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Unser Universum erklärt von Bakhtosh

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Unser Universum erklärt von Bakhtosh

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Bakhtosh
05.16.2012 , 07:18 AM | #221
Wurmlöcher und andere Mögichkeiten zum reisen.

Der Name Wurmloch stammt von der Analogie mit einem Wurm, der sich durch einen Apfel hindurchfrisst. Er verbindet also zwei Seiten desselben Raumes (der Oberfläche) durch einen Tunnel. Das beschreibt anschaulich die besondere Eigenschaft der Kruskal-Lösungen, da diese zwei Orte im Universum miteinander verbinden.

Die Kruskal-Lösung ist die eindeutige, maximale analytische Erweiterung der Schwarzschild-Lösung. Maximal bedeutet hier, dass jede von einem (beliebigen) Punkt ausgehende Geodäte entweder in beide Richtungen zu unendlichen Werten des affinen Geodätenparameters ausgedehnt werden kann oder in einer intrinsischen Singularität endet. Gilt der erste Fall für alle Geodäten, so heißt die Mannigfaltigkeit geodätisch vollständig, wie es die Minkowski-Metrik trivial erfüllt. Die Kruskal-Lösung hat intrinsische Singularitäten und ist daher nicht vollständig, aber maximal

Theoretische Grundlage

Die allgemeine Relativitätstheorie erweitert den anschaulichen euklidischen Raum der Alltagserfahrung zum allgemeineren Gebilde der Raumzeit. Mathematisch gesehen ist die Raumzeit eine vierdimensionale, pseudo-riemannsche Mannigfaltigkeit.

Eine pseudo-riemannsche Mannigfaltigkeit oder semi-riemannsche Mannigfaltigkeit ist ein mathematisches Objekt aus der (pseudo-) riemannschen Geometrie.

Jegliche Form von Energie, wie etwa Masse, Licht oder elektrische Ladung, ruft Veränderungen der geometrischen Eigenschaften der Raumzeit hervor, die wiederum selbst einen Einfluss auf die Bewegung der sich im Gebiet befindlichen Objekte haben. Dieser Einfluss ist die Gravitation und man spricht dabei allgemein von einer Krümmung der Raumzeit. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es ein häufiger Fehler ist, wenn nur von einer Krümmung des Raumes gesprochen wird.

Das Gravitationsfeld einer spezifischen Energieverteilung ist eine Lösung der Einsteingleichungen. Die bekannteste und einfachste ist die Schwarzschild-Lösung, die das Gravitationsfeld einer homogenen, nicht geladenen und nicht rotierenden Kugel beschreibt.

Die Schwarzschild-Metrik bezeichnet, speziell im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie, eine Lösung der einsteinschen Feldgleichungen, die das Gravitationsfeld einer homogenen, nicht geladenen und nicht rotierenden Kugel beschreibt.

Die äußere Schwarzschild-Lösung ist die Vakuumlösung der Feldgleichungen für den sphärisch-symmetrischen Fall.

Eine zweite, die innere Schwarzschild-Lösung, folgte unmittelbar darauf als Publikation über ein Gravitationsfeld. Sie beschreibt die Metrik einer homogen gedachten Flüssigkeitskugel und gilt als Modell mit einfachster Näherungslösung für jedes nichtrotierende Objekt mit einer mittleren Verteilung (feste Erde, Sonne aus Gas bzw. Plasma, gemittelt gleichverteilt gedachtes interstellares Gas).

Das vollständige Schwarzschild-Modell bestehend aus der inneren Lösung und der äußeren Lösung beschreibt das Gravitationsfeld eines nichtrotierenden Sterns oder Planeten und lässt keine Spekulationen über Singularitäten wie Schwarze Löcher zu. Für die Zusammengehörigkeit beider Lösungen ist Voraussetzung, dass an der Grenzfläche die Metrik und ihre ersten Ableitungen übereinstimmen.

Damit beschreibt sie in guter Näherung auch das Gravitationsfeld der Erde oder eines Sterns im Außenraum. Fällt ein Stern hingegen zu einem schwarzen Loch zusammen, genügen die Schwarzschild-Koordinaten nicht, um das ganze Gebilde zu beschreiben. Am sog. Ereignishorizont des Objekts findet sich eine Koordinaten-Singularität, die anschaulich vergleichbar ist mit dem Nord- oder Südpol eines Kugelkoordinatensystems. Es handelt sich nicht um eine physikalische Singularität, da sie sich durch Wahl neuer Koordinaten entfernen (wegtransformieren) lässt. Das geschieht mithilfe der Kruskal-Szekeres-Koordinaten, die neue Lösungen im Innern des Ereignishorizontes beschreiben.

Kruskal-Szekeres-Koordinaten, eingeführt von Martin Kruskal und George Szekeres[1], sind Koordinaten für die Schwarzschild-Metrik, die Metrik, die den Außenraum einer kugelsymmetrischen, nicht rotierenden und elektrisch neutralen Massenverteilung beschreibt.

Es zeigt sich, dass es neben dem Außen- und Innenraum des schwarzen Loches noch dazu äquivalente, gespiegelte Räume gibt. Somit zeichnet sich ein möglicher Übergang zu einem weißen Loch ab, aus dem Materie zwar austreten, aber nicht in es eindringen kann.

Die Verbindung zwischen den beiden Gravitationsanomalien wird als Einstein-Rosen-Brücke und das gesamte Objekt selbst als ein Wurmloch bezeichnet. Prinzipiell ist es denkbar, dass Wurmlöcher entweder zwei Orte derselben Raumzeit oder zwei parallele Raumzeiten ('Universen/Multiversen') miteinander verbinden.

Was ist eine Einstein-Rosen Bruecke?

http://www.youtube.com/watch?v=JMUtruc6pN0

Praktische Überlegungen

Es gibt bislang keine experimentellen Beweise für Wurmlöcher. Rein theoretische Überlegungen deuten darauf hin, dass Wurmlöcher sog. exotische Materie brauchen, um zu entstehen und stabil zu bleiben.

Der Begriff Exotische Materie der Teilchenphysik ist sehr weit gefasst und bezieht sich allgemein auf Teilchen, die nicht aus Elektronen, Protonen und Neutronen aufgebaut sind, und im Speziellen auf hypothetische Materie mit negativer Energiedichte. Letztere Art der Materie wurde bis heute noch nicht beobachtet.

Einige Wissenschaftler wie Kip Thorne gehen davon aus, dass eine Instabilität der Wurmlochverbindung nur durch exotische Materie verhindert werden könne. Stephen Hawking schließt nicht völlig aus, dass es durch hineinfallende Teilchen normaler Materie trotzdem zu einem schnellen Zusammenbrechen des Wurmloches kommen könnte. In seinem Buch Das Universum in der Nussschale stellt Hawking zahlreiche Überlegungen dazu an, welche praktischen Auswirkungen nutzbare Wurmlöcher zur Folge hätten.

Die exotische Materie hat die Eigenschaft, in einem bestimmten Raumgebiet (dort, wo das Wurmloch sein soll) antigravitativ zu wirken (genauer, es hat eine negative mittlere Energiedichte). Bisher ist keine Möglichkeit bekannt, wie man exotische Materie herstellen, geschweige denn, wie man damit Wurmlöcher bauen kann.

Einige Schätzungen gehen davon aus, dass man für ein Wurmloch mit einem Meter Durchmesser exotische Materie äquivalent einer Jupitermasse brauchen würde.

Eventuell sind nur mikroskopische Wurmlöcher (das heißt von der Größe weniger Atomradien) möglich, wenn exotische Materie beziehungsweise negative Energiedichten im Spiel sind. Forscher der Universität von Victoria (Wellington) gehen jedoch davon aus, dass auch sehr kleine Mengen exotischer Materie zur Erzeugung von Wurmlöchern ausreichen.

Raumkrümmung

Die Raumkrümmung ist eine mathematische Verallgemeinerung von gekrümmten Flächen (2 Dimensionen) auf den Raum (3 oder mehr Dimensionen). Die ungekrümmte oder Euklidische Geometrie wird erweitert, um gekrümmte Mannigfaltigkeiten mittels Methoden der nicht-euklidischen Geometrie zu beschreiben.

2-dimensionales Beispiel

Die Oberfläche einer Kugel ist eine 2-dimensionale Fläche, die krumm im 3-dimensionalen Raum liegt.

Obwohl man jeden Punkt der Kugeloberfläche durch seine Koordinaten im 3-dimensionalen Raum angeben kann, ist es oft einfacher, eine zweidimensionale Beschreibung zu wählen. Auf der Erdoberfläche etwa werden Punkte durch Zuordnung einer geographischen Länge und Breite eindeutig bestimmt.

3-dimensionale Verallgemeinerung

Entsprechende Vorstellungen verbergen sich hinter der Raumkrümmung. Allerdings sind unsere Sinne auf die Wahrnehmung maximal dreidimensionaler geometrischer Strukturen beschränkt. Man kann daher eine Raumkrümmung nicht sehen, man kann sie sich auch nicht vorstellen.

Rein formal lässt sich eine entsprechende Krümmung eines 3-dimensionalen 'Obervolumens' einer 4-dimensionalen Kugel formulieren.

Innere und äußere Krümmung

Man unterscheidet bei der Krümmung zwischen der inneren und der äußeren Krümmung.

Die innere Krümmung lässt sich anhand der Geometrie im gekrümmten Raum selbst feststellen. Beispielsweise können Dreiecke auf der Kugeloberfläche eine Innenwinkelsumme von mehr als 180 Grad (bis zu 540 Grad) haben, im Gegensatz zu ebenen Dreiecken mit einer konstanten Winkelsumme von 180 Grad. Die innere Krümmung kann positiv sein (wie auf einer Kugel) oder negativ (wie der Kühlturm eines AKWs). In einem negativ gekrümmten Raum ist die Innenwinkelsumme weniger als 180 Grad.

Die äußere Krümmung kann nur festgestellt werden, indem die Lage des Raums im umgebenden, höherdimensionalen Raum, die so genannte Einbettung, betrachtet wird. Flächen mit äußerer Krümmung, aber ohne innere Krümmung erhält man z.B., indem man ein Blatt Papier aufrollt, wellt, oder sonstwie verbiegt, ohne dass man es entweder zerreißt oder verknittert. Auf solchen Flächen ändern sich die Gesetze der Geometrie nicht (Beispiel: Die Innenwinkelsumme eines aufs Papier gemalten Dreieck ändert sich nicht, wenn man das Papier aufrollt).

Eindimensionale Räume (Linien) haben grundsätzlich keine innere Krümmung, sondern nur, sofern sie in einen höherdimensionalen Raum eingebettet sind, eine äußere Krümmung.

Praktische Anwendung

Nach heutigem Verständnis wird der Raum um uns herum durch die Allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins beschrieben. Allerdings geht die Theorie über die reine Raumkrümmung hinaus, da in der Relativitätstheorie der dreidimensionale Raum und die Zeit eine vierdimensionale Raumzeit bilden.

In dieser gekrümmten Raumzeit sind „gerade“ Linien (Geodätische Linien) die Linien extremalen Abstandes. Dies sind genau die Linien, denen eine frei fallende Masse oder ein Lichtstrahl folgt (zu beachten: Die Massen bzw. Lichtstrahlen folgen im Allgemeinen nicht den Geodäten des Raumes, da sie z.B. durch Reibung bzw. Brechung, Beugung oder Reflexion abgelenkt werden). Daher kann die Krümmung der Raumzeit durch die Ablenkung des Lichts durch eine Masse nachgewiesen werden. Eine derartige Bestätigung der allgemeinen Relativitätstheorie kann bei einer Sonnenfinsternis durch die Lichtablenkung scheinbar nahe der Sonne stehender Sterne geschehen.

Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die Raumzeit nicht in einen höherdimensionalen Raum eingebettet ist. Somit hat die Raumzeit nur eine innere, aber keine äußere Krümmung.

Das Warp-Feld nach Alcubierre und Van den Broeck

Ein funktionsfähiger Warp-Antrieb muss die Eigenschaft haben, einen bestimmten Energie-Impuls-Tensor zu erzeugen, welcher das Raumzeitgebiet um ein Raumschiff herum derart verändert, dass die Entfernung zwischen Start- und Zielpunkt verringert wird. Dies bedeutet nichts anderes, als dass die Raumzeit vor dem Schiff kontrahiert und hinter ihm wieder expandiert. Da sich die Raumzeit selbst überlichtschnell ausbreiten darf, könnte ein Objekt also theoretisch in einer solchen Warp-Blase mitreisen. Die erste funktionierende Warp-Metrik wurde von Miguel Alcubierre aufgestellt. Sie ist jedoch keine strenge Lösung der Einsteingleichungen, sondern wurde direkt mit den gewünschten Eigenschaften konstruiert. Um die Gleichungen zu erfüllen, ist eine negative Energiedichte erforderlich, welche auch als exotische Materie bezeichnet wird.

Da der Alcubierr'sche Antrieb zusätzlich etwa zehn Milliarden mal mehr exotische Materie benötigt, als das Universum insgesamt besitzt, wurde er von Van den Broeck dementsprechend verbessert.

Die Materiedichte ist bei beiden Antrieben jedoch so hoch, wie die Materiedichte des Universums kurz nach dem Urknall gewesen ist.


Alcubierre und Broeck gingen von einer vorher ungekrümmten Raumzeit aus. Ist die Raumzeit hingegen gekrümmt, so genügen nach Sergei Krasnikov bereits 10 kg exotischer Materie, um solch ein System aus Warp-Blasen zu erzeugen. Durch geringfügige Modifikation der Van-Den-Broeck-Metrik gelang es Krasnikov, die notwendige Menge an exotischer Materie auf einige Milligramm zu reduzieren.

Selbst wenn die benötigte Menge und Dichte an exotischer Materie nicht so gewaltig wäre, ließe sich ein solcher Antrieb nicht realisieren, weil das Gravitationsfeld von der Materieverteilung im Raum abhängt. Die exotische Materie müsste sich nicht nur dort befinden, wo sich das Raumschiff befände, sondern auch außerhalb desselben. Weiterhin wäre es unmöglich, eine bestimmte Materieverteilung auf Knopfdruck an der richtigen Stelle erscheinen zu lassen und diese wieder zu entfernen, wollte man den Antrieb abschalten.

Untersuchungen von Finazzi, Liberati und Barceló stellen zudem die Stabilität der Warp-Blase in Frage.

Hyperraum

In der Physik versteht man unter einem Hyperraum einen physikalischen Raum, der mehr als drei Dimensionen besitzt und somit über unsere herkömmliche dreidimensionale Raumvorstellung hinausgeht. Der Begriff wurde jedoch ursprünglich kaum in der naturwissenschaftlichen Fachliteratur zur Bezeichnung höherdimensionaler Räume verwendet, sondern zunächst in der Science-Fiction-Literatur geprägt. Nachdem der Physiker Michio Kaku dann im Jahr 1994 ein populärwissenschaftliches Buch über die theoretische Physik mit dem Titel Hyperspace (englisch für Hyperraum) veröffentlicht hatte, wurde der Begriff zunehmend in der populärwissenschaftlichen und seltener auch in der fachwissenschaftlichen Literatur verwandt. Je nach der zugrunde gelegten physikalischen Theorie besitzt der Hyperraum eine Dimensionsanzahl zwischen 4 (Allgemeine Relativitätstheorie) und 11 (M-Theorie).

Morgen dazu wieder etwas....

MFG

Bak
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Bakhtosh
05.17.2012 , 08:52 AM | #222
Was ist hier Exotisch ?



In einiden Post's von mir kam der Begriff "Exotische Materie" vor.
Was ist exotische Materie. Ich habe ein wenig nachgeforscht und einige interessante Sachen gefunden.

Das alles klingt selbst für hartgesottene Wissenschaftler ziemlich abenteuerlich. "Wurmlöcher sind spekulative Physik", betont Visser.

"Es gibt keinen einzigen konkreten Hinweis, daß sie existieren. Aber sie sind eine Erweiterung der bekannten Physik, ohne daß neue physikalische Prinzipien oder neue Theorien erforderlich wären."

Und das macht einige Physiker zuversichtlich. Denn die Erfahrung zeigt, daß viel von dem, was von den Naturgesetzen nicht ausdrücklich verboten wird, tatsächlich existiert - selbst so exotische Dinge wie Antimaterie, Supraleitung, metallischer Wasserstoff, Teleportation und Schwarze Löcher, die zunächst am Schreibtisch erdacht und von prominenten Wissenschaftlern wie Einstein angezweifelt worden waren.

Für eine praktische Nutzung stellen sie Wissenschaft und Technik aber vor große Herausforderungen. Was wäre zu tun? "Am besten wäre ein Wurmloch, das bereits mit dem Urknall in die Struktur der Raumzeit verwoben wurde, und das man so modifizieren könnte, daß es für eine Reise taugt", schmunzelt Matt Visser. "Das würde freilich die Nützlichkeit eines solchen Wurmlochs stark einschränken, da sich kaum kontrollieren ließe, wohin es führt.

Außerdem erinnert mich diese Strategie an das Rezept für einen Drachenbraten: Man nehme einen Drachen..."

"Wenn beim Urknall keine Wurmlöcher entstanden sind, könnte man versuchen, sie auf zweierlei Art zu erzeugen", schlägt Kip Thorne vor:

Der Weg der klassischen Physik wäre, die Raumzeit wie Knetmasse zu biegen. Dabei könnte theoretisch direkt ein Wurmloch in sie "hineingeknotet" werden. "Diese Methode würde aber die Zeit so stark verzerren, daß Zeitreisen möglich wären", schränkt Thorne ein.

Doch Zeitmaschienen sind für Physiker der ware Alptraum

Man kennt schon seit geraumer Zeit Neutronensterne. Diese Sterne sind so massereich, dass selbst die Elektronen in den Kern gedrückt werden, sodass sich die Protonen zu Neutronen umwandeln und der ganze Stern praktisch ein gigantischer Atomkern ist. Diese Neutronensterne entstehen am Ende eines Sternenlebens, wenn der Stern in einer Supernova explodiert. Bei noch größeren Sternen könnten aber vielleicht sogar die Neutronen miteinander verschmelzen, sodass ein Quarkstern entsteht. Die Existenz eines solchen Objekts muss noch bestätigt werden, aber es gibt ein paar Verdächtige, die zur Zeit unter die Lupe genommen werden. Das Licht einer außergewöhnlich hellen Supernova wurde von Palomar's Samuel-Oschin-Teleskop aufgefangen und zusammen mit zwei weiteren Kandidaten, die ebenfalls etwa 100-mal heller waren als gewöhnliche Supernovae, werden diese Daten jetzt untersucht. Theoretisch sollte ein Neutronenstern von der 1,5- bis 1,8-fachen Masse der Sonne, wenn er schnell rotiert, zum Quarkstern werden. Unter diesen Voraussetzungen könnte einer von hundert bekannten Neutronensternen tatsächlich ein Quarkstern sein. Ein weiteres Kriterium für einen Quarkstern könnte das Fehlen einer charakteristischen Radiosignatur sein, wie sie Neutronensterne sonst aussenden, dieses Signal fehlt bei sieben heute bekannten Neutronensternen, die damit zu Quarksternkandidaten werden.

Da sich solche Quarkzustände mit heutigen Beschleunigern nur für Sekundenbruchteile erzeugen lassen, könnten solche Quarksterne eine faszinierende Möglichkeit sein, sie in der freien Natur zu beobachten und so in der Astronomie mehr über den Aufbau der Welt im ganz Kleinen herauszufinden.

Eine weitere Form der exotischen Materie finden wir nicht im Weltraum, sondern ausschließlich in den Laboren der Hochenergiephysik, das Positronium.

Positronium ist ein Elektron-Positron-Paar - das Positron ist das positiv geladene Antiteilchen des Elektrons. Bisher hat man nur wenige dieser Paare erzeugen können, da sie nicht sehr stabil sind und sich das Teilchen-Antiteilchen-Paar nach kurzer Zeit schon wieder selbst annihiliert. Außerhalb des Labors würden die Paare gleich auseinanderfliegen, deshalb muss man etwas Aufwand betreiben, um sie im Labor herzustellen.

Man schießt 20 Millionen Positronen in poröses Silikon und erhält etwa 100.000 Paare, die für ein paar Augenblicke stabil bleiben, da das Silikon die überschüssige Energie aufnehmen kann.

Ganz so exotisch wie mit negativen oder gar imaginären Massen scheint unsere Welt nicht zu sein, aber da draußen ist trotzdem noch einiges an Seltsamkeiten zu entdecken und zu erforschen.

Der quantenmechanische Weg scheint vielversprechender. Für eine solche Theorie der Quantengravitation, die die beiden Fundamente der modernen Physik - die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie - vereinigt, gibt es bislang nur einige vage Ansätze. Sie zeigen immerhin, daß die Raumzeit auf der sogenannten Planck-Skala - das heißt bei Längen von 10 hoch -33 Zentimeter und Zeiten von 10 hoch -43 Sekunden - eine schaumartige Form annimmt: John Wheeler beschrieb das submikroskopische Vakuum als ein brodelndes Meer von geometrischen Möglichkeiten, das von winzigen Wurmlöchern geradezu wimmelt. Vielleicht läßt sich ein Weg finden, ein solches Gebilde zu einem befahrbaren Wurmloch aufzublasen.

Bislang hat kein Wissenschaftler eine Vorstellung, wie eine Anleitung für ein solches Unternehmen aussehen könnte. Auch Carl Sagan zog sich in seinem Roman "Contact" raffiniert aus der Affäre, indem er für den Bau der Weltraum-U-Bahnen eine uralte, enorm fortgeschrittene und längst verschwundene Zivilisation verantwortlich machte.

Selbst wenn es gelänge, ein Wurmloch zu finden, fingen die wirklichen Probleme erst an. Eine Hauptschwierigkeit ist die Stabilisierung des Schlundes. "Die einzige Möglichkeit, ein Wurmloch offen zu halten, besteht darin, es mit einem Material auszukleiden, das durch seine Gravitation die Wände auseinanderdrückt", sagt Thorne, der ein solches Material als "exotische Materie" bezeichnet. Sonst würde schon die geringste Störung das Wurmloch zum Einsturz bringen. Um das zu verhindern, muß mit Hilfe der exotischen Materie ein gewaltiger negativer Druck aufgebaut werden.

Für eine sechs Kilometer weite Öffnung wäre ein Druck von 1032 Kilogramm pro Quadratzentimeter notwendig. Das entspricht etwa den Verhältnissen im Inneren eines Neutronensterns.

Man hat errechnet, daß die Spannung der Wand, die das Wurmloch am Einsturz hindern soll, einer mindestens 1017mal größeren Dichte der Substanz entsprechen muß, mit der das Wurmloch gebaut wird. Ein solches Material ist bislang unbekannt. Die Zugfestigkeit eines Stahlstabs erreicht zum Beispiel nur ein Hundertmilliardstel des von den Physikern geforderten Wertes.

Die exotische Materie muß also merkwürdige Eigenschaften haben, nämlich eine negative Energiedichte beziehungsweise eine negative Masse.
Das ist keine Antimaterie


Dadurch entsteht eine gravitative Abstoßung. Diese Antischwerkraft könnte den Raumzeit-Tunnel offen halten. Für ein Wurmloch mit einem Meter Durchmesser bräuchte man bereits exotische Materie von der Masse des Riesenplaneten Jupiter. Gibt es einen solchen Stoff überhaupt?

Wenn man hier das Stargate als Vorbild nimmt, müsste es ein Gewicht von meheren Jupiter Massen haben. Eine solche Masse würde auf solch eine Rad konzenriert direkt in den Erdkern fallen. Oder richtiger .... der Erdkern würde zum Stargate kommen

Bislang tappen die Theoretiker noch weitgehend im dunkeln. Das hindert sie freilich nicht daran, über Anwendungen von Wurmlöchern zu spekulieren. Solche Raumzeit-Verbindungen würden sich nicht nur dazu eignen, um schnell riesige Strecken zurückzulegen, ferne Welten zu besiedeln und andere Völker der Galaxis zu besuchen.

Exotische Materie

Materie ist überall um uns herum, doch was wir da sehen und spüren, ist ganz gewöhnliche Materie. Es ist ein Sammelsurium von Teilchen, wie Elektronen, Protonen und Neutronen und vielleicht auch mal ein Antiteilchen. Die Protonen und Neutronen, der Atomkerne setzen sich wiederum aus jeweils drei Quarks zusammen und dann gibt es auch noch die Neutrinos. Aber sonst ist das alles ganz gewöhnliche Materie.

Dieses Konglomerat an Teilchen mag schon außergewöhnlich genug erscheinen, aber für exotische Materie braucht es noch etwas mehr, wie zum Beispiel eine negative Masse.

Die Annahme, dass die Masse eines Körpers immer positiv sei und dass sich zudem Träge Masse und Schwere Masse nicht unterscheiden, ist bisher nicht physikalisch begründbar, es ist lediglich eine Annahme, die durch unzählige Experimente bis an die Grenzen der Messgenauigkeit bestätigt ist. Es könnte also sein, dass es Materie gibt, die sich wegen ihrer negativen Trägen Masse auf einen zu bewegt, wenn man sie schubst oder wegen einer negativen Schweren Masse von anderen Körpern abgestoßen wird.

Diese Abstoßung könnte natürlich der Grund dafür sein, dass wir diese Form der Materie in dem uns bekannten Universum noch nicht entdecken konnten. Und natürlich handelt es sich bei der vermuteten Existenz solcher Materiezustände um reine Spekulation, bis ihre Existenz tatsächlich nachgewiesen ist.

Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen und zwischen aktiver und passiver schwerer Masse unterscheiden. Dabei ist die aktive schwere Masse die Masse, welche für die Anziehungskraft auf andere Teilchen verantwortlich ist, während die passive schwere Masse diejenige ist, die auf dieses Schwerefeld reagiert. Sollten diese beiden schweren Massen aber nicht übereinstimmen, bekommt man Schwierigkeiten mit der Impulserhaltung, sodass die meisten Physiker davon ausgehen, dass es hier keine Unterschiede geben sollte. Experimentelle Daten bestätigen die Identität der schweren Massen. Es bleibt aber immer noch die Möglichkeit offen, dass die Massen zwar für ein und dasselbe Teilchen identisch, aber trotzdem negativ wären. Solche negative Masse würde von positiver Masse angezogen werden, während positive Masse aber von negativer abgestoßen werden sollte. Und während sich negative Massen zwar mit ihrer Schwerkraft anziehen, müsste sie sich aber durch die inverse Reaktion auf einwirkende Kräfte - wie schon erwähnt bewegen sie sich der einwirkenden Kraft entgegen - abstoßen.

Man geht im Allgemeinen davon aus, dass Antimaterie sich von gewöhnlicher Materie im Wesentlichen durch die Ladung unterscheidet , doch es wäre auch denkbar, dass es sich um Materie mit negativer Masse handelt - so genau ist das nicht festzustellen, da die Gravitationskräfte für einzelne Teilchen gegenüber den elektromagnetischen Wechselwirkungen kaum nachweisbar sind. Allerdings sollten sich dann die Massen von Teilchen und Antiteilchen bei der Kollision einfach aufheben und es würde einfach nichts übrig bleiben. Die Beobachtung zeigt aber, dass Photonen mit einer Energie ausgesendet werden, die genau dem Energieäquivalent der Masse der beiden Teilchen entspricht.

Antimaterie hat dann wohl doch eine positive Masse.

Noch exotischer wird es bei Teilchen mit imaginärer Masse (imaginäre Zahlen sind Wurzeln aus negativen Zahlen).

Diese Tachyonen müssten sich eigentlich immer schneller als das Licht bewegen
- und sind deshalb natürlich nicht so leicht zu finden. Mathematisch stellt es kein Problem dar mit imaginären Massen umzugehen, doch physikalisch könnte ihre Existenz zu Paradoxa führen - die bisher aber noch nicht beobachtet wurden.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Formen von exotischer Materie. Da sind zum einen die Arten, die, wie diejenige mit negativer Masse völlig anders aufgebaut sein müssen, als die Materie, die wir kennen.

Solche Materie könnte in der Vakuum-Fluktuation entstehen - da sich Teilchen kurzfristig Energie vom Universum ausborgen können, entstehen im Vakuum ständig Teilchenpaare, die sich unter Freisetzung der geborgten Energie in der Regel aber sofort wieder gegenseitig vernichten. Auf diese Weise ist fast alles denkbar, was physikalisch nicht ausgeschlossen ist.

Zum anderen kann man die Bestandteile, die wir kennen, aber auch anders kombinieren, das ist immer noch exotisch genug.

Da sich solche Quarkzustände mit heutigen Beschleunigern nur für Sekundenbruchteile erzeugen lassen, könnten solche Quarksterne eine faszinierende Möglichkeit sein, sie in der freien Natur zu beobachten und so in der Astronomie mehr über den Aufbau der Welt im ganz Kleinen herauszufinden.

Ganz so exotisch wie mit negativen oder gar imaginären Massen scheint unsere Welt nicht zu sein, aber da draußen ist trotzdem noch einiges an Seltsamkeiten zu entdecken und zu erforschen.

MFG

Bak
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Bakhtosh
05.18.2012 , 05:50 PM | #223
Repulsorlift-Feld

Das Repulsorlift-Feld ist ein magnetisches Kraftfeld, das als Basis für die meisten konventionellen (nicht-hyperraumtauglichen) Antriebsformen dient.
Es wird fast überall verwendet, wo Dinge oder Maschinen transportiert werden müssen oder eine schwebende Fortbewegung nötig ist.

Bei Luft-Speedern, Landspeedern, Speederbikes oder kleinen technischen Geräten wie Droiden-Sonden wird diese Technik ebenfalls angewandt...

.................................................. ...............

Solche Bilder wie das unten aufgeführte sehen zwar gut aus ... aber den Künstlern, Autoren und Spiele Entwickler bedenken einige Punkte nicht ....

Bild

http://images.wikia.com/starwars/ima...d/ISDNaboo.jpg

Es hat schon seinen Grund, weshalt es Orbitalwerften gibt. Die Schiffe sind einfach zu schwer um sich in einem so niedrigen Orbit halten zu Können.

Klar können es Sonderanfertigungen sein wie die Lysankaya, aber in keiner technischen Beschreibung steht etwas davon das Sternenzerstörer so tief fliegen können.

Sternenzerstörer der Victory Klasse wurden dafür gebaut, sie waren ja auch der Vorläufer der jetzt bekannten Sternenzerstörer.

Aber was hat es wirklich mit Antigravitation auf sich ....

Anti-Gravitation

http://www.youtube.com/watch?v=1Wi_H...eature=related

Die Gegendarstellung

Antigravitation auf der Spur

http://www.youtube.com/watch?v=R5N48f8aOOo

Ufoantrieb Teil 1 deutsch

http://www.youtube.com/watch?v=VUwhq...eature=related

http://www.youtube.com/watch?v=1m_Uf...feature=relmfu


Mehr dazu kommt noch ....



MFG

Bak
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werjo
05.19.2012 , 06:23 AM | #224
Mal ein kleiner Gedanke zur exotischen Materie, also der Materie mit negativer Masse oder besser ausgedrückt negativer Energiedichte.

Und zwar gibt es den 3. Hauptsatz der Thermodynamik. Dieser besagt folgendes:

Quote:
Es ist unmöglich ein System auf den absoluten Nullpunkt abzukühlen
Mit anderen Worten heißt dies, dass die innere Energie niemals 0 erreichen kann. Das gilt für Massen aber auch für den leeren Raum. Es ist eine direkte Konsequenz aus der heisenbergschen Unschärferelation.

So wenn es nun nicht möglich ist einem System beliebig Energie zu entziehen, dann ist es für uns Menschen niemals möglich negative Energiedichten zu erzeugen. Das verbietet der 3. Hauptsatz.

Ähnliches gilt ja auch für Tachyonen. Das sind spekulative Erfindungen die total komische und vor allem paradoxe Eigenschaften haben. Tachyonen sind auch solche Dinger die schneller werden, wenn man sie abbremst.

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Bakhtosh
05.27.2012 , 05:03 AM | #225
Expansion des Universum

Die Expansion des Universums beschreibt eine zeitliche Veränderung, nämlich eine Ausdehnung bzw. Vergrößerung, des Universums.

Forschungsstand

Laut der heute gängigsten Theorie ist die kosmologische Rotverschiebung kein Dopplereffekt im eigentlichen Sinne, sondern beruht auf der allgemeinen zeitlichen Zunahme von Abständen im Universum.

The Doppler Effect

http://www.youtube.com/watch?v=RsiY8...eature=related

Dies führt zu der Annahme des Urknalls, da die Abstände zwischen den Galaxien in diesem Modell zu einem endlichen Zeitpunkt in der Vergangenheit verschwinden und daher ein Zustand unendlich hoher Dichte vorliegt.

Lange Zeit war unklar, ob die Expansion

unendlich fortdauern wird (offenes Universum)

die Expansion immer langsamer, aber dennoch einen asymptotischen Grenzzustand erreichen wird (ebenes Universum)

irgendwann zum Stillstand kommt und wieder in eine Kontraktion übergeht (geschlossenes Universum)

Beobachtungen weit entfernter Supernovae und der kosmischen Hintergrundstrahlung zeigen, dass die Expansion des Universums heute beschleunigt abläuft. Als Ursache wird Dunkle Energie angenommen, eine zeitlich variable Verallgemeinerung der kosmologischen Konstante. Dunkle Energie konnte bislang nicht direkt nachgewiesen werden; ihre einzigen derzeit beobachtbaren Auswirkungen beziehen sich auf die Expansion des Universums sowie die Strukturbildung im Universum.

Beobachtungen weit entfernter Supernovae und der kosmischen Hintergrundstrahlung zeigen, dass die Expansion des Universums heute beschleunigt abläuft. Als Ursache wird Dunkle Energie angenommen, eine zeitlich variable Verallgemeinerung der kosmologischen Konstante. Dunkle Energie konnte bislang nicht direkt nachgewiesen werden; ihre einzigen derzeit beobachtbaren Auswirkungen beziehen sich auf die Expansion des Universums sowie die Strukturbildung im Universum.

Eine andere Theorie zur Rotverschiebung ist die des „müden Lichts“, die heute jedoch als wissenschaftlich überholt gilt.

Wird Licht müde ?

http://www.youtube.com/watch?v=Ip7cmMufcoo Teil 1

http://www.youtube.com/watch?v=oCQ1cQahF8c Teil 2

Aus einigen Beobachtungen, die im Rahmen der normalen Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metrik nicht verstanden werden können, schließt man auf eine Phase exponentieller Expansion in der Frühzeit des Universums. Diese Expansionstheorien werden Inflationstheorien genannt.

Die Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) Metrik ist eine exakte Lösung der einsteinschen Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie und beschreibt eine homogene, isotrope Expansion des Universums bzw. Zusammenziehen des Universums. Sie ist unter unterschiedlichen Kombinationen der Namen der vier Wissenschaftler Alexander Friedmann, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson und Arthur Geoffrey Walker bekannt, z. B. Friedmann-Robertson-Walker (FRW) oder Robertson-Walker (RW).

Es werden auch Erklärungsversuche im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie untersucht.

Was denn nun ?

Zitat von dem Lesch bei der Folge " Wird Licht müde": Deshalb fliegen keine Atomkerne auseinander nur weil das Universum expandiert.

Der Lesch hat nicht immer recht ...... oder ?

The Big RIP - Dark Energy

http://www.youtube.com/watch?v=W2kvsUO-hdM

hier wird das genaue Gegenteil gesagt ....

When Will Time End?

http://www.youtube.com/watch?v=5OFThORmR-s

The Big Rip Theory HD

http://www.youtube.com/watch?v=oBpCra5cS50

Hier wird diese Theorie auch noch mal erklärt ... der Wissenschaftler meint aber auch das dieses Scenario unwarscheinlich ist ....

was nun stimmt ...werden wir wohl in der Zukunft erfahren ....


MFG

Bak
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Bakhtosh
05.28.2012 , 05:41 AM | #226
Wie viele Galaxien gibt es .....

Man schätzt ca. 100 Milliarden oder mehr .. wie kann ich mir so eine Zahl vorstellen.
Nehmt 100 getrocknete Erbsen. Die passen locker in eine Hand, ich dachte auch das wäre mehr.
Nun füllt ein Fußballstadion mit den Erbsen.

Das ist nun die ungefähre Anzahl an Galaxien im Universum

Wie viele Sterne gibt es im Universum ....

Wart ihr mal am Meer ? Nun ja ...
In eine Hand habt ihr ca. 7 bis 10 Millionen Sandkörner ( je nach Sand und Hand)
Nun stellt euch alle Strände dieser Welt vor ... mit all den Sandkörnern, dass sind sehr viel Sandkörner....
... aber es gibt immer noch mehr Sterne im Universum als Sand an diesen Stränden

Virgo

Der Virgo-Galaxienhaufen ist ein großer Galaxienhaufen mit mindestens 1300, vermutlich aber über 2000 Galaxien, dessen Zentrum sich in einer Entfernung von ca. 60 Millionen Lichtjahren von der Erde befindet.

Virgo Cluster: Located 54 million light years ago

http://www.youtube.com/watch?v=oaKfDahogyc

nich sehr sektakulär und nun das ... bedenkt bitte das am Anfang die einzelnen Lichtpunkte Sonnen sind, die Lichtjahre entfernd zueinander stehen.

Journey through the Virgo supercluster

http://www.youtube.com/watch?v=bmmkKqHAVMs

Cool was ....

später mehr .....

MFG

Bak
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Bakhtosh
05.28.2012 , 04:38 PM | #227
War ein wenig angep***t

Es hatte mich doch ziehmlich gestört solche Aussagen von meinem Kumpel Harald bei der Folge" Wird Licht müde ? " zu hören.

Es ging halt darum das er bestimmte Berichte wörtlich zerriss die vom müden Licht redeten, er hatte recht das als blödsinn zu bezeichnen . Gleichzeitig aber kam die Expansion des Raumes zur Sprache, wobei die Hubble Konstante gemeint war und eins der möglichen Enden des Universums.

Der Big Rip ist eines dieser möglichen Enden. Und in diesem Scenario werden Atome von der Ausdehnung des Raumes zerrisen. Es störte mich schon sehr das er so darüber herzog , also forsche ich ein wenig nach....und fand das hier.....

Hier geht er sachlicher an die Sache ran und berichted besser darüber....

Lafer, Lichter? - Lesch

http://www.youtube.com/watch?v=V2rlpaVBNLM

Kommt in der Sendung vor Ozilierendes Universum..... Dazu dieses Vid

Was geschah vor dem Urknall?

http://www.youtube.com/watch?v=TzKZCG2nj9s


Als Vergleich die alte Sendung

Wird Licht müde?

http://www.youtube.com/watch?v=Ip7cmMufcoo Teil 1

http://www.youtube.com/watch?v=oCQ1cQahF8c Teil 2

Wie ihr seht muss man schon drauf achtgeben wer... was sagt ....

Wie ich schon oft sagte ..... Das Thema ist nicht einfach

MFG

Bak
~~ Thelyn Ennor ~~
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werjo
05.29.2012 , 04:00 AM | #228
Naja das war eine der Sendungen womit er auf die vielen vielen Mails von Spinnern reagiert. Als Wissenschaftler der so in der Öffentlichkeit steht wie Lesch wird man ständig von Spinnern behelligt die mit irgendwelchen hirnrissigen Theorien ankommen und zum Teil auch beleidigend werden.

Und es gibt haufend solcher Thorien wie die vom müden Licht. Das sind oft alte Theorien die wieder ausgegraben werden um irgendwas zu erklären was man gerne so hätte. In dem Fall wohl ein statisches Universum. Oft ist die Motivation religiös. Dann gibt es noch die ganzen Verschwörungstheorien und zu guter Letzt einfach Hochstapler die irgend nen Produkt verkaufen, was eigentlich nicht funktioniert aber durch solche Theoiren wird ergibt die Funktionalität dann doch wieder Sinn und es wird gekauft.

Durch das Internet verbreiten sich solche Theorien wie Unkraut. Das trifft vor allem auf Verschwörungstheorien zu. und die Urheber sind meistens Leute die dann Bücher, Seminare und sonstiges verkaufen wollen. Mir geht das auch sowas von auf die Eier. Irgendwann landet der Ranz dann auch noch in den Medien, weil die Reporter nicht mehr in der Lage sind den ganzen Müll auszusortieren und noch mehr Menschen fangen an daran zu glauben. Da wird dann sowas wie eine Erdexpansionstheorie oder die 9/11 Verschwörung oder Alienentführungen oder oder oder gezeigt. Am besten noch mit irgendwelchen Leuten, die eine Dr. oder prof. vor dem Namen stehen haben.

Das da Lesch mal der Geduldsfaden reißt ist verständlich.

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Bakhtosh
05.29.2012 , 04:10 PM | #229
Woher wissen wir das alles ?


Nur weil jemand gut in Mathe ist muss er nicht intelligent sein. Es geht auch darum die richtigen Schlüsse ziehen zu können.

Und wie Intelligenz richtig definiert wird .... Na ja das ist ne andere Sache.

Seit es die Menschelt gibt, lernen wir aus dem Versuch und dem Fehlschlag.
Angefangen mit unseren Affenvorfahren ... Der eine denkt sich ich habe Hunger, dann probiere ich mal diese Beeren. Zackbumm Affe Tod ....

Der zweite Affe der das gesehen hat ...denkt sich ...auweia keine so gute Idee von diesen Beeren zu essen ich versuch den anderen Stauch da drüben.

Diese Sache hat sich bis heute nicht geändert.

Ingenieure bauen ein Schiff ... Sieht auf dem Plan super aus, sie bauen ein Modell. Das Modell schwimmt toll, aber bei der ersten großen Welle kentert es. Zurück an das Zeichenbrett.

Der Untergang der Vasa

Zuerst bugsierte man die Vasa von der Werft zum Ufer vor der königlichen Burg Tre Kronor. Der Flottenchef, Vizeadmiral Klas Fleming, ließ das Schiff einrichten und systematische Proben durchführen, die die Stabilität des Schiffes testen sollten. Eine der Proben bestand darin, dass 30 Mann der Besatzung von einer Seite des Schiffes zur anderen rannten. Das Schiff schwankte dabei so sehr, dass man sich zum Abbruch des Versuchs entschloss.
Trotz dieses Problems lichtete die Vasa am 10. August 1628 die Anker. Vier Segel wurden gesetzt und Salut geschossen. Eine der alten Quellen gibt an, dass das Schiff schon auf den ersten Metern trotz geringen Windes eine bedrohliche Schräglage hatte. Der erste stärkere Windstoß ließ das Schiff etwa 1.300 Meter nach dem Start kentern. Dabei starben schätzungsweise dreißig bis fünfzig Menschen. Insgesamt dauerte die Fahrt der Vasa nur etwa 20 Minuten.

Daraus hat man gelernt.......

Der Titanic Untergang......

Obwohl für die Evakuierung mehr als zwei Stunden Zeit zur Verfügung standen, starben zwischen 1490 und 1517 der über 2200 an Bord befindlichen Personen – hauptsächlich wegen der unzureichenden Zahl an Rettungsbooten und der Unerfahrenheit der Besatzung im Umgang mit diesen. Wegen der hohen Opferzahl zählt der Untergang der Titanic zu den großen Katastrophen der Seefahrt.

Folge des Untergangs waren zahlreiche Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit auf See. Diese umfassten die ausreichende Ausstattung mit Rettungsbooten, Besetzung der Funkstationen rund um die Uhr, Errichtung der Internationalen Eispatrouille sowie den Abschluss des ersten Internationalen Übereinkommens zum Schutze des menschlichen Lebens auf See.

Die Exxon Valdes....

löste 1989 vor Alaska eine Ölpest und damit eine der größten Umweltkatastrophen der Seefahrt aus. Das Schiff befand sich im Besitz des Konzerns ExxonMobil

Exxon Valdez disaster

http://www.youtube.com/watch?v=Bgtwgup2fms

Valdez-Prinzipien

Vor dem Hintergrund der Katastrophe entwickelte die amerikanische Non-Profit-Organisation CERES folgende zehn Grundsätze, die zunächst als Valdez-Prinzipien und später als CERES-Prinzipien bezeichnet wurden. Einige große Aktiengesellschaften haben sich zur Einhaltung dieser Grundsätze verpflichtet.

1 Schutz der Biosphäre
2 Maßvoller Umgang mit natürlichen Rohstoffen
3 Reduzierung und Entsorgung von Abfällen
4 Effizienter Einsatz von Energie
5 Gesundheitsschutz für Arbeitsplatz und Umgebung
6 Sichere Produkte und Konsumentenschutz
7 Haftung und Schadenersatz
8 Transparenz und Veröffentlichung
9 Mindestens ein Umweltexperte im Management
10 Jährlicher Rechenschaftsbericht


Das Challenger-Unglück

Rekonstruktion des Unglücksherganges

Infolge der niedrigen Außentemperaturen während des Starts schlossen die O-Ringe aus Gummi, welche die Spalten zwischen den einzelnen Segmenten abdichten sollten, nicht oder nur unzureichend. Bereits während der ersten Sekunden des Starts ist im Bereich des Boosters, aus dem später die Stichflamme kommen würde, auf den Aufnahmen der meisten Kameras schwarzer Rauch zu erkennen. Genauere Aufnahmen dieser Stelle wurden jedoch von keiner der Kameras gemacht, da sich die Stelle in den meisten Blickwinkeln hinter dem Flügel des Orbiters befand.

Man geht davon aus, dass sich während der ersten Sekunden des Starts ein Pfropfen aus Schlacke gebildet hatte, welcher den entstandenen Spalt verstopft hatte, bis das Shuttle während des Starts durch eine starke Windscherung flog und sich dieser durch die Bewegungen des Boosters löste. Als sich der Pfropfen gelöst hatte, strömten mehrere tausend Grad Celsius heiße Abgase aus dem Spalt. Diese starke Scherung lässt sich auf dem Video des TV Van #2 ab 1:43 Minuten erkennen, da die Abgassäule nur Sekundenbruchteile nach dem Durchflug dieser Scherung weit verweht wurde.

Die heißen Abgase strömten aus dem Booster gegen den Außentank und die untere Verbindung, mit der der Booster am Außentank befestigt war. Als diese nachgab, riss der Booster ab und schlug so gegen den Außentank, dass beide Kammern des Außentanks beschädigt wurden, was zum Auseinanderbrechen des Tankes und schließlich auch der Raumfähre führte.

Challenger Disaster Live on CNN

http://www.youtube.com/watch?v=j4JOjcDFtBE

Konsequenzen des Unglücks

Nach dem Unglück wurde ein generelles Startverbot für die Shuttle-Flotte ausgesprochen. Fast zweieinhalb Jahre lang arbeitete man an Verbesserungen, die den Start sicherer machen sollten. Die wichtigste Änderung war die weitgehende Überarbeitung der Feststoffbooster. Über 2.000 Änderungen wurden am Shuttle-System ausgeführt. Dazu gehörte beispielsweise eine ausfahrbare Teleskopstange, an der die Astronauten in einer Notsituation während des Landeanflugs den Orbiter durch die Einstiegsluke verlassen können. Ab sofort mussten die Astronauten bei Start und Landung wieder Druckanzüge tragen. Außerdem wurde das Shuttle aus dem kommerziellen Satellitengeschäft zurückgezogen, das wieder auf unbemannte Trägerraketen übertragen wurde. Im August 1987 wurde der Bau einer Ersatzfähre für die Challenger in Auftrag gegeben, und 1991 wurde die Endeavour fertiggestellt. Am 29. September 1988 startete mit der Discovery zum ersten Mal nach dem Unglück wieder ein Space Shuttle ins All (STS-26). Bis zum Februar 2003, als die Columbia beim Wiedereintritt auseinanderbrach, kam es zu keinen weiteren Shuttle-Unglücken.


Wie ihr seht lernen wir stetig dazu, das gleiche gilt natürlich auch in der Wissenschaft. Es werden Theorien aufgestellt, die eine Weile gelten. Wenn bessere Messmethoden da sind bestätigen sie die Theorie oder sie ist halt falsch.

Das Wissen was wir heute haben ist das Ergebnis von Tausenden von Jahren des Lernens und Verstehens.

Eines werden wir wohl niemals .....lernen .... Kriege zu beenden.

MFG

Bak
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Bakhtosh
06.02.2012 , 04:18 AM | #230
Das Hubble Teleskop

Habe letztens eine interessante Doku gesehen. Auf einige Themen die in der Doku angesprochen werden werde ich später noch genauer eingehen.

Das Hubble Teleskop - Upgrade im Weltall

http://www.youtube.com/watch?v=w3xi2_1XIdE

MFG

Bak
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