Die Ordnung der Zeit Carlo Rovelli
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Pressestimmen Ein globaler Superstar. (BBC Channel 4 News)Dies ist nicht nur eine Lektion über Physik, es ist auch Philosophie, Poesie, Biologie, sogar Musik. (La Repubblica)Rovelli hat das seltene Talent, selbst die komplexesten naturwissenschaftlichen Theorien in klarer und zwingender Sprache zu transportieren, ohne dabei der Versuchung zu erliegen, alles mit Fußnoten zu belegen … Wie ein frischer Wind. (The Guardian)Flimmernde Seiten für alle, die den Blick nur für ein paar Stunden über das Meer der Wissenschaft schweifen lassen möchten. (Der Tagesspiegel)Rovelli hat einen neuen Weg gefunden, über Wissenschaft zu sprechen, einfach und erhellend. Seine «Sieben Lektionen» sind so anmutig, knapp und träumerisch wie nur Poesie es manchmal ist. (Paolo Giordano, Autor von «Den Himmel stürmen»)Rovelli versteht es, die Ergebnisse seiner Arbeit auch Laien zu erklären. (Hannoversche Allgemeine Zeitung)Knapp, elegant und vor allem gut lesbar … Nach der Lektüre fühlt man sich klüger. Rovelli hat etwas bei Büchern über Theoretische Physik noch nie Dagewesenes geschafft: Die meisten, die dieses Buch angefangen haben, haben es auch zu Ende gelesen. (The Times) Über das Produkt Warum stehen wir mit den Füßen auf dem Boden? Newton meinte, weil sich Massen anziehen, Einstein sagte, weil sich die Raumzeit krümmt. Carlo Rovelli hat eine andere Erklärung: vielleicht ja deshalb, weil es uns immer dorthin zieht, wo die Zeit am langsamsten vergeht. Wenn, ja wenn es so etwas wie Zeit überhaupt gibt. Kaum etwas interessiert theoretische Physiker so sehr wie der Begriff der Zeit. Wenn es ums Elementare geht, darum, was die Welt im Innersten zusammenhält, kommen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft in den Formeln der großen Theorien zwar nicht mehr vor. Aber geht es wirklich ohne die Zeit? Um diese Frage dreht sich das neue, aufregende Buch des italienischen Ausnahme-Physikers. Warum der physikalische Zeitbegriff immer weiter verschwimmt, je mehr man sich ihm nähert, warum die Welt aus Geschehnissen besteht und nicht aus Dingen und warum wir Menschen dennoch gar nicht anders können, als ein Zeitbewusstsein zu entwickeln: Rovelli nimmt uns mit auf eine Reise durch unsere Vorstellungen von der Zeit und ordnet sie dabei neu. Und er erklärt, was das alles mit Quantenphysik und Relativitätstheorie zu tun hat. Sein neues Buch ist ein großes Lese-Abenteuer, ein würdiger Nachfolger des Weltbestsellers «Sieben kurze Lektionen über Physik» – und ebenso eingängig geschrieben. Alle Produktbeschreibungen
Schon Augustinus dachte um 400 intensive über das Phänomen Zeit nach, musste aber bekennen “Was ist also die Zeit? Wenn mich niemand darüber fragt, so weiß ich es; wenn ich es aber jemandem auf seine Frage erklären möchte, so weiß ich es nicht.“ (Confessiones, XI).Diesem Mysterium der Zeit ist auch Carlo Rovellis neues Büchlein gewidmet, das nun auch in deutscher Ausgabe vorliegt. Der Autor ist Professor für Theoretische Physik an der Universität Marseille, hauptsächlich beschäftigt er sich mit der Theorie der Schleifen Quanten Gravitation; zum Stand der Forschung auf diesem Gebiet, der Quantennatur von Raum und Zeit, hat er vor kurzem eine allgemein verständliche Einführung verfasst, die bereits zu einem Bestseller wurde. Endete 'Reality Is Not What It Seems' mit einem Ausblick zu einer möglichen Vereinigung von Gravitation, Quantentheorie und Thermodynamik, so führt sein aktuelles Buch diese Gedanken, unter besonderer Betonung der Aspekte der Struktur der Zeit, in gewisser Weise fort.Betrachtet man die Zeit unter alltäglichen Gesichtspunkten, so erscheint diese als universeller, überall im Universum gleichförmiger Fluss, unbeeindruckt von sämtlichen sonstigen Einflüssen -- einer Sichtweise, die Newton in seiner Principia zum Grundsatz erhoben hat. Folgerichtig beginnt der Autor mit einer Bestandsaufnahme der Erkenntnisse der modernen Physik über das Phänomen Zeit, die sich als sukzessive Demontage unserer naiven Ansichten erweist: Die Spezielle Relativitätstheorie zeigt, dass der Verlauf der Zeit nicht absolut ist, sondern vom Bewegungszustand des Bezugssystems abhängt; aus diesem Grund kann es auch keinen globales 'Jetzt' geben, schlimmer noch, nicht alle Punkte der Raumzeit können in eine eindeutige zeitliche Reihenfolge gebracht werden, vielmehr bilden sie lediglich eine partielle zeitliche Ordnung. Die Allgemeine Relativitätstheorie geht noch einen Schritt weiter, nach ihr hat jedes Objekt eine separate Eigenzeit, ferner wird der Verlauf der Zeit auch durch das Gravitationsfeld, also durch die Anwesenheit von Massen, beeinflusst. Die fundamentalen Bewegungsgesetze unterscheiden zudem nicht einmal die Richtung der Zeit, sie unterscheiden nicht zwischen Vergangenheit und Zukunft; die einzige Ausnahme davon ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der von Claudius, nach Vorarbeiten von Carnot, aufgestellt wurde, danach kann die Entropie eines geschlossenen Systems höchsten zunehmen.Wendet man schließlich die Quantenmechanik auf die Einsteinsche Raumzeit an, wird das Bild noch wesentlich bizarrer, die Raumzeit wird granular, fluktuiert und ist eine Überlagerung verschiedenster Konfigurationen, konkrete Werte nimmt sie nur relativ zu andern Entitäten an, wenn sie mit diesen wechselwirkt (vgl. Rovellis relationale Interpretation der QM auf arxiv) – die Struktur der Zeit 'verkommt' damit endgültig zu einem nebelhaften relationalen Netzwerk.Es ist der heilige Gral der theoretische Physik – die Vereinigung der Allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik, 1967 stellten De Witt und Wheeler eine Gleichung für die Quantengravitation auf, die allerdings nicht leicht zu interpretieren war, nur eine ihrer Merkwürdigkeiten besteht darin, keine Zeit- Variable zu enthalten. Die Loop Quantentheorie, für die von ähnlichem Gleichungen bestimmt wird, beschreibt also eine Welt ohne Zeit, satt dessen bestimmen diese Gleichungen die Entwicklung von Variablen in Relation zu allen anderen Variablen, ohne das eine Variable die spezielle Rolle einer Zeit annimmt. Diese Welt ist aber keineswegs statisch, wie das 'Blockuniversum' der ART, ihre Entitäten sind keine 'Dinge' sondern Ereignisse.Wie ist es aber möglich, dass eine – auf fundamentaler Ebene -- zeitlose Welt, ein so all-wirkendes, all-gewaltiges Phänomen hervorbringt, wie die Zeit, das unser Leben elementar und unumkehrbar bestimmt – “Ein jegliches hat seine Zeit, … geboren werden hat seine Zeit, sterben hat seine Zeit,…“ Mit diesem Rätsel befasst sich der Autor im dritten und hauptsächlichen Teil. Ausgangspunkt bildet dabei Boltzmanns statistische Erklärung der zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, die auf der Betrachtung von Makrozuständen beruht, die um so wahrscheinlicher sind, je mehr Mikrozustände sie umfassen; nur im Hinblick auf diese verschmierten (blurred) Zustände wächst Entropie – hat Zeit eine Richtung. In Umkehrung dieser dieser Ideenkette, ordnet Rovelli verschmierten Zuständen eine thermodynamische Zeit zu – das ist keine speziell ausgezeichnet Variable, sie hat aber die wesentlichen Charakteristiken einer Zeit. Bleibt noch zu klären, woher dieses Blurring resultiert: da 'unser' Subsystem nur mit einer begrenzten Zahl von Variablen interagiert, sind wird blind für den Einfluss der restlichen – 'unser' Makrozustand besteht also aus allen Mikrozuständen, die sie nur in diesen restlichen Variablen unterscheiden. Für die Bestimmung der Zeitrichtung, ist es notwendig, dass in der Vergangenheit die niedrige Entropie war, in der Regel bezieht sich das auf das Universum kurz nach dem Urknall. Der Autor argumentiert nun, dass dazu gar nicht die Entropie des gesamten Universums gering sein muss; da auch die Entropie eine relative Größe ist, die von dem Subsystem abhängt, das mit dem 'Rest' interagiert – genügt es, dass unser Subsystem in dieser Hinsicht speziell ist, oder wie Rovelli es ausdrückt, dass unsere Perspektive besonders ist, so dass die Entropie in einer Richtung der thermodynamischen Zeit niedriger ist. Der Autor bedient sich nun einer Variante des anthropischen Prinzips (ohne das so zu bezeichnen): da es eine ungeheure Vielzahl von Subsystemen gibt, ist es nicht verwunderlich, dass es auch einige dabei sind, die eine entsprechende Entropie aufweisen. Bleibt noch zu erklären, wieso 'wir' uns gerade in seinem solchen speziellen System wiederfinden.Es gerade die Entropie, die die Welt antriebt und komplexen Strukturen ermöglicht – betont der Autor; selbst an einem einfachen Beispiel eines fallenden Stein, wird das deutlich, schlägt dieser auf den Boden auf, verwandelt sich seine Energie in Wärme, dabei nimmt die Entropie zu, und er hinterlässt Spuren seines Aufpralls – würde diese Entropie Zunahme nicht stattfinden, würde keine Wärme entstehen, also würde der Stein, da seine Energie ja erhalten bleibt, vom Boden abprallen und ewig auf und ab hüpfen – keine Spur könnte entstehen. Die Zunahme von Entropie ist also entscheidend für die Existenz von Spuren (Traces) aus der Vergangenheit. Ganz spezielle solche Spuren sind Erinnerungen im menschlichen Gehirn, erst ihre Existenz verbindet das Ich von heute mit dem von gestern und morgen; somit schafft das Entropiewachstum letztlich auch unsere Identität und den Eindruck, den wir 'Fluss der Zeit' nennen.Die thermodynamische Zeit ist aus fundamentaler Sicht nur eine Variable des Gravitationsfeldes, aber im alltäglichen Leben nehmen wir keine Quantenfluktuationen und wird bewegen uns nur mit Geschwindigkeit, die sehr klein im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit sind, so erleben wir nicht eine Vielfalt von Eigenzeit, sonder die EINE geordnete Zeit, die (aus unserer Perspektive) in Richtung wachsender Entropie verläuft. Damit hat der Autor einen großen Bogen geschlagen und seine 'Rekonstruktion' der Zeit abgeschlossen. Er gibt dabei unumwunden zu, dass nicht alle seine Argumente uneingeschränkt akzeptiert werden; die Fakten des ersten Teil, zu Relativitätstheorie und Quantenmechanik, gehören zum wohlverstanden Bestand der Physik, der auch bestens experimentell belegt ist, hingegen basieren die Überlegungen zu den Quanteneigenschaften des Gravitationsfeldes auf rein theoretischen Betrachtungen; das Verschwinden der Zeit Variable aus den fundamentalen Gleichungen, gilt heute als plausible, die Form dieser Gleichung wird aber noch Gegenstand heißer Debatten. Hingegen hängen die Überlegungen zum Ursprung der thermodynamischen Zeit und zum Wachstum der Entropie aus Sicht des Beobachters von den Interpretationen des Autors ab und sind weit davon entfernt, allgemein akzeptiert zu werden. Rovelli räumt ein, dass manche Argumente eine wenig vage klingen mögen, dann mag das daran liegen, das er selbst noch nicht alle Aspekt und Zusammenhänge völlig klar erfassen kann, er hofft aber, dass das bisher Dargestellte den Leser genauso faszinieren möge, wie ihn selbst.Leider fehlt dem Buch eine separate Bibliographie, statt dessen sind die einzelnen Quellenangaben in den Anmerkungen verstreut, das gestaltet die Suche nach weiterführender Literatur, ein wenig umständlich. In der eBook Ausgabe vermisst man zu dem ein auch auf den Standard Kindle anzeigbares Inhaltsverzeichnis.Trotz dieser Abstriche ist das vorliegende Buch sicher eines der schönsten und gelungensten Versuche, die Vorstellungen der modernen theoretischen Physik zum Wesen der Zeit für ein breiteres Publikum aufzubereiten und darzustellen. Da sich der Autor nicht lange mit historischen Einleitungen aufhält, sicher auch um den Rahmen des schmalen Bändchens nicht sprengen, ist es für den Leser gewiss von Nutzen, bereits über einige Kenntnisse der Materie zu verfügen – Rovellis 'Die Wirklichkeit, die nicht so ist, wie sie scheint' könnte dabei eine gute Einführung geben.
Das Buch führt weit weg von alltäglichen Vorstellungen von der Zeit aus der Sicht eines führenden Quantenphysikers, und kommt ohne schwierige mathematische Ausführungen aus..
Ein super Buch mit modernen Ansätzen bezüglich Forschung und Philosophie. Hat mir sehr gut gefallen, nur der Preis ist etwas happig für so ein "kleines" Buch.
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