Gravitationslinseneffekt

Ich habe eine grundsätzliche Frage zur Formulierung im Quiz bezüglich Gravitationslinseneffekt "Er krümmt das Licht..."  - wie man sie vielfach liest aber



In curved spacetime, light follows paths called geodesics, which are the equivalent of straight lines in flat spacetime. In general relativity, spacetime is not flat but is curved by the presence of mass and energy. Geodesics are the paths that objects, including light, follow through this curved spacetime. They are the "straightest" possible lines in a curved space, and they represent the shortest distance between two points.

These geodesics are the shortest paths between two points in curved space, and light, despite having no mass, is also affected by gravity, following these curved paths. This means light appears to "bend" around massive objects, as it is following the curvature of spacetime caused by those objects.

ODER wird Licht wie beim GLE um massive Objekte herumgebogen?
 

Hallo Mondlicht2, da ich deine Frage für sehr wertvoll halte, dachte ich mir, dass sie nicht in der Quiz Kategorie untergehen sollte und habe hierfür einen eigenen Thread eröffnet.

Einen Widerspruch sehe ich hier nicht, für mich ist das eine Frage der Perspektive und des Betrachters.

Nach meinem Verständnis krümmen Massen den Raum. Ein Lichtstrahl bewegt sich aus seiner Sicht in diesem gekrümmten Raum gerade vorwärts. Für einen außenstehenden Beobachter wie uns sieht das dann so aus, als würde der Lichtstrahl durch diese Massen gekrümmt und abgelenkt.

Mondlicht2 schrieb:

ODER wird Licht wie beim GLE um massive Objekte herumgebogen?

Das sieht nur so aus. Neulich hast du ja ein Video von Veritasium verlinkt, der es ab dieser Stelle  mit dem Äquivalenzprinzip erklärt. Gemäß ART ist eine Beschleunigung im Spiel, d.h. rechnerisch ruht die Zentralmasse nicht. Sie muss radial nach außen beschleunigen um scheinbar in Ruhe zu bleiben. So entstehen aus unserer Sicht gekrümmte Geodäten, auf denen sich das Licht lokal aber geradeaus ausbreitet, auf dem kürzesten Weg.

Bezogen auf Veritasiums Beispiel sind wir als Beobachter in Ruhe zur Zentralmasse und deshalb sozusagen "inside the rocket", wo wir eine scheinbare Ablenkung feststellen. Unsere vermeintlich geraden Koordinatenlinien werden von der Zentralmasse nach außen gebogen und man sagt deshalb, dass die Raumzeit selbst gekrümmt ist.

Für mich sieht es so aus, als wäre die Zentralmasse sozusagen ein Fremdkörper in der flachen Raumzeit, der sie wie ein Medium nach außen wegdrängt. Ein Lichtstrahl in der Nähe der Masse würde wohl lieber direkt durchgehen, aber das kann er nicht, weil seine Straße quasi auf einen Kreisverkehr trifft. Was für uns geradeaus scheint wäre für ihn ein Umweg, denn die radialen Abstände werden zum Zentrum hin größer. Also führt sein kürzester Weg zu uns um die Masse herum.
 

Ich muss mich etwas korrigieren. Die Formulierung die ich wählte (die englische) ist eindeutig aber als ich im Forum anfing, das ist 5-10 Jahre her und über "Lichtkrümmung" in der Regel nur (verkürzt) las, dass Gravitation/GLE Licht krümmt, fertig, d.h. nichts über Geodäten, RZ oder das es nur so scheint, so wie im Quiz, nahm ich das damals - wortwörtlich.
Eigentlich egal, da das ursprüngliche Missverständnis wohl nur mir passiert ist aber Claus' Formulierung finde ich jedenfalls auch eindeutig und besser als die oft übliche "verkürzte" Version, danke noch mal, ClausS
Schönen Tag euch, Mondlicht

Mondlicht2 schrieb:

geodesics

Das ist zwar nicht falsch, aber päziser bewegt sich Licht auf "Nullgeodäten". Die Geodäten von Objekten mit Ruhemasse weichen je nach Geschwindigkeit voneinander ab. Es gibt nicht "die" Geodäte zwischen zwei Punkten.

Mondlicht2 schrieb:

They are the "straightest" possible lines

Es sind nicht die kürzesten, sondern die schnellsten Verbindungen zwischen zwei Punkten. Das ist übrigens seit Fermat, Snellius, Huygens bekannt. Man kann durchaus eine kürzere gerade stabile Verbindung herstellen. Sonst würde der Weg ja nicht gebogen erscheinen.

wiki:
Aus dem Fermatschen Prinzip lassen sich das snelliussche Brechungsgesetz und das Reflexionsgesetz herleiten. Außerdem ergibt sich, dass Lichtstrahlen in jedem homogenen Medium gerade verlaufen. Dies leistet auch das Huygenssche Prinzip, das die lokale Variante des Fermatschen Prinzips darstellt.

Übrigens geht es beim gekrümmten Raum des Universums einzig und allein um die Länge des Weges und nicht um die Richtung. Die Richtung ist dabei nur im fiktiven Einbettungsraum also rein extrinsisch gekrümmt, was sich eben intrinsisch allein durch die Weglänge bemerkbar macht.

Rainer Raisch schrieb:

Es sind nicht die kürzesten, sondern die schnellsten Verbindungen zwischen zwei Punkten.

Was bei lokal konstanter Geschwindigkeit ja dasselbe ist, wenn nicht getunnelt wird.

Rainer schrieb:
Das ist zwar nicht falsch, aber päziser bewegt sich Licht auf "Nullgeodäten".Es sind nicht die kürzesten, sondern die schnellsten Verbindungen zwischen zwei Punkten.

Stimmt

das Fermatsche Prinzip (oder Minimumprinzip), das besagt, dass Licht oder andere Wellen zwischen zwei Punkten immer den Weg mit der kürzesten Laufzeit (nicht unbedingt die geometrisch kürzeste Strecke) nimmt. Dieses Prinzip wurde von Pierre de Fermat, aber auch von Willebrord Snellius und anderen formuliert.  

Oops, ich kann nicht abschreiben

Steinzeit-Astronom schrieb:

Was bei lokal konstanter Geschwindigkeit ja dasselbe ist, wenn nicht getunnelt wird.

Und genau da kommt die Krümmung der Raumzeit zum Zuge. Die Geschwindigkeit ist eben unterschiedlich.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Was bei lokal konstanter Geschwindigkeit ja dasselbe ist, wenn nicht getunnelt wird.

 

Und genau da kommt die Krümmung der Raumzeit zum Zuge. Die Geschwindigkeit ist eben unterschiedlich.

 

Du meinst relativistische Effekte:
Die Krümmung der RZ beeinflusst auch die Bahnen von Objekten, die sich durch gekrümmte Raumzeit bewegen, sie folgen gekrümmten Bahnen, und das Ausmaß der Krümmung kann durch ihre Geschwindigkeit beeinflusst werden. In manchen Fällen können Objekte aufgrund der Art+Weise, wie ihre Bewegung durch die gekrümmte Raumzeit beeinflusst wird, scheinbar unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen...

 

Mondlicht2 schrieb:

Du sprichst relativistische Effekte an?

Na wir sprachen doch von Geodäten in der gekrümmten Raumzeit, was ohne ART nicht geht, wenn Du Dich nicht mit Kepler begnügen willst. Ausschlaggebend ist hier im Zusammenhang die räumlich unterschiedliche Zeiditdilatation.