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Notwendige Vereinheitlichung der Physik

Ungelöste Probleme treiben die Suche nach einer Vereinheitlichung in einer neuen Physik voran


Notizen

(• Probleme in der heutigen Physik noch einmal aktuell beschrieben: Hossenfelder, »Die Quantengravitation auf dem Weg zur Wissenschaft«.)
(• Problem der fehlenden Supersymmetrie.)

Auf den ersten Blick erscheint Kritik an der heutigen Physik und das Streben nach „neuer“ Physik wie jammern auf hohem Niveau. Denn in der heutigen Physik hat man zwei Haupttheorien, welche die allermeisten Beobachtungen sehr gut und zum Teil sogar extrem gut erklären, — für die Teilchenphysik die Quantenfeldtheorie und für die Gravitation sowie den Kosmos die Allgemeine Relativitätstheorie. Doch die Physik steckt derzeit in einem Dilemma, um nicht zu sagen in einer Krise.

Der Wunsch nach neuer Physik beruht vornehmlich auf zwei Gründen. Zum einen vertragen sich die beiden Haupttheorien der Physik nicht gut miteinander. Sie erscheinen sogar in Teilen als widersprüchlich.
Zum anderen gibt es tatsächlich einige Beobachtungen, die mit den beiden Haupttheorien nicht erklärt werden können, wie im Folgenden beschrieben wird. Dazu gehören auch die rätselhaften Phänomene der und der . Daraus muss gefolgert werden, dass man offensichtlich die Physik unserer Welt noch nicht richtig verstanden hat, und Physiker möchten die Welt natürlich verstehen.

Daher halte ich einen neuen Ansatz zum Verständnis der Physik für notwendig — eine neue Physik. Dieses neue und einheitliche Prinzip der Physik muss die beiden Haupttheorien vereinheitlichen.

→  


Problem der Zeit

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Ohne eine Lösung des ›Problems der Zeit‹ können Quantenmechanik und Allgemeine Relativitätstheorie nicht vereinheitlicht werden

(• Darauf hinweisen, dass mit dem ›Problem der Zeit‹ auch der scheinbare Widerspruch zwischen der Zeit und der inneren Frequenz der Elementarteilchen verbunden ist …
Vgl. Giulini, »Einstein im Quantentest«, S. 64.)
(• Eine andere Perspektive auf das ›Problems der Zeit‹ besteht in der Betrachtung der scheinbar widersprüchlichen Veränderungen von Alterung und innerer Frequenz der Elementarteilchen bei ihrer Bewegung durch ein variables Gravitationsfeld. Bewegt sich ein Elementarteilchen näher an eine große Masse heran, wo es einer höheren Gravitation ausgesetzt ist, so verlangsamt sich seine Alterung wohingegen sich seine innere Frequenz beschleunigt. Die steigende Frequenz geht mit der steigenden Energie bei Annäherung an die anziehende Masse einher, so wie es im Pound-Rebka-Snider-Experiment und verwandten Experimenten beobachtet wird. Gemeinhin — also aus Perspektive der klasischen Physik — würde man eine Verringerung der Schwingungsfrequenz erwarten, wenn die Zeit langsamer läuft.)
(• Das Problem berührt genauso auch den scheinbaren Widerspruch zwischen der Alterung und der inneren Frequenz der Elementarteilchen. Wird die Alterung — also die variable Zeit der Allgemeinen Relativitätstheorie — durch eine steigende Gravitation verlangsamt, dann erhöht sich gleichzeitig die innere Frequenz eines Elementarteilchens, weil seine Energie ansteigt. Dabei würde man von einer klassischen Schwingung bei Verlangsamung der Zeit erwarten, dass sie in Zeitlupe abläuft, sich folglich auch verlangsamt. Es handelt sich demnach offensichtlich nicht um eine klassische Schwingung. Genau diese Eigenschaft der Elementarteilchen und des Vakuums unterscheidet die Quantenphysik von der klassischen Physik. Grundsätzlich scheinen sich die Physiker derzeit darüber uneins, wie die Frequenz von Elementarteilchen mit der Alterungszeit im Gravitationsfeld genau im Zusammenhang steht.)
(• Warum muss zwischen diesen beiden Arten von Zeit unterschieden werden? Die Physik kennt einen Zustand in dem die Alterung ganz oder nahezu zum Stillstand kommt, die Schwingungen der Quantenphysik aber weiter bestehen.(Verweis) Dies ist auf dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs der Fall. Um dort und auch innerhalb eines Schwarzen Lochs Physik beschreiben zu können, ist es notwendig zwischen Zeit und Alterung zu unterscheiden.)
(• Aber auch die Quantenphysik benötigt eine absolute, unveränderliche Zeit, zum Beispiel um die Verschränkungen der Elementarteilchen koordinieren zu können. Die Allgemeine Relativitätstheorie kommt hingegen nicht ohne einen variablen Zeitbegriff aus, je nach am Ort im Raum wirkender Gravitation, deshalb hier zur Abgrenzung Alterung genannt. Dieser scheinbare Gegensatz spiegelt sich im wider, in dem zum Ausdruck gebracht wird, dass sich die Hauptheorien der heutigen Physik, die Quantentheorie und die Allgemeine Relativitätstheorie, aufgrund ihres unterschiedlichen Verständnisses der Zeit nicht miteinander verträglich sind.)

Durch das ›Problem der Zeit‹ wird die Unverträglichkeit von Quantenmechanik und Allgemeiner Relativitätstheorie auf einen Punkt gebracht. Claus Kiefer bemerkt dazu: »In der allgemeinen Relativitätstheorie bilden Raum und Zeit eng miteinander verknüpfte, dynamische Objekte. Die Quantenmechanik beruht dagegen auf Newtons absoluter Zeit.«
Mit anderen Worten: Die Allgemeine Relativitätstheorie beruht auf einer flexiblen Zeit, weil ihre Zeit an jedem Ort im Raum unterschiedlich schnell abläuft, je nach dortigem Gravitationseinfluss. Wohingegen die Quantenmechanik auf einer Zeit beruht, die an jedem Ort im Raum gleich schnell abläuft.
Lee Smolin äußert dazu: »Mehr und mehr habe ich das Gefühl, dass sich Quantentheorie und allgemeine Relativitätstheorie in Bezug auf das Wesen der Zeit in schwerem Irrtum befinden.« (Gibt es im Zitat auch eine Begründung für sein Gefühl?)

Um eine Lösung des Problems der Zeit zu finden, müssen grundlegende Annahmen der heutigen Physik überdacht und neu gefasst werden. Das bedeutet, es sind tiefgreifende Paradigmenwechsel in Bezug auf die Quantenmechanik und in Bezug auf die Relativitätstheorie notwendig. Der daraus folgende Ansatz zur Formulierung einer neuer Physik führt zur hier beschriebenen Quanten-Fluss-Theorie.

→   LösungsansatzNeue Physik
→   Fraktales UniversumNeue Physik
→   Zeit und AlterungLeptonen-Modell

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Problem der Quantengravitation

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XXX

(• Diskussion zum Problem der Quantengravitation.)

XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

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Problem der Feuerwand

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XXX

(• Neue Analysen der Situation am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs aus Sicht der Quantenphysik legen nahe, dass dort eine „Feuerwand“ existiert. Dies erzeugt das Problem, dass dort Information verloren geht, was die Quantenphysik verbietet. Die Lösung dieses Problems sollte danach zur Vereinheitlichung der Physik führen. »Die Theoretiker müssen ihre grundlegenden Annahmen über das Universum sowie die Natur von Raum und Zeit überdenken.« Das Szenario der Feuerwand am Ereignishorizont ist dem Szenario der hier entwickelten fraktalen Quanten-Fluss-Theorie sehr ähnlich.)

XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

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Problem der Dunklen Materie

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Die bisherigen Erklärungsmodelle liefern keine eindeutig passenden Erklärungen aller beobachteten Facetten dieses Phänomens

Notizen

(• Eine neue Theorie von Erik Verlinde unterstützt im Prinzip die MOND-Theorie und ist meinem Ergebnis verblüffend ähnlich. »Dunkle Materie, sagt Verlinde, sei nicht eine Ansammlung unsichtbarer Teilchen, sondern ›ein Wechselspiel zwischen gewöhnlicher Materie und Dunkler Energie‹.« Danach ist die Gravitation eine emergentes Phänomene, wie in der hier beschriebenen FrQFT.)
(• Dunkle Materie kann nicht gefunden werden.)
(• Der Gammastrahlenhintergrund liefert keine Anzeichen über die Zerstrahlung bzw. Annihilation von Dunkler Materie und ihrer Antimaterie.)
(• „Das Problem der fehlenden Satelliten“: Es sollten bei CDM viele Begleitgalaxien von Kerngalaxien entstehen. Dies wird nicht beobachtet. Kleine CDM Halos verschmelzen in den Simulationen zu schnell zu großen Halos, als Beobachtungen es nahelegen. Mit CDM sollten die Zwerggalaxien deutlich älter sein, als großen, man beobachtet aber das Gegenteil.)
(• Die Anordnung der Satellitengalaxien und ihre Bewegung um unsere Milchstraße sollte laut CMD anders aussehen als in der beobachteten Scheibenanordnung und fast komplett die selbe Rotationsrichtung haben.)
(• Paradigmenwechsel der ART: ART ist so nicht zu halten.)

XXX Gravitation ein emergentes Phänomen XXX XXX XXX XXX XXX

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Problem der kosmologischen Konstanten

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Warum erscheint unser Kosmos nicht gekrümmt, sondern im Durchschnitt flach

(Diese Aussage muss entschärft und verfeinert werden.)

Nach dem Relativitätsprinzip entspricht jede Energie einer Masse, nach Albert Einsteins weltberühmter Formel im Verhältnis E = m⋅c2(Link). In der Quantenmechanik wird das Vakuum als recht energiereich beschrieben. Aufgrund des Relativitätsprinzips sollte es daher Masse besitzen und gravitativ wirken. In der heutigen Physik wird hingegen ohne zwingenden Grund angenommen, die Vakuumenergie hätte keine Gravitationseffekte. Diese Annahme widerspricht dem Relativitätsprinzip und die Physik ist aufgefordert schlüssig zu begründen, warum kein Gravitationseffekt existiert oder dieser verborgen bleibt.

Gordon Kane schreibt dazu:

» All unsere heutigen Theorien scheinen zu besagen, dass das Universum eine ungeheure Konzentration an Energie enthält — selbst in den leersten Regionen des Weltraums. Die Gravitationseffekte dieser so genannten Vakuumenergie hätten das Universum schon längst entweder eng einrollen oder noch viel mehr aufblähen müssen. Das Standardmodell [der Kosmologie] vermag dieses Rätsel — das Problem der kosmologischen Konstanten — nicht zu lösen. «

Die Quanten-Fluss-Theorie liefert einen zwanglosen Grund dafür, warum die Gravitation des Vakuums scheinbar nicht beobachtet wird. Denn die Gravitation des Vakuums ist ein wesentlicher Faktor der Struktur des Vakuums und seiner Rolle als Träger des Gravitationsfelds und der Gravitationsvermittlung. So wird auch die Größe der örtlichen Lichtgeschwindigkeit im Gravitationsfeld durch die innere Wechselwirkung des Vakuums festgelegt.

Den nachfolgenden Teil vielleicht eher zur neuen Physik und dahin von hier aus verweisen:

Eine neue Energiedichtevariation des Vakuums in Form der Wirkungsquanten-Dichte im Raum entspricht dem Higgs-Mechanismus(Verweis). Diese Dichtevariation ist mit dem Gravitationsfeld äquivalent und verbindet so den Higgs-Mechanismus, welcher ursächlich für seine träge Masse ist, mit der Gravitation eines Elementarteilchens.
Der neue Ansatz stellt so über die Struktur des Vakuums Beziehungen zwischen grundlegenden Eigenschaften der Elementarteilchen her.

Auch stellt sich im Verlauf heraus, dass die verborgene Gravitation der Vakuumenergie auf der Größenskala großer Galaxien als zum Vorschein kommt. Dabei handelt es sich quasi um den Higgs-Mechanismus auf sehr großen Skalen.

→   Emergente Gravitation
→   Quantengravitation der Elementarteilchen
→  
→   Phänomen der Dunklen Materie oder MONDEmergente Gravitation
→   Emergente Gravitation begründet MOND

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Problem der Dunklen Energie

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Es scheint völlig unklar, welcher Natur diese mysteriöse Energie ist

Notizen

(• Ein dynamisches Phänomen aus der Thermodynamik könnte hier eine Rolle spielen. Nimmt man den Behälter um ein Gas mit einer Themperatur größer Null weg, so verteilt sich das Gas schlicht im Raum und dehnt sich so einfach aus. Ähnlich verhält es sich mit Lichtphotonen, Elapsonen oder Wirkungsquanten, die sich frei im Raum bewegen können. So würden sich dann nach der FrQFT auch eventuell die im Verhälnis zum Umfeld verdichteten Bestandteile eines Kosmos innerhalb eines Schwarzen Lochs im Raum verteilen oder in den Eregnishorizont wandern. Dies hätte im Schwarzen Loch, also in dem in ihm enthaltenen Kosmos, den Eindruck einer Expansion zur Folge.)
(• Kleine CDM Halos verschmelzen in den Simulationen zu schnell zu großen Halos, als Beobachtungen es nahelegen. Dem entgegen zu wirken soll einer der Gründe zur Einführung der Dunklen Energie gewesen sein.)
(• Rolle der Energieerhaltung im Kosmos …)
(Aktuelle fachliche Diskussion:)
(• Die großen leeren Räume im Kosmos, die Supervoids, werden gesucht und untersucht. Die Voids verändern die Mikrowellenhintergrundstrahlung und machen sich dadurch bemerkbar. Diese Veränderung sagt etwas über die Expansion des Kosmos und damit etwas über die Dunkle Energie.)

In Arbeit … Dunkle Energie XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

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Problem der Singularitäten

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Punktförmige Elementarteilchen, Schwarze Löcher, der Urknall und Co. In Arbeit …

Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. III. Dunkle Energie, Gleichungen — Lösungen, S. 93—98, hier S. 96—98.

In Arbeit …

→   Keine SingularitätQuantengravitation der Elementarteilchen

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Probleme der Quantenchromodynamik

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In Arbeit …

• Ein aufsführlicher Artikel über die Gluonen und die Probleme der QCD findet sich in Ent, »Der Klebstoff der Welt«. Die FrQFT kann wichtige dieser Fragen, wie zum Confinement und der Gluonen-Energie, zumindesten qualitativ beantworten.

In Arbeit …

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Problem der Naturkonstanten

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Die Werte der Naturkonstanten erscheinen recht willkürlich

… es ist erstrebenswert, dass sich die Werte der Naturkonstanten aus strukturellen Zusammenhängen ergeben. XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

In Arbeit …

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Fußnoten

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1. Sekundärliteratur:
Vgl. Wolchover, Neue Physik ohne neue Teilchen?.
2. Bezüglich der QFT:
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 5 Notwendigkeit einer neuen Theorie, S. 145—160, hier S. 149—153.
Sekundärliteratur:
Vgl. Nicolai, »Auf dem Weg zur Physik des 21. Jahrhunderts«, S. 31.
Vgl. Musser, »Hatte Einstein doch recht?«, S. 64.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 55—56.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Die Tür ins Dunkle Universum.
3. Bezüglich der ART:
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 3 Von Krümmungen und Kräuselwellen, 72—107, hier S. 106.
Sekundärliteratur:
Vgl. Börner, »Die Dunkle Energie und ihre Feinde«, Alternative Gravitationstheorien, S. 43.
Vgl. Bergia, »Einstein«, Kap. Einsteins Erbe, S. 94—103.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 56.
4. (Primärliteratur einfügen!)
Internet:
Vgl. Wikipedia, Quantenfeldtheorie.
5. Vgl. Fließbach, Allgemeine Relativitätstheorie.
Vgl. Harrison, Kosmologie, Kap. 8 Allgemeine Relativitätstheorie, S. 253—290.
Vgl. Born, Die Relativitätstheorie Einsteins, Kap. VII. Die allgemeine Relativitätstheorie Einsteins, S. 266—324.
Vgl. Einstein, »Die Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie«.
Internet:
Vgl. Wikipedia, Allgemeine Relativitätstheorie.
6. Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. II. Dunkle Materie, Einspruch, Euer Ehren! S. 83—85, hier S. 84.
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 3 Von Krümmungen und Kräuselwellen, S. 72—107, hier S. 107. Kap. 5. Notwendigkeit einer neuen Theorie, S. 145—160, hier 146, 156—160.
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, S. 37.
Vgl. Giesel, »Loop-Quantengravitation«, S. 34.
Vgl. Nicolai, »Auf dem Weg zur Physik des 21. Jahrhunderts«, S. 31.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 56.
Internet:
Vgl. Wikipedia, Allgemeine Relativitätstheorie, Verhältnis zu anderen Theorien, Quantenphysik.
Video:
Vgl. Spektrum der Wissenschaft, Wie funktioniert die Schwerkraft auf Quantenebene?
7. (Primärliteratur einfügen!!!)
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, S. 34—35, 38.
Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 30—31.
Vgl. Nicolai, »Auf dem Weg zur Physik des 21. Jahrhunderts«, S. 31.
Vgl. Börner, »Die Dunkle Energie und ihre Feinde«, S. 43.
Vgl. Nicolai, »Relativität, Quantentheorie und Große Vereinigung«, S. 84—85.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 56.
Video:
Vgl. Spektrum der Wissenschaft, Wie funktioniert die Schwerkraft auf Quantenebene?
8. Vgl. Lesch, Kosmologie für helle Köpfe, Kap. III. Dunkle Energie, Gleichungen — Lösungen, S. 93—98, hier S. 98.
Vgl. Greene, Das elegante Universum, Kap. 5 Notwendigkeit einer neuen Theorie, S. 145—160.
Sekundärliteratur:
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, S. 37.
Vgl. Nicolai, »Auf dem Weg zur Physik des 21. Jahrhunderts«.
Vgl. Börner, »Die Dunkle Energie und ihre Feinde«.
Vgl. Nicolai, »Relativität, Quantentheorie und Große Vereinigung«.
Vgl. Musser, »Hatte Einstein doch recht?«.
Vgl. Musser, »Kräfte der Welt vereinigt euch!«.
Vgl. Bergia, »Einstein«, Kap. Von Deutschland in die Vereinigten Staaten, S. 86—90.
Vgl. Smolin, »Quanten der Raumzeit«, S. 56.
Vgl. Kane, »Neue Physik jenseits des Standardmodells«.
Vgl. Weinberg, »Eine Theorie für alles?«.
Internet:
Vgl. Eidemüller, Die Tür ins Dunkle Universum.
9. Giulini, »Einstein im Quantentest«, S. 63—64.
10. Vgl. Fließbach, Allgemeine Relativitätstheorie, Teil III Physikalische Grundlagen der ART, Kap. 12 Gravitationsrotverschiebung, S. 58—64.
Vgl. Vessot, »Test of Relativistic Gravitation with Maser«.
Vgl. Pound, »Effect of Gravity on Gamma Radiation«.
Internet:
Vgl. Wikipedia, Pound-Rebka-Experiment.
11. Giulini, »Einstein im Quantentest«, S. 63—64.
12. Giulini, »Einstein im Quantentest«.
13. (Primärliteratur einfügen!)
Internet:
Vgl. Wikipedia, Quantenphysik.
14. (Primärliteratur einfügen!)
Internet:
Vgl. Wikipedia, Quantenphysik.
15. Vgl. Giulini, Gravitation, Equivalence Principle, and Quantum Mechanics, Kap. 4 Äquivalenzprinzip und Quantenmechanik, S. 13.
Vgl. Kiefer, Does time exist in quantum gravity?.
Vgl. Smolin, Die Zukunft der Physik, Kap. 15 Die Physik nach der Stringtheorie, S. 322—347, hier S. 344—346.
Sekundärliteratur:
Vgl. Giulini, »Einstein im Quantentest«, S. 63—64, hier einfach als Widerspruch bezeichnet.
Vgl. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, S. 37.
16. Kiefer, »Auf dem Weg zur Quantengravitation«, S. 37.
17. Smolin, Die Zukunft der Physik, Kap. 15 Die Physik nach der Stringtheorie, S. 322—347, hier S. 344.
18. Vgl. Giulini, Gravitation, Equivalence Principle, and Quantum Mechanics, Kap. 5 Ausblick, S. 14—15.
Sekundärliteratur:
Vgl. Giulini, »Einstein im Quantentest«, S. 62—64.
19. (Primärliteratur einfügen!)
Sekundärliteratur:
Vgl. Polchinski, »Die Feuerwand am Horizont«.
20. Vgl. Polchinski, »Die Feuerwand am Horizont«, S. 36, Kasten.
21. Polchinski, »Die Feuerwand am Horizont«, S. 39.
22. Vgl. Verlinde, Emergent Gravity and the Dark Universe.
Sekundärliteratur:
Vgl. Wolchover, »Der Anfang vom Ende Dunkler Materie?«.
23. Wolchover, »Der Anfang vom Ende Dunkler Materie?«, S. 29.
24. Sekundärliteratur:
Vgl. Wolchover, Neue Physik ohne neue Teilchen?.
25. Vgl. Fornasa, The angular power spectrum of the diffuse gamma-ray emission as constraints on its Dark Matter interpretation.
Sekundärliteratur:
Vgl. Fischer, Keine Dunkle Materie entdeckt.
26. Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 24—26, Bild S. 24.
(Weitere Verweise)
27. Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 26—28.
(Weitere Verweise)
28. Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 30—31.
(Weitere Verweise)
29. Vgl. Wikipedia, Äquivalenz von Masse und Energie.
Vgl. Einstein, »Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?«.
30. Vgl. Wikipedia, Vakuumenergie.
31. (Weitere Verweise)
32. Vgl. Laughlin, Abschied von der Weltformel, Kap. 10. Das Gewebe der Raumzeit, S. 179—192, hier S. 189. Hier im ähnlichen Fall der fehlenden Gravitation der Photonen.
33. Kane, »Neue Physik jenseits des Standardmodells«, hier Kasten S. 31.
34. Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 24.
(Weitere Verweise)
35. Vgl. Kroupa, »Das SMK auf dem Prüfstand«, S. 24.
(Weitere Verweise)
36. Sekundärliteratur:
Vgl. Szapudi, »Die Große Leere«.
37. (Primärliteratur einfügen!)
Sekundärliteratur
Vgl. Frieman, »Das dunkelste Geheimnis«.
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Stand 07. Mai 2017, 14:00 CET.