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AtlanticBridge-Initiative
AB-IPhysiks
Grenzen des Wissens sind keine Grenzen der Wirklichkeit
Wir stellen Fragen dort wo Antworten selbstverständlich geworden sind
Ist der Mond auch da wenn ich nicht hinsehe ?
Vielleicht ist nicht entscheidend ob der Mond dort ist Wenn niemand hinsieht Vielleicht liegt das größte Wunder darin daß wir die Augen schließen können Und sein Licht trotzdem nicht verschwindet daß etwas unendlich weit von uns entfernt sein kann und dennoch Ein Ort in uns findet
MAX PLANCK
BEGRÜNDER DER QUANTENTHEORIE
1858–1947
Deutscher theoretischer Physiker
Nobelpreis für Physik 1918
Plancks Arbeiten zur Wärmestrahlung führten um 1900 zu einem der entscheidenden Brüche mit der klassischen Physik. Energie ließ sich in seiner Beschreibung nicht mehr beliebig kontinuierlich behandeln. Mit dem Wirkungsquantum entstand eine fundamentale Größe, die den Weg zur Quantentheorie eröffnete.
Mehr als ein Jahrhundert später funktioniert die daraus hervorgegangene Quantenphysik mit außergewöhnlicher Präzision.
Doch Präzision einer Beschreibung und Erklärung ihres Fundaments sind nicht dasselbe.
Warum besitzt die Natur überhaupt quantisierte Strukturen?
Ist Quantisierung selbst fundamental oder könnte sie die beobachtbare Konsequenz tieferer physikalischer Bedingungen sein?
Die entscheidende Frage wäre dann nicht mehr nur, welche Werte ein Quantensystem annehmen kann.
Sie wäre grundlegender.
Was muss physikalisch gegeben sein, damit Quantisierung überhaupt entstehen kann?
ALBERT EINSTEIN
RELATIVITÄTSTHEORIE UND LICHTQUANT
1879–1955
Deutscher theoretischer Physiker
Nobelpreis für Physik 1921
Einstein veränderte unser Verständnis der Natur an zwei fundamentalen Fronten. Seine Arbeiten zum Lichtquant gehörten zu den Grundlagen der Quantentheorie. Mit der Relativitätstheorie wurde zugleich unser Verständnis von Raum, Zeit und Gravitation grundlegend verändert.
Beide Entwicklungen prägen die moderne Physik bis heute.
Doch gerade zwischen ihnen liegt eines ihrer tiefsten ungelösten Probleme.
Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenphysik sind in ihren jeweiligen Bereichen außerordentlich erfolgreich. Eine allgemein akzeptierte fundamentale Theorie, die Gravitation und Quantenphysik vollständig zusammenführt, besitzen wir dennoch nicht.
Vielleicht ist deshalb nicht nur ihre Vereinigung interessant.
Vielleicht muss auch gefragt werden, welche Voraussetzungen beide Beschreibungen bereits gemeinsam voraussetzen.
Sind Raumzeit, Quantisierung und die beobachtbaren Zustände der Materie tatsächlich die tiefste Ebene der Beschreibung?
Oder markieren sie unterschiedliche Erscheinungsformen einer Struktur, die unsere heutigen Theorien jeweils nur aus verschiedenen Richtungen erfassen?
Vielleicht liegt die Verbindung nicht zwischen den Theorien. Vielleicht liegt sie unter ihnen.
WERNER HEISENBERG
BEGRÜNDER DER QUANTENMECHANIK
1901–1976
Deutscher theoretischer Physiker
Nobelpreis für Physik 1932
Heisenbergs Arbeiten gehören zu den Fundamenten der Quantenmechanik. Die Unschärferelation beschreibt eine grundlegende Einschränkung dafür, mit welcher Bestimmtheit bestimmte Paare physikalischer Größen wie Ort und Impuls gemeinsam beschrieben werden können.
Doch die Relation arbeitet bereits innerhalb der mathematischen Struktur der Quantenmechanik.
Damit lässt sich eine andere Frage stellen.
Nicht, wie sich ein gegebener Quantenzustand verhält.
Sondern warum die Natur überhaupt durch genau solche Quantenzustände beschreibbar ist.
Welche physikalischen Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit Größen wie Zustand, Observable und quantenmechanische Wahrscheinlichkeit überhaupt die richtige Beschreibungsebene bilden?
Und falls diese Voraussetzungen tiefer liegen, könnte das bedeuten, dass einige scheinbar getrennte Grundprobleme der Quantenphysik unterschiedliche Spuren derselben noch unbekannten Ebene sind.
Das wäre keine Widerlegung Heisenbergs.
Es wäre eine Frage, die seiner Beschreibung vorausgeht.
Wo beginnt die Physik, bevor wir sie als Quantenzustand beschreiben?
Die Grenzen werden tiefer
Wo erfolgreiche Beschreibungen enden, beginnen die nächsten fragen.
STEPHEN HAWKING
SCHWARZE LÖCHER QUANTENFELDER EREIGNISHORIZONT
1942–2018
Britischer theoretischer Physiker
Hawking zeigte, dass die Verbindung von Quantenfeldtheorie und gekrümmter Raumzeit zu einem bemerkenswerten Ergebnis führt. Schwarze Löcher sind unter quantenfeldtheoretischer Betrachtung nicht vollständig schwarz, sondern können thermische Strahlung emittieren.
Damit treffen an einem der extremsten physikalischen Systeme Gravitation, Quantentheorie und Thermodynamik unmittelbar aufeinander.
Doch gerade an dieser Schnittstelle beginnt eine noch grundsätzlichere Frage.
Der Ereignishorizont lässt sich innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie präzise geometrisch charakterisieren. Aber eine mathematische Charakterisierung beantwortet nicht automatisch jede Frage nach der fundamentalen physikalischen Bedeutung dieser Grenze.
Warum kann die Natur überhaupt einen Zustand hervorbringen, der für einen Beobachter die Eigenschaften eines Ereignishorizonts besitzt?
Und was bedeutet es für unser Verständnis von Gravitation und Quantenphysik, wenn ausgerechnet an dieser Grenze Begriffe aus beiden theoretischen Welten gleichzeitig unvermeidbar werden?
Vielleicht liegt das eigentliche Problem deshalb nicht ausschließlich am Ereignishorizont.
Vielleicht zeigt uns der Ereignishorizont vielmehr, dass unsere heutigen Beschreibungen dort auf eine gemeinsame fundamentale Frage treffen.
Was muss physikalisch gegeben sein, damit ein Ereignishorizont überhaupt entstehen kann?
ERWIN SCHRÖDINGER
WELLENFUNKTION UND QUANTENZUSTAND
1887–1961
Österreichischer theoretischer Physiker
Nobelpreis für Physik 1933
Schrödinger gab der Quantenmechanik eine ihrer mächtigsten mathematischen Grundlagen. Seine Gleichung beschreibt mit außergewöhnlicher Präzision, wie sich ein Quantenzustand entwickelt.
Doch gerade diese Präzision führt zu einer der tiefsten Fragen der Quantenphysik.
Die Schrödingergleichung beschreibt die zeitliche Entwicklung der Wellenfunktion. Damit allein ist jedoch noch nicht festgelegt, wie aus der quantenmechanischen Beschreibung bei einer Messung ein bestimmtes beobachtbares Ergebnis hervorgeht. Genau hier beginnt das bis heute diskutierte Messproblem.
Die mathematische Beschreibung funktioniert außerordentlich erfolgreich. Grundsätzlich offen bleibt jedoch, wie die Wellenfunktion physikalisch zu interpretieren ist und was sie über die Wirklichkeit aussagt.
Vielleicht liegt deshalb eine der entscheidenden Fragen nicht innerhalb der Gleichung selbst, sondern bei den Voraussetzungen ihrer Anwendung.
Was muss physikalisch gegeben sein, damit überhaupt ein Quantenzustand existiert, dessen Entwicklung durch eine Wellenfunktion beschrieben werden kann?
Und was sagt es über unser Verständnis der Quantenmechanik aus, dass wir die Entwicklung eines Zustands außerordentlich präzise berechnen können, während die fundamentale Bedeutung dieses Zustands weiterhin unterschiedlich interpretiert wird?
WAS IST DER PHYSIKALISCHE ZUSTAND, DEN SCHRÖDINGERS GLEICHUNG SO PRÄZISE BESCHREIBT?
DIE THEORIE KANN WECHSELN. DIE PHYSIK NICHT
Wenn Dualitäten zeigen, dass fundamental verschieden erscheinende mathematische Strukturen dieselbe Physik beschreiben können, stellt sich eine unbequemere Frage. Was genau haben wir dann eigentlich fundamental verstanden, die Wirklichkeit selbst oder nur eine von mehreren möglichen Arten, sie mathematisch sichtbar zu machen?
EDWARD WITTEN
STRINGTHEORIE M-THEORIE DUALITÄT
Edward Witten gehört zu den prägendsten theoretischen Physikern unserer Zeit. Seine Arbeiten haben wesentlich dazu beigetragen, Stringtheorie, Quantenfeldtheorie, Gravitation und moderne Mathematik auf tiefgreifende Weise miteinander zu verbinden.
Besonders bedeutsam sind dabei Dualitäten. Theorien, die zunächst fundamental verschieden erscheinen, können unter bestimmten Bedingungen äquivalente Beschreibungen derselben Physik liefern.
Mit den Entwicklungen rund um die M-Theorie wurde diese Perspektive erweitert. Die fünf konsistenten Superstringtheorien konnten als miteinander verbundene Grenzfälle eines umfassenderen theoretischen Zusammenhangs betrachtet werden.
Doch gerade daraus entsteht eine fundamentale Frage.
Wenn mathematisch sehr unterschiedliche Beschreibungen dieselbe Physik erfassen können, was bedeutet das für den Status der Begriffe, aus denen diese Beschreibungen bestehen?
Sind String, Brane, Dimension und Geometrie notwendigerweise Bestandteile der fundamentalsten Ebene der Wirklichkeit?
Oder gehören sie möglicherweise zu den verschiedenen mathematischen Möglichkeiten, mit denen dieselbe zugrunde liegende Physik beschrieben werden kann?
Dualität wäre dann nicht nur eine außergewöhnliche Verbindung zwischen Theorien. Sie würde zugleich eine erkenntnistheoretisch und physikalisch tiefere Frage aufwerfen.
Was ist an einer Theorie fundamental, wenn verschiedene Theorien dieselbe Physik beschreiben können?
Vielleicht liegt die entscheidende Herausforderung deshalb nicht darin, eine mathematische Beschreibung gegen alle anderen auszuspielen.
Vielleicht liegt sie darin zu verstehen, was zwischen äquivalenten Beschreibungen unverändert bleibt.
WAS IST FUNDAMENTAL, WENN DIE BESCHREIBUNG ES NICHT EINDEUTIG SEIN MUSS?
CUMRUN VAFA
F-THEORIE STRINGTHEORIE GEOMETRIE
Cumrun Vafa gehört zu den bedeutenden theoretischen Physikern an der Schnittstelle von Stringtheorie, Quantengravitation und moderner mathematischer Physik. Mit der F-Theorie entwickelte er einen Rahmen, in dem bestimmte Eigenschaften der Typ-IIB-Stringtheorie geometrisch erfasst werden können.
Dabei spielt eine zusätzliche geometrische Struktur eine zentrale Rolle. Sie darf jedoch nicht ohne Weiteres wie eine gewöhnliche zusätzliche Raumdimension interpretiert werden.
Gerade darin liegt eine bemerkenswerte konzeptionelle Konsequenz.
Geometrie kann in einer physikalischen Theorie mehr leisten, als lediglich den unmittelbar beobachtbaren Raum abzubilden. Sie kann Beziehungen und Freiheitsgrade kodieren, deren physikalische Bedeutung nicht mit einer einfachen räumlichen Anschauung gleichgesetzt werden kann.
Doch genau daraus entsteht eine fundamentalere Frage.
Wenn geometrische Strukturen physikalische Information kodieren können, ohne dass jede ihrer Dimensionen unmittelbar einer gewöhnlichen Raumrichtung entspricht, wie eindeutig ist dann die Verbindung zwischen Geometrie und physikalischer Wirklichkeit?
Welche Bestandteile einer solchen geometrischen Beschreibung gehören tatsächlich zur Physik und welche gehören zur mathematischen Darstellung dieser Physik?
Damit verändert sich auch die Frage nach zusätzlichen Dimensionen.
Entscheidend ist nicht allein, wie viele Dimensionen eine Theorie mathematisch verwendet.
Entscheidend ist ebenso, welchen physikalischen Status diese Dimensionen besitzen.
Denn eine mathematisch notwendige Struktur muss nicht automatisch ein unmittelbar physisch existierender Raum sein.
WANN BESCHREIBT GEOMETRIE DIE WIRKLICHKEIT UND WANN BESCHREIBT SIE NUR, WIE WIR DIE WIRKLICHKEIT DARSTELLEN?
IST RAUMZEIT WIRKLICH FUNDAMENTAL?
Die moderne Physik beschreibt die Natur mit brutaler Präzision. Quantenphysik und Gravitation gehören zu ihren erfolgreichsten theoretischen Säulen. Dennoch ist ihre fundamentale Zusammenführung bis heute nicht abgeschlossen. Auch die Frage, welche Rolle Raumzeit und Materie in einer solchen tieferen Beschreibung einnehmen, bleibt damit offen.
Genau an dieser Grenze setzt die AtlanticBridge-Initiative an.
Unser Ansatz beginnt nicht mit einer weiteren fertigen Theorie. Er beginnt mit einer anderen Lesart bekannter physikalischer Übergänge.
Wir betrachten nicht nur, wie ein Zustand mathematisch beschrieben wird, sondern auch, welche Voraussetzungen bereits erfüllt sein müssen, damit dieser Zustand überhaupt als stabile physikalische Ordnung erscheinen kann.
Darin liegt unser methodischer Vorteil.
Wir sind nicht an eine einzelne bestehende Beschreibung gebunden. Dadurch können wir die Grenzen zwischen Quantenphysik, Gravitation, Materie und kosmischer Entwicklung gemeinsam betrachten, ohne daraus vorschnell eine fertige Lösung abzuleiten.
Dabei sind Strukturen und Zusammenhänge sichtbar geworden, die aus unserer Sicht eine strenge fachliche Prüfung verdienen.
Die entscheidenden Herleitungen veröffentlichen wir an dieser Stelle bewusst nicht. Diese Website zeigt die Richtung unserer Arbeit, nicht ihre vollständige Architektur.
Wir suchen keine Ideen, um unsere Überlegungen zu vervollständigen. Wir stellen eine eigenständige Perspektive zur Prüfung. Ihr wissenschaftlicher Wert entscheidet sich daran, ob sie mathematischer, physikalischer und experimenteller Prüfung standhält.
ATLANTICBRIDGE- INITIATIVE
WIR WOLLEN DIE ERFOLGE DER MODERNEN PHYSIK NICHT ERSETZEN. WIR SETZEN DORT AN, WO IHRE GETRENNTEN BESCHREIBUNGEN BIS HEUTE KEIN GEMEINSAMES FUNDAMENT ERGEBEN.
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Bei den Schwaben wird diese Pflanze Habermarken genannt. Sie wächst jedes Frühjahr aufs Neue und ist sogar essbar. Manchmal liegen die bemerkenswertesten Dinge direkt vor unserer Haustür.
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WIR SOLLTEN UNS NICHT FRAGEN, WIE WEIT DAS UNIVERSUM REICHT. SONDERN WIE WEIT WIR BEREIT SIND ZU GEHEN.
DENN KEINE ENTFERNUNG IST GRÖSSER ALS DAS, WAS UNS VERBINDET.
MITGEFÜHL.