Theoretische Physik: Ist das Universum ein Hologramm?

astronews.com Redaktion

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Zur Beschreibung des Universums braucht man möglicherweise eine Dimension weniger, als es den Anschein hat. Dabei, so eine jetzt vorgestellte Untersuchung eines internationalen Forscherteams, könnte es sich nicht bloß um einen Rechentrick handeln, sondern um eine grundlegende Eigenschaft des Raums. Leben wir also alle in einem Hologramm? (27. April 2015)

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ralfkannenberg

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Zur Beschreibung des Universums braucht man möglicherweise eine Dimension weniger, als es den Anschein hat. Dabei, so eine jetzt vorgestellte Untersuchung eines internationalen Forscherteams, könnte es sich nicht bloß um einen Rechentrick handeln, sondern um eine grundlegende Eigenschaft des Raums. Leben wir also alle in einem Hologramm? (27. April 2015)

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Netter Trick der Autoren, ihren Publikationsindex zu erhöhen. Die Publikationen der betroffenen Autoren sind voll mit solchen Inhalten. Ok, warum auch nicht: ich habe nichts gegen theoretische Forschungen und dass nun alle Antis die Gelegenheit nutzen warden, den Physikern Unfähigkeit zu attestieren und es selber schon besser gewusst zu haben wird die Autoren nicht weiter interessieren.

Mich übrigens auch nicht - ich habe da auch besseres zu tun als das ganze jedesmal wieder in den richtigen Zusammenhang zu rücken.

Ohne jetzt die Details genauer angeschaut zu haben: der "Preis" für die Reduktion der Dimension ist vermutlich einfach der, dass da irgendeine Grösse gegen unendlich strebt. Und wie immer werden es dieselben Antis sein, die auch Unendlichkeiten als "praxisfremd" ablehnen und die einfach nur zu blöde sind, um den Widerspruch in ihrer Argumentation überhaupt zu bemerken.
 
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Bernhard

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Ohne jetzt die Details genauer angeschaut zu haben: der "Preis" für die Reduktion der Dimension ist vermutlich einfach der, dass da irgendeine Grösse gegen unendlich strebt.
Hallo Ralf,

ich habe mir die Details auch nicht angesehen, glaube aber nicht, dass da etwas gegen unendlich geht. Ich verstehe diese "Holo-Dinger" eher so wie bei dem Dirichlet-Problem. Die Funktionen werden vom Rand her bereits prinzipiell vorgegeben. An sich eine interessante Sache, aber mometan natürlich noch ziemlich alltagsuntauglich.

Ferner: Solange die "Unkenrufe" der Steuerverwendungskritiker nicht beleidigend werden, kann man das doch getrost überlesen. Immerhin erhalten die theoretischen Physiker so noch etwas Gehör.
 
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Bernhard

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ist das nicht gerade der Punkt: der "Rand" ist doch ziemlich weit weg, nicht wahr ?
"Rand" ist da vermutlich ein unzureichender Begriff. Ich stelle mir die Formalismen eher so vor, dass das Geschehen in einem dreidimensionalen, euklidischen Raum mit den Koordinaten x,y und z beispielsweise durch ein alternatives Geschehen in der xy-Ebene beschrieben wird. Die xy-Ebene ist aber nicht der Rand des Gesamtraumes.
 

Bynaus

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Ich denke, man müsste fragen, welche beobachtbaren Konsequenzen es hätte, wenn das Universum wirklich ein Hologramm wäre (Konsequenzen, die sich im Nicht-Hologramm-Fall nicht ergäben) und dann ein entsprechendes Experiment entwerfen und durchführen.

Da es sich aber hier um theoretische Physik handelt, sind solche (aus meiner Sicht zentrale) Überlegungen eher zweitrangig: da geht es offenbar mehr darum zu zeigen, dass ein bestimmter mathematischer Aspekt nicht gegen ein holografisches Universum spricht. Und danach haben sich dann die "Hinweise auf ein holografisches Universum verdichtet". Naja.
 

ralfkannenberg

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"Rand" ist da vermutlich ein unzureichender Begriff. Ich stelle mir die Formalismen eher so vor, dass das Geschehen in einem dreidimensionalen, euklidischen Raum mit den Koordinaten x,y und z beispielsweise durch ein alternatives Geschehen in der xy-Ebene beschrieben wird. Die xy-Ebene ist aber nicht der Rand des Gesamtraumes.
Hallo Bernhard,

Projektionen sind aber nicht invertierbar, d.h. da gehen Informationen verloren.

Du benötigst "irgendwie" eine bijektive Abbildung zwischen den (x,y,z) des IR[sup]3[/sup] und den (u,v) des IR[sup]2[/sup], und wie Du das ohne eine zusätzliche Unendlichkeit, z.B. auf einem unendlich weit entfernten Rand hinkriegen willst ist mir momentan unklar.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bernhard

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Du benötigst "irgendwie" eine bijektive Abbildung zwischen den (x,y,z) des IR[sup]3[/sup] und den (u,v) des IR[sup]2[/sup], und wie Du das ohne eine zusätzliche Unendlichkeit, z.B. auf einem unendlich weit entfernten Rand hinkriegen willst ist mir momentan unklar.
Stelle Dir dazu das Dirichlet-Problem vor. Die Werte einer bestimmten Funktion innerhalb eines Kreises werden bereits durch die Werte auf dem Kreisrand vorgegeben. Das geht nur deshalb, weil die Werte dieser Funktion innerhalb des Kreises einem bestimmten Gesetz unterworfen sind. Bei dem Dirichlet-Problem ist das der Laplace-Operator. Beim holografischen Prinzip hat man da natürlich kompliziertere Operatoren.
 

ralfkannenberg

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Stelle Dir dazu das Dirichlet-Problem vor. Die Werte einer bestimmten Funktion innerhalb eines Kreises werden bereits durch die Werte auf dem Kreisrand vorgegeben. Das geht nur deshalb, weil die Werte dieser Funktion innerhalb des Kreises einem bestimmten Gesetz unterworfen sind. Bei dem Dirichlet-Problem ist das der Laplace-Operator. Beim holografischen Prinzip hat man da natürlich kompliziertere Operatoren.
Hallo Bernhard,

das ist ja gut und schön, aber im Falle des Universums würdest Du Werte benötigen, die auf einem unendlich weit entfernten Kreisrand liegen. Und zumindest ich habe wenig Lust, mir die Finger zu verbrennen und "Werte auf einem unendlich weit entfernten Kreisrand" wohldefiniert und widerspruchsfrei zu definieren.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bernhard

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Hallo Ralf,

ich habe nur vergleichende und vereinfachende Beispiele genannt. Mit wie vielen Dimensionen die Autoren genau rechnen, weiß ich beispielsweise schon gar nicht. Ich glaube aber nicht, dass unklar definierte Grenzwerte dabei eine entscheidende Rolle spielen.
 

ralfkannenberg

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ich habe nur vergleichende und vereinfachende Beispiele genannt. Mit wie vielen Dimensionen die Autoren genau rechnen, weiß ich beispielsweise schon gar nicht. Ich glaube aber nicht, dass unklar definierte Grenzwerte dabei eine entscheidende Rolle spielen.
Hallo Bernhard,

das habe ich auch nicht geschrieben, aber eben: man wird in eine Situation kommen, in der man solche Grenzwerte definieren muss. Die fallen nicht von alleine vom Himmel. Wenn man also die Dimensionen reduziert, dann geschieht das um einen Preis, und der ist beispielsweise, dass eine unschöne Unendlichkeit dazukommt, die man dann irgendwie (und möglicherweise gleichwertig zu unendlich vielen anderen Möglichkeiten, das zu tun) definieren muss.

Wobei das gar nicht einmal Unendlichkeiten zu sein brauchen - es läuft einfach (einmal mehr) auf die Problematik hinaus, dass maximale Elemente kein additive Inverses haben. Was beispielsweise dazu führt, dass man die Vakuumlichtgeschwindigkeit, obgleich diese endlich ist, nicht subtrahieren kann: weil sie eben maximal ist und als solche kein additiv inverses Element hat (5 m/s + c = 10 m/s + c; |-c => 5 m/s = 10 m/s). Und auch ein "Rand" kann eben so ein maximales Element sein, jedenfalls dann, wenn man keinen Aussenbereich wie beispielsweise beim Einheitskreis zur Verfügung hat.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Skorpid

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Achtung: Hier spricht der Laie!
Für mich klingt die News so, als ob wir uns also theoretisch auch in einem zweidimensionalen Raum befinden könnten anstatt einem Dreidimensionalen? Wäre das nicht einfach durch den Energieerhaltungssatz nachprüfbar? (Achtung, ich schmeiße hier wild mit Fachtermologien um mich) Also wenn ein Luftballon in einem dreidimensionalen Raum platzt, dehnt sich die Druckwelle auch in den dreidimensionalen Raum aus. Wenn ich jetzt einen bau- und druckgleichen Luftballon eingequetscht zwischen zwei Platten (also so Richtung Zweidimensionalität) platzen lassen würde, wäre die Ausbreitungsreichweite eine ganz andere oder nicht?
Naja, vermutlich hab ich das Thema falsch (garnicht) verstanden, dann bitte einfach ignorieren.
 

ralfkannenberg

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Achtung: Hier spricht der Laie!
Für mich klingt die News so, als ob wir uns also theoretisch auch in einem zweidimensionalen Raum befinden könnten anstatt einem Dreidimensionalen? Wäre das nicht einfach durch den Energieerhaltungssatz nachprüfbar? (Achtung, ich schmeiße hier wild mit Fachtermologien um mich) Also wenn ein Luftballon in einem dreidimensionalen Raum platzt, dehnt sich die Druckwelle auch in den dreidimensionalen Raum aus. Wenn ich jetzt einen bau- und druckgleichen Luftballon eingequetscht zwischen zwei Platten (also so Richtung Zweidimensionalität) platzen lassen würde, wäre die Ausbreitungsreichweite eine ganz andere oder nicht?
Naja, vermutlich hab ich das Thema falsch (garnicht) verstanden, dann bitte einfach ignorieren.
Hallo Skorpid,

ganz im Gegenteil - das ist völlig korrekt, was Du schreibst. So liessen sich "genügend grosse", d.h. nicht eingerollte Extradimensionen aus diversen String-Theorien über das Kepler-Gesetz der Planetenbahnen nachweisen. Daher weiss man beispielsweise, dass es nicht nur eine zusätzliche Raumdimension geben kann, weil diese mindestens die Grösse unseres Sonnensystems haben müsste, was man sofort bemerken würde.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Herr Senf

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;)
Also ich fühle mich in meinem dreidimensionalen Wohnzimmer ganz wohl, lege aber mehr Wert auf Länge und Breite als auf Höhe.
Auf diese Dimension kann ich bis auf einen Mindestwert von etwa 2,80 verzichten, dann brauche ich auch keine lange Leiter.
Das holographische Modell ist "nur eine korrespondierende Theorie", die anstelle eines 3D-Modells mit einer Dimension im Sinne
der mathematischen Beschreibung weniger auskommt, um die 3D-Beobachtungen (vollständig) zu erklären.
Man hat einen "Horizont" mit 2D, auf dem alles "codiert" ist und damit "berechenbar", was sich in 3D so tut.

Grü0e Senf
 

Dgoe

Gesperrt
Hi,

ich gebe nur mal meine Verwirrung eben zu Protokoll, die eines Laien.

Spontan erinnert mir das an einen Artikel, der das ganze Universum wie einen Computer präsentiert hatte. Spektrum der W. war das glaube ich.

Dann kommt hier sowas wie:
in einer flachen Quantengravitationstheorie und in einer niedrigdimensionalen Quantenfeldtheorie

Flach, steil, dimensional, unendlich, Rand (Rand??) ...

Ich neige ehrlich gesagt dazu, zu vermuten, dass hier etliche Sicherungen durchgebrannt sind. Man sich irgendwo verschroben hat in einem undurchsichtigen Dickicht, jenseits von allem.

So zumindest fällt es mir leichter.

Gruß,
Dgoe
 

Herr Senf

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Hallo Dgoe,

mit deinem (künstlerischen?) Vorstellungsvermögen dürfte das holografische 3D-Wohnzimmer kein Problem sein.
Man nehme als "Operator" einen Laser und bilde alle 3D-Möbel als Information auf den Wänden in 2D ab.
Auf den Wänden erkennt man nichts wieder, weil mit Fouriertrafo codiert, ziemliche Phantasietapete in 2D.
Dann kann man die Möbel ausräumen, aber den "Operator" muß man behalten zum "Wiedereinrichten" rückwärts.
Man richte den "Operator" auf den "Horizont" und die "Fouriermöbel" werden in 3D im Wohnzimmer erscheinen.
Du hast den Vorteil, keinen Staub mehr zu wischen, kannst ungehindert durch die Möbel durch zur Terasse gehen.
Aber versuch nicht, Geschirr in die Schränke zu stellen :D geht kaputt, weil jetzt eine Illusion eingerichtet ist.
Die alten Möbel waren 3D-real, die "neuen" pflegeleichten sind "2D-Mathemöbel", platzsparend und nicht benutzbar.

Grüße Senf
 

ralfkannenberg

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Man nehme als "Operator" einen Laser und bilde alle 3D-Möbel als Information auf den Wänden in 2D ab.
Auf den Wänden erkennt man nichts wieder, weil mit Fouriertrafo codiert, ziemliche Phantasietapete in 2D.
Dann kann man die Möbel ausräumen, aber den "Operator" muß man behalten zum "Wiedereinrichten" rückwärts.
Man richte den "Operator" auf den "Horizont" und die "Fouriermöbel" werden in 3D im Wohnzimmer erscheinen.
Jetzt ist die Katze aus dem Sack: eine inverse Fourier-Transformation aus dem Unendlichen heraus.

Ich will zumindest die Überlegung anregen, ob einem da nicht eine dritte Raumdimension lieber ist, wobei ich auch die Auffassung vertrete, dass zusätzliche Dimensionen ebenso wie zusätzliche Wechselwirkungen ("5.Kraft") sehr wertvoll sind, so dass man äusserst sparsam mit denen umgehen soll.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Herr Senf

Registriertes Mitglied
Hallo Ralf,

du müßtes es doch wissen, daß Mathe geduldig ist, "physikalische Spielzeugtheorien" sind häufig hilfreich, Probleme zu analysieren
oder neue Möglichkeiten zu finden. Wenn nicht, sind sie aber "amüsant populär" und Futter für *Laienkritiker* als Lightkost.

An Instituten in I(at) und W(at) gibt es eine AG, die ein Doppeluniversum "untersucht", in unserem LG=c und im anderen v=oo.
Unser Universum wird dabei vom anderen "identen analogen Universum emuliert", also hier berechnet, oben hatten wir Holobild.
Vorab hatten sie einen Beitrag, daß C keine Absolut(?)geschwindigkeit sein muß ..., der war im Nov 14 noch abrufbar, jetzt leer.
Die "Alternativtheorie" soll demnächst bei MP3 in der virtuellen Welt veröffentlicht werden.

Wer macht bei MP3 peer review? Das v=oo anstelle c=max erinnert mich iwie an Rapidität, ist wieder mit Schulmathe rechenbar.
Grüße Senf
 
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