Modelle und Physik

Modelle und Physik

Ich beschreibe hier meine allgemeine Herangehensweise zur Physik, für die ich aber keine Urheberschaft beanspruche.

Der Begriff  "Modell" aus der Alltagssprache dient mir als Vorlage zu meinem wissenschaftlichen Modellbegriff.

Arbeiten mit einem gut bestätigten Modell erlaubt Rückschlüsse auf reale physikalische Phänomene, die Im Modell beschrieben sind. Ideal sind mathematische Modelle, weil jeweils die gesamte mathematische Theorie im Modell genutzt werden kann, und ich mir so die  Arbeit spare, Details zum Modell eigens zu beschreiben. Mathematische Modelle können Messergebnisse und Phänomene vorausberechnen und haben so Voraussagequalität, die auch Teil des Bestätigungsgrades ist.

Bekanntlich kann ein physikalisches Modell nicht bewiesen werden, sondern nur durch vorausgesagte reale Phänomene bestätigt werden. Die Relativitätstheorie und die Quantentheorie sind in ihrem jeweiligen Gültigkeitsbereich (bis 10**-15 die RT, bis 10**-35 die QT) außerordentlich und exakt bestätigt. Die Widerspruchsfreiheit der jeweils zugrunde liegenden Mathematik kann jedoch im Allgemeinen bewiesen werden.

Die Konstruktion eines Modelles ist eine heuristische Aufgabe mit dem Ziel, möglichst viele Phänomene und Ergebnisse der Experimentalphysik, also der Realität, konsistent abzubilden. Operativ kann das Modell Voraussagen machen, die entweder bestätigt werden oder das Modell "falsifizieren" und Modifikationen oder das Verwerfen des Modells nötig machen. Die Struktur des Modelles aber selbst bildet die "Wirklichkeit" der Physik nicht ab und ist prinzipiell nicht von Bedeutung.

Das Modell Diskretes Universum soll, ab der Größe von Teilchen bis zur Plancklänger gelten, also den metrischen Grund unserer physikalischen Realität beschreiben. Neben RT für die "Makrophysik" und QT für die "Atomphysik" ist das Diskrete Universum für die "Nanophysik" gedacht.

Außerhalb ihrer definierten Größenordnung verlieren Modelle ihre Gültigkeit.  Das gilt auch für RT (die "berühmte" Singularität) und QT.

Kraftfelder

Einleitung

Abgesehen von Trägheit und Schwerkraft als Wirkung der Masse, die alle als Krümmungen der Raumzeit, also unseres Grundraumes, der von der RT und QT beschrieben wird. stellt sich die Frage;

Was krümmt ein elektrostatisches Feld, was krümmt ein Magnetfeld

Denn der Grundraum ist ja schon der Gravitation gewidmet und am besten von der AT beschrieben, Schon aus modelltechnischen Gründen, wäre es nicht naheliegend, weitere geometrische Eigenschaften der Raumzeit, sozusagen mit Gewalt aufzuprägen..

Will ich also das Modell für beliebige (Fernwirkungs)kräfte offen halten, bin ich gezwungen, weitere raumähnliche Gebilde zuzulassen. Raumähnlich deshalb, weil diese zusätzlichen Strukturen (graphentheoretisch) gänzlich anders beschaffen sein können.

Zudem will ich das Modell für beliebige Kräfte offenhalten, die im Zuge der experimentellen Forschung gefunden werden könnten.

Ich verwende zudem den Ansatz der AT, dass (Schwer)Kraft durch die Metrik des Raumes beschreibbar ist.

Folgende Gedanken haben ebenfalls "Spekulation" als Bestätigungsrang.

Krafträume

Ich wähle die Vorstellung, dass ein Kraftfeld unabhängig von der Kraft, das sie auf einen Probanden ausübt, eigenständig existiert, und unabhängig davon wie es zustande kommt. 

Ich ergänze nun mein Modell mit generalisierten Räumen, die topologisch an den Grundraum des Standardmodells und der RT anschließen. Zunächst gibt es keinen Grund anzunehmen, dass diese Krafträume sich geometrisch vom Grundraum unterscheiden, solange sie nicht ein Kraftfeld abbilden. Das Modell selbst läßt aber geometrisch beliebig geformte "Seitenräume" zu.

Generalisierung und Flexibilität des Modells

Damit ist die Beschreibung beliebiger unabhängiger Kraftfelder als Krümmung eines  zugehörigen Kraftraumes mit diesem Modell jederzeit und beliebig erweiterbar.

Folgerungen für Diskrete Teilchen

Für Teilchen, auf die ein Kraftfeld nun wirken soll, muss ich fordern, dass bestimmte Teile der Teilchenstruktur in den jeweiligen Kraftraum "hineinragen" also in ihm repräsentiert sein müssen. Die resultierende Kraft überträgt sich nun direkt auf die Repräsentation im Grundraum. Ist ein Teilchen in einem der Krafträume nicht repräsentiert ist das Teilchen gegenüber der entsprechenden Kraft inert. (Unmagnetisch, elektrisch neutral....)

Geisterteilchen

Das Modell lässt damit auch Teilchen zu, die im physikalischen Grundraum keine Repräsentation besitzen und nur durch ihre Wirkungen auf Repräsentationen von realen Teilchen festgestellt werden können. Als Teile von Strahlung könnten solche "Geisterteilchen" ein reales Objekt auch ohne Wirkung und Widerstand durchdringen.

  

Das Diskrete Universum

Einführung, oder der Beweggrund, warum ich diesen

Gedankenversuch mache

Jede Betrachtung über den Stand der Kosmologie beklagt das Fehlen einer UT, einer Theorie, die unsere Physik von Grund auf in einem einzigen Modell zusammenführt, dass klassische Modelle beim Versuch, den Urknall abzubilden, die Singularität im Zentrum schwarzer Löcher oder generell den Ursprung unserer physikalischen Welt nicht mehr funktionieren, so als würden sie hier die Grenzen ihres Gültigkeitsbereiches überschreiten. So glaube ich, dass es die UT als Gesamtmodell nicht gibt und dass speziell für jede Größenordnung ein eigenes Modell verwendet werden muss. Das ist für mich auch der Grund warum die Modelle der Makrophysik und der Quantenphysik für immer getrennt bleiben müssen.

Mathematik

Die gesamte Graphentheorie. Die Gruppentheorie, Zweig Permutationen
Die Ansicht des modellierten Universums: Eine endliche Anzahl von Urelementen verbunden durch die Nachbarschaftsrelation, mathematisch interpretiert als Punkte (vertices) und Kanten (edges) der Graphentheorie.  
Die Nachbarschaftsbeziehungen (edges) sind variabel: 
Die Übergänge zwischen den Zuständen werden durch Permutationen beschrieben, die auf den (oder die) Graphen oder Teilgraphen angewendet werden.

Leerer Raum, Materie und Singularitäten. Gründe
für den Modellversuch.

Die Bezüge und Interpretationen in diesem Kapitel sind (vernünftige) Annahmen und bedürfen einer weiteren Untersuchung.

Raum und Materie

Der Universalgraph erfüllt den gesamten Raum. Es ist leicht, zum Beispiel 3 dimensionale "endlose" topologische Strukturen zu bilden, bis zu n - dimensionalen und generalisierten. Materie unterscheidet sich vom Raum durch seine um Größenordnungen dichtere Struktur von subsubatomaren Teilchen, interpretiert durch eine wesentlich höhere Anzahl von Kanten. Raum kann im Extrem auch dimensionslos modelliert werden.

Schwarzes Loch

Das Zentrum eines schwarzen Loches, die Singularität und der Zustand vor dem Urknall
Der Vollgraph hat mit der Komplettverkantung die kleinste "Ausdehnung", interpretiert als Maximum der minimalen Wege zwischen allen Punkten. Der Graph kann bei gleichbleibender "Ausdehnung" beliebig viele Punkte enthalten. Es ist naheliegend, den Vollgraph als Modell eines Objektes größter Dichte mit beliebiger Masse zu interpretieren, wie es auch naheliegt, dass das der endgültige Zustand nach einer unaufhaltsamen Implosion diese Struktur aufweist. Fasst man die Länge als Eigenschaft der Kanten auf, hätte die Singularität also den "Durchmesser" 1.

Masse des Raumes

Hat der leere Raum "Masse"?
Da die Definition einen Zusammenhang zwischen Raum und Materie herstellt, ist es naheliegend, auch dem Raum Masse zuzuschreiben. "Die schwarze Masse"?

Das von mir beschriebene Versuchsmodell gilt vermutlich für Bereiche außerhalb der Quantenphysik, einer Größenordnung unter der Teilchenphysik, für die auch die Quantenphysik nicht gelten dürfte. Diese Aussagen, wie auch der Gültigkeitsbereich müssen in einer künftigen Untersuchung verifiziert werden.