2020
April
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Kann die Spezielle Relativitätstheorie die Seltsamkeiten der Quantenphysik erklären?

Die Physik hat schon seit einiger Zeit ein Problem. Ihre grundlegenden Theorien, die Allgemeine und die Spezielle Relativitätstheorie und die Quantenphysik, sind für sich genommen vielfach als korrekt nachgewiesen. Aber sie passen nicht zueinander – in Extremfällen, etwa in Schwarzen Löchern oder beim Urknall, wo man beide anwenden müsste, funktioniert das nicht. Die Quantenphysik scheint dabei die grundlegendere Theorie zu sein, deshalb geht die Wissenschaft davon aus, dass man die Relativitätstheorie anpassen müsste, zu einer Quanten-Relativität.

Aber das muss vielleicht gar nicht sein. Dr. Andrzej Dragan von der Fakultät für Physik der Universität Warschau (FUW) und Prof. Artur Ekert von der Universität Oxford (UO) haben in einem Paper eine Argumentation vorgestellt, die zu einem anderen Ergebnis führt. Die seltsamen Phänomene der Quantenmechanik lassen sich offenbar im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) erklären. Man muss sich nur für einen bestimmten, unorthodoxen Schritt entscheiden.

Albert Einstein gründete die Spezielle Relativitätstheorie auf zwei Postulate. Das erste ist als Galileisches Relativitätsprinzip bekannt und besagt, dass die Physik in jedem Inertialsystem (d.h. einem System, das entweder in Ruhe oder in einer gleichförmig-geradlinigen Bewegung ist) gleich ist. Das zweite Postulat stellte die Forderung nach einer konstanten Lichtgeschwindigkeit in jedem Bezugssystem.

„Einstein hielt das zweite Postulat für entscheidend. In Wirklichkeit ist aber das Relativitätsprinzip entscheidend. Bereits 1910 zeigte Vladimir Ignatowski, dass es nur auf seiner Grundlage möglich ist, alle Phänomene der Speziellen Relativitätstheorie zu rekonstruieren“, sagt Dr. Dragan.

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50.000 Sonnenmassen – und dieses Schwarze Loch gilt doch nur als Mittelklasse

Schon lange forschen Astronomen nach Schwarzen Löchern der Mittelklasse. Man kennt die Riesen, die in den Zentren der Galaxien ruhen, und man kennt die Schwarzen Löcher mit Sternenmasse, die das Ergebnis einer Supernova sind. Aber wenn kleine Schwarze Löcher, wie man es sich vorstellt, allmählich zu Riesen heranwachsen, dann muss es auch irgendwo Übergangsstadien geben. Nur sind diese Mittelklasse-Löcher einfach nicht zu finden.

Das Weltraumteleskop Hubble hat nun ein paar wichtige Beweise geliefert, dass solche Schwarzen Löcher tatsächlich existieren. Schon 2006 haben nämlich die Röntgenteleskope Chandra und XMM-Newton Strahlungsausbrüche im Röntgenbereich aufgefangen, die als Röntgenquelle 3XMM J215022.4−055108 verzeichnet wurden. Forscher vermuteten, dass sie entstanden sein könnten, als ein Stern von einem kompakten, schweren Objekt zerrissen wurde – etwa einem Schwarzen Loch. Interessanterweise kamen die Röntgenstrahlen nicht aus dem Kern unserer Galaxie, was den Forschern Hoffnung machte, ein mittelschweres Schwarzes Loch gefunden zu haben.

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