Liebe Mitexistierende, schon in der Schule lernen wir, dass jegliche Materie aus diversen Atomsorten aufgebaut ist, alle fein säuberlich nach mess-baren chemischen und physikalischen Eigenschaften im Perio-densystem aufgereiht. In ihren Kernen Protonen und Neutronen, umkreist von Elektronen. Aber dann? Hier endet das Lehrbuch-wissen. Sobald wir zu noch kleineren Skalen vordringen, zu den punktförmigen Elementarteilchen oder gar in das scheinbare Nichts im Raum zwischen ihnen, stürzen wir in einen schier bo-denlosen Kaninchenbau. Das Reich des Allerwinzigsten mutet mitunter absurd an. Im Vakuum brodeln ungeheure Energien, und die Spielregeln wechseln je nach Betrachtungsweise und scheinen überhaupt nur zu funktionieren, wenn man nicht all-zu genau hinschaut. Doch irgendwie muss sich diese paradoxe Märchenwelt begreifen lassen – denn schließlich bringt sie am Ende unseren geordneten Alltag hervor. Einen vergnüglichen Weg ins Wunderland und zurück wünscht Ihnen Mike Zeitz, Redaktion Spektrum der Wissenschaft
Aktualisiert: 2023-04-20
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Für das kugelsymmetrische Gravitationsfeldes wird gezeigt, dass Einsteins Lichtquantenbeziehung die makroskopische Metrik mitbestimmt. Das Ergebnis ist Metrik ohne Singularitätsprobleme.
Aktualisiert: 2023-04-28
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Im Zentrum von Galaxien befinden sich gigantische Schwarze Löcher, die umherwirbelnde Materie weit ins All schleudern (Illustration unten). Die bei den Vorgängen entstehende Strahlung sorgt nicht nur für gelegentliche intensive Lichtblitze, sondern prägt nachhaltig die Entwicklung der gesamten galaktischen Umgebung. Überhaupt sind Schwarze Löcher faszinierende Untersuchungsobjekte. Sowohl wegen ihres Einflusses auf das Wachstum der kosmischen Strukturen als auch darüber hinaus als ultimativer Test der allgemeinen Relativitätstheorie. Ihr Umfeld bringt Einsteins Annahmen über Raum und Zeit an ihre Grenzen. Tests unseres physikalischen Weltbilds bieten sich allerdings auch an anderen Stellen an. Jedes Mal, wenn die Menschheit Einblicke in neue Bereiche des Universums bekommt, ergeben sich erstaunliche Erkenntnisse. Dabei sind es einerseits Beobachtungskampagnen zu den ganz großen Strukturen, die Ungereimtheiten in den Theorien offenbaren. Andererseits bergen bereits vergleichsweise nahe Phänomene in unserem Sonnensystem noch manche Überraschung.
Aktualisiert: 2023-02-17
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Überlegungen zur Weiterentwicklung von Albert Einsteins Verständnis des Universums: Die heute weithin anerkannten Standardmodelle der Kosmologie sind weit entfernt von einem schlüssigen geschlossenen Gedankensystem, von dem bereits Albert Einstein träumte. In diesem Buch macht sich der Autor auf die Suche nach einem solchen geschlossenen System, das auch mit der Quantenphysik ausgesöhnt wäre. Die grundlegenden Strukturelemente seines integrierenden Gesamtansatzes sind die Stringtheorie, das Verständnis des Kosmos als vierdimensionaler Raum und das Emergenz-Prinzip. Mit seinen anregenden Überlegungen und seinem neuen Wissenschaftsverständnis fordert er zu Weiterführungen und Diskussionen in der kosmologischen Fachwelt heraus.
Aktualisiert: 2022-04-30
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Haben Sie einen Tischtennisball zur Hand? Wenn ja, greifen Sie sich auch noch einen feinen Filzstift. Jetzt malen Sie den Äquator und die Umrisse der Kontinente auf die weiße Kugel. Fertig ist ein Modell unserer Erde. Mit ihm können Sie einem Kind zeigen, wo Australien liegt. Für viel mehr ist die bemalte Kugel wohl nicht zu gebrauchen. Das liegt in der Natur der Sache: Modelle sind immer eine Vereinfachung. Sie sollen die Realität aufs Wesentliche reduzieren. So weit wie möglich, aber nicht weiter. Aber was, wenn Beobachtungen einem Modell widersprechen? Muss dann ein neues her? Oder sollte man das alte verbessern? Über diese Fragen streiten derzeit Astrophysiker. Sie haben in den vergangenen zwei Jahrzehnten das »kosmologische Standardmodell« ausgearbeitet. Es skizziert schlüssig, wie Dunkle Energie und Dunkle Materie das Weltall seit dem Urknall geprägt haben. Doch im Detail ergeben sich immer mehr Abweichungen von der Realität. Dieses Kompakt stellt die wichtigsten Streitpunkte vor – und wagt damit eine Prognose, wie sich unser Bild des Universums in Zukunft verändern könnte.
Aktualisiert: 2021-05-14
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Haben Sie einen Tischtennisball zur Hand? Wenn ja, greifen Sie sich auch noch einen feinen Filzstift. Jetzt malen Sie den Äquator und die Umrisse der Kontinente auf die weiße Kugel. Fertig ist ein Modell unserer Erde. Mit ihm können Sie einem Kind zeigen, wo Australien liegt. Für viel mehr ist die bemalte Kugel wohl nicht zu gebrauchen. Das liegt in der Natur der Sache: Modelle sind immer eine Vereinfachung. Sie sollen die Realität aufs Wesentliche reduzieren. So weit wie möglich, aber nicht weiter. Aber was, wenn Beobachtungen einem Modell widersprechen? Muss dann ein neues her? Oder sollte man das alte verbessern? Über diese Fragen streiten derzeit Astrophysiker. Sie haben in den vergangenen zwei Jahrzehnten das »kosmologische Standardmodell« ausgearbeitet. Es skizziert schlüssig, wie Dunkle Energie und Dunkle Materie das Weltall seit dem Urknall geprägt haben. Doch im Detail ergeben sich immer mehr Abweichungen von der Realität. Dieses Kompakt stellt die wichtigsten Streitpunkte vor – und wagt damit eine Prognose, wie sich unser Bild des Universums in Zukunft verändern könnte.
Aktualisiert: 2021-02-02
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Der menschliche Geist scheint dank aktueller KI-Forschung wissenschaftlich immer zugänglicher zu werden. Doch gibt es eine grundsätzliche Grenze der KI, da sie den Geist als komplexes adaptives System nicht hinreichend simulieren kann. Künstliche Intelligenz beruht auf der binären Logik der linearen Algebra, in der deterministische Algorithmen „Ordnung“ ins Chaos bringen sollen. Künstliche neuronale Netze bestimmen und organisieren sich – im Unterschied zum biologischen Gehirn – nicht selbst, sondern werden durch den Programmierer gesteuert. Dieses Buch stellt ein verfeinertes Konzept des menschlichen Geistes vor, dessen Eckpunkte als Basis einer neuen Technologie der „echten“ KI dienen können. Naturphilosophische Modelle des Geistes werden so test- und entscheidbar.
Imre Koncsik, Jahrgang 1969, ist habilitierter Theologe und Naturphilosoph. Nach seiner Tätigkeit als Privatdozent an der LMU München wurde er a.o. Professor an der Philosophisch-Theologischen Hochschule Heiligenkreuz bei Wien. 17 Monografien und über 60 Fachbeiträge v.a. mit dem Schwerpunkt der Erforschung des menschlichen Geistes und der Spiritualität; zahlreiche interdisziplinäre Vorträge und (inter-)nationale Veranstaltungen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Das Äquivalenzprinzip ist grundlegend für die Allgemeine Relativitätstheorie und für unser heutiges Verständnis von Raum und Zeit. Außerdem sagen bisherige Ansätze für eine Theorie der Quantengravitation kleinste Verletzungen des Äquivalenzprinzips voraus, so dass dessen Tests auch immer eine Suche nach experimentellen Signaturen einer solchen Quantengravitationstheorie sind. Die Autoren legen in diesem Essential die begrifflichen Grundlagen des Äquivalenzprinzips anschaulich dar, geben einen Überblick über alle möglichen Testverfahren und beschreiben ausführlich den neuesten und besten Test, der auf einem Satelliten im Weltraum stattgefunden hat. Auch Vorschläge für noch bessere Tests werden diskutiert.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Das Äquivalenzprinzip ist grundlegend für die Allgemeine Relativitätstheorie und für unser heutiges Verständnis von Raum und Zeit. Außerdem sagen bisherige Ansätze für eine Theorie der Quantengravitation kleinste Verletzungen des Äquivalenzprinzips voraus, so dass dessen Tests auch immer eine Suche nach experimentellen Signaturen einer solchen Quantengravitationstheorie sind. Die Autoren legen in diesem Essential die begrifflichen Grundlagen des Äquivalenzprinzips anschaulich dar, geben einen Überblick über alle möglichen Testverfahren und beschreiben ausführlich den neuesten und besten Test, der auf einem Satelliten im Weltraum stattgefunden hat. Auch Vorschläge für noch bessere Tests werden diskutiert.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Am Anfang von Revolutionen steht oft Denken über Fachgebiete hinaus: das Erkennen von Zusammenhängen und von Potenzial in benachbarten Disziplinen, die kreative Herangehensweise an hartnäckige Probleme. So nutzen Quantenforscher, die sich normalerweise mit Systemen aus wenigen, genau beschreibbaren Objekten befassen, inzwischen die Werkzeuge der Thermodynamik, obwohl diese eigentlich für unüberblickbar große Teilchenmengen gedacht sind. Doch beide Bereiche haben überraschende Gemeinsamkeiten. Andere Theoretiker versuchen, aus einer neuen quantenmechanischen Perspektive heraus Schwarzen Löchern ihre Geheimnisse zu entreißen. Was auch immer am Ende der zuvor unbeschrittenen Pfade wartet – bereits der Weg dorthin liefert spannende physikalische Einblicke. Aus dem Inhalt: Vorstoss zur Raumtemperatur; Zeitkristalle; Antimaterie in neuem Licht
Aktualisiert: 2020-08-20
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Kritischer Rückblick auf die »Standard«-Modelle der Physik. Charakteristisch für die Neue Physik ist ihre hierarchische Organisation in Potenzen von 8 Dimensionen (Matrioschka-Prinzip) und deren Aufspaltung in 2 Kanäle.
Nach Bell ermöglicht dies die Koexistenz von Kausalität und Verschränkung, beschreibt die Auskondensation der sichtbaren Materie mit ihren Nicht-Valenzteilen aus dunkler Materie, erklärt das Quark-Confinement und die asymptotische Flachheit der Ewigen Inflation. Die Weltformel vereinheitlicht alle Kräfte der Natur zur Grand Unified Theory und diese GUT mit der Quantengravitation zur Theory of Everything (ToE). Dies liefert den korrekten Wert der Feinstrukturkonstante und zeigt so, dass die schwache Wechselwirkung ein Dipoleffekt ist.
Eine Neuabgrenzung zwischen Mikro- und Makrokosmos erklärt den Messprozess und die Irreversibilität der Zeit. Sie zeigt die logischen Lücken in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie auf, indem sie seine krummlinige Geometrie (inklusive virtueller Zustände, dunkler Energie etc.) quantisiert und so eine konsistente Physik Schwarzer Löcher ohne Singularitäten erzeugt.
Für all dies hatten A. Young und P. Dirac die mathematischen Grundlagen bereitgestellt, während die klassische Physik und Einstein sich nur in selbst erzeugten Sackgassen tummeln.
Aktualisiert: 2020-02-15
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Kritischer Rückblick auf die »Standard«-Modelle der Physik. Charakteristisch für die Neue Physik ist ihre hierarchische Organisation in Potenzen von 8 Dimensionen (Matrioschka-Prinzip) und deren Aufspaltung in 2 Kanäle.
Nach Bell ermöglicht dies die Koexistenz von Kausalität und Verschränkung, beschreibt die Auskondensation der sichtbaren Materie mit ihren Nicht-Valenzteilen aus dunkler Materie, erklärt das Quark-Confinement und die asymptotische Flachheit der Ewigen Inflation. Die Weltformel vereinheitlicht alle Kräfte der Natur zur Grand Unified Theory und diese GUT mit der Quantengravitation zur Theory of Everything (ToE). Dies liefert den korrekten Wert der Feinstrukturkonstante und zeigt so, dass die schwache Wechselwirkung ein Dipoleffekt ist.
Eine Neuabgrenzung zwischen Mikro- und Makrokosmos erklärt den Messprozess und die Irreversibilität der Zeit. Sie zeigt die logischen Lücken in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie auf, indem sie seine krummlinige Geometrie (inklusive virtueller Zustände, dunkler Energie etc.) quantisiert und so eine konsistente Physik Schwarzer Löcher ohne Singularitäten erzeugt.
Für all dies hatten A. Young und P. Dirac die mathematischen Grundlagen bereitgestellt, während die klassische Physik und Einstein sich nur in selbst erzeugten Sackgassen tummeln.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Der Fortschritt an Wissen und unser Technologie-Tunnelblick als Bruchstückperspektiven entfremden uns von uns selbst. Es sind nicht die enormen Anstrengungen der Forschung, die zu kritisieren sind, sondern pseudowissenschaftlich gestützte Ideologien. Diese Überlegungen führten zum “Ganzheitlichen Gewahrwerden”. Wissenschaftlich transdisziplinär – emergent vernetzt – behandelt die Autorin u. a. die Themenbereiche wie AI, MMI, Robotik, Cognitive Computing, Quantencomputer, Generierung "Künstlichen Bewusstseins“. Die Bearbeitung der Physik, Quantenmechanik, -gravitation führten zur These der E10-Symmetrie als mathematische Struktur. Es folgten Astrophysik, Weltraumforschung mit dem Alpha Centauri-Projekt und der Plasmaphysik. Neuroscience, Gehirnforschung, Kognitive Neurowissenschaften, Computational Neuroscience und Cultural Neuroscience sind wesentliche Elemente und zeigen u. a. unser Gehirn als multidimensionales Universum auf Basis mathematischer Simulation. In der Neuro-Ethik greift die Autorin auf die einführenden Szenarien der Zukunft zurück und behandelt die entscheidenden ethischen Bewusstseinsfragen wie Mission Klima, exorbitanten Ressourcenverbrauch, Energiefreisetzung, Engpässe der Wasserversorgung, vor allem aber den rasanten Anstieg der Weltpopulation. 24 Wissenschaftler/Persönlichkeiten werden jeweils mit ihren wissenschaftlichen Ausarbeitungen in Form von Zitationen vorangestellt.
Aktualisiert: 2020-09-03
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Aktualisiert: 2022-05-10
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Astronomen kundschaften die Vorgänge im All immer genauer aus. Mit Suchkampagnen möchten sie letzte Rätsel wie das der Dunklen Energie lösen. Doch je besser sie unsere galaktische Nachbarschaft kennen, umso mehr seltsame Beobachtungen und theoretische Schwierigkeiten rütteln an den Grundpfeilern der Kosmologie. Einige Forscher verabschieden sich bereits von lange akzeptierten Konzepten – etwa für die Entwicklung gleich nach dem Urknall oder die noch immer nicht aufgespürte Dunkle Materie – und wenden sich radikal anderen Ideen zu. Ambitionierte Theoretiker wagen sich sogar an die fundamentale Struktur von Raum und Zeit. Sie entwickeln neue Ansätze für die wohl größte Herausforderung der Physik: Quantenmechanik und Relativitätstheorie zu verbinden.
Aktualisiert: 2020-07-01
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In seinen Briefen an Albert Einstein im Himmel fordert Dr. Jeronimo Fitzroy an Stelle der Krümmung des Raums seine Theorie von der Verdichtung des Raums.
Aktualisiert: 2022-12-07
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Die Quantenmechanik ist in ihrem Kern heute noch genauso kurios wie vor einem Jahrhundert. Doch inzwischen finden die Wissenschaftler sich immer besser in der spukhaften Welt zwischen Welle und Teilchen zurecht. Sie testen die Grenzen der Theorie in immer ausgefeilteren Experimenten aus und ersinnen neue Anwendungen. Ihnen gelingen sichere Verschlüsselungsmethoden, sie entwickeln neue Modelle für die Struktur der Atomkerne, sie testen die Gravitation auf atomaren Skalen und beschreiben immer komplexere Materiezustände – vor allem aber erlangen sie faszinierende Erkenntnisse über unsere Wirklichkeit und die Gesetze des Kosmos. Wie genau, erläutert diese Ausgabe.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Astronomen kundschaften die Vorgänge im All immer genauer aus. Mit Suchkampagnen möchten sie letzte Rätsel wie das der Dunklen Energie lösen. Doch je besser sie unsere galaktische Nachbarschaft kennen, umso mehr seltsame Beobachtungen und theoretische Schwierigkeiten rütteln an den Grundpfeilern der Kosmologie. Einige Forscher verabschieden sich bereits von lange akzeptierten Konzepten – etwa für die Entwicklung gleich nach dem Urknall oder die noch immer nicht aufgespürte Dunkle Materie – und wenden sich radikal anderen Ideen zu. Ambitionierte Theoretiker wagen sich sogar an die fundamentale Struktur von Raum und Zeit. Sie entwickeln neue Ansätze für die wohl größte Herausforderung der Physik: Quantenmechanik und Relativitätstheorie zu verbinden.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Astronomen kundschaften die Vorgänge im All immer genauer aus. Mit Suchkampagnen möchten sie letzte Rätsel wie das der Dunklen Energie lösen. Doch je besser sie unsere galaktische Nachbarschaft kennen, umso mehr seltsame Beobachtungen und theoretische Schwierigkeiten rütteln an den Grundpfeilern der Kosmologie. Einige Forscher verabschieden sich bereits von lange akzeptierten Konzepten – etwa für die Entwicklung gleich nach dem Urknall oder die noch immer nicht aufgespürte Dunkle Materie – und wenden sich radikal anderen Ideen zu. Ambitionierte Theoretiker wagen sich sogar an die fundamentale Struktur von Raum und Zeit. Sie entwickeln neue Ansätze für die wohl größte Herausforderung der Physik: Quantenmechanik und Relativitätstheorie zu verbinden.
Aktualisiert: 2019-04-05
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