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Ein Vortrag über Stephen Hawking und
sein neustes Werk
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Inhaltsverzeichnis

1. Biographie
2. Ziel des Buches
3. Theorie (M)
4. Vorgeschichte
5. Lösung
6. Zukunftsaussichten

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Stephen William Hawkings I/III

• wurde am 8.Januar 1942 in London geboren
• leidet an seltener Nervenkrankheit, die langsame
  Muskellähmung verursacht ? ist an seinen
  Rollstuhl gefesselt und kann nur durch einen
  Computer mit seiner Umwelt kommunizieren

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Stephen William Hawkings II/III

• wollte Mathematik studieren, sein Vater hingegen
  wollte ihn in Medizin sehen. So entschied er sich
  für Physik
• mit Roger Penrose zeigte er, dass Einsteins
  Allgemeine Relativitätstheorie auf Zeit und Raum
  schliessen lasse, die in einem Big Bang beginne
  und einem schwarzen Loch ende ? Ablgeichung
  Genereller Relativitätstheorie mit Quantentheorie

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Stephen William Hawkings III/III

• sein Hauptinteresse einheitliche Beschreibung
  von Anfang, Entwicklung und Zukunft des
  Universums in einer Weltformel
• Seit 1979 Lukasischer Professor der Mathematik
  in Oxford
• 1988 veröffentlicht er seinen Bestseller A short
  history of time
• hat 12 Ehrengrade, ist Mitglied der US National
  Academy of Science, Mitglied der Royal Society,

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Meinungen über Stephen Hawking

• Hawkings wissenschaftliche Leistung besteht
  darin, einem Durchschnittsbürger zu erklären, was
  nur 100 Wissenschaftler verstehen
  (Populärwissenschaft)
• Besticht durch logische Einfachheit und Eleganz
• Bewunderung wegen Kampf gegen Krankheit
• Alberne Ausgabe von Einstein
• Spricht von Dingen, die er nicht versteht

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und sein Werk

• In seinem Buch geht es her wie auf einem Bazar
• Wiederholung von Eine kurze Geschichte der Zeit
  
• Spannende Ausflüge in die Astrophysik und die
  Kosmologie

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Inhalt des Buches Der Bazar
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Die Nussschale Hamlet
Ich könnte in eine Nussschale eingesperrt sein
und mich für den König von unermesslichem Gebiet
halten
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Die Nussschale Aussage
Unsere Welt ist nur ein winziger Ausschnitt aus
einem unermesslichen Universum, in dem viele
Welten parallel existieren, sich ineinander
schieben und vielleicht sogar miteinander
kommunizieren.
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Erklärung? Doppelgängertheorie
Neben unserem sichtbaren Universum gibt es
unsichtbare Universen

• Die unsichtbaren Universen sind mit unserem
  verbunden (kommunizieren)
• In ihnen existieren wir als Doppelgänger
  Schattenmenschen

? M-Theorie
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Die M-Theorie
M

• magisch
• mysteriös
• Mutter aller Theorien
• Membran (wie wir später sehen werden)

Kosmos als mehrdimensionales Labyrinth von
Universen, in denen Abbilder von uns agieren
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Alltag

• Beispiel aus dem Alltag
• Wunderkind, das sein Talent weder von Vater noch
  von Mutter geerbt hat
• Vorahnung eines Ereignisses (auch Hellseher)
• Liebe auf den ersten Blick

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Wie kommt man auf eine solche Idee?
Universum in eine einzige Gleichung (Weltformel)
packen

• Urknall (alle Masse in einem einzigen kleinen,
  immateriellen Punkt) ? Singularität
• Big Bang, aus dem Nichts entsteht ein Sein ?
  Kosmos

Weltformel muss für ganzes universelles Geschehen
gelten
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Funktioniert die Weltformel?
Der Haken erst drei von vier Kräften konnten in
eine schlüssige Formel gebracht werden

• Elektromagnetische Kraft (bindet Atome an den
  Atomkern)
• Starke Kraft (hält Atomkern zusammen)
• Schwache Kraft (radioaktiver Zerfall)

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Die vierte Kraft
Die vierte Kraft, die Gravitation, entzieht sich
allen Versuchen, in eine Weltformel integriert zu
werden.

• Schwerkraft setzt materielle Objekte voraus
• Im Urknall war die Masse aber in einem
  immateriellen Punkt versammelt!

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Lösungsversuch
Lösung anstatt einer einheitlichen Weltformel
zwei sich ergänzende Theorien!

• Relativitätstheorie (Einstein beschreibt
  Makrokosmos
• Drei Raumdimensionen, eine Zeitdimension,
  Schwerkraft
• Quantentheorie (Max Planck beschreibt
  Mikrokosmos)
• Keine Gravitation

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Nun kommt Hawking ins Spiel
Um den Ursprung des Universums zu verstehen,
brauchen wir eine Quantentheorie der
Gravitation.
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Vorraussetzung für eine Weltformel I/II

• Nicht punktförmige Teilchen als Bausteine der
  Materie, sondern Fäden strings
• Grössenverhältnis

1 String 1 Atom
1 Atom Sonnensystem
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Vorraussetzung für eine Weltformel II/II

• Sind Quanten
• Haben Gravitation!

? Quantentheorie der Gravitation zugänglich!
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Rechnungen
Stephen Hawkings rechnet hin und her und kommt
auf das Ergebnis

• Strings passen nicht in Weltformel, solange wir
  nur in drei Dimensionen, bzw. vier Dimensionen
  denken!

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Lösung

• Höher dimensionales Quant (dehnt sich in mehr als
  einer Dimension aus) ? Membran Bran

Stephen Hawking trieb seine Rechnung so weit, bis
sein Universum 11 Dimensionen hatte
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Bran
Definition nach Hawkings Ausgedehnte Objekte,
wie sie in der Stringtheorie vorkommen. Eine
1-Bran ist ein String, eine 2-Bran eine Membran,
eine 3-Bran hat drei ausgedehnte Dimensionen und
so fort. Allgemeiner Eine p-Bran hat p
Dimensionen.
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Das All ist nicht allein

• Unser All hat Gesellschaft, denn es werden immer
  wieder neue Welten / Brane geboren ?
  Quantenfluktuation
• Wie Dampfblasen fallen manche Universen zusammen,
  dehnen sich aus oder expandieren

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Verschiedene Formen von Universen
A in sich zusammenstürzend B ewig ausdehnend C
an kritischer Grenze liegend D unser Universum
(Expansionsphase)
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11 Dimensionen
Wieso merken wir nichts von diesen 11 Dimensionen?

• Seit dem Urknall haben sich nur Raum und Zeit
  entfallten können
• Die anderen Dimensionen verharren eingerollt im
  Urzustand
• Sind in jedem Punkt vorhanden
• Haben die Grösse eines Strings

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11 Dimensionen an Hand eines Haares

• Dem blossen Auge erscheint das Haar als
  eindimensionale Linie
• Mit der Lupe erkennt man seine Dreidimensionalität
  
• Ähnlich mit unserer Welt nicht drei- sondern
  elfdimensional!

1. Eingerolltes 1D-Bran,
2. Eingerolltes 2D-Bran
3. Nicht entfalltetes Bran
4. Entfalltetes Bran

3
4
1
2
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Kosmos der M-Theorie
Somit wird der Kosmos der M-Theorie bevölkert
durch

• Z.B. 2D-Brane
• Für sie wäre die dritte Dimension ein
  Hyperraum, in denen sie wie Frisbee-Scheiben
  umherfliegen, ohne je aufeinander zu treffen
• Z.B. 5D-Brane
• Für sie wäre die sechste Dimension wie ein
  Hyperraum,

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Beispiel des Hologramms

• Veranschaulichung von Bran in höherer Dimension
• 3D-Objekt auf 2D-Ebene ? höhere Information
  kodiert auf niedrigerer Dimension
• In jedem Punkt des Hologramms alle Informationen
  vorhanden

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Gedankenspielerei
Somit wäre auch vorstellbar, dass unser
sichtbares All nur ein grosses 3D-Bran ist, das
in einem 4D-Hyperraum schwebt!
Ich könnte in eine Nussschale eingesperrt sein
und mich für den König von unermesslichem Gebiet
halten
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Zurück zum Alltag
Mit Hawkings Theorien können Telepathie,
Hellseherei, usw. erklärt werden.

• Hologramme
• Überall ist alle Information da
• Hellseher kann diese Informationen wahrnehmen
• Wechselwirkung
• Beeinflussung durch Gravitation der Brane

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Zukunftsaussichten
Hawkings könnte sich auch vorstellen, in der
Zukunft einmal in ein Parallel-Universum zu
wechseln (um mit Isaac Newton und Albert Einstein
Poker zu spielen).
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Bibliographie
Diese Präsentation wurde von Michael Schweizer
(schweizi_at_student.ethz.ch) für die Jugendgruppe
der AGW (Astronomische Gesellschaft Winterthur)
erstellt. Stand Oktober 2002

• Universum in einer Nussschale, Hoffmann Campe
  (2002), Stephen Hawking
• Jeder lebt in vielen Welten gleichzeitig., PM
  2/2002, Joseph Scheppach
• Stephen Hawking http//www.hawking.org.uk
• Perlentaucher http//www.perlentaucher.de/buch/75
  60.html
• NZZ http//nzz.ch/2001/31/fe/page-article7PGMB.ht
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