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THEMA: Was verursacht die Trägheit der Masse?

Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 13:34 #13801

Hi,

Die Formel F=m*a setzt ja die Masse eines Körpers in Relation dazu, wie stark sich eine Kraft auf dessen Beschleunigung auswirkt. Die Integration dieser Formel über die Wegstrecke ergibt eine Arbeit (die ja auch wieder einer Energie und somit einer Masse entspricht):

F=m*a,

ergibt integriert über den Weg (W=F*s):

Wträgheit=C*m*a*s = 1/2*m*v^2

D.h. die benötigte Arbeit zur Überwindung einer Trägheit ist gerade ihre kinetische Energie.

Und die kannst du natürlich jetzt wieder mit dem Energie-Masse-Äquivalent des beschleunigten Teilchens ETeilchen=m*c^2+ekin in Relation setzen.
Kannst du den Betrag dieses Verhältnisses für den Newtonschen Fall berechnen?

In einer nichtrelativistischen Welt wäre dieses Verhältnis übrigens konstant, seine Ableitung verschwindet also.

Angesichts der Massenzunahme ist sie es im relativistischen Fall jedoch nicht mehr. Die Ableitung hängt von Ort, Zeit, Massenverteilung und Energieübertrag ab und hat die Einheit 1/s.

Wenn mich nicht alles täuscht, entspricht sie gerade dem von beschleunigten Massen induzierten gravitomagnetischen Feld.


Du willst auf die Schleifenquantengravitation hinaus, so viel habe ich schon verstanden.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 14:27 #13804

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Michael D. schrieb: Diese Raumzeit-Krümmung muss irgendwie bei Beschleunigung einen Widerstand hervorrufen.

Ich möchte der Frage nach der Herkunft der Masse einen neuen Aspekt hinzufügen.
Man kann, wie geschehen, Masse als Massefeld analog Ladung ansehen. Dazu fehlt allerdings der Gegenpol wie positive und negative Ladung. Dieser Gegenpol kann ein Zentrifugalfeld sein. Massenanziehung und Zentrifugalkraft arbeiten demnach gegeneinander wie positive und negative Ladung mit umgekehrten Vorzeichen.

Die schwere Masse ergibt sich nach diesem Ansatz als Widerstand der Zentrifugalkraft gegenüber einer Beschleunigung in r.
Die träge Masse ergibt sich bei Beschleunigung in Omega bei gleichem Radius durch die Änderung des Drehimpulses, also der Änderung des Energieniveaus.
Die zunehmende Masse bei relativistischer Geschwindigkeit entspricht der Zunahme des Zentrifugalpotentials mit 1/r^2 zum Zentrum hin.

Nicht die Raumzeitkrümmung verursacht den Widerstand gegenüber Beschleunigung, sondern die Drehgeschwindigkeit Omega, die bei kleinen Radien in relativistische Bereiche vordringt.

Eine Ruhemasse gibt es nach diesem Ansatz nicht, nur als rechnerischen Wert.
Da das Zentrifugalfeld mit Omega frequenzabhängig ist, ist dieser Ansatz auch quantenmechanischen Berechnungen zugänglich.
Masse ist demnach immer mit einer Krümmung verbunden, worin ich aber kein Problem sehe.
Das Higgsfeld kommt erst in großräumiger Betrachtung zum tragen, z.B. bei der Wechselwirkung zwischen Photonen und Masse.

Ist der Ansatz schlüssig ?
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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 16:30 #13809

@Reisender @Dick
Ob Eure Ansätze schlüssig sind, weiss ich nicht. Versucht es mal durchzurechnen.

Ich persönlich sehe zwei Möglichkeiten:

1. Ein Nukleon krümmt den Raum in sich.
2. Ein Nukleon ist gekrümmter Raum.

Eins ist aber klar. Ein Nukleon ist definitiv kein schwarzes Loch. Dafür ist sein Schwarzschildradius um Grössenordnungen zu klein. Nichtsdestotrotz werde ich mal zunächst analog zum Higgsfeld das Gravitationsfeld als tensorielles Eich-Quantenfeld einführen. Und zwar soll das Potential dieses Quantenfeldes bei Radien < \(R_{Nukleon}\) stark ansteigen. Analog zum Higgs-Teilchen sollte die Anregung dieses Feldes ein tensorielles Graviton mit Spin 2 sein.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 17:26 #13810

Michael,

es steht noch ein strittiger Punkt im Raum. Nämlich die Frage, was die Trägheit der Masse verursacht.

Du hattest in diesem Zusammenhang ja behauptet, dass Trägheit "nur" aus der Ruhemasse eines Teilchens kommt bzw. sich nur darauf erstreckt.

Ich hatte dagegen ausgeführt, dass die Wirkung von/auf die Trägheit von der Gesamtenergie des Teilchens abhängt, welche in jedem Bezugssystem außer dem Ruhesystem des Teilchens selbst mit einem Lorentzfaktor > 1 beaufschlagt werden muss.

Diese Gesamtenergie des Teilchens bedingt nicht nur eine Verstärkung seiner gravitativen Wirkung, sondern verändert auch das Zentrifugalpotenzial, wie von Dick erläutert.

Bist du denn angesichts dieser Informationen immer noch der Meinung, dass zwischen träger und schwerer Masse ein messbarer Unterschied besteht?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 17:43 #13811

Nein, da musst Du irgendwas falsch verstanden haben. Das war Cyborgs Meinung, nicht meine. Er hat sich aber glaube ich inzwischen überzeugen lassen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 18:20 #13812

Ok, vielen Dank für die Klarstellung.

Jetzt verstehe ich besser, wo unsere scheinbare Meinungsverschiedenheit herkommt.

Und zwar hänge ich hier fest:

Michael D. schrieb: 1. Der Higgs-Mechanismus bedeutet einen Teil Energie, die Schwingungsfrequenz bedeutet einen anderen Teil Energie.
2. Bei einem Teilchen In Ruhe bedeutet der Higgs-Mechanismus die gesamte Energie.


Ich denke, dass beides nicht zutrifft, sondern:

Zu 1: dass die vom Higgs-Mechanismus vermittelte Ruhemasse ebenfalls in die Schwingungsfrequenz mit eingeht. D.h. die Gesamtfrequenz der Materie eines Teilchens ergibt sich aus dessen Gesamtenergie, von der ein kleiner Teil in der Kopplung ans Higgs-Feld steckt.
Zu 2.: Auch da habe ich meine Zweifel. Zwei Gegenbeispiele:
1. Das Elektron. Es bezieht seine Selbstenergie (=Ruhemasse) nicht vorwiegend aus der Kopplung ans Higgs-Feld, sondern aus der Ladung, also der Kopplung ans EM-Feld.
2. Das Neutron. Nur ein kleiner Teil seiner Ruhemasse entspringt der Kopplung der Quarks ans Higgs-Feld. Der größte Teil ist Bindungsenergie (also Impuls, oder mit anderen Worten: Eine relativistische Frequenzerhöhung der Quarks, die ständig von Gluonen zwischen den Quarks, bzw. von Mesonen zwischen den Nukleonen hin und her transportiert wird).

Kannst du dem soweit zustimmen?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 18:34 #13813

Also zunächst mal war meine Aussage nicht ganz präzise. Ich meinte, die Ruhemasse eines Elementarteilchens ergibt sich aus dem Higgs-Mechanismus. Des Neutrons in Ruhe natürlich nur zu einem geringen Teil. Ich stimme im Grunde allen Punkten zu, bis auf den Folgenden:

Reisender schrieb: 1. Das Elektron. Es bezieht seine Selbstenergie (=Ruhemasse) nicht vorwiegend aus der Kopplung ans Higgs-Feld, sondern aus der Ladung, also der Kopplung ans EM-Feld.

Das bezweifle ich. Wie soll aus Ladung ohne Higgs-Mechanismus Ruhemasse entstehen?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 19:47 #13815

Ganz einfach: Wenn wir Masse als etwas begreifen, das ein Teilchen davon abhält sich bei endlicher Energie lichtschnell durch den Raum zu bewegen, dann wird der Massebegriff auch erfüllt durch die Kopplung ans elektromagnetische Feld.

Denn um ein geladenes Teilchen mit Ruhemasse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, müsste man es dafür durch ein unendlich großes E-Feld schicken. Das ist in einem offenen Universum nicht möglich.

Hätte das geladene Teilchen hingegen keine Ruhemasse, wäre es ja schon mit Lichtgeschwindigkeit entstanden. Es könnte in einem E-Feld daher keine Geschwindigkeitsänderung erfahren und somit auch keine Energie aufnehmen oder abgeben. Die Kopplung wäre dahin, die Ladungserhaltung wäre verletzt.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 19:51 #13816

Klingt für mich nicht plausibel. Ich bleibe beim Lorentz-invarianten Higgsfeld als alleinigem Mechanismus für die Ruhemasse.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 20:11 #13819

Wie du meinst.

Wir werden ja sehen, wer Recht behält.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 17:45 #13838

Dann fangen wir mal an. Ausgangspunkt war ja unser Kraftgesetz, dessen Ursprung wir untersuchen wollen. Probekörper soll unser Test-Neutron sein.
\[F=m_{N}*a\]
Wir unterstellen mal, dass die Trägheit mit der Gravitation zusammenhängt und stellen die Gleichung erstmal um:
\[\frac{F}{m_{N}}=a_{Gr}\]
\(a_{Gr}\) stellt eine Gravitationfeldstärke dar, die unabhängig von der Masse ist. Da die Gravitation eine konservative Kraft ist, kann ein Kraftfeld auch durch ein skalares Feld (Potential \(\phi\)) ausgedrückt werden:
\[a_{Gr}=-\nabla\phi\]
Das Minuszeichen drückt aus, dass die konservative Kraft auf einen Probekörper dem Prinzip des kleinsten Zwanges folgt, d.h. stets in Richtung abnehmender potentieller Energie wirkt, also der Richtung ihres Gradienten bzw. maximalen Energieanstiegs entgegengesetzt.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 18:46 #13839

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Jetzt hast du das 2. Kraftgesetz umgestellt.
Zur Anziehungskraft gehören jedoch zwei Körper.

Isaac Newton schrieb: Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).

Wie ich zuletzt mitbekommen habe, möchtest du auf Miniatur-Raumzeitkrümmungen hinaus.
Wozu dann Newtons 2. Kraftgesetz umformulieren?
Was heckst du aus? :-)

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 19:00 #13841

Warts ab. Unser Test-Neutron besitzt ein Gravitationspotential und aus diesem lässt sich ein Gravitationskraftfeld berechnen. Ein zweiter Körper ist hierfür nicht notwendig.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 20:01 #13845

Michael D. schrieb: ein skalares Feld (Potential \(\phi\)) [...]

\[a_{Gr}=-\nabla\phi\]


Interessanter Ansatz. Dann ist dein Potenzial jetzt also das Skalarfeld "phi", proportional zu Kraft*Weg (=Arbeit) pro Masse.

Mit einer Einheit von, sagen wir, m^2/s^2.

Wie geht es weiter?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 21:51 #13847

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Hallo,

am Cern haben die Japaner festgestellt, dass Materie aus Photonen besteht. Das sind gebundene Photonen, die mit Lichtgeschwindigkeit sich im Kreis drehen. Der Gegensatz dazu ist Strahlung einzelner Photonen.

Wenn alle Materie aus gebundenen Photonen bestehen, so sind sie für Spin, Ladung und Gravitation verantwortlich. Das Elektron hat 2 Photonen. Andere Materie hat ein Vielteilchen Photonenfeld.

So ergibt sich, das die Photonen aus granularen Partikeln besteht. Und zwar genau den Partikeln, die die Gravitation ausmachen.

Daraus ergibt sich, das diese Partikel der DM und DE entspricht.

Beschleunige ich ein Proton, so kann sich das Photon im Kern des Protons nur relativ mit Lichtgeschwindigkeit entfalten. Beschleunige ich das Proton nahezu Lichtgeschwindigkeit, so hat das Photon im Quarks nur noch eine kleine Energie. Eine stehende Welle in Beschleunigungsrichtung.

Und genau dar setze ich das Verhältnis zwischen schwerer und träger Masse.

Durch Beschleunigung des Protons wird das Photon in der Masse langsamer. Da im Proton in alle 3Dimensionen gedacht wird und der Beschleuniger in eine Richtung arbeitet besteht ein Ungleichgeschwicht des Photons, es ändert seine Beschleunigung. Genau das ist Auslöser des Unterschieds von träger und schwerer Masse.
Denn nichts ist schneller als das Licht.

Gruß 1234

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 22:06 #13848

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1234 schrieb: Hallo,

am Cern haben die Japaner festgestellt, dass Materie aus Photonen besteht. Das sind gebundene Photonen, die mit Lichtgeschwindigkeit sich im Kreis drehen. Der Gegensatz dazu ist Strahlung einzelner Photonen.

Wenn alle Materie aus gebundenen Photonen bestehen, so sind sie für Spin, Ladung und Gravitation verantwortlich. Das Elektron hat 2 Photonen. Andere Materie hat ein Vielteilchen Photonenfeld.

So ergibt sich, das die Photonen aus granularen Partikeln besteht. Und zwar genau den Partikeln, die die Gravitation ausmachen.

Daraus ergibt sich, das diese Partikel der DM und DE entspricht.

Beschleunige ich ein Proton, so kann sich das Photon im Kern des Protons nur relativ mit Lichtgeschwindigkeit entfalten. Beschleunige ich das Proton nahezu Lichtgeschwindigkeit, so hat das Photon im Quarks nur noch eine kleine Energie. Eine stehende Welle in Beschleunigungsrichtung.

Und genau dar setze ich das Verhältnis zwischen schwerer und träger Masse.

Durch Beschleunigung des Protons wird das Photon in der Masse langsamer. Da im Proton in alle 3Dimensionen gedacht wird und der Beschleuniger in eine Richtung arbeitet besteht ein Ungleichgeschwicht des Photons, es ändert seine Beschleunigung. Genau das ist Auslöser des Unterschieds von träger und schwerer Masse.
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Gruß 1234

Das gilt aber nur für Systeme, die die Weichkopf-Asymmetrie erfüllen und gleichzeitig im Delta der sogenannten Schnörkranz-Eichung liegen. :-)
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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 23:08 #13850

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Moin moin,

jetzt mische ich mich mal als Forumtroll in diese Unterhaltung ein. Da ich zu dem Zeitpunkt nicht ganz nüchtern bin (Brotbier sei dank) bitte ich um Nachsicht.

Also, wenn ich mich selbst als Masse betrachte, sorgt für meine derzeitige Trägheit, das vorhin erwähnte Brotbier, welches ich selbst gebraut habe.

Kann doch echt nicht so schwer sein die Frage zu beantworten, braucht man da echt 6 Seiten sinnlose Diskussion für?

Viele Grüße, M13P4.

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Letzte Änderung: von m13p4. Begründung: Blaaaaaaah.. (Notfallmeldung) an den Administrator

Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 23:15 #13851

M*P*,

warte doch!!!!

Michael wiill es uns ja gerade erklären!
Unterbrich ihn doch nicht andauernd!!!

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 27 Apr 2017 23:18 #13852

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Moin Reisender,

sorry, ich halte meine Fresse..

Viele Grüße, M*P* :D

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 06:40 #13853

m13p4 schrieb: Kann doch echt nicht so schwer sein die Frage zu beantworten, braucht man da echt 6 Seiten sinnlose Diskussion für?


Solche Fragen sind extrem komplex und schwierig. Es kann gut vorkommen, dass mit unserem Wissen niemand so eine Frage beantworten kann. Es ist sogar möglich, dass auch eine vermeindlich nicht so schwierige Frage noch Gegenstand der Forschung ist und auch die Spitzenphysiker keine Antwort darauf haben. Ich finde diese Diskussion jedenfalls sehr spannend.

PS: Es wäre schön, wenn die Kollegen hier nur in nüchternem Zustand posten könnten.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 08:25 #13855

1234 schrieb: ...am Cern haben die Japaner festgestellt, dass Materie aus Photonen besteht. Das sind gebundene Photonen, die mit Lichtgeschwindigkeit sich im Kreis drehen...

Das klingt interessant. Darf man die Quelle dazu erfahren? Das möchte ich mal genau nachlesen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 10:17 #13856

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Moin ClausS,

ClausS schrieb: Solche Fragen sind extrem komplex und schwierig. Es kann gut vorkommen, dass mit unserem Wissen niemand so eine Frage beantworten kann. Es ist sogar möglich, dass auch eine vermeindlich nicht so schwierige Frage noch Gegenstand der Forschung ist und auch die Spitzenphysiker keine Antwort darauf haben. Ich finde diese Diskussion jedenfalls sehr spannend.


ich entschuldige mich für meine Ignoranz, kommt nie wieder vor .. vielleicht ..

ClausS schrieb: PS: Es wäre schön, wenn die Kollegen hier nur in nüchternem Zustand posten könnten.


Das könnte schwierig sein, wenn ich längere Zeit nüchternem Magen habe, dann kommt dabei auch nichts sinnvolles raus..


Viele Grüße, M13P4.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 10:30 #13857

Es gibt Neuigkeiten vom LHC, die vielleicht für unsere Diskussion relevant werden könnte.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 16:01 #13861

Hallo!

Die Frage, wo die Masse herkommt, beschäftigt auch mich. Eine Quelle ist ja kinetische Energie, so viel hatten wir übereinstimmend festgestellt. Ob Ladung auch Masse erzeugt, ist momentan strittig.

Es gibt aber auch gravitative Bindungsenergie. Wenn sich zwei massebehaftete Teilchen einander annähern, wird diese frei. D.h. das System aus zwei Teilchen ist leichter als zwei einzelne Teilchen.

Wie macht sich dieser Effekt in deiner Feldtheorie bemerkbar?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 17:09 #13864

Der Effekt müsste sich deutlich bemerkbar machen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 17:15 #13865

Wie deutlich?

Welchen Wert hätte phi für 2 unbewegte Elementarteilchen (Punktladung) mit Ruhemasse m in Abhängigkeit von deren Abstand r, an ihrem jeweiligen Ort?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 18:39 #13868

Um mal ein ganz anderen Denkansatz als in der QFT zu verfolgen, gehe ich davon aus, dass sich der Raum wie ein fast unendlich steifer Festkörper verhält. Begründen lässt sich diese These aus der Tatsache, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen mit dem Elastizitätsmodul eines Mediums wächst. Bei Lichtgeschwindigkeit sollte also der Elastizitätsmodul ein Maximum erreichen. Eine weiteres Kriterium ist, dass der Raum relativ schwierig zu krümmen ist und die Gravitationskraft vergleichsweise sehr gering ist. Insofern begreife ich das Potential \(\phi\) als elastisches Potential und den Aufbau des Raumes als Elastizitäts-Tensorfeld:
\[T_{E}\]
Der Raum besteht folglich dann aus Letzteinheiten, die krümmbar sind und sich lückenlos aneinanderreihen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 19:30 #13869

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Die Festkörper-Idee finde ich gut.
Da du portionsweise postest, kann ich mir jedoch an der Stelle folgenden Witz nicht sparen:
Imaginäre Headline der NYT: WELTNEUHEIT AUS DEUTSCHLAND! MASSEN KRÜMMEN DEN RAUM! :-)
Was ist denn mit der Zeit? Zeitkristall, oder wie?:-)
Bin gespannt, wie es weiter geht..

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 20:28 #13870

Und schon geht es weiter. Die kleinste denkbare Raumeinheit wäre das Planck-Volumen ("Planckton"), kleiner kann man den Raum nicht komprimieren. Im heutigen Vakuum sind natürlich grössere Letzt-Volumina vorhanden. Es haben auch schon Phasenübergänge stattgefunden (gestrichelte Linien), d.h. ein Teil der Umgrenzungshülle ist bei der Expansion "gerissen". Dadurch sind verschiedene Freiheitsgrade (neue Felder: z.B. Elektromagnetismus => rote Pfeile) entstanden, die aber immer noch mit den Letzteinheiten verknüpft sind.



Ja, ich weiss, die Vorstellung ist richtig crazy. Aber warum nicht. Ist ja auch ein Forum für Freidenker.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 28 Apr 2017 20:53 #13873

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Es haben auch schon Phasenübergänge stattgefunden (gestrichelte Linien), d.h. ein Teil der Umgrenzungshülle ist bei der Expansion "gerissen". Dadurch sind verschiedene Freiheitsgrade (neue Felder: z.B. Elektromagnetismus => rote Pfeile) entstanden, die aber immer noch mit den Letzteinheiten verknüpft sind.

Wann soll das denn passiert sein?

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