anthropisches prinzip. naturgesetz der innuit die wassertemperatur schwankt jahreszeitlich um den...

Anthropisches Anthropisches PrinzipPrinzip

Naturgesetz der InnuitNaturgesetz der Innuit

Die Wassertemperatur schwankt Die Wassertemperatur schwankt jahreszeitlich um den Gefrierpunktjahreszeitlich um den Gefrierpunkt

wenn immer darunter : Eis , keine Robben , keine wenn immer darunter : Eis , keine Robben , keine InnuitInnuit

wenn immer darüber : Wasser , keine Robbenjagd , wenn immer darüber : Wasser , keine Robbenjagd , keine Innuitkeine Innuit

Gott der Innuit hat Naturgesetz so Gott der Innuit hat Naturgesetz so geschaffen , dass Innuit leben könnengeschaffen , dass Innuit leben können

Anthropisches PrinzipAnthropisches Prinzip

Menschen können nur auf Planeten Menschen können nur auf Planeten leben , die eine Reihe von leben , die eine Reihe von Bedingungen erfüllen .Bedingungen erfüllen .

Intelligente Wesen nur möglich , Intelligente Wesen nur möglich , wenn Universum nicht zu extrem .wenn Universum nicht zu extrem .

Fundamentale Gesetze müssen so Fundamentale Gesetze müssen so sein , dass Intelligenz möglich ist .sein , dass Intelligenz möglich ist .

FinalitätFinalität

Das ist halt so / FinalitätDas ist halt so / Finalität Es war nicht immer soEs war nicht immer so

Es wird nicht imer so bleibenEs wird nicht imer so bleiben

Protonzerfall nach 10Protonzerfall nach 1040 40 JahrenJahren

Schöpfungsgeschichte - ApokalypseSchöpfungsgeschichte - Apokalypse

WMAPWMAP

NaturkonstantenNaturkonstanten

Masse des ElektronsMasse des Elektrons Feinstrukturkonstante Feinstrukturkonstante αα über 20 weitereüber 20 weitere

““richtige” Werte sind Bedingung für richtige” Werte sind Bedingung für Menschen und IntelligenzMenschen und Intelligenz

Nicht ein für alle Mal Nicht ein für alle Mal gegeben !gegeben !

Spontane Symmetrie - Spontane Symmetrie - BrechungBrechung

SYM SYM

<<φφ>=0>=0

SSBSSB

<<φφ>=>=φφ0 0

≠≠ 0 0

Higgs – Potenzial in SM

ähnlich Magnetisierungähnlich Magnetisierung

Massen und Kopplungskonstanten

werden bestimmt durch die

Eigenschaften des Vakuums !

ähnlich Maxwell – Gleichungen in Materie

LHCLHC

Hatten Kopplungskonstanten im frühen Universum andere Werte ?

Ja !

Restoration der SymmetrieRestoration der Symmetriebei hohen Temperaturen bei hohen Temperaturen

im frühen Universumim frühen Universum

Hohe THohe TSYM SYM <<φφ>=0>=0

Niedrige TNiedrige TSSBSSB<<φφ>=>=φφ00 ≠≠ 0 0

hohe T :hohe T :weniger weniger OrdungOrdungmehr mehr SymmetrieSymmetrie

Beispiel:Beispiel:MagneteMagnete

Im heissen Plasma Im heissen Plasma des frühen Universums :des frühen Universums :

Keine unterschiedlichen Keine unterschiedlichen Massen Massen

für Elektron und Myon !für Elektron und Myon !

Ähnliche Stärke der Ähnliche Stärke der elektromagnetischen und elektromagnetischen und

schwachen Wechselwirkungschwachen Wechselwirkung

Der Wert von Massenverhältnissen und Kopplungskonstanten hängt vom Zustand ab !

Nicht ein für alle mal gegeben !

Kann man Änderung heute beobachten ?

Naturkonstanten und Naturkonstanten und anthropisches Prinzipanthropisches Prinzip

Werte der Naturkonstanten zufällig :Werte der Naturkonstanten zufällig :

anthropisches Prinzipanthropisches Prinzip

Werte für groWerte für groββe Zeiten eindeutig und e Zeiten eindeutig und erklärbar:erklärbar:

vereinheitlichte Theorievereinheitlichte Theorie

Andere Regionen im Andere Regionen im Universum mit anderen Universum mit anderen

Gesetzen denkbarGesetzen denkbar

inflationäres Universum: winzige inflationäres Universum: winzige Region bläht sich zu unserem Region bläht sich zu unserem ganzen beobachtbaren Universum ganzen beobachtbaren Universum aufauf

veschiedene Regionen , veschiedene Regionen , verschiedene Gesetzeverschiedene Gesetze

wir bewohnen eine bewohnbare wir bewohnen eine bewohnbare Region im UniversumRegion im Universum

Grenze zur MetaphysikGrenze zur Metaphysik

unsere bewohnbare Region dehnt unsere bewohnbare Region dehnt sich weit über beobachtbares sich weit über beobachtbares Universum ( Horizont ) hinaus aus – Universum ( Horizont ) hinaus aus – vermutlich sehr weit !vermutlich sehr weit !

keine wissenschaftliche keine wissenschaftliche Falsifizierbarkeit der HypotheseFalsifizierbarkeit der Hypothese

Grenze zur Metaphysik verwaschenGrenze zur Metaphysik verwaschen

Das Rätsel Das Rätsel der winzigen Zahlender winzigen Zahlen

7

Massenskalen in der Massenskalen in der ElementarteilchenphysikElementarteilchenphysik

Protonmasse Protonmasse

( Skala der starken Wechselwirkung )( Skala der starken Wechselwirkung ) Fermi - Skala der schwachen Fermi - Skala der schwachen

WechselwirkungWechselwirkung

Planck Masse Planck Masse

( Skala der Gravitationswechselwirkung )( Skala der Gravitationswechselwirkung )

( Newton )( Newton )

Vereinheitlichung und Vereinheitlichung und DimensionenDimensionen

Vereinheitlichung fixiert Vereinheitlichung fixiert dimensionsbehaftete Parameterdimensionsbehaftete Parameter

Spezielle Relativitätstheorie : Spezielle Relativitätstheorie : c c ( = 1 )( = 1 ) Quantenmechanik : Quantenmechanik : h h ( = 2( = 2ππ ) ) Vereinheitlichung mit Gravitation Vereinheitlichung mit Gravitation ( Quantengravitation) ( Quantengravitation)

fundamentale Massenskalafundamentale Massenskala ( Planck Masse , string tension , …)( Planck Masse , string tension , …)

PlanckPlanck

GravitationseinheitenGravitationseinheiten

Newton’s KonstanteNewton’s Konstante

GGNN=1/(8=1/(8ππM²)M²)

Reduzierte Planck MasseReduzierte Planck Masse

M=2.44M=2.44×10×101818GeVGeV

M=1 : GeV = M=1 : GeV = 4.14.1×10 ×10 -19-19

GravitationseinheitenGravitationseinheiten( reduzierte Planck – Masse ( reduzierte Planck – Masse

= 1 )= 1 ) mmProton Proton = 3.9 x 10 = 3.9 x 10 -19-19

mmElektron Elektron = 2.1 x 10 = 2.1 x 10 -22-22

Alter des Universums ( 13.7 x 10 Alter des Universums ( 13.7 x 10 99 yr ) = 1.6 yr ) = 1.6 x x 1010 6060

Energiedichte der Dunklen Energie : Energiedichte der Dunklen Energie : ρρ = = 1010 -120-120

Kleine Kleine Parameter –Parameter –grosse Rätselgrosse Rätsel

Adjustierung der Adjustierung der NaturkonstantenNaturkonstanten

Kosmologische Konstante als Dunkle Energie:Kosmologische Konstante als Dunkle Energie: könnte charakteristischen Wert zwischen -1 und 1 könnte charakteristischen Wert zwischen -1 und 1

haben : haben :

1010 -120 -120 sehr unwahrscheinlich !sehr unwahrscheinlich !

Winziger Wert wichtig , damit Strukturen Winziger Wert wichtig , damit Strukturen im im

Universum entstehen können.Universum entstehen können.

“ “ Koinzidenz “Koinzidenz “

Auch andere fundamentale Konstanten können nur Auch andere fundamentale Konstanten können nur Werte in engem Bereich haben, damit Leben oder Werte in engem Bereich haben, damit Leben oder Intelligenz möglich istIntelligenz möglich ist

Erklärung der kleinen Erklärung der kleinen Bereiche durch Bereiche durch

anthropisches Prinzipanthropisches Prinzip ??Falls andere Erklärung erfolgreich :Falls andere Erklärung erfolgreich :

keiner wird mehr vom keiner wird mehr vom anthropischen Prinzip sprechen !anthropischen Prinzip sprechen !

Möglicher Zusammenhang zwischen Möglicher Zusammenhang zwischen jetziger Dunkler Energie - Dichte jetziger Dunkler Energie - Dichte und Neutrino - Masseund Neutrino - Masse

Erklärung kleiner Zahlen Erklärung kleiner Zahlen oder Koinzidenzenoder Koinzidenzen

Andere sehr kleine Zahlen oder Andere sehr kleine Zahlen oder Koinzidenzen sind bereits erklärt !Koinzidenzen sind bereits erklärt !

Protonmasse / MProtonmasse / M Viele “Koinzidenzen” in Kern- und Atomphysik: Viele “Koinzidenzen” in Kern- und Atomphysik: QCD + QEDQCD + QED Warum sind alle Atome gleich :Warum sind alle Atome gleich : Bei Verteilung der Eigenschaften : völlig andereBei Verteilung der Eigenschaften : völlig andere Chemie , kein genetischer CodeChemie , kein genetischer Code QuantenmechanikQuantenmechanik

Laufende Kopplung : Laufende Kopplung : QCDQCD

Effektive EichkopplungEffektive Eichkopplunghängt von Impulsskala hängt von Impulsskala μμ ab ab

QCD : Dimensionale QCD : Dimensionale TransmutationTransmutation

Ohne Quark – Massen : nur dimensionslose Ohne Quark – Massen : nur dimensionslose Kopplung !Kopplung !

Charakteristisches Charakteristisches μμ , bei dem Kopplung groß , bei dem Kopplung groß wirdwird

Massenskala Massenskala ΛΛQCDQCD

Proton - Masse ~ Proton - Masse ~ ΛΛQCDQCD

Für gegebene Kopplung Für gegebene Kopplung ααs s ((μμ=M) = =M) = αα0 0 ::

Kleines Kleines αα00 , winziges M , winziges MProton Proton !!

MMProton Proton = b exp( - c / = b exp( - c / αα00 ) M , ) M , c ≈ 0.9c ≈ 0.9

Der ganze Fortschritt der Physik Der ganze Fortschritt der Physik

besteht in der Erklärung vonbesteht in der Erklärung von

““Zufälligkeiten” und “Koinzidenzen” !Zufälligkeiten” und “Koinzidenzen” !

Quantenmechanik besser Quantenmechanik besser als anthropisches Prinzipals anthropisches Prinzip

Anthropisches Prinzip : wenn Anthropisches Prinzip : wenn Wissenschaftler nicht mehr weiter wissenWissenschaftler nicht mehr weiter wissen

Spekulation über mögliche Erklärbarkeit Spekulation über mögliche Erklärbarkeit der Koinzidenzen eher nutzlos :der Koinzidenzen eher nutzlos :

Erklärbarkeit wird durch Erklärung Erklärbarkeit wird durch Erklärung bewiesenbewiesen

endend

Koinzidenz - ProblemKoinzidenz - Problem

Was ist verantwortlich für Wachsen von Was ist verantwortlich für Wachsen von ΩΩhh für z < 6 ? für z < 6 ?

Warum jetztWarum jetzt ? ?

Neutrinos mit Neutrinos mit wachsender Masse wachsender Masse

als Trigger für Übergang als Trigger für Übergang zu zu

fast statischer dunkler fast statischer dunkler EnergieEnergie

growinggrowingneutrinoneutrinomassmass

L.Amendola, M.Baldi,…L.Amendola, M.Baldi,…

Zusammenhang zwischen Zusammenhang zwischen jetziger Dunkler Energie - jetziger Dunkler Energie -

Dichte Dichte und Neutrino - Masseund Neutrino - Masse