THEMA:

Wie müde kann Gravitationskraft werden? Kann die Anziehungskraft 2er x-beliebig voneinander entfernter Körper gleich null sein?

Und eines verstünde ich auch sehr gern, wenn Licht aus völlig masselosen Photonen bestehen soll, wieso wirkt da die Gravitation? ( Siehe Linse )
Und wenn die Gravitation auf Licht wirkt, dann ja wohl auch bezogen auf die relative Zeit! Je öfter also ein Photon an viel Masse vorbei saust, desto länger war es am Ende auch unterwegs, relativ zur bereits zurückgelegten Strecke. Es wäre also jünger, wenn es mal die eine oder andere dicke Mc Galaxy Royal ausgelassen, und stattdessen den leeren Raum durchflogen hätte B)
Oder?

Die Reichweite der fundamentalen Wechselwirkungen hängt von der Masse der Austauschteilchen ab, welche die Wechselwirkung vermitteln. Deshalb sind die Kernkräfte nur von sehr kurzer Reichweite, weil Ihre Austauschteilchen sehr massereich sind. Im Falle der Gravitation ist das (theoretisch postulierte und bislang nicht experimentell bestätigte) Austauschteilchen das masselose Graviton, entsprechend ist die Reichweite unendlich. Die Gravitationskraft fällt also mit dem Abstand im Quadrat, wird jedoch erst in einer unendlichen Entfernung null. Der quadratische Abfall hängt damit zusammen, dass wir in drei Raumdimensionen leben (siehe "Elliptische Orbits für mehr als 3 Raumdimensionen" im Downloadbereich.

Zur gravitativ wirkenden Masse eines Körpers trägt nicht nur seine Ruhemasse bei, sondern gemäß m = E / c^2 zusätzlich jedwede Energieform über die der Körper verfügt, z.B. Wärme, Bewegung usw. Photonen beispielsweise bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und verfügen deshalb über eine sog. relativistische Masse. Analog üben Photonen beim Auftreffen auf einer Fläche auch einen meßbaren Druck aus.

Nein, die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen konstant, das ist ja gerade die Kernaussage der Speziellen Relativitätstheorie. Allerdings sieht man den Photonen durchaus an, dass sie gegen gravitative Wechselwirkung ankämpfen mussten - man nennt den Effekt relativistische Rotverschiebung... Sie werden also nicht langsamer, aber ihre Wellenlänge/Frequenz verschiebt sich.

Hochverehrter Herr Professor, wenn sich die Wellenlänge, also die Frequenz nach Rot hin verschiebt, dann gibt also das Licht, das Photon, Energie an die gravitativ wirkende Masse ab. Es ist also festzustellen, dass die Masse mittels ihrer Gravitation nach Energie "sucht". Das ist zu erwarten, denn das ist, meiner Auffassung nach, der Grund, warum, als sich durch die Bedingung 'Quadrat der Lichtgeschwindigkeit' aus der Energie die ersten Masseteilchen bildeten und begannen, erleichtert durch einige kleine "Unschärfen" einander die Energie abzunehmen, also sich anzuziehen. Stellt sich mir der Fakt, Masse sucht anderen Massen Energie zu entziehen, um wieder unter Bedinung "Quadrat der Lichtgeschwindigkeit" zu Energie, zu ihrer Urform zu werden. Dedektierbare Masse gibt Energie in Form von Strahlung ab, weil sie durch Bewegung und chemisch-physikalische Prozesse diese aus ihrer eigenen Masse gewinnt und sie nicht halten kann. Dunkle Masse strahlt nicht, da sie, 2,4°K, keine Energie übrig hat. Aber sie zieht wohl andere Masse an, um ihr die Energie zu entziehen. Daher kommt es zum Gravitationslinseneffekt auch an nicht sichtbarer Masse. Dem Licht wird also durch die Gravitationslinsen Energie entzogen, es wirkt Gravitation.
Nun lachen Sie nicht so laut. War nur so 'ne Idee.

Das Photon gibt bei der gravitativen Rotverschiebung keine Energie an die gravitativ wirkende Masse ab, sondern wendet diese Energie auf um dem Gravitationspotential zu entkommen. Die Masse hat also nichts davon... Ansonsten würden ja Erde und Sonne beispielweise durch ihre gravitative Wirkung laufend massereicher, es gäbe keine stabilen Keplerbahnen und es gäbe in Folge auch uns nicht... sorry, aus der Idee wird wohl nichts...

Wenn aber der Energieerhaltungssatz auch hier gilt, muss die 'aufgewendete Energie' ja irgendwo geblieben sein. Und Sonne, sowie Erde strahlen wie die Wilden. Was da an Energie abgegeben wird, istmöglicherweise das, was sie einander an Energie abnehmen. Und die Bedinung 'Quadrat der Lichtgeschwindigkeit" ist zumindest auf der Erde nicht gegeben und kann also die Energie nicht wieder in Masse umgewandelt haben. Es kann also bestenfalls die Sonne an Masse verlieren, wenn sie nicht gleichzeitig welche aus dem Universum zugeführt bekommt.

Der Energieerhaltungssatz ist erfüllt, weil sich beim Entfernen aus einem Gravitationspotential zwei Dinge ändern:
1.) potentielle Gravitationsenergie und 2.) Wellenlänge des entkommenden Lichts.
Wenn ich einen Ball auf der Erdoberfläche hochwerfe verliert er im Aufsteigen auch kinetische Energie und erhöht dabei seine potentielle Energie im Gravitationsfeld.

Vielen vielen Dank für Ihre Mühen, Herr Gaßner!

Wenn das Licht eine Strecke von A nach B zurücklegt, dabei einen "Umweg" gehen muss, weil Masse es "ablenkt", dann war es am Ende doch länger unterwegs, da es nicht den direkten Weg zum Ziel nehmen konnte. Es ist für einen ottonormalverbrauchenden Durchschnitts-Mitteleuropäer extrem schwierig sich das Ganze bildhaft vorzustellen, entschuldigen Sie bitte
LG

Nicht ganz. Es behält seine Geschwindigkeit bei. Wenn sich also der Weg verlängert, verkürzt sich die Zeit.

Ich befinde mich betrachtenderweise an einem x-beliebigen Punkt im Raum und sehe einem Lichtstrahl zu wie er von A nach B saust......
Nun wird dieser abgelenkt..... die Flugbahn beschreibt also einen kleinen Bogen.... Dieser Umweg kostet doch Zeit, zumindest aus meiner Sicht als Betrachter.
Ich stelle mir also ein Dreieck vor, Winkelsumme 180 Grad, ist es gleichschenklig und rechtwinklig, dann hab ich ein einfach zu berechnendes Quadrat über der Hypothenuse. In meiner Vorstellung muss sich das Quadrat darüber verändern, wenn C sich krümmt!
Ich würde mich wahnsinng darüber freuen dies endlich mal zu verstehen.

Der von Ihnen beschriebene Effekt, also die Laufzeitverzögerung eines elektromagnetischen Signals in einem Gravitationspotential wurde experimentell nachgewiesen - siehe Shapiro-Effekt. In Wikipedia gibt es auch einen Eintrag zu Shapiro-Verzögerung. Dort finden Sie auch die Berechnung dazu.

Ist "altes" Licht auch rotverschoben, wenn es nicht gekrümmt wurde?

Wenn nicht, dann ist gekrümmtes Licht immer auch zeitverzögert, richtig?

Ich empfehle unser Video "Spektralanalyse und Dopplereffekt" und das Kapitel "Woher wissen wir das alles?" im Buch, insbesondere Abbildungen 1.10, 1.11 und 1.15. Damit dürften sich die Fragen zur Rotverschiebung erledigen...

Sehr geehrer Herr Gaßner,

Könnten Sie bitte mal folgenden simplen Sachverhalt erklären:

Wieso haben Photonen Energie, wenn Sie doch Masse 0 haben.
Lt Einsteins. E =m * c2, müsste da doch immer die Energie 0 resultieren.
Wie können also masselose Teilchen Energie besitzen, oder ist ganz einfach die berühmte Formel auf masselose Teilchen nicht anwendbar.

Für ruhende Teilchen mit Ruhemasse größer null wird aus der Beziehung
E^2 = (m c^2)^2 + (p c)^2
E = m c^2

Für bewegte Teilchen mit Ruhemasse größer null wird aus der Beziehung
E^2 = (m c^2)^2 + (p c)^2
E = m gamma c^2 mit gamma = Wurzel(1/(1-(v/c)^2))

Für Teilchen mit Ruhemasse null wird aus der Beziehung
E^2 = (m c^2)^2 + (p c)^2
E = pc mit dem Impuls p.

Josef schrieb:

Für Teilchen mit Ruhemasse null wird aus der Beziehung
E^2 = (m c^2)^2 + (p c)^2
E = pc mit dem Impuls p.

Danke, daß kann ich verstehen.
In der klass. Mechanik und der Relativitätstheorie errechnet sich der Impuls jedoch m*v und wäre in diesem Fall genauso wie die Energie 0.
Kann man daraus schließen, daß für die Berechnung der Photonen Energie, diese beiden Theorien nicht anwendbar sind ?

Die Energie eines Photons beträgt E=h f mit dem Planckschen Wirkungsquantum h und der Frequenz f.
Demnach ist sein Impuls p = h f / c = h / lambda mit der Wellenlänge lambda.

Lieber Herr Gaßner,

es scheint ja tatsächlich so zu sein, dass sich im Zuge von gravitativer Wechselwirkung nicht nur Massen, sondern auch Gravitonen und der Raum, bzw. auch die Raumzeit bewegt/verändert. Und wer weiß was noch, Strings, jeglicher Elektromagnetischer Kram, ....?

Hab da eine Frage zu folgendem Szenario:

Die Erde und der Mond, Ebbe und Flut.

O-Ton ist ja, die Anziehungskraft des Mondes zieht das Wasser an.
Und es müsste auch heißen, der Raum zwischen Erde und Mond "krümmt" sich.
Wäre es nicht treffender zu sagen: Der Raum zwischen den beiden Massen zieht sich zusammen?
Wird das Wasser ( bzw. alles ) durch Gravitonenfluss Richtung Mond bewegt, oder weil der Raum einen kleinen Knick in Richtung Mond erfährt?
Ich stelle mir einen Trichterförmigen , oder Schrumpfschlauchartigen Raum zwischen 2 gleichgroßen Massen vor.
An der dünnsten, engsten, oder kleinsten Stelle des Raumes ( Im Falle Mond Erde wäre das wohl innerhalb des Mondes), also genau in der Mitte der beiden Massen, erfährt ein drittes Objekt keine gravitative Wirkung. Oder besser , die Wirkungen heben einander auf.

Wird nun aber eine der beiden Massen größer, dann verändert sich auch der Trichter des Raumes, und der engere Teil des Trichters wandert in Richung der größeren Masse. Somit würde das 3. Objekt nun langsam abwärts in Richung des abfallendes Schlauches tendieren wollen, bergab halt.

Ist das so?

LG aus Kiel
Timo S.

Ebbe und Flut ergeben sich aufgrund mehrerer Faktoren. Bereits Newton war klar, dass das Bild "Wasser wird vom Mond angezogen" zu stark vereinfacht ist, weil damit nicht erklärbar war, dass auch auf der dem Mond gegenüberliegenden Seite der Wasserstand erhöht ist. Die Lösung liegt im Einbeziehen der Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt.
Was Ihre Überlegungen zur anschaulichen Interpretation der Allgemeinen Relativitätstheorie anbelangt, ist Ihr Gedankenmodell mit Trichtern ebenfalls zu stark vereinfacht. Ich möchte um etwas Geduld bitten, weil wir in der Reihe "von Aristoteles zur Stringtheorie" in eigenen Videobeiträgen ausführlich darauf eingehen werden. Auch den Ereignishorizont eines Schwarzen Loches möchte ich dabei explizit herleiten. Ich hoffe, dadurch werden sich viele Fragen dieser Art aufklären.

Die Gravitationskraft fällt also mit dem Abstand im Quadrat, wird jedoch erst in einer unendlichen Entfernung null

aber für die praxis ist sie vielleicht schon früher auf 0?
ich denke dabei an das planksche wirkungsquantum. die gravitation muss auch dieser grösse unterliegen.
also müsste die gravitative wirkung in der praxis wirkungslos werden (=0) sobald "planck" unterschritten wird.
das müsste viel eher geschehen als unendlich.
ist meine überlegung plausibel?

3d schrieb:

Die Gravitationskraft fällt also mit dem Abstand im Quadrat, wird jedoch erst in einer unendlichen Entfernung null

aber für die praxis ist sie vielleicht schon früher auf 0?
ich denke dabei an das planksche wirkungsquantum. die gravitation muss auch dieser grösse unterliegen.
also müsste die gravitative wirkung in der praxis wirkungslos werden (=0) sobald "planck" unterschritten wird.
das müsste viel eher geschehen als unendlich.
ist meine überlegung plausibel?

Bislang gibt es keine allgemeine Quantentheorie zur Gravitation. Aber auch in der Quantenmechanik fällt mir kein Mechanismus ein, der verhindert, dass Kräfte beliebig klein werden können. Oder sieht jemand einen?

Ich sehe keinen.
Massen mögen gequantelt sein weil die gebundenen Energiebeträge es sind .
Eine Quantelung der Kräfte würde jedoch voraussetzen das Raum selbst irgendwie gequantelt ist. Ist er das?

Ich sehe als einzg beschränkenden Faktor die Zeit (+ Lichtgeschwindigkeit).
Selbst wenn die Masse aus der unsere Sonne besteht schon kurz nach dem Urknall hier irgendwoe vorhanden war, Ein Objekt in heute 100 Mrd Lichtjahren Entfernung (oder weiter) weis nichts davon. Die Masse unserer Sonne wird nicht soweit reichen und, weil das Universum expandiert, wird es auch niemals tun.
Das ist eine unendliche Reichweite für Beobachter IN diesem Universum (schönen Gruß von Albert Einstein ) aber eine endliche Reichweite aus einer "göttlichen" Außenperspektive.

Gibt es im ganzen Universum Bereiche die mit unserem lokalen Teil niemals kausal in Verbindung standen?
Wenn das Universum bereits im Urknall sehr groß oder wie mehrfach geäußert unendlich groß war müsste die Antwort trotz Inflation Ja sein.

Das war mein Hintergedanke bei "Zeit+Lichtgeschwindigkeit als Beschränkung"

Merilix schrieb:

Eine Quantelung der Kräfte würde jedoch voraussetzen das Raum selbst irgendwie gequantelt ist. Ist er das?

Es gibt Theorieansätze dazu. Insbesondere die Schleifen-Quanten-Gravitation, die sich jedoch bislang experimentell nicht bestätigt hat.

Daher im Moment eher nein.

Merilix schrieb:

Gibt es im ganzen Universum Bereiche die mit unserem lokalen Teil niemals kausal in Verbindung standen?
Wenn das Universum bereits im Urknall sehr groß oder wie mehrfach geäußert unendlich groß war müsste die Antwort trotz Inflation Ja sein.

Das war mein Hintergedanke bei "Zeit+Lichtgeschwindigkeit als Beschränkung"

Ich denke ja.

Ich sah mir die Animationen zu dem Shapiro Effekt an (a und b) und frage mich, WO ist der Unterschied zur Zeitdilatation der SRT UND, wirken sich die geometrische Effekte in der 4D RZ noch anders aus – siehe b) Im rechten Bild, nach der Begegnung mit der Masse ergibt sich die Zeitverzögerung, klar, und es bildet sich ein Art Interferenzmuster, oder? Gibt es eine Korrelation zur Rotverschiebung weit entfernter Galaxien?

a) de.wikipedia.org/wiki/Datei:Shapiro_Verz...d,_schiefer_Wurf.gif
b) de.wikipedia.org/wiki/Datei:Shapiro_delay.gif

Hallo Rupert!
#18497
Genau so sehe ich das auch. Die Gesamtenergie geht nicht verloren, der 1. HS bleibt gültig (das Universum gilt doch nicht als „Sonderfall“ – wohin sollte E auch verloren gehen bzw. woher kommen?)
Wenn es also E schon immer gab und lt. Herrn Gaßner im Anfangsstadium dieses Universumsystems dominierte (später dominierte: Materie-, noch später: Vakuum), bevor sich die E teils in m umwandelte, könnte es doch etwa - wie bei der Verschränkung - mit „Allem“ in Wechselwirkung gestanden haben oder ist das ein falscher Gedanke?
Danke,
Chalawan