Astronomie

Wenn Raum negative Energie und Materie positive Energie ist, bedeutet das dann, dass das Universum endlich ist?

Wenn Raum negative Energie und Materie positive Energie ist, bedeutet das dann, dass das Universum endlich ist?

Ich habe ein Buch von Stephen Hawking gelesen, in dem geschrieben steht, dass das Universum aus 2 Zutaten besteht, dh Raum und Energie und Raum die negative Energie ist, also addieren sie sich zu 0. Aber da Raum Energie ist, bedeutet das, dass es so ist endlich?


Wie alle sagen, ist dies eine sehr lockere "einfache englische" Version einiger komplexer Ideen, aber wenn der Raum unendlich wäre, könnte man diesen Vorschlag (dass die Gesamtenergie des Universums null ist) als auf jede ausreichend große Region anwendend ansehen Raum. Wenn Sie also eine Kugel mit einem Durchmesser von 10 Milliarden Lichtjahren auswählen, würden Sie erwarten, dass die Energie der Materie in dieser Kugel mehr oder weniger durch die potentielle Gravitationsenergie, die aus der Trennung dieser Materie entsteht, aufgehoben wird.


In seinem Buch "Brief Answers to the Big Questions", das von seinen Kollegen nach seinem Tod fertiggestellt wurde, erwähnt Stephen Hawking irgendwie, dass die negative Energie, die zum Zeitpunkt des Urknalls (zusammen mit der gleichen Menge an positiver) erzeugt wurde, jetzt im Weltraum ist oder ist Raum, da sowohl Materie-Energie als auch Raum nach dem Knall geschaffen wurden. Das Universum ist das ultimative kostenlose Mittagessen. Da sich Galaxien mit zunehmender Entfernung schneller bewegen, wird mehr Raum erzeugt und gleichzeitig die erhöhte Größe negativer Energie (Schwerkraftpotential) absorbiert. Die verbleibende Gesamtsumme bleibt immer Null. Es spielt keine Rolle, ob der Raum endlich ist oder nicht. Was es impliziert, ist eine Verbindung zwischen Bewegung (alle Masse-Energie ist die Bewegungsenergie von Quarks, Gluonen oder Bewegungsänderung aufgrund des Higgs-Feldes) und Gravitation, gegeben durch Newtons zwei Gesetze: das Bewegungsgesetz und die Gravitation.


Quantenvakuum: Negative Energie & Abstoßende Schwerkraft

Energie ist eine Größe, die immer positiv sein muss – zumindest sagt uns das unsere Intuition. Wenn jedes einzelne Teilchen aus einem bestimmten Volumen entfernt wird, bis nichts mehr übrig ist, was möglicherweise Energie tragen könnte, dann ist eine Grenze erreicht. Oder hat es? Kann man auch aus dem leeren Raum noch Energie gewinnen?

Die Quantenphysik hat immer wieder gezeigt, dass sie unserer Intuition widerspricht – und das gilt auch in diesem Fall. Unter bestimmten Bedingungen sind negative Energien erlaubt, zumindest in einem bestimmten Bereich von Raum und Zeit. Ein internationales Forschungsteam der TU Wien, der Université libre de Bruxelles (Belgien) und des IIT Kanpur (Indien) hat nun untersucht, inwieweit negative Energie möglich ist. Es stellt sich heraus, dass, egal welche Quantentheorien in Betracht gezogen werden, egal welche Symmetrien im Universum angenommen werden, es immer bestimmte Grenzen für das „Ausleihen" von Energie gibt. Vor Ort kann die Energie kleiner als Null sein, aber wie bei einer Bank geliehenes Geld muss diese Energie am Ende „zurückgezahlt“ werden.

Abstoßende Schwerkraft

“In der Allgemeinen Relativitätstheorie gehen wir normalerweise davon aus, dass die Energie zu jeder Zeit und überall im Universum größer als Null ist,”, sagt Prof. Daniel Grumiller vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien (Wien) . Dies hat eine ganz wichtige Konsequenz für die Gravitation: Energie wird über die Formel E=mc² an Masse geknüpft. Negative Energie würde daher auch negative Masse bedeuten. Positive Massen ziehen sich an, aber bei negativer Masse könnte die Schwerkraft plötzlich zu einer abstoßenden Kraft werden.

Die Quantentheorie lässt jedoch negative Energie zu. “Laut der Quantenphysik ist es möglich, Energie aus einem Vakuum an einem bestimmten Ort zu leihen, wie Geld von einer Bank”, sagt Daniel Grumiller. “Lange Zeit wussten wir nicht, wie hoch diese Art von Energiekredit maximal ist und welche Zinssätze zu zahlen sind. Verschiedene Annahmen zu diesem “Interest” (in der Literatur als “Quantum Interest” bekannt) wurden veröffentlicht, aber es wurde kein umfassendes Ergebnis vereinbart.

Die sogenannte “Quantum Null Energy Condition” (QNEC), die 2017 nachgewiesen wurde, gibt durch die Verknüpfung von Relativitätstheorie und Quantenphysik gewisse Grenzen für die “-Ausleihe” von Energie vor: Eine Energie kleiner Null ist also erlaubt , aber nur in einem bestimmten Bereich und nur für eine bestimmte Zeit. Wie viel Energie aus einem Vakuum geborgt werden kann, bevor das energetische Kreditlimit ausgeschöpft ist, hängt von einer quantenphysikalischen Größe ab, der sogenannten Verschränkungsentropie.

“In gewisser Weise ist die Verschränkungsentropie ein Maß dafür, wie stark das Verhalten eines Systems von der Quantenphysik bestimmt wird,”, sagt Daniel Grumiller. “Wenn die Quantenverschränkung an einem Punkt im Raum eine entscheidende Rolle spielt, zum Beispiel in der Nähe des Randes eines Schwarzen Lochs, dann kann für eine gewisse Zeit ein negativer Energiefluss auftreten und negative Energien werden in dieser Region möglich.“

Diese speziellen Berechnungen konnte Grumiller nun gemeinsam mit Max Riegler und Pulastya Parekh verallgemeinern. Max Riegler hat seine Dissertation in der Forschungsgruppe von Daniel Grumiller an der TU Wien abgeschlossen und arbeitet nun als Postdoc in Harvard. Pulastya Parekh vom IIT in Kanpur (Indien) war zu Gast am Erwin Schrödinger Institut und an der TU Wien.

“Alle bisherigen Überlegungen bezogen sich immer auf Quantentheorien, die den Symmetrien der Speziellen Relativitätstheorie folgen. Aber wir konnten jetzt zeigen, dass dieser Zusammenhang zwischen negativer Energie und Quantenverschränkung ein viel allgemeineres Phänomen ist,”, sagt Grumiller. Die Energiebedingungen, die die Gewinnung unendlicher Energiemengen aus einem Vakuum eindeutig verbieten, gelten unabhängig von Symmetrien für sehr unterschiedliche Quantentheorien.

Der Energieerhaltungssatz lässt sich nicht überlisten

Das hat natürlich nichts mit mystischen “over-Unity-Maschinen” zu tun, die angeblich aus dem Nichts Energie erzeugen, wie sie in esoterischen Kreisen immer wieder präsentiert werden. “Die Tatsache, dass die Natur an einem bestimmten Ort für eine bestimmte Zeit eine Energie kleiner Null zulässt, bedeutet nicht, dass der Energieerhaltungssatz verletzt wird,”, betont Daniel Grumiller. “Um negative Energieflüsse an einem bestimmten Ort zu ermöglichen, müssen in unmittelbarer Nähe positive Energieflüsse kompensiert werden.“

Auch wenn die Sache etwas komplizierter ist als bisher angenommen, kann Energie nicht aus dem Nichts gewonnen werden, auch wenn sie negativ werden kann. Die neuen Forschungsergebnisse setzen der negativen Energie nun enge Grenzen und verbinden sie damit mit wesentlichen Eigenschaften der Quantenmechanik.

Referenz: “Local Quantum Energy Conditions in Non-Lorentz-Invariant Quantum Field Theories” von Daniel Grumiller, Pulastya Parekh und Max Riegler, 20. September 2019, Physische Überprüfungsschreiben.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.121602
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Dies ist eine sehr irreführende Behauptung, die in populärwissenschaftlichen Büchern und in den Medien immer wieder angepriesen wird.

Ich habe vorhin hier nachgefragt.

Soweit ich sehen kann, gibt es viele Kontroversen darüber, was Gesamtenergie überhaupt im Kontext der Allgemeinen Relativitätstheorie bedeutet, daher sind Behauptungen über "negative Energie der Schwerkraft", die die positive Energie der Materie ausgleichen, im Grunde genommen nichtssagend.

Keine Antwort, fürchte ich, aber ich würde meine naive Bitte der von Mumtaz hinzufügen. Es stimmt, dass ich diese Behauptung "negativer Energie" aus einer populärwissenschaftlichen Fernsehsendung gehört habe, aber da sie von Stephen Hawking selbst gemacht wurde, kann man sie nicht abtun. Er schien darauf hinzuweisen, dass bei der gemeinsamen Entstehung von Raum und Masse-Energie zur Bildung des Universums die Raumkomponente die negative Energie verkörpert, die erforderlich ist, um die positive Masse-Energie-Komponente auszugleichen.

Ich finde das schwierig, da ich unter "Raum" die Trennung von materiellen Körpern verstehe, die unter den anziehenden Kraftfeldern (Schwerkraft, starke und schwache Kernkräfte usw.) positive potentielle Energie darstellen (geben oder nehmen Sie eine kosmologische Konstante).

Vielleicht meint Hawking, dass die potentielle Energie im Weltraum somit eine Senke für kinetische und strahlende Energie bietet und daher als negativer Energiespeicher bezeichnet werden könnte. Die Bedingung "aus dem Nichts" würde jedoch implizieren, dass dieses Reservoir irgendwie genau gefüllt werden kann, indem alle kinetische und strahlende Energie in einem endgültigen Zustand der Trennung absorbiert wird. Eine solche Theorie sollte sicherlich etwas über die Herangehensweise an diesen Endpunkt aussagen. Macht es?


Antworten und Antworten


Aber zur ursprünglichen Frage, wie folgt diese Behauptung aus GR?!

Soweit ich mich erinnere, erhalten einige Mittel zur Berechnung des Hamilton-Operators des Universums Null für eine Antwort. Dies ist nicht wirklich eine nützliche Formulierung der Theorie von GR, das Lösen der Hamilton-Gleichungen mit einem Hamilton-Operator von Null macht keine tatsächlichen physikalischen Vorhersagen.

Ich glaube, dass dies der Ursprung der ursprünglichen Behauptung ist, aber ich könnte mich irren. Es ist eigentlich besser, wenn der Urheber einer Behauptung diese aufspürt (dies wäre die Person mit der Frage - während wir erraten können, wo jemand manchmal etwas gelesen hat, ist es viel einfacher, wenn er die Quelle selbst finden kann).

Wie auch immer, nach dem, was ich gelesen habe, war es dieser "verschwindende Hamiltonian", der zu solchen Spekulationen Anlass gab.

Es gibt nützliche globale Energiedefinitionen in GR für geschlossene Systeme, aber die FRW-Kosmologien sind keine geschlossenen Systeme, und es gibt meines Wissens keine nützliche globale Energiedefinition, die für ein expandierendes FRW-Universum gilt.

zum Thema Energie in GR, vielleicht möchten Sie auch sehen

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_general_relativity (beachten Sie, dass ich es geschrieben habe, daher ist es keine unabhängige Quelle). Dies spricht auch über das allgemeine Problem der Energie in GR und speziell über die "Masse des Universums".

Das Lehrbuchzitat im Wikipedia-Artikel ist ebenfalls relevant, aber beachten Sie, dass es um die Masse (oder besser gesagt das Fehlen derselben) eines geschlossenen Universums geht, während aktuelle Modelle uns in ein offenes Universum versetzen.

Wie auch immer, ich würde sagen, dass unterm Strich niemand eine Möglichkeit gefunden hat, diese Art von Aussage über die "Gesamtenergie" des Universums in der vollständigen Theorie von GR gemäß der aktuellen Theorie nützlich zu machen.

Ist diese Vorstellung von der Null-Gesamtenergie des Universums eine bewiesene Tatsache oder nur eine Spekulation? Hier ist eine Liste mit Zitaten von Wissenschaftlern, die diesen Standpunkt vertreten, darunter Stephen Hawking:

Bedeutet dies, dass -mc^2, wobei m die Gesamtmasse des Universums ist, gleich der potentiellen Gravitationsenergie jedes Teilchens in Bezug auf alle anderen Teilchen im Universum sein sollte? Folgt es aus der allgemeinen Relativitätstheorie?

Wenn wir uns ein einfaches Universum mit zwei Teilchen der Massen m1 und m2 vorstellen, dann können wir diese beiden Energiearten des Universums berechnen:

1) Energie der Materie = (m1+m2)c^2

2) potentielle Gravitationsenergie = -2Gm1m2/r (wobei G die Gravitationskonstante und r der Abstand zwischen den beiden Teilchen ist)

Die Formel für die potenzielle Gravitationsenergie hat bei r = unendlich ein Potenzialniveau von Null, da dies die einzige Position ist, an der die Gravitationskraft, die auf eines der Teilchen einwirkt, tatsächlich Null ist. Wenn sich das Universum ausdehnt und sich die beiden Teilchen weiter auseinanderbewegen, arbeitet die sich ausdehnende Kraft gegen die Gravitationskraft und erhöht somit die potentielle Gravitationsenergie - bis sie Null erreicht, wo der Abstand r unendlich ist. Das bedeutet, dass bei jedem endlichen Abstand zwischen den Teilchen die potentielle Gravitationsenergie negativ ist.

Stimmt es, dass die Energie der Materie plus die potentielle Gravitationsenergie immer Null ist?

Und wenn es stimmt, dann nimmt offensichtlich die Energie der Materie ab, wenn sich das Universum ausdehnt. Was sollen wir darüber denken? Nimmt die Masse ab, weil das expandierende Universum kühler wird (Masse = Wärme/c^2)? Wird die Wärmeenergie bei der Expansion des Universums in potentielle Gravitationsenergie umgewandelt?

der Gesamtenergiegehalt des Universums bleibt konstant, aber ist er null?

Litewave,
Da Ihr einfaches expandierendes Universum zwei Teilchen mit einer gewissen kinetischen Energie enthält, ist mein Energiegehalt meiner Meinung nach nicht Null. Wenn sich das einfache Universum ausdehnt, nimmt sein Volumen zu, sein Druck sinkt und seine Temperatur sinkt… aber sein Gesamtenergieinhalt sollte gleich der den Teilchen und ihrer Bewegung innewohnenden Energie bleiben.

Siphon,
Materie treibt immer eine Verringerung des Gravitationspotentials voran. Um sich jedoch tatsächlich zu einem niedrigeren Gravitationspotential zu bewegen (zu einer schwereren, dichteren Form zu gelangen), muss die Materie tatsächlich Energie abgeben, um das gesamte Energiegleichgewicht aufrechtzuerhalten, wie dies in einem Stern der Fall ist. Aber wie können wir das mit einem expandierenden Universum in Verbindung bringen? Ich bin mir nicht sicher, ob ich folge.

Der Artikel erwähnt die Energie des falschen Vakuums. Es basiert auf der Idee, dass sich ein Medium, das Energie enthält, ausdehnt. Es ist sehr unvollkommen analog zur Ausdehnung von erhitztem Gas. Als sich das Universum jedoch ausdehnte und kühlte, kondensierte Materie daraus, eigentlich eher wie ein Phasenübergang. Sobald Materie gebildet wurde, erzeugte die Materie ein Gravitationsfeld, das die Masse wieder zusammenzieht (GR). Es war dieser Phasenübergang, der die Expansionsperiode beendete, die die heutige Klumpigkeit der Materie im Standardmodell ausmacht. Niemand weiß wirklich, ob die Energiebilanz zwischen Expansionskräften und Schwerkraft genau Null ist, aber viele Beobachtungen deuten darauf hin, dass sie sehr nahe ist.

Experimentelle Beweise sind sehr schwer zu finden, aber angesichts unserer Annahmen über die Gesetze der Physik und des Standardmodells der kosmologischen Beobachtung neigen sie dazu, sie grob zu unterstützen. Um genauer zu sein, sind mehr Details zu GR erforderlich.

Der Massenbrand in Sternen reduziert die Menge an Materie und wandelt diese in Energie um. Betrachtet man die Sonne, so nimmt ihre Masse mit der Zeit ab. Selbst der Sonnenwind würde nicht nur mit der Schwerkraft auftreten. Es nutzt Kernenergie, um der Sonnengravitation zu trotzen. Die Frage ist, ob Fusion das ist, was es dem Universum ermöglicht, sich auszudehnen?

Sagen wir, wir hätten nichts als Sterne aus neutraler Materie ohne jegliche Teilchenwechselwirkung jenseits der Schwerkraft. Wenn ich ständig eine große Schaufel aus jedem neutralen Stern herausnehme, wird ihre Gesamtgravitation mit der Zeit weiter abnehmen. Dies führt möglicherweise nicht zu einer Expansion, aber zu einer Verlangsamung der Kontraktion. Wenn wir auch die Masse, die wir herausgeschöpft haben, verbrennen und dadurch Masse entfernen und dem Universum Energie hinzufügen, haben wir jetzt einen Schub.

Sterne sind viel flauschiger, als sie es nur mit der Schwerkraft wären. Der Einfluss der Fusion auf die solare Verdichtung ist signifikant. Ohne Fusion könnte die Sonne als kleine Materiezone mit Neutronendichte enden. Bei der Fusion dehnt sich die Sonne gegen die Schwerkraft auf das Milliardenfache der Neutronendichte aus. Wenn man alle Milliarden von Galaxien mit jeweils Milliarden von Sternen hinzuzählt, hält sich die Fusion gegen die Schwerkraft. Vielleicht trägt dieser totale Widerstand zur Ausdehnung bei, da die Wirkung all dieser Verschmelzung nach außen projiziert wird, damit wir sie mit Teleskopen sehen können.

Der Artikel erwähnt die Energie des falschen Vakuums. Es basiert auf der Idee, dass sich ein Medium, das Energie enthält, ausdehnt. Es ist sehr unvollkommen analog zur Ausdehnung von erhitztem Gas. Als sich das Universum jedoch ausdehnte und kühlte, kondensierte Materie daraus, eigentlich eher wie ein Phasenübergang. Sobald Materie gebildet wurde, erzeugte die Materie ein Gravitationsfeld, das die Masse wieder zusammenzieht (GR). Es war dieser Phasenübergang, der die Expansionsperiode beendete, die die heutige Klumpigkeit der Materie im Standardmodell ausmacht. Niemand weiß wirklich, ob die Energiebilanz zwischen Expansionskräften und Schwerkraft genau Null ist, aber viele Beobachtungen deuten darauf hin, dass sie sehr nahe ist.

Experimentelle Beweise sind sehr schwer zu finden, aber angesichts unserer Annahmen über die Gesetze der Physik und des Standardmodells der kosmologischen Beobachtung neigen sie dazu, sie grob zu unterstützen. Um genauer zu sein, sind mehr Details zu GR erforderlich.

Was mich verwirrt, ist, ob dieses Problem, dass die Gesamtenergie null ist, allein durch die allgemeine Relativitätstheorie gelöst werden kann oder ob man empirische Daten benötigt, um eine schlüssige Antwort zu erhalten. Du scheinst Letzteres zu sagen. In dem Artikel auf infidels.org gibt es ein Zitat von Davies, das auch die Notwendigkeit astronomischer Messungen nahelegt. Aber es gibt auch dieses Zitat von Hawking:

Bei einem im Raum annähernd gleichförmigen Universum kann man zeigen, dass diese negative Gravitationsenergie die von der Materie repräsentierte positive Energie exakt aufhebt. Die Gesamtenergie des Universums ist also null.

Was bedeutet "einheitlich im Raum"? Und im Fall eines solchen Universums kann man allein aus der Theorie zeigen, dass seine Gesamtenergie null ist?

Was mich verwirrt, ist, ob dieses Problem, dass die Gesamtenergie null ist, allein durch die allgemeine Relativitätstheorie gelöst werden kann oder ob man empirische Daten benötigt, um eine schlüssige Antwort zu erhalten. Du scheinst Letzteres zu sagen. In dem Artikel auf infidels.org gibt es ein Zitat von Davies, das auch die Notwendigkeit astronomischer Messungen nahelegt. Aber es gibt auch dieses Zitat von Hawking:

Bei einem im Raum annähernd gleichförmigen Universum kann man zeigen, dass diese negative Gravitationsenergie die von der Materie repräsentierte positive Energie exakt aufhebt. Die Gesamtenergie des Universums ist also null.

Was bedeutet "einheitlich im Raum"? Und im Fall eines solchen Universums kann man allein aus der Theorie zeigen, dass seine Gesamtenergie null ist?

Ja, Sie haben Recht, dass GR empirische Daten benötigt, um die Nullenergieannahme zu unterstützen, obwohl es ziemlich nahe zu sein scheint. Ich kann nie allein von GR befriedigt werden. Alles was GR wirklich sagen kann ist das wenn diese Bedingungen im Universum existieren, dann ist dies die Lösung. GR spezifiziert diese Bedingungen nicht. Es ist wie bei Planetenumlaufbahnen, bei denen nicht gesagt wird, dass wir unsere Satelliten in einer bestimmten Umlaufbahn umkreisen müssen, sondern wir haben eine Reihe möglicher Umlaufbahnen zur Auswahl. Das Standardmodell der Kosmologie versucht, den Rest auszufüllen.

Die "uniform in space" scheint sich auf eine modellierte Lösung zu beziehen, bei der angenommen wird, dass die Masse in genau der richtigen Dichte gleichmäßig über das Universum verteilt ist, sodass die Anziehungskraft langfristig der Ausdehnung entspricht. Einige kosmologische Modelle erfordern dieses Gleichgewicht auf einer sehr grundlegenden Ebene. Um dies vorherzusagen, braucht es jedoch mehr als nur GR. Im Allgemeinen basiert dies auf der Quantenmechanik (QM), in der Teilchen-Antiteilchen-Paare aus dem Nichts erzeugt werden können, solange die Gesamtenergie beider Null bleibt. Diese Teilchenpaare werden sich sehr bald danach gegenseitig vernichten. Dieser QM-Effekt ist ein erprobter und echter Effekt.


Negative Energie & Negativer Raum - Ein neues theoretisches Modell

Nun, ich habe gerade versucht, diese Theorie in einem dieser Mainstream-Wissenschaftsforen zu posten, in der Hoffnung, dass ich einige wissenschaftlich denkende Leute dazu bringen könnte, mir Feedback zu der Idee zu geben, aber mein Thread wurde extrem schnell entfernt, ich hätte wissen müssen, dass es nicht so wäre Arbeit. Ich dachte mir, dass ich es genauso gut hier posten kann, anstatt es zu verschwenden.Diese Theorie basiert auf der Schleifen-Quantengravitation, insbesondere dem Konzept der "geflochtenen" Raumzeit als Mechanismus zur Konstruktion von Teilchen, und erweitert die Theorie des negativen Raums und der negativen Energie.

Es gibt ein tiefes Paradox in der modernen Wissenschaft, das durch unsere Unfähigkeit verursacht wird, die Vorstellung zu akzeptieren, dass etwas aus dem Nichts entstehen kann. Wenn wir die Vorstellung nicht akzeptieren können, dass Energie spontan aus dem Nichts entstehen kann, können wir nicht erklären, woher die Energie des Urknalls stammt oder was sie verursacht hat. Wir bleiben hängen und sagen, dass es vor dem Urknall noch nicht einmal Zeit gab und ganz am Anfang von allem gab es bereits einen unendlich dichten Energiepunkt, der unerklärlicherweise existierte und sich ohne ersichtlichen Grund dazu entschloss, sich auszudehnen.

Ganz zu schweigen von dem Problem, dass die gesamte Raumzeit von diesem anfänglichen Energiepunkt umfasst sein sollte, was die Frage aufwirft, wie eine unendlich flache Raumzeit (wie unser Universum zu sein scheint) aus etwas entstehen kann, das offensichtlich sein sollte einen endlichen gekrümmten Raum ergeben. Ich denke, es ist eine sehr egozentrische und unelegante Sichtweise zu glauben, dass alles mit unserem Urknall begann und wir nie etwas davor beschreiben können. Es hilft uns überhaupt nicht, die Frage zu beantworten, wie aus dem Nichts etwas entstehen kann.


Uns wurde beigebracht, dass man nie etwas umsonst bekommt. Aber jetzt, nach einer lebenslangen Arbeit, denke ich, dass man tatsächlich ein ganzes Universum kostenlos bekommen kann.

Die moderne Physik ist jetzt an einem Punkt angelangt, an dem sie das Problem angehen kann, wie ein Universum aus dem Nichts entstehen kann, ohne dass eine Art Schöpfer benötigt wird. Die vielversprechendste Theorie ist meiner Meinung nach die Idee, dass die Gesamtsumme aller Energie im Universum 0 ergibt, wenn man die ganze "negative Energie" berücksichtigt, weil die negative Energie alle positive Energie aufhebt. Energie kann aus dem Nichts erzeugt werden, man braucht nur die gleiche Menge negativer Energie, um sie auszugleichen. Aber was genau ist negative Energie?


Woher kamen all diese Teilchen? Die Antwort ist, dass Relativität und Quantenmechanik es ermöglichen, Materie aus Energie in Form von Teilchen/Antiteilchen-Paaren zu erzeugen. Und woher kam die Energie, um diese Materie zu erschaffen? Die Antwort ist, dass sie der Gravitationsenergie des Universums entlehnt wurde. Das Universum hat eine enorme Schuld an negativer Gravitationsenergie, die die positive Energie der Materie genau ausgleicht.

In diesem obigen Zitat scheint Hawking zu implizieren, dass virtuelle Teilchen/Antiteilchen-Paare eine Manifestation und ein Beispiel dafür sind, wie positive und negative Energie spontan aus dem Vakuum erzeugt werden können, aber die meisten Wissenschaftler glauben, dass Antimaterie eine positive Masse hat und ausübt eine normale Anziehungskraft auf alle andere Materie (wenn auch noch unbewiesen). Dies vermutlich wissend, erklärt er weiter, dass die Energie für die Materie eigentlich aus der negativen Energie des Gravitationsfeldes stammt.

Ich würde jedoch fragen, ob die Gravitation wirklich eine Energie enthält, die als negativer oder positiver Wert gemessen werden kann, oder ist es zutreffender, sich die Gravitation als geometrische Eigenschaft der Raumzeit und nicht als wahre Kraft vorzustellen? Ich gehe davon aus, dass letzteres wahr ist, was bedeutet, dass die Schwerkraft die negative Energie nicht erklären kann, die erforderlich ist, um zu erklären, wie die gesamte positive Energie in unserem Universum aus dem Nichts kommen könnte, und deshalb müssen wir eine andere Erklärung finden. Die von mir vorgeschlagene Lösung ist ein Konzept namens "negativer Raum".

Diese Idee des negativen Raums wird das Rückgrat aller folgenden Konzepte bilden. Die Art und Weise, wie wir den negativen Raum interpretieren können, ist durch die Linse von Loop Quantum Gravity, aber noch einen Schritt weiter gegangen. Zunächst gehen wir von der Grundannahme aus, dass alle Materie das Ergebnis einer "geflochtenen" oder "verknoteten" Raumzeit auf der Quantenskala ist. Einstein sagte uns, dass "Masse und Energie beides, aber unterschiedliche Manifestationen derselben Sache sind", also wenn Materie als eine Manifestation von geflochtener Raumzeit behandelt werden kann, gibt es wirklich nur eine zugrunde liegende Substanz: Raumzeit.


Das einfachste Geflecht, das in Bilson-Thompsons Modell möglich ist, sieht aus wie eine deformierte Brezel und entspricht einem Elektron-Neutrino (siehe Grafik). Drehen Sie es in einem Spiegel um und Sie haben sein Antimaterie-Gegenstück, das Elektron-Anti-Neutrino. Addieren Sie drei Drehungen im Uhrzeigersinn und Sie haben etwas, das sich wie ein Elektron verhält, drei Drehungen gegen den Uhrzeigersinn und Sie haben ein Positron. Das Modell von Bilson-Thompson produziert auch Photonen und die W- und Z-Bosonen, die Teilchen, die die elektromagnetischen und schwachen Kräfte tragen. Tatsächlich scheinen diese geflochtenen Bänder den gesamten Partikelzoo im Standardmodell abzubilden.

Die Quantenfeldtheorie hat bereits großartige Arbeit geleistet, indem sie die Menschen dazu gebracht hat, die Idee zu berücksichtigen, dass alle Teilchen als Wellen in einem zugrunde liegenden Feld betrachtet werden können, und dieses Konzept ist davon nicht allzu unähnlich. Anstatt jedoch für jedes Teilchen ein separates Feld zu haben, haben wir nur ein zugrunde liegendes Feld, in dem alle Energie und alle Teilchen existieren, und dieses Feld ist das Gefüge der Raumzeit selbst. Jetzt bin ich von der ursprünglichen Frage abgewichen, also fragen Sie sich vielleicht, wie der negative Raum in all das passt.

Wenn Sie sich die Raumzeit als ein flaches 2D-Blatt vorstellen (um dieser Analogie willen), können Sie sich die Zöpfe oder Wellen in diesem Blatt wie Wellen im Blatt vorstellen. Sie werden jedoch feststellen, dass sich auf beiden Seiten der Platte Wellen bilden können und die positiven Unebenheiten auf der Platte nie bemerken, dass die negativen Grübchen auf der anderen Seite der Platte vorhanden sind. Sie haben also so etwas wie zwei gegensätzliche "Dimensionen", die in gewisser Weise voreinander verborgen sind. So können Sie sich die Idee des negativen Raums im Wesentlichen vorstellen.

Dies impliziert natürlich, dass negative Materie nur im negativen Raum existiert und dass es für uns sehr schwierig sein wird, sie direkt zu beobachten. Um nun auf die Theorie des Urknalls zurückzukommen, können wir sagen, dass ein negativer Urknall im negativen Raum stattfand und genau die gleiche Menge an negativer Energie erzeugte wie positive Energie, die durch den positiven Urknall in unserer positiven Seite erzeugt wurde Raum, so dass sie sich genau aufheben und uns erklären lassen, wie alles aus dem Nichts entstehen konnte.


Es kann sein, dass es im Universum keine zeitlich konstanten Größen gibt. Die Materiemenge ist nicht konstant, denn Materie kann erzeugt oder zerstört werden. Aber wir könnten sagen, dass die Energie des Universums konstant wäre, denn wenn du Materie erschaffst, musst du Energie verbrauchen. Und in gewisser Weise ist die Energie des Universums konstant, es ist eine Konstante, deren Wert Null ist. Die positive Energie der Materie wird durch die negative Energie des Gravitationsfeldes exakt ausgeglichen. Das Universum kann also mit Nullenergie beginnen und trotzdem Materie erschaffen.

Was genau meine ich, wenn ich den Begriff "nichts" verwende? Ich denke an nichts als den absolut neutralen Zustand des Vakuums. Ein weiterer Grund, warum ich denke, dass Antimaterie keine negative Materie ist, ist, dass wenn Sie Antimaterie mit negativer Materie kollidieren, sie 100% Energie freisetzen. Was tatsächlich passieren sollte, wenn negative Materie mit positiver Materie kollidieren würde, ist, dass sie sich gegenseitig vollständig aufheben und "nichts" hinterlassen, weil sie wie entgegengesetzte Wellenformen sind, die sich gegenseitig aufheben und die neutrale Raumzeit an ihrer Stelle lassen.

Es ist jedoch irreführend, sich das so vorzustellen, dass negative Materie niemals mit positiver Materie kollidieren wird, da Wellen in einem einzelnen Medium dazu neigen, sich unversehrt zu durchdringen (obwohl sie kurzzeitig destruktive Interferenz erfahren können). Wir müssen uns also keine Sorgen machen, dass die negative Materie im negativen Raum all unsere positive Materie vernichtet. An dieser Stelle fragen Sie sich vielleicht auch, wie diese flache Analogie von negativem und positivem Raum in unser Verständnis des Urknall-Ereignisses passen kann.

Wie ich bereits andeutete, bin ich kein Fan eines unendlich flachen Universums, das aus einem endlichen Raum entsteht, der stark gekrümmt sein sollte. Es gibt geometrische Modelle wie den Dreifachtorus, die erklären können, wie ein endlicher Raum auch flachen Raum enthalten kann, aber ich finde das etwas unelegant und kaum zu glauben. Ich denke, die Idee, mit einem unendlich leeren flachen Raum zu beginnen, ist viel einfacher und attraktiver, insbesondere wenn "nichts" als völlig leeres und neutrales / flaches Vakuum definiert wird, scheint es natürlich, dass es unendlich ist.

Wir können nun schlussfolgern, dass unser Urknall so etwas wie eine spontane Energiefreisetzung im unendlich flachen Raum war und nicht dafür verantwortlich war, die gesamte Raumzeit zu erschaffen. Das bedeutet, dass die Dinge vor unserem eigenen Urknall existierten und immer weiter existieren werden. Jetzt könntest du die Idee des unendlichen Raums auch ein bisschen wie ein Mind-Warping-Konzept finden, aber es ist eigentlich ein ziemlich Mainstream-Konzept, dass unendlicher Raum mehr Platz haben kann, also denke ich nicht wirklich, dass es notwendig ist, es zu bekommen in diese Diskussion.

Betrachten wir nun den theoretischen Kettantriebsmechanismus. Damit ein solcher Mechanismus funktioniert, müssten wir in der Lage sein, irgendeine Form von negativer Energie in die Hände zu bekommen. Die negative Energie wird verwendet, um den Raum hinter dem Raumschiff zu erweitern, da sie einen negativen Druck auf den Raum ausübt und ihn ausdehnt, während normale / positive Materie oder Energie einen positiven Druck ausübt und den Raum "einzieht". Der Grund, warum negative Energie ist als exotische und theoretische Energieform angesehen wird, weil diese Energie eine negative Masse haben muss.

Offensichtlich ist es sehr schwer vorstellbar, dass Sie eine negative Masse haben können, es ist, als ob Sie -1 Äpfel in Ihrer Obstschale hätten. Und wir haben nie wirklich entdeckt, dass so etwas wie negative Masse in der physischen Welt wirklich existiert. Aber das ist im Grunde das, was wir brauchen, damit der Warp-Antrieb funktioniert. Wenn negative Materie nur im negativen Raum existiert, werden wir sie leider nie ernten können, weil wir keine einfache Möglichkeit haben, mit ihr zu interagieren, geschweige denn sie überhaupt zu beobachten oder zu entdecken.

Wenn wir also keine einfache Möglichkeit haben, mit irgendetwas im negativen Raum zu interagieren, ist es im Wesentlichen unmöglich, direkt zu beweisen, dass der negative Raum tatsächlich existiert. Wir können jedoch aus dem Einfluss der negativen Materie auf die positive Materie in unserer Dimension folgern, dass sie existiert. Einige Kräfte (soweit ich das beurteilen kann nur die Schwerkraft) können sich zwischen unserer Dimension und dem negativen Raum ausdehnen, was die Illusion von "dunkler Energie" und "dunkler Materie" erzeugt. Dunkle Energie und dunkle Materie sind nicht das, was wir denken.

Das folgende Konzept wurde als natürliche Konsequenz meiner Theorie der negativen Energie und des negativen Raums entwickelt. Es sagt uns, dass dunkle Materie und dunkle Energie einfach das Ergebnis von Wechselwirkungen zwischen diesen Dimensionen wären, aber nicht wirklich Dinge, die wir jemals mit unseren eigenen Augen sehen werden. Aus diesem Grund können wir diese sogenannten WIMP-Teilchen der Dunklen Materie trotz unserer Bemühungen nicht nachweisen, aber wir können die Gravitationswirkung der Dunklen Materie deutlich sehen. Hier fängt es jetzt an, etwas komplizierter zu werden.

Es ist nicht wirklich die negative Materie, die hinter dem Phänomen der dunklen Materie steckt. Im negativen Raum würden die Dinge ganz anders aussehen als in unserem Raum. In unserem Raum ist die gesamte Materie zu dichten Galaxien zusammengeballt, aber im negativen Raum würde genau das Gegenteil passieren. Da negative Materie negative Schwerkraft ausübt, würde alle negative Materie von aller anderen negativen Materie abgestoßen werden. Wir können uns also vorstellen, dass es so etwas wie ein gleichmäßig verteiltes Gas/eine Wolke aus negativer Materie im gesamten negativen Universum bilden würde.


Obwohl keine Teilchen mit negativer Masse bekannt sind, konnten Physiker (hauptsächlich Hermann Bondi und Robert L. Forward) einige der erwarteten Eigenschaften solcher Teilchen beschreiben. Unter der Annahme, dass alle drei Massenkonzepte äquivalent sind, können die gravitativen Wechselwirkungen zwischen Massen beliebigen Vorzeichens untersucht werden.

Bei zwei positiven Massen ändert sich nichts und es gibt eine Anziehungskraft aufeinander, die eine Anziehungskraft hervorruft. Zwei negative Massen würden sich aneinander anziehen, würden sich aber aufgrund ihrer negativen Trägheitsmassen abstoßen. Bei verschiedenen Vorzeichen gibt es einen Schub, der die positive Masse abstößt, aber die negative Masse anzieht.

Bondi wies darauf hin, dass zwei Objekte mit gleicher und entgegengesetzter Masse eine konstante Beschleunigung des Systems in Richtung des Objekts mit positiver Masse erzeugen würden. Die Gesamtmasse, der Impuls und die Energie des Systems würden jedoch 0 bleiben.

Eine negative Masse stößt also andere negative Massen ab, aber eine sehr seltsame Sache passiert, wenn eine negative Masse in der Nähe einer positiven Masse ist. Die negative Masse wird durch ihre positive Schwerkraft zur positiven Masse gezogen und die positive Masse wird aufgrund ihrer negativen Schwerkraft von der negativen Masse weggedrückt. Dies stellt eine sehr seltsame Situation dar, in der das System unendlich beschleunigen könnte, und ist die Grundlage für theoretische Antriebssysteme wie den diametralen Antrieb, der keinen Energieeintrag und keine Reaktionsmasse benötigt.

Was würde unter Berücksichtigung dieses seltsamen Verhaltens passieren, wenn wir eine positive Galaxie in eine glatte Gaswolke negativer Energie legen würden? Nun, die Antwort sollte eigentlich ziemlich banal sein, ich würde erwarten, große Hohlräume in der negativen Gaswolke zu sehen, wo sich unsere Galaxien im positiven Raum befinden. Dies liegt daran, dass unsere Galaxien von negativer Materie umgeben sind und diese aus allen Richtungen eine negative Gravitationskraft ausübt, was vermutlich zu einem Hohlraum aus negativer Materie um die Galaxien führt.

Das folgende Bild hilft, die Idee zu demonstrieren (Galaxien in Gelb und negative Materie in Blau):

Ich denke, das würden wir sehen, wenn wir negative Materie im negativen Raum sehen könnten. Denken Sie daran, negative Materie übt einen negativen Druck auf den Weltraum aus und bewirkt, dass er sich ausdehnt. Am Ende haben wir also eine Ausdehnung des Raums zwischen den Galaxien, aber eine geringere Ausdehnung innerhalb der Galaxien, weil es weniger negative Energie gibt und auch weil die positive Energie der Galaxien hat einen positiven Druck und zieht die Galaxie zusammen. Und genau das beobachten wir in der Realität, der Raum dehnt sich zwischen den Galaxien aus, aber nicht innerhalb der Galaxien.

Wir schreiben diese Expansion dunkler Energie zu, was ich damit sagen will ist, dass sie tatsächlich durch negative Materie im negativen Raum verursacht wird. Aber Moment mal, habe ich nicht nur von Dunkler Materie gesprochen? Schauen Sie es sich genau an, wenn Sie ein negatives Etwas wegnehmen, haben Sie am Ende mehr davon als Sie angefangen haben. Was passiert also, wenn man um eine Galaxie einen Hohlraum aus negativer Materie erschafft? Vermutlich würde es einen Effekt erzeugen, der der Erhöhung der Masse der Galaxie sehr ähnlich ist, so dass wir die Illusion von dunkler Materie bekommen.

Darüber hinaus scheint sich Dunkle Materie auf genau diese Weise um Galaxien zu "akkumulieren". Es scheint einen kugelförmigen "Halo" um die Galaxien zu bilden, aber es ist super glatt, es scheint überhaupt nicht klumpig zu sein. Wenn die Verteilung der Dunklen Materie durch die Galaxie nicht extrem glatt wäre, wäre es möglich, die Gravitationswirkungen der Dunklen Materie in unserem täglichen Leben tatsächlich zu spüren. Aber wir spüren diese unsichtbare Masse nie wirklich, also muss es eine Art extrem glatter Ozean aus dunkler Materie sein.

Überlegen Sie, wie schwer und durchdringend dunkle Materie sein soll. Wenn sie wirklich den größten Teil der Masse in unserer Galaxie ausmacht, ist es schwer vorstellbar, wie wir die Gravitationseffekte nicht spüren, es sei denn, es handelt sich um eine sehr statische und glatte Wolke von dunkler Materie. Oder könnte es sein, dass es so etwas wie Dunkle Materie wirklich nicht gibt und der Grund dafür, dass sie von Natur aus so isotrop erscheint, darin besteht, dass es sich tatsächlich um eine Gravitationsillusion handelt, die durch einen Hohlraum um unsere Galaxien verursacht wird, die fast vollständig frei von negativer Materie sind?

Das obige Bild wurde von Astronomen mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA erstellt. Durch Kartierung der Massenverteilung konnten sie die versteckte Verteilung dunkler Materie (rosa/violett hervorgehoben) um mehrere Supercluster aufdecken. Es ist ein ziemlich erstaunlicher Gedanke zu denken, dass das, was wir hier tatsächlich sehen, eine Leere von negativer Materie um die Supercluster herum ist. Es erklärt, warum die Dunkle Materie so glatt verteilt zu sein scheint und warum es scheinbar unmöglich ist, Teilchen der Dunklen Materie zu erkennen.

An dieser Stelle fragen Sie sich vielleicht, wie ich zu dem Schluss gekommen bin, dass sich die Schwerkraft zwischen diesen beiden Dimensionen erstrecken kann. Nun, wenn alle Materie und Energie als verzerrte oder kondensierte Raumzeit beschrieben werden können, dann beeinflussen sie die Form der Raumzeit um sie herum (beachten Sie, dass sowohl negative als auch positive Materie sich durch dasselbe Raumzeitmedium wie inverse Wellen bewegen ), um noch einmal meine frühere Annahme zu illustrieren, dass die Gravitation eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit ist und keine Kraft, wie wir sie uns vorstellen.

Lassen Sie uns nun zum Thema der dunklen Energie zurückkehren (denken Sie daran, dass ich behaupte, dass negative Energie im Wesentlichen dunkle Energie ist). Ein weiteres großes ungelöstes Problem in der Physik ist, warum die berechnete Vakuumenergie nicht wie erwartet eine dramatische Ausdehnung des Weltraums verursacht. Der Grund, warum positive Vakuumenergie den Raum ausdehnen soll, ist kompliziert, aber irrelevant, da die Lösung dieses Problems durch die erneute Berücksichtigung des negativen Raums und der negativen Materie erklärt werden kann.


Ein großes herausragendes Problem besteht darin, dass die meisten Quantenfeldtheorien eine riesige kosmologische Konstante aus der Energie des Quantenvakuums vorhersagen, mehr als 100 Größenordnungen zu groß.[3] Dies müsste fast, aber nicht genau, durch einen gleich großen Term mit umgekehrtem Vorzeichen aufgehoben werden.

Die Antwort auf dieses Problem ist, dass Vakuumfluktuationen nicht nur Energie im positiven Raum erzeugen, sondern auch negative Fluktuationen im negativen Raum in identischen Mengen auftreten und sich gegenseitig perfekt aufheben. Dies ist der große Gegenbegriff, nach dem Physiker suchen. Wenn sie sich jedoch perfekt aufheben, was bleibt dann übrig, um den Raum zu erweitern? Natürlich die gasförmige Wolke aus negativer Materie zwischen allen Galaxien. Aber ist dies mit der Idee einer beschleunigten Expansion vereinbar?

Die negative Materie sollte zerstreut und verdünnt werden, da sie den Raum ausdehnt, und auf den ersten Blick scheint dies nicht mit unseren Beobachtungen eines sich beschleunigenden Universums vereinbar zu sein. Wir müssen jedoch bedenken, dass das Universum nur scheinbar "beschleunigt" wird, weil sich der Raum zwischen den Galaxien buchstäblich ausdehnt, nicht weil die Galaxien tatsächlich mit hoher Geschwindigkeit voneinander wegzoomen. Aus diesem Grund scheinen sich alle Galaxien (ab einer gewissen Entfernung) von uns zu entfernen.

Jedes Maß an beständiger Ausdehnung des Raumes wird die Illusion einer beschleunigten Ausdehnung verursachen, denn je weiter ein Objekt entfernt ist, desto mehr Raum gibt es zwischen uns und diesem Objekt, und somit gibt es mehr Raum, der gleichzeitig expandiert. Diese Theorie sagt voraus, dass die kosmologische Expansion langsamer wird, wenn die negative Materie verdünnt wird, aber aus unserem Bezugsrahmen wird es immer noch so aussehen, als würde sich das Universum beschleunigen.Oder besser ausgedrückt: Ein Objekt, das doppelt so weit entfernt ist wie ein zweites Objekt, scheint sich doppelt so schnell von uns wegzubeschleunigen wie das zweite Objekt.


Warum ist die Energiedichte der Dunklen Energiekomponente derzeit gleich groß wie die Dichte der Materie, wenn sich beide im Laufe der Zeit doch recht unterschiedlich entwickeln, könnte es einfach sein, dass wir genau zum richtigen Zeitpunkt beobachten?

Das Wesen des kosmischen Koinzidenzproblems besteht darin, dass, während die Strahlungs- und Materiedichte mit der Expansion des Universums sehr schnell und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abnimmt, eine dunkle Energiedichte, die durch eine kosmologische Konstante beschrieben wird, während der gesamten Geschichte des Universums konstant bleibt. Daher gibt es nur einen einzigen Zeitpunkt in der langen Geschichte des Universums, in dem die DE-Dichte und die Materiedichte ungefähr gleich sind. Der kosmische Zufall ist, dass dies erst vor kurzem bei einer Rotverschiebung von z 0,39 auftrat. Wenn diese aktuelle Epoche der kosmischen Beschleunigung noch etwas früher begonnen hätte, hätte die DE-Dominanz die Strukturbildung gestoppt und Galaxien, Sterne und Leben auf diesem Planeten würden nicht existieren. Wäre diese Epoche auch nur etwas später gewesen, hätten wir die aktuelle beschleunigte Expansion nicht entdeckt

Lassen Sie uns diesen "Zufall" aus der Perspektive der hier vorgestellten Theorie neu formulieren. Wenn die Dichte der dunklen Energie genau der Dichte der normalen Materie entspricht, was sagt uns das? Es sagt uns, dass negative Materie und positive Materie in gleichen Mengen erzeugt wurden, wie es zu Beginn vorhergesagt wurde. Es ist sicherlich kein Zufall, dass die Dichten übereinstimmen, sie haben immer gepasst und werden immer übereinstimmen. Aber warum bewirkt negative Energie dann, dass sich der Raum ausdehnt, wenn es die gleiche Menge an positiver Energie gibt?

Die Antwort auf dieses Problem könnte darin liegen, wie negative Energie und positive Energie im Raum verteilt sind. Denken Sie daran, dass sich die negative Energie wie ein Gas ausbreitet. Im Gegensatz zur positiven Energie, die sich zu Galaxien verdichtet, ist die negative Energie gleichmäßig verteilt und bedeckt eine riesige Oberfläche. Da die negative Energie im Vergleich zur positiven Energie eine Kraft über eine so große Oberfläche der Raumzeit ausübt, übertrifft sie die Anziehungskraft positiver Energie und bewirkt, dass sich die Raumzeit (zwischen Galaxien) ausdehnt.

Da haben Sie es, eine Theorie des negativen Raums und der negativen Energie, die es uns ermöglicht, dunkle Energie und dunkle Materie zu erklären und zu erklären, wie Energie aus dem Nichts erzeugt werden kann, ohne dass ein intelligenter Schöpfer erforderlich ist. Ich weiß, dass dies ein ziemlich langer Thread war, aber ich hoffe, er löst eine interessante Diskussion aus und vielleicht haben einige von euch Zeit, um zu sehen, ob sich die Zahlen summieren. Diese Theorie sollte ziemlich leicht zu widerlegen sein, weil ich viele kühne Behauptungen und Vorhersagen über die Natur der dunklen Materie und der dunklen Energie gemacht habe, die überprüfbar sein sollten.


Negative Energie von Planeten könnte erklären, warum Dunkle Energie das Universum derzeit schneller ausdehnt

1927 schlug George Lemaitre vor, dass unser expandierendes Universum von einem einzigen Punkt ausgeht. Aber erst 1929 erhielt der belgische Astronom und Mathematiker Anerkennung für seine Theorie. Der Physiker Howard P. Robertson erforschte die Theorie, nachdem er in einem veröffentlichten Artikel darüber gelesen hatte: „A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius, Accounting for the Radial Velocity of the Extragalactic Nebulae“. Die Grundlage dafür, wie das Universum im 20. Jahrhundert aufgebaut ist, stammt im Wesentlichen aus der Theorie von Lemaitre. Wissenschaftler haben jedoch eine große Sorge, die sie nicht feststellen können: Wie dunkle Energie unser Universum so schnell ausdehnt.

Wissenschaftler könnten Ihnen sagen, wie schnell sich das Universum ausdehnt: je nach Standort – zwischen 41,6 und 45,6 Meilen pro Sekunde. Sie können dir sagen, dass dunkle Energie der Stoff ist, aus dem der Weltraum besteht. Aber was sie dir nicht sagen können, ist der Grund, warum dunkle Energie unser Universum so schnell ausdehnt.

Wissenschaftler behaupten, dass die Galaxie mit zunehmender Größe mit mehr dunkler Energie gefüllt wird, was wiederum dazu führt, dass sich das Universum schneller ausdehnt. Die Rotverschiebung von fernen Galaxien kann diese Aussage bestätigen, da sie sich, während wir sprechen, weiter aus der Milchstraße herausstrecken, da dunkle Energie sie antreibt, während sie den Kosmos weiter ausdehnt.

Dunkle Energie kann ihren Prozess beschleunigen, wenn das Universum größer wird, aber Wissenschaftlern zufolge hat sich die Energie erst vor etwa vier Milliarden Jahren beschleunigt. Dunkle Energie ist neun Milliarden Jahre alt. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt dunkle Energie im Universum existierte, dann expandierte das Universum zu dieser Zeit sicherlich auch. Wie können wir also erklären, warum sich die Dunkle Energie ganze fünf Millionen Jahre lang nicht beschleunigt hat?

Derzeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxie ausdehnt, um 9% schneller Bewertung als vorhergesagt wurde, laut Plancks Beobachtung. Basierend auf seiner Beobachtung ist die Hubble-Konstante (aus dem 18. Jahrhundert) – die behauptet, dass es pro 1 Million Parsec im Raum eine Ausdehnung von 67 Kilometern pro Sekunde gibt – nicht mehr wirksam. Warum? Denn jetzt dehnt sich das Universum mit 74 Kilometern pro Sekunde aus.

Die Hubble-Konstante basiert auf „früher dunkler Energie“, sagen Astronomen von John Hopkins. Die abstrakte dunkle Energie war zu Beginn viel stärker kondensiert und wurde später wie Strahlung verdünnt, wodurch sich die Energie beschleunigte. Aber das ist nur eine Theorie und beinhaltet keine Spezifikation von Fakten, nur eine Hypothese.

Viele behaupten, dass die Hubble-Konstante nicht mehr relevant ist, sondern nur während eines bestimmten Zeitraums in der Geschichte genau. Was auch immer der Fall sein mag, das Universum dehnt sich aufgrund der dunklen Energie aus, die die Materie weiter im Weltraum schiebt, und zwar schneller, als es der Physik-Nobelpreisträger Max Plank berechnet hatte. Wissenschaftler können heute bis auf weiteres nur die Ursache der erhöhten Expansionsrate des Universums theoretisieren.

Während die Erdbevölkerung im 19. Jahrhundert knapp unter einer Milliarde lag, übersteigt die Bevölkerung heute 10 Milliarden. Dieser Anstieg um neun Milliarden bringt eine viel größere Energiemenge auf der ganzen Erde, die von den Menschen stammt, insbesondere durch unseren emotionalen Antrieb.

So wie das Universum angeblich von einer Singularität ausging, so auch der Hass, den wir für andere empfinden. Ein hasserfüllter Same wurde einst von einem Elternteil, einem Lehrer, einem Freund, einem Mitarbeiter, einer Berühmtheit oder einem Feind in einige von uns gepflanzt und hat sich seitdem ausgebreitet und ist außer Kontrolle geraten. Rassismus, Bigotterie, Nationalismus, Homophobie, Sexismus, Diskriminierung usw. haben unbestreitbar negative Gespräche, Äußerungen und Handlungen zwischen uns verursacht, die frustrierend zu Schüssen, Erhängen, Enthauptungen, Kehlenschlitzen und Knien in den Nacken geführt haben.

Diese negativen Reaktionen gegenüber Mitgliedern einer Gruppe, die einige von uns hassen, haben zu einem Universum schmerzhafter Schreie und schmerzhafter Schreie geführt, die von Mensch zu Mensch übertragen werden, alle, die mit unangenehmen und wütenden Gefühlen umgehen müssen, was häufig zu Vergeltungsmaßnahmen führt. Und es geht weiter und weiter und weiter und weiter. Es breitet sich auf der ganzen Welt aus und führt zu Gewalt, Betrug, Mobbing und Kriegen.

Der Krieg gegen Rassismus, Black Lives Matter, der syrische Bürgerkrieg, der mexikanische Drogenkrieg, der somalische Bürgerkrieg, der Kolumbien-Konflikt, der Moro-Konflikt, die Kampagne der Dissidenten der irischen Republikaner in unserer Welt umstritten und gekämpft, mit Tausenden von Toten, die pro Konflikt resultierten.

Die Welt ist ein gefährlicher Ort, um zu überleben, insbesondere im Jahr 2020. Und mit der Arbeitslosigkeit durch die Coronavirus-Pandemie sowie der um 20% gestiegenen Kriminalitätsrate in der US-amerikanischen Lebensmittelknappheit, der Rezession und vielen anderen beunruhigenden Ereignissen, die Notwendigkeit für den Menschen, zu überleben, ist eine solch herausfordernde Erfahrung, die normalerweise hauptsächlich Angst, Wut, Stress und Sorge entzündet – alles negative Emotionen.

Negative menschliche Emotionen – zusammen mit anderen Tieren wie Tiger, Löwen und Bären – zusammengenommen sind diese Emotionen viel stärker und einflussreicher – eine unaufhaltsame Kraft. Stellen Sie sich vor, diese kombinierte negative irdische Energie würde mit anderen negativen Energien von anderen bewohnbaren Planeten aus der Ferne kombiniert. Bei den negativen Energien der Erde, zusammen mit den negativen Energien von Außerirdischen anderer Galaxien, können wir nur eine noch stärkere Kraft negativer Energie erwarten.

Da dunkle Energie nicht erklärt werden kann, ist eine Theorie unserer hasserfüllten, rassistischen, kämpferischen Geister hier auf der Erde in Kombination mit potentiellen Geistern anderer bewohnbarer Planeten im Universum, die die dunkle Energie in Bewegung setzen, definitiv möglich und sinnvoll. Dies kann einen weiteren Grund dafür erklären, warum die Hubble-Konstante in den letzten Jahren als erfolglos galt, während die Erdbevölkerung um neun Milliarden zugenommen hat.

Wenn die schwarze Gemeinschaft auf der ganzen Welt wahrheitsgemäß gleiche Rechte erhält, die NASA die Solarenergie aus dem Weltraum herausfindet, der Reichtum gleichmäßiger verteilt wird, wenn die Bevölkerung wächst, Religionen Gemeinsamkeiten finden, Nationen ihre Egos begraben, mehr Führer erträglich werden, dann können wir vielleicht zurückschneiden auf Konflikte und drosselt wiederum die Geschwindigkeit, mit der dunkle Energie reist, was eine große Kälte im Weltraum erschreckend droht.

Unser widersprüchlicher und hasserfüllter Geist repräsentiert eine kalte Persönlichkeit. Während sich unser Universum ausdehnt, kühlt das Universum dabei ab. Je mehr Platz wir in unserem Universum haben, desto mehr Raumwärme muss dazu beitragen. Wissenschaftler sagen, dass das Universum eines Tages möglicherweise zu kalt werden könnte, um Leben zu erhalten. Darum geht es bei Big Chill. Sie sagen, dass das Universum in 5 Milliarden Jahren aufhören wird zu existieren, denn basierend auf der Geschwindigkeit, mit der es sich ausdehnt, weit über alle Jahre hinaus, die wir jemals leben werden. Aber wie kamen wir zu diesem Punkt beschleunigter dunkler Energie oder nur zum Beginn der dunklen Energie im Allgemeinen?

Ken Ham, ein Astrophysiker aus Harvard, vermutet, dass 10–20 Millionen Jahre nach dem Urknall das erste Lebenszeichen auf einem Asteroiden aufgetreten ist. Heute werden Asteroiden untersucht, um besser zu verstehen, wie das Leben entstand. Die Erde ist 4,543 Milliarden Jahre alt. Dunkle Energie ist 9 Milliarden Jahre alt. Das Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Es war vor 4 Milliarden Jahren, als sich die Expansion des Universums beschleunigte.

Zu diesem Zeitpunkt im Jahr 2020 haben Wissenschaftler die herrschenden Arten der Erde erst vor 397 Millionen Jahren entdeckt:

  • Tetrapode – regierte vor 397 Millionen Jahren
  • Synapsid – vor 320 Millionen Jahren
  • Pareiasaurier – vor 260 Millionen Jahren
  • Dinosaurier – vor 66 Millionen Jahren
  • 6-Fuß-Pinguine – regiert vor 59,5 Millionen Jahren

Wissenschaftler würden auch entdecken, dass sich Tiere vor etwa 340 Millionen Jahren zum ersten Mal voneinander trennten. Die Amphibien würden sich von den Tetrapoden abzweigen, um eine eigene Gruppe zu bilden. Vor etwa 310 Millionen Jahren trennten sich auch die Sauropsiden und Synapsiden voneinander. Vor etwa 320 Millionen Jahren dominierten die Synapsiden das Land.

Basierend auf der Theorie, dass dunkle Energie aus der negativen Energie stammt, die von Planeten entweicht, sind noch 4 Milliarden und 603 Jahre unerklärt. Und aus diesem Grund werden Wissenschaftler, während sie das Leben unserer Geschichte weiter studieren, immer wieder entdecken, dass es tatsächlich dominantere Lebenskräfte des Konflikts gab, die viel weiter zurückreichen als ihre aktuelle Forschung.

Das Leben begann laut Wissenschaftlern vor Milliarden von Jahren in einer einzelnen Zelle, und dann entwickelten sich mehrzellige Organismen. Basierend auf dem Jahr, in dem sich die Erde beschleunigte – vor 4 Milliarden Jahren – könnte es durchaus sinnvoll sein, vorzuschlagen, dass dies die Zeit ist, in der das intelligente Leben der Wirbel wirklich Gestalt annimmt. Tiere begannen, Land zu kolonisieren und zu erobern, was sicherlich Konflikte mit sich brachte, um dies zu tun.

Als der Urknall vor 13,8 Millionen Jahren etwas Neues auslöste, wer weiß, könnte es nur ein Teil eines sich wiederholenden Prozesses sein, der immer mit einer Energiespezifik begann – möglicherweise vor Billionen von Jahren – die explodiert, ein Universum erschafft ( welches Leben entsteht), friert es dann wegen der widersprüchlichen und hasserfüllten Fehler der Lebewesen zu, alle sterben und dann beginnt alles wieder von einem einzigen Energiepunkt aus. Aber der Kick zu all dem sind vielleicht dunkle Energieformen nur aus Hass, Konflikten und Kriegen.

Bis wir als Universum ohne Konflikte, Hass, Herrschaft usw. leben können, könnten wir diesen Weg des Universums immer wieder von vorne beginnen. Bis wir ausgestorben oder von einer anderen Spezies erobert werden, werden wir für immer verflucht sein. Und wer sagt, dass die Spezies, die uns erobert, nicht auch verflucht ist. Wir alle scheinen unsere Chance zu bekommen, den Fluss der dunklen Energie zu stoppen, an dem wir immer scheitern.


Positive Energie und Energieerhaltungssatz

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden – das ist das Gesetz der Energieerhaltung!

Wir hören seit Ewigkeiten, dass alles im Universum Energie ausstrahlt und verbraucht. Sätze wie „Positives/negatives Umfeld“ oder „er ist ein Mensch mit positiver/negativer Energie“ sind keinem von uns fremd.

2. Wenn es nicht erstellt oder zerstört werden kann, wo ist es dann versteckt?

Versuchen wir, diese Fragen zu beantworten!

Wir sagen oft „er/sie ist ein Mensch mit positiver Energie“ oder „Ich spüre positive Energie, wenn ich bei ihm/ihr bin“. Was genau bedeutet das?

Es ist die Liebe, Zuneigung, Fürsorge, das Verständnis, die der andere ausstrahlt und ich konsumiere all das - es stimuliert das Gefühl von Glück, Ruhe, Freude oder Glückseligkeit in mir und dann würde ich es Positive Energie nennen.

Dasselbe passiert, wenn mir jemand Wut, Hass, Eifersucht, Diskriminierung entgegenwirft, dass ich einen Zufluss negativer Energie in mir spüre. Dies mindert das Glücksgefühl und stört das Gleichgewicht in mir und ich könnte mich sprunghaft verhalten – entgegen meinem normalen Seinszustand.

So wissen wir zumindest genau, welche Energie gut und welche nicht gut für unser Wohlbefinden ist.
Was ist nun mit der zweiten Frage?

Wenn Energie nicht erzeugt oder vernichtet werden kann, muss sie bereits irgendwo vorhanden sein. Ich weiß, dass meine Seele Liebe und Zuneigung braucht, um sich glücklich zu fühlen, aber ich erwarte immer, dass mir jemand das gibt. Ich möchte, dass andere mich lieben, liebevoll sind, mich verstehen – damit ich die positive Energie spüren und glücklich sein kann.

Nach dem Energieerhaltungsgesetz existiert all dies bereits – Liebe, Zuneigung, Fürsorge ist allgegenwärtig.

Warum bin ich dann nicht immer glücklich?
Das liegt daran, dass ich nicht direkt mit der Energiequelle verbunden bin, die mir das liefern kann. Wir haben Leute sagen hören: ‚Niemand mag mich‘ ‚Niemand liebt mich‘ Jeder hasst mich‘, ‚Niemand kümmert sich um mich‘ und so weiter. Sie fühlen sich so, weil sie diese Energien von anderen Menschen erwartet haben, von jemand anderem.

Der wahre Grund für unser Elend ist nicht, dass wir keine positive Energie bekommen, sondern nicht genug danach suchen!

Die Quelle positiver Energie ist in jedem von uns verborgen – es ist unser normaler Seinszustand. Glücklich zu sein ist mein normaler Seinszustand – wenn es gestört wird, muss ich nicht nach draußen schauen, sondern mich daran erinnern, dass ich ein glücklicher Mensch bin und was auch immer passiert, außerhalb von mir – ich muss verhindern, dass was auch immer es durchdringt INNERE Rüstung des Glücks.

Versuchen Sie dies, wenn Sie sich jemals niedergeschlagen oder niedergeschlagen fühlen – schließen Sie die Augen für eine Weile und denken Sie an den schönsten Moment Ihres Lebens – Sie werden feststellen, dass Sie plötzlich mit positiver Energie gefüllt sind.
So funktioniert das Energieerhaltungsgesetz.
Die Energie wurde in einem Teil des Geistes gespeichert, als Erinnerung an ein Ereignis, das in der Vergangenheit passiert ist – wenn Sie diesen Teil kitzeln, wird er wieder lebendig und füllt Sie wieder mit derselben Energie.

Ja, das ist auch bei negativer Energie der Fall – aber dann sage ich, es liegt an Ihnen, zu entscheiden, ob Sie Ihr Haus mit schönen Blumen dekorieren oder Müll lagern möchten.
Das Zurückhalten von Müll, Abfall oder schlechten Erinnerungen baut negative Energie in einem selbst auf und wenn man einmal etwas in sich hat, wird es irgendwann von anderen gesehen oder gefühlt.

Also lass los – lösche – lösche alle schlechten Erinnerungen aus deinem Leben, damit, wenn du dich zurücklehnst, um die Momente noch einmal zu erleben – alles, was du fühlst, Positivität ist.

Alles, was wir tun müssen, ist, die Momente des Glücks und der Glückseligkeit immer in unserem Kopf lebendig zu halten und niemals einen „nicht so glücklichen“ Moment vorübergehen zu lassen und die Party zu verderben!

Ein Akt der Freundlichkeit kann wiederum Millionen ähnlicher Akte hervorbringen, die nicht neu sind, aber bereits existierten – nur Wiedererlebt!

Verbreite Liebe und Zuneigung – dafür sind wir da und das ist unser normaler Seinszustand!

Lassen Sie mich in den Kommentaren unten wissen, was Sie davon halten und verbreiten Sie die Positivität.


Wenn Raum negative Energie und Materie positive Energie ist, bedeutet das dann, dass das Universum endlich ist? - Astronomie

durch Lawrence H. Ford und Thomas A. Roman

Scientific American, Januar 2000

über die WayBackMachine-Website wiederhergestellt

Der Bau von Wurmlöchern und Warpantrieb würde eine sehr ungewöhnliche Energieform erfordern.

Wenn ein Wurmloch existieren könnte, würde es einem ansonsten weit entfernten Teil des Kosmos als kugelförmige Öffnung erscheinen. Auf diesem manipulierten Foto des Times Square ermöglicht das Wurmloch den New Yorkern, mit einem einzigen Schritt in die Sahara zu gehen, anstatt Stunden im Flugzeug nach Tamanrasset zu verbringen. Obwohl ein solches Wurmloch keine bekannten physikalischen Gesetze bricht, würde es die Produktion unrealistischer Mengen negativer Energie erfordern.

Kann eine Raumregion weniger als nichts enthalten?

Der gesunde Menschenverstand würde sagen, nein, man könnte höchstens alle Materie und Strahlung entfernen und im Vakuum zurückbleiben. Aber die Quantenphysik hat eine nachgewiesene Fähigkeit, die Intuition zu verwirren, und dieser Fall ist keine Ausnahme. Es stellt sich heraus, dass eine Raumregion weniger als nichts enthalten kann. Seine Energie pro Volumeneinheit – die Energiedichte – kann kleiner als Null sein.

Unnötig zu erwähnen, dass die Auswirkungen bizarr sind. Gemäß Einsteins Gravitationstheorie, Allgemeine Relativitätstheorie, die Anwesenheit von Materie und Energie verzerrt das geometrische Gefüge von Raum und Zeit. Was wir als Gravitation wahrnehmen, ist die Raum-Zeit-Verzerrung, die durch normale, positive Energie oder Masse erzeugt wird.

Aber wenn negative Energie oder Masse – sogenannte exotische Materie – die Raumzeit verbiegt, könnten alle möglichen erstaunlichen Phänomene möglich werden: durchquerbare Wurmlöcher, die als Tunnel zu ansonsten weit entfernten Teilen des Universums fungieren könnten, was einen schnelleren Warpantrieb ermöglichen würde -Überlicht-Reisen und Zeitmaschinen, die Reisen in die Vergangenheit ermöglichen könnten.

Negative Energie könnte sogar verwendet werden, um Perpetuum-Motion-Maschinen zu bauen oder Schwarze Löcher zu zerstören. Eine Star Trek-Episode könnte nicht mehr verlangen.

Bei Physikern lassen diese Auswirkungen Alarmglocken läuten. Die potenziellen Paradoxien von Zeitreisen in die Vergangenheit, wie das Töten Ihres Großvaters vor der Empfängnis Ihres Vaters, werden seit langem in der Science-Fiction erforscht, und auch die anderen Folgen exotischer Materie sind problematisch.

Sie werfen eine Frage von grundlegender Bedeutung auf: Setzen die physikalischen Gesetze, die negative Energie zulassen, ihrem Verhalten Grenzen?

Wir und andere haben entdeckt, dass die Natur der Größe und Dauer negativer Energie strenge Beschränkungen auferlegt, was (leider würden manche sagen) die Konstruktion von Wurmlöchern und Warpantrieben sehr unwahrscheinlich erscheinen lassen.

Bevor wir fortfahren, sollten wir die Aufmerksamkeit des Lesers darauf lenken, was negative Energie nicht ist.

Es sollte nicht mit Antimaterie verwechselt werden, die positive Energie hat. Wenn ein Elektron und sein Antiteilchen, ein Positron, kollidieren, vernichten sie sich. Das Endprodukt sind Gammastrahlen, die positive Energie tragen. Wenn Antiteilchen aus negativer Energie bestehen würden, würde eine solche Wechselwirkung zu einer Endenergie von Null führen.

Man sollte negative Energie auch nicht mit der Energie verwechseln, die mit der kosmologischen Konstante verbunden ist, die in inflationären Modellen des Universums postuliert wird [siehe "Kosmologische Antigravitation", von Lawrence M. Krauss SCIENTIFIC AMERICAN, Januar 1999]. Eine solche Konstante repräsentiert negativen Druck, aber positive Energie. (Einige Autoren nennen diese exotische Materie, wir behalten uns den Begriff für negative Energiedichten vor.)

Das Konzept der negativen Energie ist keine reine Fantasie, einige seiner Wirkungen wurden sogar im Labor hergestellt. Sie ergeben sich aus der Heisenbergschen Unschärferelation, die verlangt, dass die Energiedichte eines elektrischen, magnetischen oder anderen Feldes zufällig schwankt. Selbst wenn die Energiedichte im Mittel Null ist, wie im Vakuum, schwankt sie.

Daher kann das Quantenvakuum im klassischen Sinne des Wortes niemals leer bleiben, es ist ein aufgewühltes Meer von "virtuellen" Teilchen, die spontan in die Existenz ein- und ausbrechen [siehe " Exploiting Zero-Point Energy" von Philip Yam SCIENTIFIC AMERICAN, Dezember 1997]. In der Quantentheorie entspricht die übliche Vorstellung von Nullenergie dem Vakuum mit all diesen Schwankungen.

Wenn man es also irgendwie schaffen kann, die Wellen zu dämpfen, hat das Vakuum weniger Energie als normalerweise, dh weniger als Nullenergie.

Lichtwellen haben normalerweise an verschiedenen Punkten im Raum eine positive oder null Energiedichte (oben). Aber in einem sogenannten gequetschten Zustand kann die Energiedichte zu einem bestimmten Zeitpunkt an einigen Stellen negativ werden (unten). Um dies zu kompensieren, muss die positive Spitzendichte zunehmen.

Beispielsweise haben Forscher der Quantenoptik spezielle Feldzustände geschaffen, in denen destruktive Quanteninterferenzen die Vakuumfluktuationen unterdrücken. Diese sogenannten gequetschten Vakuumzustände beinhalten negative Energie. Genauer gesagt sind sie mit Bereichen abwechselnder positiver und negativer Energie verbunden.

Die über den gesamten Raum gemittelte Gesamtenergie bleibt positiv, das Zusammendrücken des Vakuums erzeugt negative Energie an einer Stelle zum Preis von zusätzlicher positiver Energie an anderer Stelle. Ein typisches Experiment beinhaltet Laserstrahlen, die durch nichtlineare optische Materialien gehen [siehe "Squeezed Light", von Richart E. Slusher und Bernard Yurke SCIENTIFIC AMERICAN, Mai 1988]. Das intensive Laserlicht induziert das Material, um Paare von Lichtquanten, Photonen, zu erzeugen. Diese Photonen verstärken und unterdrücken abwechselnd die Vakuumfluktuationen, was zu Bereichen positiver bzw. negativer Energie führt.

Ein anderes Verfahren zur Erzeugung negativer Energie führt geometrische Grenzen in einen Raum ein. 1948 zeigte der niederländische Physiker Hendrik B. G. Casimir, dass zwei ungeladene parallele Metallplatten die Vakuumfluktuationen so verändern, dass sie sich gegenseitig anziehen. Die Energiedichte zwischen den Platten wurde später als negativ berechnet. Tatsächlich reduzieren die Platten die Schwankungen im Spalt zwischen ihnen, wodurch negative Energie und Druck erzeugt werden, der die Platten zusammenzieht.

Je enger die Lücke ist, desto negativer sind Energie und Druck und desto stärker ist die Anziehungskraft.

Der Casimir-Effekt wurde kürzlich von Steve K. Lamoreaux vom Los Alamos National Laboratory und von Umar Mohideen von der University of California in Riverside und seiner Kollegin Anushree Roy gemessen. In ähnlicher Weise sagten Paul C. W. Davies und Stephen A. Fulling, damals am King’s College der University of London, in den 1970er Jahren voraus, dass eine sich bewegende Grenze, wie beispielsweise ein sich bewegender Spiegel, einen Fluss negativer Energie erzeugen könnte.

Sowohl für den Casimir-Effekt als auch für die gequetschten Zustände haben Forscher nur die indirekten Auswirkungen negativer Energie gemessen.

Der direkte Nachweis ist schwieriger, könnte aber mit Atomspins möglich sein, wie Peter G. Grove, damals im britischen Innenministerium, Adrian C. Ottewill, dann an der Universität Oxford und einer von uns (Ford) 1992 vorgeschlagen haben.

Das Konzept der negativen Energie taucht in mehreren Bereichen der modernen Physik auf.

Es hat eine enge Verbindung zu Schwarzen Löchern, jenen mysteriösen Objekten, deren Gravitationsfeld so stark ist, dass nichts aus ihrer Grenze, dem Ereignishorizont, entkommen kann.

1974 Stephen W. Hawking von der University of Cambridge machte seine berühmte Vorhersage, dass Schwarze Löcher durch die Emission von Strahlung verdampfen [siehe "The Quantum Mechanics of Black Holes" von Stephen W. Hawking SCIENTIFIC AMERICAN, Januar 1977].

Ein Schwarzes Loch strahlt Energie mit einer Geschwindigkeit ab, die umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Masse ist. Obwohl die Verdampfungsrate nur bei Schwarzen Löchern mit subatomarer Größe groß ist, stellt sie eine entscheidende Verbindung zwischen den Gesetzen Schwarzer Löcher und den Gesetzen der Thermodynamik her. Die Hawking-Strahlung ermöglicht es Schwarzen Löchern, mit ihrer Umgebung in thermisches Gleichgewicht zu kommen.

Auf den ersten Blick führt Verdunstung zu einem Widerspruch. Der Horizont ist eine Einbahnstraße, Energie kann nur nach innen fließen. Wie kann ein Schwarzes Loch also Energie nach außen abstrahlen? Weil Energie gespart werden muss, ist die Erzeugung positiver Energie - was entfernte Beobachter als die Hawking-Strahlung - wird von einem Fluss negativer Energie in das Loch begleitet. Hier wird die negative Energie durch die extreme Raumzeitkrümmung in der Nähe des Lochs erzeugt, die die Vakuumfluktuationen stört. Auf diese Weise wird negative Energie für die Konsistenz der Vereinigung der Physik Schwarzer Löcher mit der Thermodynamik benötigt.

Das Schwarze Loch ist nicht die einzige gekrümmte Region der Raumzeit, in der negative Energie eine Rolle zu spielen scheint. Ein anderes ist das Wurmloch - eine hypothetische Art von Tunnel, der eine Region von Raum und Zeit mit einer anderen verbindet. Physiker dachten früher, dass Wurmlöcher nur auf den allerfeinsten Längenskalen existieren und wie virtuelle Teilchen in die Existenz hinein- und wieder verschwinden [siehe "Quantum Gravity, by Bryce S. DeWitt SCIENTIFIC AMERICAN, Dezember 1983].

In den frühen 1960er Jahren zeigten die Physiker Robert Fuller und John A. Wheeler, dass größere Wurmlöcher unter ihrer eigenen Schwerkraft so schnell kollabieren, dass selbst ein Lichtstrahl nicht genug Zeit hätte, um sie zu durchqueren.

Aber in den späten 1980er Jahren verschiedene Forscher - insbesondere Michael S. Morris und Kip S. Thorne vom California Institute of Technology und Matt Visser der Washington University - anders gefunden.

Bestimmte Wurmlöcher könnten tatsächlich groß genug für eine Person oder ein Raumschiff gemacht werden. Jemand könnte die Mündung eines auf der Erde stationierten Wurmlochs betreten, ein kurzes Stück in das Wurmloch gehen und den anderen Mund, sagen wir, in der Andromeda-Galaxie verlassen. Der Haken daran ist, dass durchquerbare Wurmlöcher negative Energie benötigen. Da negative Energie gravitativ abstoßend ist, würde sie den Kollaps des Wurmlochs verhindern.

Damit ein Wurmloch durchquert werden kann, sollte es (mindestens) Signale in Form von Lichtstrahlen passieren lassen. Lichtstrahlen, die in eine Mündung eines Wurmlochs eintreten, konvergieren, aber um aus der anderen Mündung austreten zu können, müssen sie defokussieren – mit anderen Worten, sie müssen irgendwo dazwischen konvergieren und divergieren [siehe Abbildung unten]. Diese Defokussierung erfordert negative Energie.

Während die durch das anziehende Gravitationsfeld gewöhnlicher Materie erzeugte Raumkrümmung wie eine Sammellinse wirkt, wirkt negative Energie wie eine Zerstreuungslinse.

Lichtwellen haben normalerweise an verschiedenen Punkten im Raum eine positive oder null Energiedichte (oben). Aber in einem sogenannten gequetschten Zustand kann die Energiedichte zu einem bestimmten Zeitpunkt an einigen Stellen negativ werden (unten). Um dies zu kompensieren, muss die positive Spitzendichte zunehmen.

Solche Raum-Zeit-Verdrehungen würden auch einen weiteren Grundpfeiler der Science-Fiction ermöglichen: Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit.

1994 Miguel Alcubierre Moya, dann an der University of Wales in Cardiff, entdeckte eine Lösung für Einsteins Gleichungen, die viele der gewünschten Eigenschaften des Warpantriebs aufweist. Es beschreibt eine Raum-Zeit-Blase, die ein Raumschiff mit beliebig hohen Geschwindigkeiten relativ zu Beobachtern außerhalb der Blase transportiert. Berechnungen zeigen, dass negative Energie benötigt wird.

Der Warp-Antrieb scheint Einsteins spezielle Relativitätstheorie zu verletzen. Aber die spezielle Relativitätstheorie besagt, dass Sie in einem fairen Rennen, bei dem Sie und das Signal dieselbe Route verfolgen, einem Lichtsignal nicht entkommen können. Wenn die Raumzeit verzerrt ist, könnte es möglich sein, ein Lichtsignal zu schlagen, indem man eine andere Route nimmt, eine Abkürzung.

Die Kontraktion der Raumzeit vor der Blase und die Expansion dahinter schaffen eine solche Abkürzung [siehe Abbildung unten].

Die Raum-Zeit-Blase kommt dem "Warp-Antrieb" der Science-Fiction am nächsten. Es kann ein Raumschiff mit beliebig hohen Geschwindigkeiten transportieren. Die Raumzeit zieht sich an der Vorderseite der Blase zusammen, wodurch die Entfernung zum Ziel verringert wird, und dehnt sich hinten aus, wodurch die Entfernung vom Ursprung vergrößert wird (Pfeile). Das Schiff selbst steht relativ zum Raum in unmittelbarer Umgebung still. Besatzungsmitglieder erfahren keine Beschleunigung. An den Seiten der Blase wird negative Energie (blau) benötigt.

Ein Problem mit dem Originalmodell von Alcubierre, auf das von hingewiesen wurde Sergei V. Krasnikov des Zentrales Astronomisches Observatorium bei Pulkovo bei St. Petersburg, ist, dass das Innere der Kettblase ursächlich von ihrer Vorderkante getrennt ist.

Ein Raumschiffkapitän im Inneren kann die Blase nicht steuern oder ein- oder ausschalten, eine externe Agentur muss sie im Voraus einrichten. Um dieses Problem zu umgehen, Krasnikov schlug eine "superluminale U-Bahn" vor, eine Röhre aus modifizierter Raumzeit (nicht dasselbe wie ein Wurmloch), die die Erde und einen entfernten Stern verbindet.

Innerhalb der Röhre ist eine überluminale Bewegung in eine Richtung möglich. Während der Hinfahrt mit Unterlichtgeschwindigkeit würde eine Raumschiffbesatzung eine solche Röhre erstellen. Auf dem Rückweg konnten sie ihn mit Warp-Geschwindigkeit durchqueren. Wie Warpblasen enthält die U-Bahn negative Energie. Seitdem haben Ken D. Olum von der Tufts University und Visser zusammen mit Bruce Bassett von Oxford und Stefano Liberati von der International School for Advanced Studies in Triest gezeigt, dass jedes Programm für Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit die Verwendung von negative Energie.

Wenn man Wurmlöcher oder Warpantriebe konstruieren kann, könnten Zeitreisen möglich werden. Der Zeitverlauf ist relativ und hängt von der Geschwindigkeit des Beobachters ab. Eine Person, die die Erde in einem Raumschiff verlässt, mit nahezu Lichtgeschwindigkeit reist und zurückkehrt, wird weniger gealtert sein als jemand, der auf der Erde bleibt.

Wenn es dem Reisenden gelingt, einem Lichtstrahl zu entkommen, vielleicht indem er eine Abkürzung durch ein Wurmloch oder eine Warpblase nimmt, kann er zurückkehren, bevor er gegangen ist. Morris, Thorne und Ulvi Yurtsever, damals am Caltech, schlugen 1988 eine Wurmloch-Zeitmaschine vor, und ihre Arbeit hat in den letzten zehn Jahren viel Forschung über Zeitreisen angeregt.

1992 Hawking bewiesen, dass jede Konstruktion einer Zeitmaschine in einem endlichen Bereich der Raumzeit von Natur aus negative Energie benötigt.

Der Blick von der Brücke eines überlichtschnellen Raumschiffs in Richtung des Kleinen Wagens (oben) sieht nicht so aus wie die Sternenstreifen, die normalerweise in Science-Fiction dargestellt werden.

Mit zunehmender Geschwindigkeit erscheinen Sterne vor dem Schiff (linke Spalte) immer näher an der Bewegungsrichtung und werden blauer. Hinter dem Schiff (rechte Spalte) rücken Sterne näher an eine Position direkt achteraus, röten sich und verschwinden schließlich ganz aus dem Blickfeld. Das Licht von Sternen direkt darüber oder darunter bleibt unbeeinflusst.

Negative Energie ist so seltsam, dass man meinen könnte, es müsse gegen ein physikalisches Gesetz verstoßen.

Vor und nach der Erzeugung gleicher Mengen negativer und positiver Energie im zuvor leeren Raum, die Gesamtenergie ist null, so dass der Energieerhaltungssatz eingehalten wird. Aber es gibt viele Phänomene, die Energie sparen, aber in der realen Welt nie auftreten. Ein zerbrochenes Glas setzt sich nicht wieder zusammen, und Wärme fließt nicht spontan von einem kälteren zu einem heißeren Körper. Solche Effekte sind durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verboten.

Dieses allgemeine Prinzip besagt, dass der Grad der Unordnung eines Systems – seine Entropie – nicht ohne Energiezufuhr von selbst abnehmen kann. So benötigt ein Kühlschrank, der Wärme aus seinem kalten Innenraum in den wärmeren Außenraum pumpt, eine externe Stromquelle. Ebenso verbietet auch der zweite Hauptsatz die vollständige Umwandlung von Wärme in Arbeit.

Negative Energie kollidiert möglicherweise mit dem zweiten Hauptsatz. Stellen Sie sich einen exotischen Laser vor, der einen stetig ausgehenden Strahl negativer Energie erzeugt. Energieeinsparung erfordert, dass ein Nebenprodukt ein stetiger Strom positiver Energie ist. Man könnte den negativen Energiestrahl in einen entfernten Winkel des Universums lenken, während man die positive Energie nutzt, um nützliche Arbeit zu verrichten.

Dieser scheinbar unerschöpfliche Energievorrat könnte genutzt werden, um ein Perpetuum Mobile zu bauen und damit den zweiten Hauptsatz zu verletzen. Wenn der Strahl auf ein Glas Wasser gerichtet wäre, könnte er das Wasser kühlen, während die extrahierte positive Energie verwendet wird, um einen kleinen Motor anzutreiben, der einen Kühlschrank ohne externe Stromversorgung bereitstellt. Diese Probleme entstehen nicht aus der Existenz negativer Energie per se, sondern aus der uneingeschränkten Trennung von negativer und positiver Energie.

Entfesselte negative Energie hätte auch tiefgreifende Konsequenzen für Schwarze Löcher. Wenn ein Schwarzes Loch durch den Kollaps eines sterbenden Sterns entsteht, sagt die Allgemeine Relativitätstheorie die Bildung einer Singularität voraus, einer Region, in der das Gravitationsfeld unendlich stark wird. Zu diesem Zeitpunkt können die Allgemeine Relativitätstheorie und tatsächlich alle bekannten Gesetze der Physik nicht sagen, was als nächstes passiert.

Diese Unfähigkeit ist ein tiefgreifendes Versagen der gegenwärtigen mathematischen Beschreibung der Natur. Solange die Singularität jedoch innerhalb eines Ereignishorizonts verborgen ist, ist der Schaden begrenzt. Die Beschreibung der Natur überall außerhalb des Horizonts bleibt davon unberührt.

Deshalb, Roger Penrose of Oxford schlug die Hypothese der kosmischen Zensur vor:

Bei speziellen Typen von geladenen oder rotierenden Schwarzen Löchern – sogenannten extremen Schwarzen Löchern – könnte im Prinzip bereits eine kleine Zunahme der Ladung oder des Spins oder eine Abnahme der Masse den Horizont zerstören und das Loch in eine nackte Singularität verwandeln.

Versuche, diese Schwarzen Löcher mit gewöhnlicher Materie aufzuladen oder hochzudrehen, scheinen aus verschiedenen Gründen fehlzuschlagen.

Man könnte sich stattdessen vorstellen, eine Massenabnahme zu erzeugen, indem man einen Strahl negativer Energie durch das Loch richtet, ohne seine Ladung oder seinen Spin zu ändern, wodurch die kosmische Zensur untergraben wird. Einen solchen Strahl könnte man zum Beispiel mit einem beweglichen Spiegel erzeugen. Im Prinzip bräuchte es nur eine winzige Menge negativer Energie, um den Zustand eines extremen Schwarzen Lochs dramatisch zu ändern.

Daher könnte dies das Szenario sein, in dem negative Energie am wahrscheinlichsten makroskopische Effekte hervorruft.

Nicht getrennt und nicht gleich

Glücklicherweise (oder auch nicht, je nach Standpunkt) scheint die Quantentheorie zwar die Existenz negativer Energie zuzulassen, aber sie scheint ihrer Größe und Dauer auch starke Einschränkungen – bekannt als Quantenungleichungen – aufzuerlegen. Diese Ungleichungen wurden erstmals 1978 von Ford vorgeschlagen.

In den letzten zehn Jahren wurden sie von uns und anderen bewiesen und verfeinert, darunter Eanna E. Flanagan von der Cornell University, Michael J. Pfenning, dann bei Tufts, Christopher J. Fewster und Simon P. Eveson von der University of York und Edward Teo der National University of Singapore.

Die Ungleichungen haben eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Unschärfeprinzip. Sie sagen, dass ein Strahl negativer Energie nicht beliebig lange beliebig intensiv sein kann. Die zulässige Größe der negativen Energie hängt umgekehrt mit ihrer zeitlichen oder räumlichen Ausdehnung zusammen. Ein intensiver Puls negativer Energie kann für kurze Zeit andauern, ein schwacher Puls kann länger dauern. Außerdem muss einem anfänglichen negativen Energieimpuls ein größerer Impuls positiver Energie folgen [siehe Abbildung unten].

Je größer die Größe der negativen Energie ist, desto näher muss ihr positives Gegenstück sein. Diese Beschränkungen sind unabhängig von den Details, wie die negative Energie erzeugt wird. Man kann sich negative Energie als Energiekredit vorstellen. So wie eine Schuld negatives Geld ist, das zurückgezahlt werden muss, ist negative Energie ein Energiedefizit.

Wie wir weiter unten diskutieren werden, geht die Analogie noch weiter.

Impulse negativer Energie werden von der Quantentheorie zugelassen, aber nur unter drei Bedingungen. Erstens, je länger der Puls dauert, desto schwächer muss er sein (a, b). Zweitens muss ein Impuls positiver Energie folgen. Die Stärke des positiven Impulses muss die des negativen anfänglichen Impulses übersteigen. Drittens, je länger das Zeitintervall zwischen den beiden Pulsen ist, desto größer muss der positive sein - ein Effekt, der als Quanteninteresse bekannt ist (c).

In dem Casimir-Effekt, kann die negative Energiedichte zwischen den Platten unbegrenzt bestehen, aber große negative Energiedichten erfordern einen sehr kleinen Plattenabstand.

Die Größe der negativen Energiedichte ist umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Plattenabstands. So wie ein Puls mit einer sehr negativen Energiedichte zeitlich begrenzt ist, muss eine sehr negative Casimir-Energiedichte zwischen eng beieinander liegenden Platten eingeschlossen werden.

Nach den Quantenungleichungen kann die Energiedichte in der Lücke negativer gemacht werden als die Casimir-Wert, aber nur vorübergehend. Je mehr man versucht, die Energiedichte unter den Casimir-Wert zu drücken, desto kürzer ist die Zeit, über die diese Situation aufrechterhalten werden kann.

Bei der Anwendung auf Wurmlöcher und Warpantriebe implizieren die Quantenungleichungen typischerweise, dass solche Strukturen entweder auf submikroskopische Größen beschränkt sein müssen oder, wenn sie makroskopisch sind, die negative Energie auf unglaublich dünne Bänder beschränkt werden muss. 1996 zeigten wir, dass ein submikroskopisches Wurmloch einen Halsradius von nicht mehr als 10 -32 Metern haben würde.

Dies ist nur geringfügig größer als die Planck-Länge, 10 -35 Meter, die kleinste Entfernung, die eine bestimmte Bedeutung hat. Wir fanden heraus, dass es möglich ist, Modelle von Wurmlöchern von makroskopischer Größe zu haben, aber nur um den Preis, die negative Energie auf ein extrem dünnes Band um den Hals zu beschränken. Zum Beispiel erfordert ein Halsradius von 1 Meter in einem Modell, dass die negative Energie ein Band ist, das nicht dicker als 10 -21 Meter ist, ein Millionstel der Größe eines Protons.

Visser hat geschätzt, dass die negative Energie, die für ein Wurmloch dieser Größe erforderlich ist, eine Größenordnung hat, die der Gesamtenergie entspricht, die von 10 Milliarden Sternen in einem Jahr erzeugt wird. Bei größeren Wurmlöchern verbessert sich die Situation nicht wesentlich. Für das gleiche Modell ist die maximal zulässige Dicke des negativen Energiebandes proportional zur Kubikwurzel des Halsradius. Selbst wenn der Halsradius auf eine Größe von einem Lichtjahr vergrößert wird, muss die negative Energie immer noch auf einen Bereich kleiner als ein Protonenradius beschränkt werden, und die erforderliche Gesamtmenge steigt linear mit der Halsgröße.

Es scheint, dass Wurmloch-Ingenieure vor gewaltigen Problemen stehen.

Sie müssen einen Mechanismus finden, um große Mengen negativer Energie auf extrem dünne Volumina zu beschränken. Sogenannte kosmische Strings, die in einigen kosmologischen Theorien vermutet werden, beinhalten sehr große Energiedichten in langen, schmalen Linien. Aber alle bekannten physikalisch vernünftigen kosmischen String-Modelle haben positive Energiedichten.

Warpantriebe sind noch stärker eingeschränkt, wie Pfenning und Allen Everett von Tufts in Zusammenarbeit mit uns gezeigt haben. In Alcubierres Modell darf eine Warpblase, die sich mit 10-facher Lichtgeschwindigkeit (Warpfaktor 2, im Sprachgebrauch von Star Trek: The Next Generation) bewegt, eine Wandstärke von nicht mehr als 10 -32 Meter haben.

Eine Blase, die groß genug ist, um ein Raumschiff mit einem Durchmesser von 200 Metern einzuschließen, würde eine Gesamtmenge negativer Energie erfordern, die dem 10-Milliardenfachen der Masse des beobachtbaren Universums entspricht. Ähnliche Einschränkungen gelten für die superluminale U-Bahn von Krasnikov.

Eine Modifikation des Modells von Alcubierre wurde kürzlich von . konstruiert Chris Van Den Broeck der Katholischen Universität Löwen in Belgien. Es erfordert viel weniger negative Energie, platziert das Raumschiff jedoch in einer gekrümmten Raum-Zeit-Flasche, deren Hals etwa 10 -32 Meter breit ist, eine schwierige Aufgabe.

Diese Ergebnisse scheinen es eher unwahrscheinlich zu machen, dass man Wurmlöcher und Warpantriebe mit negativer Energie konstruieren könnte, die durch Quanteneffekte erzeugt wird.

Kosmisches Blinken und Quanteninteresse

Die Quantenungleichungen verhindern Verletzungen des zweiten Hauptsatzes.

Wenn man versucht, einen Impuls negativer Energie zu verwenden, um ein heißes Objekt zu kühlen, folgt schnell ein größerer Impuls positiver Energie, der das Objekt wieder aufheizt. Ein schwacher negativer Energieimpuls könnte längere Zeit von seinem positiven Gegenstück getrennt bleiben, aber seine Auswirkungen wären von normalen thermischen Schwankungen nicht zu unterscheiden.

Versuche, negative Energie von positiver Energie einzufangen oder abzuspalten, scheinen ebenfalls fehlzuschlagen. Man könnte beispielsweise einen Energiestrahl abfangen, indem man eine Box mit einem Shutter verwendet. Durch Schließen des Verschlusses könnte man hoffen, einen Impuls negativer Energie einzufangen, bevor die ausgleichende positive Energie eintrifft.

Aber schon beim Schließen des Verschlusses entsteht ein Energiefluss, der die negative Energie, die er einfangen soll, aufhebt [siehe Abbildung unten].

Der Versuch, die Quantengesetze zu umgehen, die negative Energie regieren, endet unweigerlich in einer Enttäuschung. Der Experimentator beabsichtigt, einen negativen Energiepuls von seinem kompensierenden positiven Energiepuls zu trennen. Nähern sich die Impulse einem Kästchen (a), versucht der Experimentator, das negative zu isolieren, indem er den Deckel schließt, nachdem es eingetreten ist (b). Doch schon das Schließen des Deckels erzeugt einen zweiten positiven Energieimpuls im Inneren der Box (c).

Wir haben gezeigt, dass es ähnliche Einschränkungen bei Verstößen gegen die kosmische Zensur gibt.

Ein Impuls negativer Energie, der in ein geladenes Schwarzes Loch injiziert wird, könnte den Horizont kurzzeitig zerstören und die Singularität im Inneren freilegen. Aber dem Puls muss ein Puls positiver Energie folgen, der die nackte Singularität wieder in ein Schwarzes Loch verwandeln würde – ein Szenario, das wir kosmisches Blitzen genannt haben. Die beste Chance, kosmisches Blitzen zu beobachten, wäre, die zeitliche Trennung zwischen negativer und positiver Energie zu maximieren, damit die nackte Singularität so lange wie möglich andauern kann.

Aber dann müsste die Größe des negativen Energieimpulses gemäß den Quantenungleichungen sehr klein sein. Die durch den negativen Energieimpuls verursachte Massenänderung des Schwarzen Lochs wird durch die normalen Quantenfluktuationen in der Masse des Lochs ausgewaschen, die eine natürliche Folge des Unsicherheitsprinzips sind. Der Blick auf die nackte Singularität würde dadurch verschwommen, sodass ein entfernter Beobachter nicht eindeutig nachweisen könnte, dass die kosmische Zensur verletzt wurde.

Vor kurzem wir, und auch Frans Pretorius, dann an der University of Victoria, sowie Fewster und Teo haben gezeigt, dass die Quantenungleichungen zu noch stärkeren Grenzen der negativen Energie führen. Der positive Impuls, der notwendigerweise einem anfänglichen negativen Impuls folgt, muss den negativen Impuls, den er überkompensieren muss, mehr als kompensieren.

Der Betrag der Überkompensation nimmt mit dem Zeitintervall zwischen den Impulsen zu. Daher können die negativen und positiven Impulse niemals dazu gebracht werden, sich gegenseitig exakt aufzuheben. Die positive Energie muss immer einen als Quanteninteresse bekannten Effekt dominieren. Wenn man sich negative Energie als Energiedarlehen vorstellt, muss das Darlehen mit Zinsen zurückgezahlt werden. Je länger die Kreditlaufzeit oder je größer die Kreditsumme, desto höher sind die Zinsen. Außerdem gilt: Je größer der Kredit, desto kleiner ist die maximal zulässige Kreditlaufzeit. Die Natur ist ein gewitzter Banker und fordert immer seine Schulden ein.

Das Konzept der negativen Energie berührt viele Bereiche der Physik: Gravitation, Quantentheorie, Thermodynamik. Die Verflechtung so vieler verschiedener Teile der Physik veranschaulicht die enge logische Struktur der Naturgesetze.

Einerseits scheint negative Energie erforderlich zu sein, um Schwarze Löcher mit der Thermodynamik in Einklang zu bringen. Andererseits verhindert die Quantenphysik die uneingeschränkte Erzeugung negativer Energie, die den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verletzen würde. Ob diese Einschränkungen auch Merkmale einer tiefer liegenden Theorie wie der Quantengravitation sind, bleibt abzuwarten.

Die Natur hält zweifellos noch mehr Überraschungen bereit.

Lawrence H. Ford und Thomas A. Roman arbeiten seit über einem Jahrzehnt an Fragen der negativen Energie zusammen. Ford erhielt seinen Ph.D. von der Princeton University im Jahr 1974 und arbeitete unter John Wheeler, einem der Begründer der Physik Schwarzer Löcher. Heute ist er Professor für Physik an der Tufts University und arbeitet an Problemen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantentheorie, mit besonderem Interesse an Quantenfluktuationen.

Zu seinen weiteren Beschäftigungen zählen Wandern in den Wäldern von Neuengland und das Sammeln von Wildpilzen. Roman erhielt seinen Ph.D. 1981 von der Syracuse University unter Peter Bergmann, der mit Albert Einstein an der einheitlichen Feldtheorie zusammenarbeitete. Roman war in den letzten 10 Jahren ein häufiger Besucher des Tufts Institute of Cosmology und ist derzeit Professor für Physik an der Central Connecticut State University.

Zu seinen Interessen gehören die Implikationen negativer Energie für eine Quantentheorie der Gravitation. Wilde Pilze meidet er eher.


Bitte erlauben Sie Stephen Hawking, Zeit, Geschichte und Gott zu erklären

Als Kind war der verstorbene theoretische Physiker Stephen Hawking nach eigenen Angaben kein großer Schüler. Was er jedoch immer gut konnte, war, große Fragen zu stellen, Fragen, die so entmutigend und scheinbar unmöglich zu beantworten waren, dass viele von uns es vermeiden, sie in Betracht zu ziehen.

In einem schlanken neuen Buch, Kurze Antworten auf die großen Fragen, Letzten Monat veröffentlicht, teilte Hawking seine letzten Gedanken mit, sowohl wissenschaftlich als auch persönlich. Er starb im März im Alter von 76 Jahren, aber nicht bevor er die abstrakten Aussagen der Kosmologie und der theoretischen Physik wenn nicht einfach, so doch zumindest zugänglich und verständlich machte.

Er beleuchtete auch sein eigenes Leben und beleuchtete humorvoll seinen Weg vom Mittelschüler zum weltbekannten Wissenschaftsgenie, eine Kleinigkeit, die umso beeindruckender wird, als bei Hawking in seinen Zwanzigern die degenerative Motoneuronerkrankung Amyotrophe Lateralsklerose diagnostiziert wurde .


F: Warum muss Energie positiv (und real) sein?

Die ursprüngliche Frage war: Ich habe in Wikipedia einen Artikel über Tachyonen gelesen und bin über diesen Satz gestolpert: “Weil die Gesamtenergie reell sein muss, muss der Zähler [mc^2] auch imaginär sein”. Ich bin verwirrt von der Tatsache, dass in dem Artikel imaginäre Masse diskutiert wird, aber nicht einmal imaginäre Energie.

Meine Frage ist, warum Energie zwangsläufig real sein muss? Gibt es ein Gesetz, das ausschließt, dass Energie einen imaginären Wert hat? Vielleicht folgt dies irgendwie aus dem Energieerhaltungssatz?

Wenn es Ihnen nichts ausmacht, könnten Sie bitte auch über negative Energie sprechen. Gibt es ein Gesetz, das verhindert, dass es existiert? Was wären die Folgen, wenn imaginäre oder negative Energie existiert hätte?

Physiker: Das wird ein wenig enttäuschend sein.

Alle physikalischen “Gesetze” sind nur beobachtete Muster. In jedem Fall war Energie immer erhalten und reell.

Wir haben jedoch Beobachtungen gemacht, die implizieren, dass Energie a wenig negativ für a sehr kurze Zeit (virtuelle Teilchen negativer Energie), aber tatsächliche negative Energie wurde nie direkt beobachtet. Virtuelle Teilchen können (per Definition) nie beobachtet werden, daher gilt das wahrscheinlich auch für negative Energie.

Das physikalische Gesetz, das Energie dazu zwingt, real zu sein, lautet also: &8220Energie ist immer real&8221.

Sie können die Gesetze des Universums neu schreiben/ändern/erfinden, um zuzulassen, dass Energie beliebige komplexe Werte hat, ohne auf besonders unangenehme Probleme zu stoßen, obwohl das Universum extrem und unverständlich anders wäre. Das ist der Kontext, in dem der Wikipedia-Artikel geschrieben ist: erfundene Physik (Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass Tachyonen existieren). Und leider macht es nicht so aus, wenn man sich etwas vorstellt (mit dem ich spreche) Sie, “Das Geheimnis“).

Genauer gesagt: Wenn Sie die Energiegleichung für die meisten Systeme aufschreiben, stellen Sie fest, dass “die Energie quadratisch ist”. Beispielsweise:

Wobei m und k (Masse und Federkonstante) positiv sind. Da alles andere quadriert (quadratisch) ist, muss die Energie positiv sein. Die nichtquadratischen Anteile (in diesen Fällen m und k) scheinen immer positiv zu sein.

In Bezug auf negative Energie: Wenn Sie viel davon bekommen und es zu negativer Materie verdichten könnten, könnten Sie ernsthaft Geld verdienen. Negative Materie, oft als “exotische Materie” bezeichnet und nicht zu verwechseln mit Antimaterie, macht genau das Gegenteil von dem, was gewöhnliche Materie tut. Zum Beispiel stößt es normale Materie ab und strahlt Kälte aus (im Gegensatz zu einem Mangel an Wärme). Aber das wirklich Aufregende daran ist, dass es die Raumzeit auf seltsame Weise verdreht.

Die Gleichungen, die die Krümmung der Raumzeit beschreiben, hängen von der Verteilung von Materie und Energie im Raum ab. Sie können diese Gleichungen auf den Kopf stellen und fragen: „Wie ist die Verteilung der Materie, die zu einer Raumzeit in der Form ____ führen würde?”. Manchmal ist das Ergebnis eine Verteilung positiver Masse (und ist daher möglich), und manchmal erfordert die Lösung negative Materie (was ein No-Go ist).

Auf diese Weise haben wir es geschafft, herauszufinden: wie man Materie anordnet, um eine Region des Raumes zu zwingen, sich schnell durch die Zeit zu bewegen (möglich mit normaler Materie), ein Wurmloch stabilisieren (erfordert viel negative Materie) und sogar einen Warp-Antrieb aufbauen ( wieder negativ).

Der Warpantrieb in der Praxis.

Es gibt viele Leute, die sich für negative Energie begeistern (also erkunden Sie sie), aber erwarten Sie nicht, dass sich etwas davon entwickelt.