Überlegungen zu ungeklärten Problemen in der theoretischen Physik.

Erstellungsdatum: August 2015
Letzte Änderung: April 2016

Vorwort

In unserer Welt gibt es viele Dinge, die eigentlich ein Wunder sind, die wir aber mehr oder weniger als selbstverständlich gegeben hinnehmen, die Materie, das Weltall, das Leben, unsere Umwelt und die Erkenntnisse, die der Mensch der Natur abgerungen hat.
Alle diese Leistungen der vielen klugen Köpfe kann man nur mit Ehrfurcht bewundern.
Aber es gibt auch noch viele Phänomene, die noch längst nicht geklärt sind und nach deren Erklärung die Wissenschaftler der Welt noch suchen.

Seit Jahren kann man Publikationen zu Themen der theoretischen Physik, wie Gravitation, Massenträgheit, Dunkle Energie und Dunkle Materie, Elementarteilchen und Quantenphysik lesen.
Da sind viele hervorragende Artikel über neue Erkenntnisse dabei, aber auch viele Spekulationen, die reichlich phantastisch anmuten und eine gewisse Hilflosigkeit in der Sache aufzeigen. Einige Beispiele dazu sind die genannte Dunkle Energie, Dunkle Materie, Higgs-Boson, Paralleluniversen oder auch von früher das Mach'sche Prinzip, das besagt, dass die Trägheitskräfte durch die Gesamtheit der im Universum vorhandenen Materie verursacht würden.

Beim Lesen dieser Artikel bekommt man zunehmend das Gefühl, dass in der Physik irgendetwas Grundsätzliches nicht stimmt und dass es da eine viel einfachere Erklärung geben müsste, was auch die Autoren mehr oder weniger andeuten, aber sich offensichtlich nicht recht trauen, offen darüber zu diskutieren, vielleicht weil sie um ihre Reputation fürchten müssen. Einige kritische Stimmen sind doch laut geworden, wie z.B. vom Nobelpreisträger Robert B. Laughlin in seinem Buch "Abschied von der Weltformel" oder aktuell im neuen Buch von Dr. Alexander Unzicker „Auf dem Holzweg durchs Universum“ und "Vom Urknall zum Durchknall", der da die Physikergemeinde kritisch hinterfragt ( zum Teil sehr kritisch, jedoch: unbedingt lesen) oder auch in Spektrum d. Wissensch. Febr. 2012, S. 61 ff. "Die Physik - ein baufälliger Turm von Babel“ von Tony Rothman.
Ich habe mir zu den offenen Fragen meine eigenen Gedanken gemacht, weil mich die Dinge sehr interessieren und weil ich der Ansicht bin, dass eine wohlüberlegte Idee am Anfang stehen sollte, die dann mit den Mitteln der Mathematik überprüft und in eine handhabbare Form gebracht werden muss. Das ermöglicht dann Voraussagen von weiteren Eigenschaften durch die Theorie.

 

Was ist Schwerkraft oder Gravitation?

Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie (AR) von Albert Einstein ist es eine „Raum-Zeit-Krümmung“. Die AR beschreibt mit der Differential-Geometrie das Verhalten des Raum-Zeit-Gefüges, in dem sich Materie befindet. Das ist eine abstrakte mathematisch-geometrische Aussage, aber sie sagt nichts aus über das Medium, die Substanz, mit der diese Wechselwirkungen stattfinden.
Als Vorstellung, was das eigentliche Wesen der Schwerkraft ist, befriedigt sie nicht wirklich. Da die Schwerkraft nur durch das Vorhandensein von Materie erzeugt wird und auch wieder auf jedes Stück Materie wirkt, liegt der Gedanke an eine Interaktion mit einem weniger abstrakten Medium des umgebenden Raumes nahe.
In einigen Publikationen wird dieses Medium auch vorsichtig angesprochen, z.B. im Buch von Robert B.Laughlin im Kapitel "Das Gewebe der Raumzeit" oder in anderen Artikeln unter dem Begriff "Quintessenz" oder als Higgs-Feld (Gerhard Börner, Spektrum d. W. Dez. 2003, Seite 32 und Gordon Kane, Spektrum d. W. Febr. 2006, Seite 36) oder auch als Vakuumenergie und einige mehr.
Dabei wird der Begriff eines Weltäthers wieder aufgegriffen, obwohl dieser Begriff nahezu ein Tabu darstellt und extrem negativ behandelt wird. Diese Annahme ist bei Robert B. Laughlin in "Abschied von der Weltformel" Pieper März 2009, S.184 recht gut beschrieben.

Der Ätherbegriff ist seit Aristoteles in verschiedenen Ausgestaltungen im Gespräch und wurde einmal durch die Michelson-Morley-Experimente und dann durch Einstein mit der AR zu den Akten gelegt.
Mit dem Versuch von Michelson-Morley wurde bewiesen, dass die Lichtgeschwindigkeit von keinem Äther-Medium abhängig ist, er hat aber nicht bewiesen, dass es den Äther nicht gibt.
Selbst Einstein, der ja immer noch das Maß aller Dinge ist, war sich da nicht ganz sicher, was ja auch der nachträgliche Zusatz der Kosmologischen Konstante zu seiner AR zeigt.
Wie man in dem Buch von Prof. Henning Genz „Nichts als das Nichts“ ab Seite 241 nachlesen kann, hat Einstein in einem Brief an H.A.Lorentz geschrieben: „Es wäre richtiger gewesen, wenn ich in meinen früheren Publikationen mich darauf beschränkt hätte, die Nicht-Realität der Äthergeschwindigkeit zu betonen, statt die Nicht-Existenz des Äthers überhaupt zu vertreten. …“

 

Raumenergie

Vielleicht sollte man den "neuen Äther" doch besser mit Raum-Energie bezeichnen, weil sich ja auch die angenommenen Eigenschaften gegenüber dem früheren Begriff unterscheiden und seit Einstein mit seinem E=mc² der Zusammenhang zwischen Energie und Materie außer Zweifel steht. Der Begriff „Vakuumenergie“ kommt dem am nächsten, ist aber mit etwas anderen Vorstellungen verbunden.
Ihr wird in der AR die Kosmologischen Konstante zugeschrieben, mit einem Wert von 1,1x10-26 m/kg (in Wikipedia: Kosmologische Konstante), in der Quantenfeldtheorie aber ein Wert von 10 hoch120 m/kg (in Wikipedia: Quantenfeldtheorie), mal mehr, mal weniger. Beim Higgs-Feld wird dieser Wert nahe Null als Nullpunktsenergie angegeben. Das sind bis heute noch nicht geklärte Widersprüche, niemand weiß etwas genaues.
Nach dem aktuellen Stand der Publikationen ist die „Dunkle Energie“ eines der großen Rätsel. Sie soll etwa 74 % der im Weltall vorhandenen Energie ausmachen, wurde aber ebenso wie die „Dunkle Materie“ noch nicht entdeckt.
Die Beschaffenheit der Raum-Energie kann vorerst nur mit einer (plausiblen) Annahme beschrieben werden. So kann man davon ausgehen, dass der tatsächliche Wert der RE irgendwo in der Mitte liegt und als „Dunkle Energie“ gleichmäßig im Weltall verteilt ist, als eine Art Higgs-Feld auf gehobenen Niveau, vielleicht vergleichbar mit dem Nullpunkt von Celsius und Kelvin bei der Temperatur.
Eine absolute Messung ist nicht unmittelbar möglich, weil das Bezugspotential dazu fehlt.

Die Raumenergie (RE) ist ein superfluides, skalares Druckfeld und durchdringt die Materie, also auch die Räume zwischen Elektronenschale und Atomkern, wie es ja auch in der Definition des Higgs-Feldes beschrieben ist.
Sie hat als nichtmaterielles Medium keine Körnung oder Quantisierung irgend einer Art und damit keine Massenträgheit.
Sie kann nicht unmittelbar “gefühlt“ werden, weil der “Energiedruck“ von allen Seiten wirkt. Die gleichmäßige Geschwindigkeit von Materie wird wegen der fehlenden Massenträgheit der RE nicht behindert, sie umspült die Materie und schwimmt sozusagen mit.
Photonen bzw. elektromagnetische Wellen werden nicht beeinflusst.
Feldänderungen, also Veränderungen der Energiedichte können sich jedoch nur mit endlicher Geschwindigkeit darin ausbreiten, maximal mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit “c“.

Nach der heute gängigen Theorie wurden die Materieteilchen, im wesentlichen die Protonen, Neutronen und Elektronen während des Urknalles als Schwingungsgebilde aus verdichteter RE erzeugt und haben damit eine viel höhere Energiedichte als das umgebende RE-Feld.

 

Gravitationskraft

In der Natur wird beobachtet, dass sich immer ein Gleichgewichtszustand einzustellen versucht. Deshalb ist es vorstellbar, dass die höhere
Energiedichte des Teilchens zum Ausgleich eine geringere Energiedichte des das Elementarteilchen umgebende RE-Feldes zur Folge hat, um die mittlere Energiedichte konstant zu halten.
Dieser Ausgleich erfolgt gleichmäßig auf das das Teilchen umgebende Raumvolumen.
Die Feldabschwächung ist der im Teilchen gebundenen Energie proportional.

An der Grenzfläche einer z.B. gedachten Kugelschale des Elementarteilchens ist dann die Dichte der umgebenden RE am geringsten und nimmt mit zunehmenden Abstand von der Kugelschale wieder zu, im gleichen Maß, wie die Oberfläche einer Kugelschale durch den Abstand zunimmt, d.h. die Dichte der RE nimmt im Quadrat des Abstandes wieder zu und geht in die normale Felddichte der RE des Raumes über.

 

 Bild 1: Kugelförmige Reduzierung der
  Raumenergie um ein Materieteilchen

Jedes Elementarteilchen hat also so eine Sphäre oder Aura. Die Reichweite des RE-Gradienten ist theoretisch unendlich, nähert sich aber wegen der quadratischen Abhängigkeit schnell dem lokalen Normalwert der RE.
Solange das Teilchen allein ist, ist auch die Sphäre der RE um das Teilchen kugelförmig und das Teilchen schwimmt damit unbeeinflusst im Meer der RE.

Kommt ein weiteres Teilchen in die Nähe des ersten, so ist der Energiedruck auf der einander jeweils zugewandten Seite wegen der sich überlappenden Sphären geringer als auf der jeweils abgewandten Seite. Weil sich aber das RE-Feld kugelförmig um das jeweilige Teilchen anordnen will, entsteht eine Zugkraft zwischen den Teilchen, bzw. ein Druck der RE auf der jeweils abgewandten Seite.
Das erscheint, als hätten die Teilchen eine gegenseitige Anziehungskraft, deren Stärke von dem Energieinhalt (Masse) und dem Quadrat des Abstandes bei der gegenseitigen Annäherung der Teilchen abhängt.
Man kann auch sagen, das zweite Teilchen bewegt sich in die Mulde der geringeren Felddichte des ersten Teilchens hinein, um einen möglichst niedrigen Energiezustand zu erreichen.

Dabei wird Lageenergie in Bewegungsenergie umgewandelt und beim Zusammenstoßen wird die Bewegungsenergie in Wärme- oder Strahlungsenergie umgewandelt.
Es ist also etwas Energie nötig, um die Teilchen wieder zu trennen.

Da die Wirkung des ersten Teilchens auf das zweite dieselbe ist, werden sich die beiden Teilchen gegenseitig anziehen und sich annähern, soweit andere Kräfte (z.B. bei Atomen Ausdehnung der Elektronenschale, elektromagnetische Abstoßung, Wärmebewegung) dies zulassen.
Beide Teilchen zusammen erzeugen durch die gegenseitige Beeinflussung eine stärkere Verdünnung der Felddichte, d.h. die Wirkung addiert sich.

Sammeln sich viele Teilchen auf diese Weise zusammen, im Verbund als Atome und Moleküle, so entstehen Materiestücke und letztlich Himmelskörper, die eine mit der Masse zunehmende gegenseitige anziehende Kraftwirkung mit großer Reichweite ausüben, die als Schwerkraft bzw. Gravitationskraft bekannt ist und sich nach dem bekannten Gravitationsgesetz verhält.

 

 Bild 2:Überlappung der Kugelsphären
 zweier Körper erzeugt anziehende Kraft  (Gravitationswirkung)

 

Bild 3

Die Gravitation ist nach dieser Überlegung eine Wirkung des statischen Gradienten oder des Gefälles der Felddichte der RE in Richtung zur Materie. Sie wird durch bloßes Vorhandensein von Materieteilchen (und/oder Feldern anderer Energiekonzentration als die umgebende RE) erzeugt und kann dadurch nur anziehende Wirkung haben. Sie nimmt wie bekannt in ihrer Wirkung im Quadrat des Abstandes ab, ein Austauschteilchen ist hierbei nicht erforderlich (es ist die sog. „Drucktheorie“ bekannt, die eine ähnliche Wirkung mithilfe von „Gravitonen“ postuliert).

Druckschwankungen der RE können bei einer Sternexplosion entstehen oder bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne oder Schwarzer Löcher und als Gravitationswellen messbar werden (als Longitudinalwellen ähnlich Luftdruck bzw. Schallwellen)
Wegen der quadratischen Abhängigkeit wird sich die Wirkung einer solchen Gravitationsdruckwelle sehr schnell abschwächen und in größerer Entfernung nur sehr schwer messbar sein.
Im Gegensatz dazu haben Lichteruptionen, die zwar auch im Quadrat des Abstandes schwächer werden, indem die Lichtteilchen oder Photonen auf immer größere Flächen verteilt werden, dabei aber das einzelne Photon ungeteilt bleibt, eine nahezu unendliche Reichweite.
Ein deutliches Signal von Gravitationswellen konnte im September 2015 erstmals gemessen werden und wurde im Februar 2016 publiziert.

 

Variable Gravitationskonstante

Großräumig, d.h. in Abständen von mehreren Lichtjahren, könnte die RE in unterschiedlicher Dichte vorkommen, weil der Druckausgleich ja höchstens mit c stattfinden kann.
Das könnte bedeuten, dass die Gravitationskonstante eine großräumig lokale Konstante ist. Die Gravitation ist demnach keine eigenständige Kraft, sondern eine Reaktion von Materie auf den Feldzustand der RE, die diese Kraftwirkung erzeugt.
Ein Wechselwirkungsteilchen oder Graviton gibt es dabei nicht.

 

Bezug zur Relativitätstheorie

Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt mit der Differentialgeometrie die Raum-Zeit-Krümmung, sagt dabei aber nichts über das Medium des Raumes aus.
Falls die Überlegung mit der RE zutrifft, dann könnte der Gradient der RE in der Nähe von Materie möglicherweise direkt mit dem gleichzusetzen sein, was Einstein mit der Krümmung des Raumes durch Schwerkraftfelder (Geodäten) in der Nähe von Himmelskörpern ausgedrückt hat, bzw. Krümmung der Raumzeit, wenn man die Grenzgeschwindigkeit für die Ausbreitung einer Änderung der Dichte der RE einbezieht. Damit sind dann eben die „Isobaren“ der RE entsprechend der kugelsymmetrischen Dichteänderung in Abhängigkeit des Abstandes gekrümmt und der Raum an sich stellt nur den Platz dar, in dem das stattfindet.
Die AR wäre damit unverändert gültig.
Die bildhafte Darstellung mit dem Gummituch als Gravitationssenke ist da gut zutreffend. Damit wäre der mathematisch-abstrakte Begriff der Raum-Zeit-Krümmung durch den realeren Begriff der gekrümmten Felder gleicher RE-Dichte ersetzt.
Der Begriff „Raum“ ist durch keine andere Eigenschaft bestimmt, außer dass er eben vorhanden ist. Dass der Raum gekrümmt sein kann, ist deshalb eine völlig irrationale Annahme. Einstein hat diese Annahme wohl deshalb verwendet, weil ihm keine andere Möglichkeit geboten war.
Die durch die Astronomie beobachtete (beschleunigte) Ausdehnung des Raumes kann realer auch als Ausdehnung der RE oder RE-Blase in den vorhandenen Raum verstanden werden. Dass Raum erst durch den Urknall (wenn es einer war) und/oder durch das beschleunigte Auseinanderdriften von Sternsystemen und Galaxien erzeugt wird, ist wohl eine kaum beweisbare Annahme und eher eine philosophische Betrachtung.
Die bekannte Unvereinbarkeit zwischen Gravitationstheorie und Quantentheorie löst sich unter dieser Überlegung wie von selbst auf, weil sich eine Quantisierung der Gravitation aus der im Elementarteilchen gebundenen Energiemenge ergibt. Ein Graviton ist dazu nicht nötig.

 

Zur Massenträgheit

Wie oben beschrieben, baut jedes Elementarteilchen und damit auch der Verbund von Teilchen um sich eine kugelförmige Sphäre von geringerer RE-Dichte auf, die mit zunehmenden Abstand vom der Teilchenoberfläche in die normale Felddichte übergeht.
Dieser Gradient der RE schwimmt sozusagen mit der Materie mit, gleich, ob es ein einzelnes Elementarteilchen, ein Stück Stein oder ein Himmelskörper ist. Dieses Mitschwimmen kostet auch keinen Energieaufwand, weil die RE nicht massebehaftet ist.
Wird auf ein Teilchen nun eine Kraft ausgeübt, dann wird diese Kugelsphäre verformt, eine Stauchung in Kraftrichtung, eine Dehnung entgegen.

Diese Änderung der Felddichte kann sich jedoch nur mit endlicher Geschwindigkeit, maximal mit der Grenzgeschwindigkeit c wieder angleichen, deshalb setzt das Teilchen der treibenden Kraft einen Widerstand entgegen, die Trägheit. Je höher die Beschleunigung und damit je größer die Verformung der Sphäre und je größer die Masse des Körpers ist, umso größer ist die Trägheitskraft.

 

 Bild 4: Äußere Kraft staucht die Kugelsphäre  und erzeugt Trägheitswirkung gegen  Beschleunigung

Damit ist jedes Elementarteilchen über die Gravitationswirkung an das umgebende allgegenwärtige Feld der RE gekoppelt, ohne dass dabei ein besonderes Wechselwirkungsteilchen (Higgs-Boson) erforderlich ist.
Die Geschwindigkeit, mit der der RE-Druck weitergeleitet wird, kann geringer sein als c. Sie muss durch Messungen erst noch ermittelt werden.
Die Massenträgheit entsteht also durch Verschiebung des Massemittelpunktes gegenüber dem Gradientenfeld der Umgebung und macht sich nur bei Beschleunigungen, also einer Kraftwirkung auf das Masseteilchen bemerkbar.
Die Geschwindigkeit des Teilchens ist einem Schwimmen in dem Raumenergiefeld vergleichbar und erzeugt keine Verformung der Teilchensphäre und damit keine Wirkung.
Die Massenträgheit ist der Feldabschwächung proportional, die das jeweils betrachtete Teilchen um sich herum erzeugt, multipliziert mit der Beschleunigung.

 

Zum Äquivalenzprinzip

Befindet sich ein Masseteilchen mit seiner Sphäre in einem Gravitationsfeld, so entsteht eine Wirkung durch den Gradient des Gravitationsfeldes in der Art, dass die Kugelsphäre in Richtung auf das Zentrum des Gravitationsfeldes hin gezogen wird, weil in dieser Richtung die Felddichte geringer ist. Das Masseteilchen ist bestrebt, seine Kugelsphäre gleichmäßig um sich herum zu verteilen, dadurch entsteht eine Kraftwirkung und damit eine Beschleunigung des Masseteilchens selbst in Richtung auf das Zentrum des Gravitationsfeldes.
Das Teilchen rollt sozusagen in die "Gravitationmulde", soweit es nicht durch andere Kräfte daran gehindert wird, z.B. durch die Oberfläche der Masse oder durch Fliehkräfte.
Insofern ist die Wirkung einer Beschleunigung auf das Teilchen durch eine Kraft oder durch ein Gravitationsfeld dieselbe, d.h. träge und schwere Masse ist vom selben Effekt abhängig und verhält sich gleich, was Einstein mit seinem Äquivalenzprinzip in der AR postuliert hat.
Das ist ein Aspekt zum “Rätsel der Masse“, siehe auch Gordon Kane, Spektrum d.W. Februar 2006, Seite 36.

Fliehkraft ist eine ständige Beschleunigung in Richtung des Rotationszentrums, wobei das Teilchen aus der Tangentialbewegung in die Kreisbewegung gezwungen wird und damit ständig in Richtung der dichteren RE. Die Fliehkraft ist die Gegenreaktion auf diesen Kreiszwang.
Himmelskörper, auf die keine äußeren Kräfte einwirken, werden sich auf Linien oder Flächen gleicher RE-Dichte bewegen, genauso, wie das bei der Raumkrümmung der AR bekannt ist.

Bild 5: Äquivalenzprinzip

Bild 6

 

Welle-Teilchen-Dualismus, Doppelspaltversuch

Wenn Licht durch einen Spalt tritt, so erfolgt an der Austrittsstelle eine Lichtbeugung, weil die Welle des Lichtes dort je nach Phasenlage zum Teil nicht gerade aus dem Spalt austritt, sondern unter einem Winkel und damit um die Spaltkante sozusagen gebogen wird.
Beim Doppelspalt führt das zu Überlagerungen der Lichtwellen mit den bekannten Abschwächungs- und Verstärkungsbildern z.B. auf einem Schirm hinter dem Spalt. Bei Materiestrahlen, z.B. einem Neutronenstrahl oder nicht geladenen Atomen wird ebenfalls eine Beugung mit ähnlichen Bildern beobachtet.
Das kann daher kommen, dass Teilchen, die nahe an der Spaltwand fliegen, dort eine geringere RE-Dichte haben als zur Spaltmitte hin und deshalb in Richtung Spaltwand abgelenkt werden. Das bewirkt beim Austritt aus dem Spalt eine Ablenkung um die Spaltkante herum, also auch eine Streuung wie bei einer Welle.

 

Casimir-Effekt

Beim Casimir-Effekt entsteht zwischen zwei ganz nah zusammengeführten Metallplatten eine gegenseitig anziehende Kraftwirkung, die damit erklärt wird, dass zwischen den Platten Wellen mit größerer Wellenlänge nicht auftreten können, an den Außenseiten der Platten jedoch schon. Der Unterschied des Strahlungsdruckes erzeugt eine die Platten anziehende Kraftwirkung.
Es kann jedoch auch sein, dass die geringere RE-Dichte zwischen den Platten und die höhere Dichte außerhalb diese Kraftwirkung erzeugt. Das ist dann eine der Gravitation entsprechende Wirkung und sollte auch mit Platten aus Isoliermaterial auftreten.

 

Gravitationslinsen

Nach der AR wird Licht durch die Raumzeitkrümmung im Schwerefeld um einen Himmelkörper abgelenkt.
Nimmt man anstelle der Raumzeitkrümmung das Gradientenfeld der RE-Dichte wie oben, so tritt das Licht von der dichteren RE in ein verdünntes RE-Gradientenfeld um den Stern ein. Es ist denkbar, dass dadurch eine Lichtbrechung stattfindet, wie aus der Optik bekannt, wo das Licht ebenfalls entsprechend dem Brechungsindex abgelenkt wird.

 

Unterschiedliche Rotation in Galaxien

Wird ein Körper in Rotation versetzt, z.B. eine Kugel an einer Schnur, dann wird der Körper laufend auf seiner Kreisbahn aus seiner RE-Sphäre herausgezogen bzw. in dichtere RE hineingezogen.
Seine Reaktion dagegen ist aufgrund der oben beschriebenen Massenträgheit die Fliehkraft. Im Kernbereich einer Galaxis ist wegen der Sternanhäufung, schwarzes Loch usw. nach der obigen Überlegung eine verdünnte RE, weil sich die Gravitationssphären der Sterne überlagern. Es ist nun vorstellbar, dass deshalb dort eine kleinere Rotationsgeschwindigkeit für eine Masse genügt, um sie auf einer bestimmten Kreisbahn zu halten, weil in der dünneren RE eine geringere Fliehkraft als in dichterer RE auftritt, oder anders herum, dass die Massen im Zentrum langsamer rotieren als es normalerweise der Fall sein müsste und sich deshalb Kernbereich und Peripherie mit der nahezu gleichen Drehzahl drehen.
Das bedeutet, dass die Gravitationskonstante eine großräumig lokale Konstante ist, abhängig von der lokalen Dichte der RE.

 

Quantenphysik, Kernbausteine

Es ist vielleicht etwas spekulativ, aber trotzdem interessant, Materieteilchen nach der oben beschriebenen Überlegung zu betrachten.

Die Kernbausteine (Protonen, Neutronen, Elektronen) wurden als Schwingungsgebilde aus Energie beim Urknall erzeugt, bestehen demnach aus verdichteter RE und haben damit eine viel höhere Energiedichte als das umgebende RE-Feld.
Ein Proton besteht nach den Vorstellungen der Quantenphysik aus drei Quarks (uud) mit Gluonen als Bindemittel. Ähnlich verhält es sich beim Neutron (udd-Quarks).
Das ist eine Modellvorstellung, Quarks und Gluonen sind als Teilchen wohl nicht beobachtbar.

Es ist aber auch vorstellbar, dass durch die Konzentration der Energie eine Art stehender Welle entstand, die in sich geschlossen ist und dabei eine Art Schwingungstorus bildet. Vielleicht ist hier der wahre Ort der Raumzeitkrümmung zu suchen.
Sind mehrere dieser lokal geschlossenen Schwingungsgebilde in einem Proton oder Neutron vereint, dann könnten sich diese verketten und so verschränken, dass sie auch nicht so ohne weiteres trennbar sind (starke Kernkraft).
Protonen sind alle absolut gleichartig, was den Schluss nahelegt, dass für die darin vorhandenen Schwingungsgebilde ganz bestimmte Stabilitätskriterien gelten, kleinere oder größere Energiebeträge sind nicht stabil und zerfallen wieder. Dasselbe gilt für Neutronen und Elektronen mit spezifischen eigenen Regeln, wobei Protonen und Neutronen zusammengesetzte Gebilde und Elektronen wohl eher native Gebilde aus RE sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Planck´sche Wirkumsquantum h dabei eine wesentliche Rolle spielt, ähnlich den Photonen.

Im Standardmodell ist eine Menge von Teilchen postuliert, die aber meist nicht stabil sind und nach mehr oder weniger kurzer Zeit wieder zerfallen. Diese Teilchen entstehen bei Interaktionen von Materie untereinander und sind dort von Bedeutung, als Basisteilchen eher nicht, vielleicht mit Ausnahme der Neutrinos und der Positronen. Auch die Gluonen und (Eich-)Bosonen als Vermittler von Kräften sind wohl eher hypothetische Annahmen, um die Wirkungen der Teilchen untereinander berechenbar zu machen. Eine Ausnahme bilden die Photonen als Energieträger und Vermittler des Energieaustausches zwischen den Elektronen der Atomhüllen.
Bei Photonen als Vermittler der magnetischen Kräfte, z.B. bei Dauermagneten, kommen schon Zweifel auf, weil Licht beim Durchgang durch ein Magnetfeld praktisch nicht beeinflusst wird und die Kräfte zwischen Magneten kaum von Photonen vermittelt werden können, da die relevanten Feldlinien um einen Magneten bogenförmig verlaufen und damit mit der elektromagnetischen Welle des Lichtes wenig gemeinsam haben, ganz abgesehen von der Kräftevermittlung. Da muss ein anderes Funktionsprinzip zugrunde liegen (Maxwell).

 

Magnetfeld und elektrische Ladung

Ein Proton wird nach der obigen Betrachtung durch Wellenpakete gebildet, die in Bewegung sind. Dadurch entsteht auch der beobachtete Spin. Durch die Schwingung der Wellenpakete könnte im Kern eine Art Umwälzwirkung zur RE entstehen, die sich als alles durchdringendes Medium auch in geringer RE-verdichteter Form im Inneren des Protons befindet, d.h. die Wellenpakete wären dann kleine Umwälzpumpen für die RE, ohne dass dafür Energieaufwand erforderlich ist.
Das könnte dann quer zu einer Schwingungsebene (+Pol) austretend eine Strömung von RE bewirken, ähnlich dem Jet bei Neutronensternen, die sich als Magnetfeld bemerkbar macht, bzw. als magnetischer Fluß, der sich wie beim Magnet beobachtet, über äußere Feldlinien (hier Strömung der RE) zum gegenüberliegenden -Pol zurückgeführt wird.
Eine Änderung der RE-Felddichte entsteht durch die Strömung nicht, also auch keine Gravitationswirkung.

Durch diese polare RE-Strömung würde dann um diesen Baustein ein äußeres elektrisches Feld induziert, das äquatorial rotiert, z.B. rechtsdrehend, und dessen Wirkung sich in bekannter Weise mit den Quadrat des Abstandes abschwächt (positiv geladen, Proton).
Weil der Baustein sich in der umgebenden RE in einer reibungsfreien Umgebung befindet, kann das rotierende E-Feld bewirken, dass der Baustein selbst in eine entgegengesetzte Rotation versetzt wird (Spin), bis sich hierzu ein irgendwie gearteter Gleichgewichtszustand einstellt.
Kommen nun zwei dieser Protonen so nebeneinander zu liegen, dass beide +Pole in die gleiche Richtung zeigen, dann stoßen sich die beiden aufgrund der Verdrängung der gleichgerichteten Feldlinien der RE-Strömung (Magnetlinien) ab, aber die rotierenden E-Felder treffen zwischen den Teilchen entgegengesetzt aufeinander und ziehen sich deshalb an, indem sie sich zu einem gemeinsamen E-Feld vereinigen (siehe Skizze 1).
Liegen die +Pole antiparallel, ziehen sich die Teilchen über die Magnetlinien an, stoßen sich aber wegen der gleichgerichtet rotierenden E-Felder zwischen den Teilchen ab (siehe Skizze 2). Möglicherweise ist das kein stabiler Zustand, wenn das E-Feld überwiegt, deshalb gibt es keinen Atomkern mit zwei oder mehr Protonen, ohne dass auch Neutronen dabei sind.
Beim Neutron kompensiert sich das E-Feld, indem ein Elektron zugefügt ist und es tritt kein äußeres E-Feld (und H-Feld) auf.
An ein Proton im Atomkern können sich ein (Deuterium) oder zwei Neutronen (Tritium) binden, bei mehreren Protonen sind auch mehrere Neutronen gebunden, damit der Kern einen stabilen Zustand erreicht (bei leichteren Elementen etwa 1,4 mal mehr N als P, steigend bis ca. 1,6x). Mit der Betrachtung ist auch verbunden, dass es sog. Monopole bei Magneten nicht gibt, weil der Ursprung des magnetischen Feldes in den Kernbausteinen liegt.

Das Elektron könnte ein elementares und stabiles Schwingungsgebilde mit geringerer gebundener Energie als die Wellenpakete im Proton/Neutron sein, das sich unabhängig von der starken Kernkraft auch frei bewegen kann. Seine negative Ladung könnte dadurch entstehen, dass es im Gegensatz zum Proton bei gleicher Polrichtung ein linksdrehendes E-Feld besitzt.
Damit würde sich zwischen Proton und Elektron das antiparallel gerichtete Magnetfeld anziehen und die dabei entgegengesetzt gerichteten E-Felder ziehen sich ebenfalls an.
Dass sich ein Elektron aber dem Proton nähern kann, ist zusätzliche Energie nötig, was ja auch bei der Vereinigung zu einem Neutron stattfindet.
Sehr interessant ist dazu der oben genannte Artikel von Timothy Paul Smith "Reise ins Innere des Neutrons" in Spektrum der Wissenschaft, März 2011, S.40 bis 49).

 

Die vier Grundkräfte

So betrachtet stellt die Gravitation einen statischen Gradienten der RE dar, die magnetische Kraft einen dynamischen Strömungsvorgang der RE.
Die starke Kernkraft ist beschränkt auf die inneren Vorgänge im Atomkern bzw. in den Nukleonen.
Die schwache Kernkraft ist eine Art von Anomalie der Stabilitätsbedingungen, die zum radioaktiven Zerfall führen kann und die vielleicht auch die Lebensdauer eines freien Neutrons begrenzt.
Möglicherweise könnten damit die vier Naturkräfte auf eine Ursache zusammengeführt werden, nämlich auf verschiedene Zustände der RE.

 

Antimaterie

Nach der oben beschriebenen Vorstellung unterscheidet sich ein Antiproton von einem Proton nur dadurch, dass das elektrische Feld nicht rechtsdrehend ist (was lediglich eine Festlegung per Definition sein soll), sondern dazu entgegengesetzt linksdrehend ist. Damit hat das Antiproton eine negative Ladung, das Antielektron eine positive (Positron).
Das Verhalten der Anti-Kernbausteine untereinander ist dann analog der oben beschriebenen Vorstellung, ebenso verhält sich Antimaterie in Bezug auf die Schwerkraftwirkung völlig gleich wie die normale Materie.
Kommt ein Antiproton mit einem Proton zusammen, dann ist die parallele Ausrichtung des Magnetflusses wie oben abstoßend, das elektrische Feld ebenfalls, was einen labilen Zustand bedeutet. Bei antiparalleler Ausrichtung ist das Magnetfeld anziehend, das elektrische Feld ebenfalls und damit kann sich kein Gleichgewichtszustand einstellen. Die beiden Bausteine zerstören sich selbst und setzen dabei die gebundene RE durch Zerstrahlung frei.

 

Licht, Photonen

Beim Licht besteht ein Unterschied, je nachdem, wie die Wirkung eines Photons gemessen wird, der als Dualismus Korpuskel – Welle bekannt ist. Licht wird eigentlich nur durch Elektronen erzeugt, die auf ihrem Orbit um einen Atomkern ein Energiequant abgeben (oder aufnehmen), das mit dem Planck´schen Wirkungsquantum h und der Frequenz v definiert ist und sich im Vakuum (in der RE) mit der Lichtgeschwindigkeit c vorwärtsbewegt.
Nun könnte man sich vorstellen, dass sich ein Energiequant h aus dem Orbit um ein Elektron, das als rotierendes Wellenpaket (Spin) gelten kann, ablöst und tangential unter Mitnahme der Rotationsbewegung (Spin des Photons) als Photon mit c davonbewegt.
Das Energiequant des Photons kann man sich vorstellen wie das Ventil eines Fahrradreifens, das in der Rotationsebene um den Nabenmittelpunkt kreist und dabei in der Vorwärtsbewegung eine sinusähnliche Kurve beschreibt. Je höher die Drehzahl, desto höher die Energie.
Dass ein Lichtstrahl als ein Wellenzug von 1-2m erscheint, das kann möglicherweise wegen der Bewegung mit der Lichtgeschwindigkeit mit einer relativistischen Zeitdehnung erklärt werden. Da stellt sich nun die Frage, ob die Grenzgeschwindigkeit nicht einen Tick höher ist als die Lichtgeschwindigkeit, weil vielleicht sonst der Wellenzug gegen Unendlich gehen müsste?
Ein Dualismus-Widerspruch stellt sich unter dieser Vorstellung nicht, weil das Photon dabei sowohl seinen Teilchencharakter als auch seinen Wellencharakter z.B. bei der Polarisation (als Rotationsscheibchen in einer Ebene, auch bei Zirkularpolarisation mit Spinachse in Bewegungsrichtung) behält.
Die Frage ist: wie sieht ein Photon aus, dessen Frequenz so klein ist, dass sie gegen Null geht (falls ein solches Photon überhaupt entstehen kann) und das Photon-Partikel dann eine Linie statt einer Welle beschreiben würde? Wird dann daraus so etwas wie ein Neutrino oder löst sich das Quant einfach im Meer der RE auf, weil es ja eigentlich nahezu Null Energie hat?

 

Lichtgeschwindigkeit

Auch der Gedanke an die Lichtgeschwindigkeit regt zum Nachdenken an.
Licht, also elektromagnetische Wellen werden von der RE nicht (?) beeinflusst. Sie werden auch von Magnetfeldern nicht abgelenkt, was für eine elektromagnetische Welle eigenartig erscheint. Eine Lichtwelle ist ein Quantum Energie, das sich im Vakuum geradlinig mit „c“ fortbewegt. Warum hat die Lichtgeschwindigkeit aber gerade den Wert von ca. 300000km/s und nicht 200000 oder 400000km/s?
Möglicherweise ist die Grenzgeschwindigkeit c eine “Materialkonstante“ der RE-Dichte und damit großräumig, d.h. über mehrere Millionen von Lichtjahren, von der lokalen RE- Dichte abhängig. Die Ablenkung im Schwerefeld deutet darauf hin.

Nach den bisherigen Erkenntnissen breiten sich auch Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit aus, was auf einen engen Zusammenhang zwischen zwei so unterschiedlichen Dingen wie Licht und Gravitation hinweist. Beide haben offensichtlich ein gemeinsames Medium (RE), das als Energiefeld ohne Massenträgheit und mit hoher „Steifigkeit“ die hohe Geschwindigkeit c ermöglicht.

Die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium (Gas, Flüssigkeit, Festkörper wie Glas) ist geringer als im Vakuum und wird mit dem Brechungsindex n definiert. Entsteht nun diese geringere Geschwindigkeit durch Weiterreichen der durchgehenden Lichtwelle über die Aufnahme und Abgabe über die Elektronenschalen der Elemente?

Da wäre aber zu erwarten, dass eine höhere Streuung der Lichtwellen beim Durchgang z.B. durch Glas stattfindet, weil es unwahrscheinlich erscheint, dass der Austrittswinkel aus der Elektronenschale immer exakt dem Eintrittswinkel entspricht. Beobachtet wird aber nur die Lichtbrechung an der Eintritts- und Austrittsfläche eines Glaskörpers, keine Streuung. Es ist eher zu erwarten, dass die Lichtwelle sich ziemlich ungehindert durch den Raum zwischen Atomkern und Elektronenhülle hindurchbewegt, in dem die RE-Dichte zwischen den mehr oder weniger dicht gepackten Atomen reduziert ist und das Licht sich deshalb langsamer bewegt?

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum „c“ wird als Grund-Konstante angenommen und dient als Bezugsgröße für die anderen Maßkonstanten. Nach der obigen Überlegung ändert sich aber auch die „Konstante“ c, wenn sich die Dichte der RE ändert. Wir würden das aber nicht bemerken, weil es kein wirklich absolutes Bezugsmaß verfügbar ist. Eine Änderung würde sich da auch bei den anderen Größen herausrechnen. Eine ausführliche Beschreibung hierzu ist in dem neuen Buch „Einsteins verlorener Schlüssel“ von Alexander Unzicker zu lesen.

Ein Druckausgleich der RE könnte im Weltall höchstens mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen und würde auch zwischen Galaxien dabei entsprechend Millionen von Jahren brauchen. Da sich das in dem von uns überschaubaren Distanzen wohl schon längst stabilisiert hat, würden wir eine Änderung der Lichtgeschwindigkeit kaum bemerken.
Eine weitere Frage stellt sich noch, ob sich vielleicht die „Blase“ des Urknalls in einen unendlich großen absolut leeren Raum hinein ausdehnt und die Raumenergie an den beobachtbaren Grenzen vor mehr als 13 Milliarden Jahren in verdünnter Form vorlag und sich noch weiter ausdehnt.
In diesem Fall müsste dann die mit der Rotverschiebung beobachtete, sogar beschleunigte Ausdehnung des Weltalls nochmals überdacht werden.

 

Nun aber zurück zu meinem anfänglichen Ausgangspunkt:
Was ist Gravitation und wie könnte man sie kontrollieren?

Mit materiellen Substanzen sicher nicht, weil die Ur-Energie bzw. RE alles durchströmen kann, einschließlich der Zwischenräume zwischen Elektronenhülle und Atomkern.
Schwerkraft einzufangen oder abzuschirmen ist da mit dem Versuch vergleichbar, Druckluft in Flaschen aus Fliegengitter einzusperren.
Nachdem irgendein Material ausscheidet, bleiben eigentlich nur noch starke lokale Magnetfelder, evtl. sogar noch schnell bewegt, um so etwas wie eine Sperrschicht für die Schwerkraft zu erzeugen.

Vielleicht ist eine gewisse Abschirmung der Gravitation mit schnell rotierenden Platten aus supraleitendem Material mit starken lokalen Magnetfeldern zu bewirken?
Der russische Physiker Podklednov hat da mal von sich reden gemacht, es kam in der Nachtsendung des Bay. Fernsehens. Aber es war wohl nur eine Ente, jedenfalls wurde er in seinem Job abgesägt und nun hört man nichts mehr davon.
In neuerer Zeit hat der österreichische Physiker Dr. Martin Tajmar vom Forschungszentrum Seibersdorf bei Wien einen Versuch publiziert, bei dem eine tiefgekühlte Niobscheibe einen noch nicht erklärbaren Effekt erzeugt hat. Auch da ist es still geworden.
So sicher, dass es keine Lösung gibt, ist man nicht. Boeing hat in die Nachstellung des Versuches von Podklednov fast eine Mio. Dollar investiert und auch das Projekt von Dr. Tajmar wurde gefördert (www.zeit.de/2007/21/T-Antigravitation) und weitere, aber bisher alle ohne Erfolge.
Auch in früherer Zeit wurden viele Überlegungen zur Gravitation angestellt.
Eine davon ist die Druck-Theorie (in Wikipedia: Le-Sage-Gravitation), die aber von ganz anderen Vorraussetzungen ausgeht, z.B. von Teilchen und Strahlung, und damit keinen Erfolg erzielen konnte.

Interesse an diesem Thema ist also nach wie vor vielfältig vorhanden.

Es kann sein, dass diese Überlegungen in der einen oder anderen Weise korrigiert werden müssen. Aber einige Rätsel scheinen sich mit diesen Gedanken im Hinterkopf ganz zwanglos aufzulösen. Je mehr man damit über die Dinge nachdenkt, umso besser gefällt sie einem.
Und da in vielen Publikationen zum Ausdruck kommt, dass die etablierten Theorien den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr zu sehen scheinen und mit der Dominanz der Mathematik zwar vieles berechenbar ist, aber dabei vielleicht auch die Sicht auf das Wesentliche, Essenzielle etwas verstellt wird, ist der hier beschriebene Gedankengang vielleicht eine gute Hilfe, neue Wege aus der Lage zu finden.
Es ist öfters der Ruf nach einer neuen Theorie zu lesen, die das Standardmodell mit den teils willkürlichen Annahmen und komplizierten Regeln ersetzen könnte.
Ich habe mit meinen Überlegungen versucht, einen Weg mit möglichst wenigen Annahmen (im Wesentlichen die genannte Raumenergie RE) unabhängig vom bestehenden, aber unbefriedigenden Wissensstand zu finden.
Ich bin ein alter praxisorientierter Entwicklungsingenieur und komme mit der Alltagsphysik ganz gut zurecht. Aber ich verfüge nicht über die hohen mathematischen Kenntnisse, die für die Ausarbeitung einer Theorie auf der Basis dieser Gedankengänge nötig sind und ich werde sie mir auch nicht mehr aneignen können.

Vielleicht findet ja Jemand mit dem erforderlichen mathematischen Wissen, der die hier angeführten Gedanken interessant findet und sie theoretisch ausarbeiten und überprüfen kann.

Ich habe einige Versuchsaufbauten angefertigt, die aber zu keinen gewünschten Ergebnissen geführt haben, entweder weil die Effekte mit den einfachen Versuchen zu klein waren, um für mich messbar zu sein oder weil die Überlegungen eben vielleicht doch nicht zutreffen.

Das Gefühl sagt mir, dass das Universum auf einer ganz einfachen Basis aufgebaut ist, aber die Wechselwirkungen von Materie, Raum und Zeit die Vielfalt und Komplexität der Erscheinungen und physikalischen Gesetze und letztlich das Leben ergeben.

Einstein hat wohl einmal gesagt, dass Schwerkraftfeld und magnetisches Feld zwei Erscheinungsformen einer eigentlich einheitlichen kosmischen Ganzheit sein könnten (Spektrum d.W. Juni 2003, Seite 63).
Wer weiß, vielleicht hat er auch hier recht und die vier Grundkräfte können eines Tages auf eine einzige Essenz zurückgeführt werden (z.B. die RE, siehe oben).

Es bleibt jedenfalls spannend.

Paul Bauer.