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THEMA: Raum-Zeit und Information

Raum-Zeit und Information 09 Apr 2016 16:13 #5245

Es wird viel diskutiert über die 4-dimensionale Raumzeit, aber wie verhalten sie sich zueinander?
Raum, o.k. sind die 3 Dimensionen in denen wir uns bewegen, aber er breitet sich aus und das auch noch mit Beschleunigung.
Zeit, nicht ganz so selbsterklärend (am ehesten spürbar wenn am Ende des Geldes noch Monat übrig bleibt).
Aber wenn wir in die Ferne blicken sehen wir stets in die Vergangenheit. Haben wir uns so daran gewöhnt, dass wir gar nicht mehr fragen: WARUM? Das bedeutet doch, dass hier ungeheure Mengen von Informationen gespeicher und abrufbar sind!
Wenn ich mir vorstelle, dass die potentiellen Bewohner einer Galaxie mehr als 65Mio. Lichtjahre entfernt (und in kosmischen Dimensionen ist das nicht weiter als bis zum Gemischtwarenladen um die Ecke) JETZT Dinosaurier auf der Erde herumlaufen sehen würden.
Letzendlich aber bedeutet das doch, dass, wenn wir nur hinreichend beweglich wären im Raum, wir jedes (sichtbare) Ereignis, das an irgendeinem beliebigen Ort stattfand, beobachten könnten und das über einen Zeitraum von 13,7Mrd. Jahren. Wow, das ist gewaltig.
In der Schlussfolgerung legt das ganze aber doch nahe, dass
- die Zeit nicht orthogonal zum Raum ausgerichtet sein kann. Wenn sie einfach nur den dreidimensionalen Raum durchqueren würde hätten wir nicht diesen Memory-Effekt. Vielmehr scheint Zeit einer Distanz zu entsprechen, da wir zur Beobachtung eines Ereignisses aus der Vergangenheit Richtung und Entfernung (entsprechend Zeit) kennen müssen.
- die Expansion des Raumes mit dem Phänomen Zeit unmittelbar verbunden zu sein scheint (ganz platt gesprochen: Die Raumzeit expandiert damit keine Information über den Rand fällt).
Ist das ganze Universum also (lediglich) ein riesiges Informationsverarbeitungs- und speichersystem ?
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Raum-Zeit und Information 09 Apr 2016 17:01 #5249

Interessante Frage.

Zunächst einmal folgt mathematisch aus der SRT, daß die Zeit orthogonal zum Raum steht, siehe Lorentz-Transformation, diese entspricht der Situation des rechtwinkligen Dreiecks im Halbkreis.

Dann ist zu überlegen, was ist Information? Was heißt speichern von Information? Aus Deinem Beitrag klingt es so, als würde die Informationsmenge zunehmen. Ich bin mir nicht sicher, ob die Physiker das so sehen. Spontan würde ich aber sagen, es wird nur Information umgewandelt, so wie die Energie bzw. genau wie die Energie.

Nimm nur mal Dein Gehirn: Du speicherst dort eine Vielzahl an Information, gibst davon aber nur einen Bruchteil weiter. Stirbst Du, ist der Großteil dieser "Information" verloren. Analog gilt das für jedes Speichermedium. Ich denke daher, der Begriff Information darf nicht an biologische oder chemische oder ähnliche Aspekte geknüpft werden, sondern eher an Quantenzustände.

Soweit ich weiß, bleibt die Gesamtzahl der Quantenzustände im Universum gleich.

Spannend ist, weshalb wir nur die Vergangenheit wahrnehmen können. Am einfachsten wäre es natürlich erklärt, wenn es die Zukunft noch nicht gibt. Wäre aber das Universum deterministisch und schon bis ans "Ende der Zeit" komplett vorhanden (was ich nicht annehme), fragt sich schon, ob man nicht irgendwie die Zukunft sehen können müßte.

Andererseits: der Raum dehnt sich aus, da es aber eine Raumzeit gibt, dehnt sich diese insgesamt aus, folglich auch die Zeit. Ist diese Ausdehnung die Zukunft? Erklärt das nicht auch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Glaube nichts, weil ein Weiser es gesagt hat. Glaube nichts, weil alle es glauben. Glaube nichts, weil es geschrieben steht. Glaube nichts, weil es als heilig gilt. Glaube nichts, weil ein anderer es glaubt. Glaube nur das, was Du selbst als wahr erkannt hast.

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Raum-Zeit und Information 10 Apr 2016 08:47 #5271

Danke Heinz Jürgen für Deine zahlreichen Hinweise. Zunächst hat mich Dein Hinweis auf die SRT in diesem Zusammenhang zu einer Suche im WIKI veranlasst und unter dem Artikel 4-D fand ich folgendes:

Allerdings ist die Raumzeit – auch die ungekrümmte – nicht euklidisch, da ein Abstand zwischen zwei Punkten der flachen Raumzeit nicht durch die übliche Vektornorm definiert ist, sondern durch:

\Delta s^2 = \Delta x^2 + \Delta y^2 + \Delta z^2 - c^2\,\left(\Delta t\right)^2
Aus dem negativen Quadrat folgt, dass die Abstände in der Zeit imaginäre Werte haben müssen.


Alles ist schon irgendwann einmal gedacht worden (Affe an der Schreibmaschine), die wesentliche Herausforderung an die Wissenschaft ist wohl die korrekte Ordnung der Texte, so dass ein in sich geschlossenes Gesamtbild entsteht.

Die Frage nach der Zukunft in Form der sich ausbreitenden Raumzeit entspricht der "Expansion des Raumes mit dem Phänomen Zeit" und erscheint mir irgenwie plausibel.

Ich denke die Geschichte mit dem Gehirn und was mit der Information zum Todeszeitpunkt geschieht ist Inhalt kontroverser Diskussionen. Aber wie alle Masse besteht auch das Gehirn zu 99,9..9% aus Vakuum und Modelle in denen eine ständige Kommunikation unseres lokalen Bewusstseins mit der Umgebung stattfinden sind mir sympatischer als das traditionelle mit Himmel und Hölle. Wir sind wohl nicht hier um uns zu vergnügen und zu arbeiten, sondern lediglich um Erfahrungen zu machen (daher auch die ständige und schnelle Wandlung der "Umgebung"). Aber das führt in andere (ebenfalls sehr interessante) Gebiete.

o.k., Information sehe ich hier sehr naiv als etwas, was wir zielgerichtet interpretieren können, wie e.g. das Bild der Hintergrundstrahlung und der Temperaturverteilung im Universum. Es ist m.E. ja schon erstaunlich, dass man so etwas überhaupt
ermitteln kann, aber es scheint ja mit entsprechender Technologie auch noch beliebig scharf auflösbar zu sein (nach all der Zeit !). Wieweit sich das mit gängigen Informationsdefinitionen in der Physik vereinbaren lässt kann ich nicht sagen, aber was ist Information wert, wenn sie sich nicht zielgerechtet verarbeiten lässt.
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Raum-Zeit und Information 13 Apr 2016 09:10 #5476

Heinz Jürgen schrieb

Dann ist zu überlegen, was ist Information? Was heißt speichern von Information? Aus Deinem Beitrag klingt es so, als würde die Informationsmenge zunehmen.


Ja, die Informationsmenge oder besser der Informationsgehalt des Universums nimmt zu; er steht in direktem Zusammenhang mit der Entropie. Dazu findet man im WIKI unter Informationsgehalt:

Ein Maß, welches in besonderer Weise den natürlichen Anforderungen genügt, die man an dieses Informationsmaß stellt, entspricht genau dem, welches in der statistischen Physik als Entropie bekannt geworden ist.


Oder in der Nachrichtentechnik ist der Informationsgehalt einer Nachricht um so grösser je unwahrscheinlicher (weniger erwartet) sie ist. Praktisch betrachtet hat die Nachricht, dass der Nachbar in der kommenden Woche 52 wird keinen grossen Informationsgehalt, wenn ich weiss, dass er vor ungefähr einem Jahr seinen 51ten gefeiert hat, wenn ich gar sein Geburtsdatum kenne geht der Informationsgehalt sogar gegen 0. Wenn ich dagegen erfahre, dass ein Unglück viele Menschenleben gefordert hat ist der Informationsgehalt gross, weil solche Unglücke stets unerwartet sind.

Auf das Universum übertragen: In einer Ursuppe, in der "alles" gleichmässig verteilt ist schaue ich auf einen einzigen Punkt und weiss wie es in allen anderen Bereichen ebenfalls aussieht, also ein geringer Informationsgehalt. Dagegen waren die Bilder des Hubble Teleskops sicherlich jenseits kühnster Erwartungen.

Somit scheinen aber Entropie und Information über die Zeit in direktem Zusammenhang mit der Expansion des Raumes (der Raum-Zeit) zu stehen.
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Raum-Zeit und Information 17 Apr 2016 07:24 #5608

In diesem Zusammenhang bin ich gerade über einen sehr interessanten Zusammenhang zwischen gespeicherter Information und Energie gestossen:

Das Landauer-Prinzip ist eine Hypothese und besagt, dass das Löschen eines Bits an Information zwangsläufig die Abgabe einer Energie von
W = k \, T \, \ln 2
in Form von Wärme an die Umgebung bedeutet. T ist dabei die absolute Temperatur der Umgebung, k die Boltzmann-Konstante. Das 1961 von Rolf Landauer formulierte Prinzip verknüpft somit Informationstheorie einerseits mit Thermodynamik und statistischer Physik andererseits.


Ein möglicher Anhaltspunkt, wo man "Dunkle Energie" suchen könnte ?
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Raum-Zeit und Information 17 Apr 2016 12:29 #5617

hiausly schrieb: In diesem Zusammenhang bin ich gerade über einen sehr interessanten Zusammenhang zwischen gespeicherter Information und Energie gestossen:

Das Landauer-Prinzip ist eine Hypothese und besagt, dass das Löschen eines Bits an Information zwangsläufig die Abgabe einer Energie von
W = k \, T \, \ln 2
in Form von Wärme an die Umgebung bedeutet. T ist dabei die absolute Temperatur der Umgebung, k die Boltzmann-Konstante. Das 1961 von Rolf Landauer formulierte Prinzip verknüpft somit Informationstheorie einerseits mit Thermodynamik und statistischer Physik andererseits.


Ein möglicher Anhaltspunkt, wo man "Dunkle Energie" suchen könnte ?


Hier stelle ich mir eine Frage: Wenn ein Mensch stirbt, dann gehen doch in dem Moment alle Informationen aus seinem Bewusstsein verloren. Dann müsste sich doch ein Gehirn zum Todeszeitpunkt aufheizen. Diesen Effekt hat man aber noch nicht gemessen (sonst wüssten wir davon).

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.
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Raum-Zeit und Information 17 Apr 2016 13:24 #5618

ClausS, ich denke ein verwandtes Thema wurde bereits im Zusammenhang mit der Seele in einem anderen Thread angesprochen; aus rein humanen Gründen wiird es aber kaum solche Untersuchungen geben.

Wie aber bereits weiter oben in diesem Thread angesprochen kann ich mir eher vorstellen, dass eine kontinuierliche Abgabe unserer Gedanken an die Umgebung erfolgt. Unser Gehirn arbeitet letzendlich auch nur mit elektrischen Impulsen.

Interessant ist in diesem Zusammenhang jedenfalls, dass Entscheidungen, die wir fällen, bereits mehrere Sekunden feststehen (messbar sind) bevor wir uns der Entscheidung überhaupt bewusst werden (nicht nur, aber besonders gut erklärt hier:
)

Ein Urteil über unser gegenüber fällen wir dagegen im Bruchteil einer Sekunde. Hier ist sicherlich noch ein breites Feld für Forschung, um das menschliche Verhalten verstehen zu können.
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Raum-Zeit und Information 21 Apr 2016 09:10 #5701

Der bereits in diesem Thread erwähnte Zusammenhang zwischen einer Distanz im realen Raum und einer Imaginären Zetkomponente hat mir einiges zu denken gegeben. Was bedeutet Imaginäre Zeitkomponente ? Wenn Zeit nicht nur einen Realen Anteil sondern auch eine zusätzliche Imaginäre Zeit-Dimension besitzt ? Da haben sich Menschen hingesetzt und nach unsäglichem Integrieren und Transformieren (ich hab es aufgesachlagen und gleich wieder geschlossen) dieses Resultat erarbeitet, aber wenn man nach einer Interpretation sucht, greift man sprichwörtlich ins Nirwana.

Dabei beschreibt dies exakt die 2 Realitätskomponenten, die wir tagtäglich als völlig selbstverständlich hinnehmen und gar nicht mehr hinterfragen:
1) Die Reale (Raum-)Zeit, die mich im Hier und Jetzt aggieren lässt und durch Einsteins RT dominiert wird. Diese Komponente lässt aber keinerlei Rückschlüsse zu, warum ich die Sonne genau JETZT untergehen sehe, obwohl sie ja bereits vor 8 Minuten verschwunden ist.
2) Der Imaginäre (Raum-)Zeit,Anteil beschreibt aber genau, wie sich die einem "Raum-Zeit-Segment" aufgeprägte Information im Raum konzentrisch ausbreitet. Und hier dominiert die Welt der Quanten und zwar in einem universellen Massstab ! Wenn man Photonen nicht als Teilchen oder Welle betrachtet sondern als Information, die sich in Superposition konzentrisch von jedem Punkt durch den Raum ausbreitet, dann wird man sie lediglich als Energie wahrnehmen. Man kann mit einem solchen Modell aber auch verschränkte Teilchen erklären als im identischen "Raumzeit-Segment" entstandene Information, die an unterschiedlichen Stellen (auf der Kugeloberfläche im einfachsten Fall) "ausgelesen" wird (Genau so werden doch Verschränkte Teilchen künstlich erzeugt, durch Teilung von Laser-Licht). Gleichzeitig zeigt dies aber auch einen maximalen Wirkungsgrad von Verschränkung in Abhängigkeit vom Alter einer Information auf.

Da mir wiederholt Sterbende aus Heiterem Himmel in den Thread gefallen sind hier 2 Hinweise auf Experimente in Deutschland und Japan zum Landauer-Prinzip. Ich sehe den Nachweis des Zusammenhangs von Energie und Information für die Quantenwelt so fundamental wie es der Nachweis von Gravitationswellen für die ART ist.
www.pro-physik.de/details/news/1579863/M...emon_entzaubert.html
www.pro-physik.de/details/news/1111383/I...rgie_verwandelt.html
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