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
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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