißenimaginär i 2 =-1 AusbreitungeinerLichtwelleindreiDimensionen: r= x 2 +y 2 +z 2 =c t x 2 +y 2 +z 2 c 2 t 2 =0 ersetzet i t(imaginärezeit) betrachtec t =walsneueraumdimension x 2 +y 2 +z 2 i 2 c 2 t 2 =0 x 2 +y 2 +z 2 +w 2 =0 EinekurzeGeschichtederZeit p.92/109

93 Imaginäre Zeit zweidimensionalerabstand:r= x 2 + y 2 vierdimensionalerraumzeitabstand:r= x2 + y 2 + z 2 + w 2 Analogon:betrachtediezweidinensionaleOberfläche der Erde als Raumzeit wasistnördlichvomnordpol? IndieserRaumzeitmitimaginärerZeitgibteskeine Singularitäten. Eine kurze Geschichte der Zeit p. 93/109

94 Imaginäre Zeit EinekurzeGeschichtederZeit p.94/109

95 Imaginäre Zeit Raum und imaginäre Zeit bilden eine gemeinsame Fläche. Die Geometrie des Keine-Grenzen-Universums wäre der Oberfläche einer Kugel ähnlich(allerdings in vier, statt in zwei Dimensionen). In dieser Analogie mit der imaginären Zeit stellt der Nordpol den Urknall dar. Der Nordpol ist aber keine Singularität. EinekurzeGeschichtederZeit p.95/109

96 Energiefrage kinetischeenergieistpositiv Gravitationsenergieistnegativ zweimassenm 1 undm 2 imabstandahabendie Energie E dieselbenmassenimgrößerenabstandhabenweniger Energie weilmanenergieaufwendenmuss,umsieweiterzu trennen Gravitationsenergieistalsonegativ EinekurzeGeschichtederZeit p.96/109

97 Inflationstheorie DasUniversumistflachundhomogen exponentielleexpansionimfrühstadiumdes Universums dadurchwerdenalleunregelmäßigkeitenausgebügelt esgibtnichtnureineinflationstheorie InflationgarantierteinuniformesUniversum dieinflationwirddurchdiekosmologischekonstante angetrieben ΛentsprichteinerabstoßendenGravitation EinekurzeGeschichtederZeit p.97/109

98 Universum EinekurzeGeschichtederZeit p.98/109

99 Singularitäten und Quantentheorie inderquantentheoriegibteskeinesingularitäten nachheisenbergkannmankeinemasseexakt lokalisieren jederwegistmöglich manmussallemöglichkeitenaufsummieren umdasmathematischdurchführenzukönnen,hat man die imaginäre Zeit eingeführt EinekurzeGeschichtederZeit p.99/109

100 Der Zeitpfeil Newton:absoluteZeit Einstein:Zeitbeobachterabhängig DieNaturgesetzeunterscheidennichtzwischen Vergangenheit und Zukunft. C,P,TSymmetrien Paritätsverletzung CP-Verletzung CPT-Invarianz Eine kurze Geschichte der Zeit p. 100/109

101 Thermodynamischer Zeitpfeil erstdieursache,danndiewirkung reversibleundirreversibleprozesse Entropiebegriff esgibtmehrungeordnetezuständealsgeordnete psychologischezeit:gefühl,dassdiezeitfortschreitet kosmologischezeit:dasuniversumdehntsichausund zieht sich nicht zusammen Eine kurze Geschichte der Zeit p. 101/109

102 Thermodynamischer Zeitpfeil DieUnordnungwächstmitderZeit,weilwirdieZeit in der Richtung messen, in der die Unordnung wächst. AnfangsentropiedesUniversums:geordneteralsjetzt DiemöglicheEntropiewächstmitdemVolumendes Universums auchineinermöglichenkontraktionsphasewürdedie Entropie wachsen. Eine kurze Geschichte der Zeit p. 102/109

103 kosmologischer Zeitpfeil DamitLebenentsteht,mussdieEntropiezunehmen NahrungistgeordneteEnergie NahrungsaufnahmeführtzurEntropievermehrung und letzlich zur Wärme, also einer ungeordneten Form der Energie am2.hauptsatzkommtkeinervorbei Eine kurze Geschichte der Zeit p. 103/109

104 Vereinheitlichung der Physik VierTheorien: starkewechselwirkung elektromagnetischewechselwirkung schwachewechselwirkung Gravitation ElektroschwacheWechselwirkung,GUT Superstringtheorien PlanckSkala Eine kurze Geschichte der Zeit p. 104/109

105 Probleme der Vereinheitlichung AllgemeineRelativitätstheorie:klassischeTheorie Quantenphysik:HeisenbergscheUnschärferelation AnzahlderDimensionen?n=2gehtnicht! AbkürzungdurchzusätzlicheDimensionen? zusätzlichegroßedimensionen??? GravitationsgesetzinhöherenDimensionen? Gravitationskraft 1/r n 1 Begründung:Oberflächeeinesn-dimensionalen Körpers r n 1 Eine kurze Geschichte der Zeit p. 105/109

106 Offene Fragen esgibteinevollständigetheorievonallem?? esgibtkeinevollständigetheorievonallem,sondern nur ein Folge von Theorien, die immer besser werden. esgibtkeinetheoriedesuniversums.ergeignisse können nicht über ein gewisses Maß an Genauigkeit vorhergesagt werden(liegt an Heisenberg). Jenseits dessen herrscht der Zufall. dermathematischeaufwandfürvielteilchensysteme ist enorm. schondasdreikörperproblemistnichtgeschlossen lösbar. Theorienlassensichnichtbeweisen,sondernnur falsifizieren Eine kurze Geschichte der Zeit p. 106/109

107 Gott würfelt Eine kurze Geschichte der Zeit p. 107/109

108 Schlußfolgerungen/Ausblick nureinkleinerteilderbeobachtbarenweltist physikalisch verstanden AllgemeineRelativitätstheorieundQuantenphysik passen nicht zusammen bzgl.derdunklenmateriegibtesideen bzgl.derdunklenenergietappenwirbuchstäblichim Dunklen WarumgibtesdreiGenerationen? GibtesmehralsdreiRaumdimensionen? Eine kurze Geschichte der Zeit p. 108/109

109 Schlußfolgerungen/Ausblick WerhatdieNaturkonstantensoabgestimmt,dass Leben sich entwickeln konnte? anthropischesprinzip? LebenwirineinemMultiversum? HabenwireineChance,GottesPlanzuerkennen? WürdeeinevollständigeTheoriedesUniversumsGott arbeitslos machen? Eine kurze Geschichte der Zeit p. 109/109