1   Einleitung

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Die kurze Erklärung zur Dimensionalen Physik ist zum besseren Verständnis der folgenden Kapitel zu verstehen. Durch die hier angegebenen Stichpunkte soll beim Lesen die Zuordnung zum „Großen Ganzen“ klarer werden. Die Kurzform kann die ausführliche Herleitung nicht ersetzen.

Der Startpunkt ist ein Multiversum mit unendlich viele Universen und unterschiedlichen Raumdimensionen. Jedes Universum besitzt eine exakte Anzahl an Raumdimensionen und beinhaltet kein nieder- oder höher-dimensionale Universum in sich selbst. Diese Universen treten vollständig getrennt zueinander auf. Jedes Universum hat eine separate Raumzeit. Die Raumzeit je Universum bleibt kontinuierlich. Diese zueinander quantisierten Universen ersetzten alle diversen Felder der Quantenfeldtheorien. Alle verschiedene Anregungen in den Universen sind eine Form von Gravitation (intrinsischer Raumkrümmung) oder eine Einbettung in ein höher-dimensionales Universum (extrinsische Raumkrümmung). In keinem einzelnen Universum ist die Größe Null oder ein Wert von unendlich vorhanden.

Nur unter bestimmten Umständen kann ein nieder-dimensionales Universum in ein höher-dimensionales Universum eine Anregung erzeugen. Dazu müssen die Grenzen der Universen überschritten werden. Diese Grenzen sind nicht durch einen geometrischen Abstandsbegriff gegeben. Die Universen haben mit der Lichtgeschwindigkeit eine nieder-dimensionale Grenze und mit der Singularität in einem Schwarzen Loch eine höher-dimensionale Grenze. Der Übergang kann nur durch eine spezielle „Raumdichte“ erzeugt werden. Alle uns bekannten Anregungen entsprechen einer „Dichte der Raumdefinition“ (kurz DRD). Für die Herleitung der DRD wird die Längenkontraktion aus der Speziellen Relativitätstheorie benutzt. Diese ist nicht einfach nur eine Sichtweise eines Beobachters sondern absolut real. Die Längenkontraktion ist einer Erhöhung der „Dichte der Raumdefinition“ und stellt jede beliebige Form von Energie als Impuls dar, vektorielle DRD. Die Ruhemasse ist eine skalare DRD. Die DRD ist damit eine geometrische Darstellung in einer sich veränderten Raumdefinition im eigenen Universum nicht eindeutig feststellbar. Dadurch ist die DRD der Grund für das Relativitätsprinzip in der Speziellen Relativitätstheorie und der Unbestimmtheitsrelation in der Quantenfeldtheorien. Es wird global für das Relativitätsprinzip eine andere DRD zum Vergleich benötigt und lokal ist eine unbegrenzte Anzahl von verbundenen nieder-dimensionale Ausprägung vorhanden welche durch die Messung im eigenen Universum auf nur genau eine Ausprägung festgelegt wird. Etwas flapsig ausgedrückt, die Quantenmechanik beschreibt die möglichen (n-1)-dimensionalen Ausprägungen einer n-dimensionalen DRD.

• Eine DRD mit 3 Raumdimensionen hat immer verbundene Universen mit nur 2 Raumdimensionen in dem Volumen der DRD enthalten.
• Die Verbindung erfolgt nur über die „Raumvektoren“ und nicht über die komplette Raumzeit. Dieser 2D-Raum wird zu einer Welle (extrinsisch wie auch intrinsisch) in dem Volumen verdichtet. Durch die Verbindung auf den gleichen „Raumvektoren“ müssen diese Welle interferieren.
• Für diese Verdichtung kann es beliebig viele Darstellungen einer Welle geben. Die Angabe der Amplitude beschreibt wie viel die einzelne Welle zur DRD beiträgt. Eine einzelne 2D-Welle hat in 3D ohne eine Messung keine Relevanz. Erst die Messung (Ist ein 3D-Objekt) muss sich auf genau eine Ausprägung festlegen.
• Da die DRD eine geometrische Abbildung in der Raumzeit darstellt, ist eine mathematische Abbildung als Wellenfunktion in einem Vektorraum ideal.

Jede Form von Energie und Materie ist eine direkte geometrische Abbildung in der Raumzeit. Die Gravitation ist die lokale Gegenkraft dazu und versucht durch Raumkrümmung (Raumausdehnung) die DRD wieder auszugleichen. Auf beiden Seiten der Feldgleichungen von Einstein stehen Abbildungen in der Raumzeit. Es werden alle Grundkräfte und Elementarteilchen als eine Form von „Veränderung der Raumzeit“ dargestellt.

Wechselwirkungen finden nicht immer nur in unseren Universum statt. Die Verschränkung in den Quantenfeldtheorien sind nur über den Raum „verschränkt“, liegen aber in einer anderen Raumzeit und müssen immer spontan und ohne Informationsübermittlung erfolgen.

Vorhersagen der Dimensionalen Physik

Die Vorhersagen sind zu diesem Zeitpunkt zum größten Teil Ausschlusskriterien. Da die Quantenfeldtheorien in einem Korrespondenzprinzip enthalten sind, wird keine Aussage des Standardmodells tatsächlich widerlegt. Es wird bei viele Aussagen klar dargestellt warum diese so sein müssen.

• Die Anzahl der Familien bei den Leptonen und Quarks hängt von unseren Raumdimensionen ab. Daher darf keine weitere Familie entdeckt werden. Unsere drei Raumdimensionen ergeben die drei Familien der Elementarteilchen.
• Eine Information ist an unsere Raumzeit gebunden. Mit einer quantenmechanischen Verschränkung kann niemals eine Information übertragen werden. Die Wirkung der Verschränkung erfolgt für jede beliebige Entfernung immer spontan.
• Die Singularität in einem Schwarzen Loch ist nicht echt, sie geht nicht wirklich ins Unendliche. Es muss nur die DRD von Materie und Energie ausgeglichen werden.
• Es gibt keine magnetische Monopole.
• Die Planck-Skala kann für kein Objekt in der Raumzeit (DRD) unter- oder überschritten werden. Die Raumzeit selbst unterliegt nicht dieser Einschränkung. Objekte sind quantisiert, die Raumzeit ist es nicht.
• Es gibt ein Äquivalenzprinzip zwischen der Unbestimmtheit und dem Relativitätsprinzip.
• Das elektrische Feld ist eine nieder-dimensionale Gravitation über sehr viele Universen.
• Ein Higgs-Boson darf als einzige Eigenschaft nur die Ruhemasse haben
• Die Quantenmechanik kann die Gravitation nicht abbilden.

Einordnung des Textes

Das vorliegende Konzept zur Dimensionalen Physik ist populär-wissenschaftlich aufgebaut. Man sollte die Gedanken im Text auch ohne ein Physikstudium nachvollziehe können. Ein Interesse an Physik wird vorausgesetzt. Es werden nicht immer alle Begriffe von Grund auf erklärt. Wenn es doch mal eine Wissenslücke gibt, kann man diese vermutlich schnell ausfüllen. So schwierig sollte der Text nicht sein, sonst ist das Ziel nicht erreicht. Die Beschreibungen sind in einem lockeren Plauderton gehalten. Einige eingestreute Witze oder Anekdoten sollen den trockenen Stoff etwas verdaulicher halten.

Der Text teilt sich in zwei Bereiche. Am Anfang werden die grundlegenden Ideen zur Dimensionalen Physik erläutert. In diesen Teil wird es wenig Formeln geben. Im zweiten Teil werden die erarbeiteten Konzepte auf bestimmte Bereiche konkret angewandt, z.B. Unbestimmtheit, Verschränkung, Bindungsenergie usw. Durch die Anwendung der Dimensionalen Physik auf begrenzte Bereiche in der Physik soll ein tieferes Verständnis für das Konzept erzeugt werden. In diesem Teil wird es diverse Formel geben. Die verwendeten Umformungen sind Schritt für Schritt angegeben und nicht zu schwer.

Ein Bild sagt mehr als tausend Wörter. Das ist fast immer richtig. Die Anzahl der Abbildungen hält sich hier stark in Grenzen. Wir werden oft über Objekt oder Anregungen sprechen die man in kein Bild fassen kann. Wenn man es trotzdem versucht (Man muss doch schließlich Bilder zu den Erklärungen haben), kommt nur halbgares Zeug raus. Wenn das Bild aber einmal im Kopf ist, so bekommt man es auch mit vielen Erklärungen nicht mehr richtig gedreht. Da sind Formeln besser geeignet. Zu viele Formeln sollen aber nicht verwendet werden. Damit kommt an manchen Stelle etwas mehr Text zusammen.

Es gibt im Text immer wieder Vorgriffe auf spätere Themen. Schlechter Schreibstil, aber leider nicht anders machbar. Wir werden Objekte oder Beschreibungen einführen, welche sich erst im Gesamtbild vernünftig erklären lassen. Damit man nicht zu lange mit einem falschen Bild oder einer offenen Frage im Konzept hängen bleibt ist dies notwendig.

Es wird später eine separate wissenschaftliche und damit kürzere Beschreibung erfolgen.

Abkürzungen und Notation

Wenn im Text eine Anzahl von Dimensionen erwähnt wird, so stellt dies immer nur die Anzahl der Raumdimensionen dar. Wenn bei einer Anzahl von Dimensionen die Zeit mitgezählt wird, so ist dies explizit angegeben. In der Dimensionalen Physik hat jedes Universum eine separate Zeitdimension. Daher reicht die Angabe der Raumdimensionen zur Klassifizierung aus.

Verwendete Abkürzungen:

• 1D: ein-dimensional
• 2D: zwei-dimensional usw.
• ART: Allgemeine Relativitätstheorie
• DP: Dimensionale Physik
• DRD: Dichte der Raumdefinition
• EH: Ereignishorizont
• QFT: Quantenfeldtheorie
• QM: Quantenmechanik
• SL: Schwarzes Loch
• SRT: Spezielle Relativitätstheorie
• SSR: Schwarzschildradius

Motivation

Den einzelnen bestimmbaren Startzeitpunkt zu diesem Konzept gibt es vermutlich nicht. Das liegt alles schon einige Jahre zurück und diese Angaben sind, wie bei Erinnerungen immer, verändert. Ich kann aber zwei unterschiedliche Ereignisse anführen, welche mich nicht mehr losgelassen haben. Irgendwann haben sich dann Verbindungen gebildet. Die Lage der theoretischen Physik hat mich dazu bewegt diese Grundelemente zu einem vollständigen Konzept auszuarbeiten.

Ideen die man nicht versteht

Das Multiversum! Verliebt in eine Idee die man selbst nicht versteht. Das beschreibt den Zustand vor einigen Jahren sehr gut. Mir hat die Idee von mehreren Dimensionen oder mehreren Universen sofort gut gefallen. Warum? Ich habe keine Ahnung. Konzepte wie in der Stringtheorie oder bei Everett in der Quantenmechanik haben mich begeistert. Das ich zum Anfang, mit spärlichen populär-wissenschaftlichen Wissen, alles falsch verstanden habe ist klar. Aber daraus entstand das Konzept, dass man alles aus unterschiedlichen Universen/Raumzeiten bauen kann. Das Konzept der Dimensionen und Universen ist in der DP inzwischen weit weg von String und Everett. Dennoch, von der Kette der Annahmen und Folgerungen war dies der Startpunkt. Daher starten wir später mit genau diesen Thema.

Bei einer gemütliche Runde am Lagerfeuer hat ein Physiklehrer aus dem Nähkästen geplaudert. Ich bestehe darauf, dass dies explizit nicht im Unterricht geschehen ist. Die Kurzfassung: Das Zeug mit der Physik war für Ihn eine Notlösung. Die Theorien von Einstein haben Ihm sehr gut gefallen und daran ist alles „rund und geklärt“. Das einzige was für Ihn unklar blieb ist die Lichtgeschwindigkeit. Nicht der Zahlenwert. Dieser ergibt sich einfach durch die Festlegung von Sekunde und Meter. Warum soll das eine Grenze für alle Objekte im Universum darstellen. Diese Frage ging mir nie wieder aus dem Kopf. Im laufe der Zeit wurde die Frage mehrmals beantwortet und die Antworten auch wieder verworfen. Je nach Kenntnisstand in der Physik . Innerhalb der DP wird die Lichtgeschwindigkeit noch stärker als Grenze herangezogen als in der SRT. Die Frage kann ich für mich nun als beantwortet abhacken.

Situation wie vor 120 Jahren

Bei einer sehr abstrakten Betrachtung der Theorien zur Physik, stehen wir an der gleichen Stelle wie vor 120 Jahren. Wir haben zwei große Theorien die jede für sich sehr gut funktioniert. Die ART und die QFT. Vor 1900 waren es die Theorien von Newton und Maxwell. Wir scheinen wieder einer voll umfänglichen Beschreibung der Welt sehr nahe zu sein. Es gibt nur einige wenige pathologische Situationen welche nicht 100% abgedeckt sind und in der Zusammenarbeit der Theorien fehlt ein Baustein, die Quantengravitation. Es gibt einige Beobachtung die noch nicht passen, wie Dunkle Energie und Dunkle Materie, aber auch dort fühlt man sich der Lösung nahe.

Der Vergleich hinkt dann doch ein wenig. Vor 120 Jahren konnten die Physiker aus dem Vollen schöpfen. Viel Gegebenheiten waren einfach nicht bekannt. Heute müssen bei jeder neuen Idee, die genauen Werte der jetzigen Experimentalphysik erreicht werden. Das ist extrem schwierig. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die meisten theoretische Ansätze der Vereinigung der bestehenden Theorien gelten. Nur wenige Theorien haben einen komplett neuen Ansatz. Warum die so gut funktionierenden Theorien in Frage stellen. Aber selbst die Stringtheorie als ein neuer Überbau hat bald 50 Jahre auf den Buckel. Die Suche nach der Quantengravitation ist noch älter. Warum kommt man nicht zu einem Ergebnis? Antworten wie, das schafft der menschliche Geist nicht und wir müssen auf eine passende Künstliche Intelligenz warten schließen wir mal aus.

Ein Grund stellt wohl das extrem schlechte Bewertungssystem und damit auch Finanzierungssystem der Forschung da. Es scheint explizit dafür gebaut worden zu sein, dass man neue Ideen so weit wie möglich nicht zulässt. Nur wer im Mainstream bleibt hat eine Chance auf gute Bewertung und Finanzierung.
Ein weiterer Grund ist die Mächtigkeit der Mathematik. Nur zur Klarstellung: Es geht nicht ohne Mathematik! Zu einem hat man explizit mit reinen mathematischen Untersuchungen sehr große Erfolge gehabt. Zum anderen dauern heute die Experimente Jahre und kosten Millionen. Bei großen Projekten auch Jahrzehnte und Milliarden. Wie soll man da an Experimente für Theorien ran kommen? Nur die Mathematik kann noch annähernd so fundierte Aussagen treffen wie ein Experiment. Bei der heutigen Komplexität spart man keine Zeit aber viel Geld. Mathematik ist billig und aussagekräftig. Wenn man keine Wahl mehr hat, sind die Entscheidungen auf ein mal recht einfach. Das führt in einem Bereich, bei dem die Mathematik nicht nur der Werkzeugkasten der Physiker ist, sondern die Grenze zur Mathematik nicht mehr erkennbar ist. Aus meiner Sicht ist bei der heutigen Vorgehensweise die Mathematik mit der Theoretischen Physik gleichzusetzen. Wir wollen eine andere Lösung, daher wandeln wir auf etwas anderen Pfaden (wow, klingt das pathetisch). Aus diesen Grund wird hier ein explizit logisches Konzept beschrieben. Die neue Idee muss vor der Mathematik stehen. Wenn die Idee ausgereift ist, muss man diese natürlich mit dem „Werkzeug“ Mathematik gründlich untersuchen. Nicht mit Mathematik starten und schauen was das eventuell in der Physik bedeuten kann.

Suche nach der Quantengravitation

Um die ART mit der QFT zu vereine ist das aktuelle Zauberwort „Quantengravitation“. Mit diesem Wort alleine macht man ein komplett neues Fass auf. Es gibt nicht die Quantengravitation. Der Begriff ist in Sammeltopf für diverse Ideen. Aber alle diese Ideen laufen in die gleiche Richtung. Auf der kleinsten Skala muss die Gravitation oder auch gleich die Raumzeit als eine quantisierte Kraft mit einem Austauschteilchen beschrieben werden. Das Thema kommt der Suche nach dem Heiligen Gral gleich. Der Sinn wird nicht mehr hinterfragt. Wenn man danach sucht, ist man auf den richtigen Weg und macht eine gute Arbeit. Genau das macht die DP nicht. Es wird die „Suchrichtung“ für die Lösung umgedreht. Die ART bleibt wie sie ist und über die quantisierten Dimensionen und Universen erhält der Feldbegriff eine neue Definition. Die QFT wird daraus neu aufgebaut. Zum eigenen Erstaunen kommen bei einer anderen Grundlage die gleichen Aussagen heraus.

Der Ansatz kann auch wie folgt interpretiert werden. In der QFT wird endlich der versteckte Begriff des Äthers aufgelöst. Für einen etablierten Physiker klingt das wohl böser als es gemeint ist. Schauen wir uns das mal kurz an.
Die ART ist eine Abbildung direkt in der Raumzeit. Es bedarf keines weiteren Mediums. In der QFT ist alles aus Felder aufgebaut die zusätzlich zur Raumzeit vorhanden sind. Diese Felder sind omnipräsent, funktionieren in allen Lebenslagen (Vakuum, Raumkrümmung, Expansion des Universums, hohe Energie usw.) absolut und ohne Einschränkung. Das ist schon verdammt nahe dran am Äther. Wir vergessen diese Felder und legen alle bekannten Anregungen und Auswirkungen direkt in die Raumzeit. Eventuell war es dieser Ansatz, der die DP zum funktionieren gebracht hat. Bewusst gewählt war das nicht. Es hat sich einfach so ergeben.

Zusammenfassung

In der Dimensionalen Physik gibt es neue Ideen und altbekannte Lösungsansätze. Das Objekt DRD als eine Art von Raumdichte ist ein neuer Startpunkt für sehr viele Überlegungen. Zu einem bekannte Stichwort wie „Multiversum“ gibt es einen ganzen Blumenstrauß von Ideen, was das alles sein kann. Alt wie Neu wird in diesen Konzept sehr stringent aus einer „dimensionalen Sicht“ bewertet. Daher auch der Name: Dimensionale Physik (DP). Insbesondere die Kombination aller Ideen mit der immer gleiche Sichtweise erzeugt das konsistente Bild der DP.

Starten wir die Reise zu einer Theorie bei der alles aus Raumzeit besteht