Anthropisches Prinzip

Transkript

1 Anthropisches Prinzip

2 Naturgesetz der Innuit Die Wassertemperatur schwankt jahreszeitlich um den Gefrierpunkt wenn immer darunter : Eis, keine Robben, keine Innuit wenn immer darüber : Wasser, keine Robbenjagd, keine Innuit Gott der Innuit hat Naturgesetz so geschaffen, dass Innuit leben können

3 Anthropisches Prinzip Menschen können nur auf Planeten leben, die eine Reihe von Bedingungen erfüllen. Intelligente Wesen nur möglich, wenn Universum nicht zu extrem. Fundamentale Gesetze müssen so sein, dass Intelligenz möglich ist.

4 Finalität Das ist halt so / Finalität Es war nicht immer so WMAP Es wird nicht imer so bleiben Protonzerfall nach Jahren Schöpfungsgeschichte - Apokalypse

5 Naturkonstanten Masse des Elektrons Feinstrukturkonstante α über 20 weitere richtige Werte sind Bedingung für Menschen und Intelligenz Nicht ein für alle Mal gegeben!

6 Spontane Symmetrie - Brechung SYM <φ>=0 SSB <φ>= >=φ 0 0 ähnlich Magnetisierung Higgs Potenzial in SM

7 Massen und Kopplungskonstanten werden bestimmt durch die Eigenschaften des Vakuums! ähnlich Maxwell Gleichungen in Materie

8 LHC

9 Hatten Kopplungskonstanten im frühen Universum andere Werte? Ja!

10 Restoration der Symmetrie bei hohen Temperaturen im frühen Universum Niedrige T SSB <φ>= >=φ 0 0 Hohe T SYM <φ>=0 hohe T : weniger Ordung mehr Symmetrie Beispiel: Magnete

11 Im heissen Plasma des frühen Universums : Keine unterschiedlichen Massen für Elektron und Myon! Ähnliche Stärke der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung

12

13 Der Wert von Massenverhältnissen und Kopplungskonstanten hängt vom Zustand ab! Nicht ein für alle mal gegeben! Kann man Änderung heute beobachten?

14 Naturkonstanten und anthropisches Prinzip Werte der Naturkonstanten zufällig : anthropisches Prinzip Werte für groβe Zeiten eindeutig und erklärbar rbar: vereinheitlichte Theorie

15 Andere Regionen im Universum mit anderen Gesetzen denkbar inflationäres Universum: winzige Region bläht sich zu unserem ganzen beobachtbaren Universum auf veschiedene Regionen, verschiedene Gesetze wir bewohnen eine bewohnbare Region im Universum

16 Grenze zur Metaphysik unsere bewohnbare Region dehnt sich weit über beobachtbares Universum ( Horizont ) hinaus aus vermutlich sehr weit! keine wissenschaftliche Falsifizierbarkeit der Hypothese Grenze zur Metaphysik verwaschen

17 Das Rätsel der winzigen Zahlen 7

18 Massenskalen in der Elementarteilchenphysik Protonmasse ( Skala der starken Wechselwirkung ) Fermi - Skala der schwachen Wechselwirkung Planck Masse ( Skala der Gravitationswechselwirkung ) ( Newton )

19 Vereinheitlichung und Dimensionen Vereinheitlichung fixiert dimensionsbehaftete Parameter Spezielle Relativitätstheorie tstheorie : c ( = 1 ) Quantenmechanik : h ( = 2π 2 ) Vereinheitlichung mit Gravitation ( Quantengravitation) fundamentale Massenskala ( Planck Masse, string tension, ) Planck

20 Gravitationseinheiten Newton s Konstante G =1/(8πM²) N Reduzierte Planck Masse M= GeV M=1 : GeV =

21 Gravitationseinheiten ( reduzierte Planck Masse = 1 ) m Proton = 3.9 x m Elektron = 2.1 x Kleine Parameter grosse Rätsel Alter des Universums ( 13.7 x 10 9 yr ) = 1.6 x Energiedichte der Dunklen Energie : ρ =

22 Adjustierung der Naturkonstanten Kosmologische Konstante als Dunkle Energie: könnte charakteristischen Wert zwischen -11 und 1 haben : sehr unwahrscheinlich! Winziger Wert wichtig, damit Strukturen im Universum entstehen können. Koinzidenz Auch andere fundamentale Konstanten können nur Werte in engem Bereich haben, damit Leben oder Intelligenz möglich ist

23 Erklärung rung der kleinen Bereiche durch anthropisches Prinzip? Falls andere Erklärung rung erfolgreich : keiner wird mehr vom anthropischen Prinzip sprechen! Möglicher Zusammenhang zwischen jetziger Dunkler Energie - Dichte und Neutrino - Masse

24 Erklärung rung kleiner Zahlen oder Koinzidenzen Andere sehr kleine Zahlen oder Koinzidenzen sind bereits erklärt rt! Protonmasse / M Viele Koinzidenzen in Kern- und Atomphysik: QCD + QED Warum sind alle Atome gleich : Bei Verteilung der Eigenschaften : völlig andere Chemie, kein genetischer Code Quantenmechanik

25 Laufende Kopplung : QCD Effektive Eichkopplung hängt von Impulsskala µ ab

26 QCD : Dimensionale Transmutation Ohne Quark Massen : nur dimensionslose Kopplung! Charakteristisches µ, bei dem Kopplung groß wird Massenskala Λ QCD Proton - Masse ~ Λ QCD Für gegebene Kopplung α s (µ=m) = α 0 : M Proton = b exp( - c / α 0 ) M, c 0.9 Kleines α 0, winziges M! Proton

27 Der ganze Fortschritt der Physik besteht in der Erklärung rung von Zufälligkeiten und Koinzidenzen!

28 Quantenmechanik besser als anthropisches Prinzip Anthropisches Prinzip : wenn Wissenschaftler nicht mehr weiter wissen Spekulation über mögliche Erklärbarkeit rbarkeit der Koinzidenzen eher nutzlos : Erklärbarkeit rbarkeit wird durch Erklärung rung bewiesen

29 end

30 Koinzidenz - Problem Was ist verantwortlich für Wachsen von Ω h für z < 6? Warum jetzt?

31 Neutrinos mit wachsender Masse als Trigger für Übergang zu fast statischer dunkler Energie growing neutrino mass L.Amendola, M.Baldi,

32 Zusammenhang zwischen jetziger Dunkler Energie - Dichte und Neutrino - Masse