Was ist Raumzeit?

knopper schrieb:naja trotzdem befinden wir uns fest in dieser Raumzeit. Es gibt keinen Entkommen bzw. Ausbrechen.
2 ausnahmen:
Das innere eines schwarzen Lochs ist dazu in der Lage, und wenn man theoretisch ÜLG erreichen könnte, würde man ebenfalls "ausbrechen".

Mal abgesehen davon, dass man in beiden Fällen "hinterher" nicht mehr von einem "wir" reden kann, wo wäre man denn, wenn man (theoretisch) ÜLG erreichen könnte?

@Peter0167

nicht mehr in unserer Raumzeit, so wie ich es verstanden habe.

wie gesagt ein SL schafft es ja...also das innere.

knopper schrieb:wie gesagt ein SL schafft es ja...also das innere.

Hier sollte geklärt werden, ob wir die gleiche Definition eines "Schwarzen Loches" verwenden, genauer gesagt, was zählt noch alles zum Schwarzen Loch?

Ist ein Schwarzes Loch nur auf die zentrale Singularität begrenzt? Wozu zählt der Bereich zwischen zentraler Singularität und Ereignishorizont?

Wiki schreibt dazu:

Die Singularität wird von einem Raumzeitbereich umgeben, aus dem weder Materie noch Information nach außen gelangen kann. Die Grenze dieses Bereichs ist der sogenannte Ereignishorizont, die Entfernung des Ereignishorizontes von der Singularität ist der sogenannte Schwarzschildradius.

Wikipedia: Schwarzes Loch

Aha, die Singularität wird von einem Raumzeitbereich umgeben! Ist das nun eine andere Raumzeit, oder vielleicht doch unsere?

Ich schreibe einfach mal, wie ich das sehe. Nach meinem Verständnis wird das Schwarze Loch vom EH begrenzt, d.h. alles innerhalb des EH gehört dazu. Die Krümmung der Raumzeit ist aber nur in der zentralen Singularität unendlich groß, und daher versagen auch nur dort die Gleichungen der RT. Der "Rest" gehört aber immer noch zur Raumzeit, auch wenn die Krümmung dort so stark ist, dass nichts mehr von dort entkommen kann. Demzufolge kann man auch nicht davon sprechen, dass man im Inneren eines SL der Raumzeit "entkommen" kann, was immer das auch bedeuten mag - vorausgesetzt, die Grundannahmen sind zutreffend!


Was die Sache mit der ÜLG betrifft, so habe ich noch nicht verstanden, worauf du damit hinaus willst, denn:

- die LG ist die maximale Transportgeschwindigkeit für Informationen bzw. Energie im Universum!

Da gibt es nix dran zu rütteln! Gut, nun hast du was von "theoretisch" geschrieben, ..... von mir aus vergessen wir mal den Teil der Physik, der uns das verbietet, und nehmen wir an, es wäre möglich, sich mit meinetwegen 400.000 km/s zu bewegen, was natürlich vollkommen absurd ist, aber egal....

Wieso wären wir dann nicht mehr in der Raumzeit? Und vor allem, wo wären wir dann?

Immerhin kam der Gedanke von dir, also wirst du doch irgend eine Vorstellung davon haben. Reden wir hier von irgendwelchen "Warp-Blasen"?

@Peter0167
Moin... Peter ich hoffe alles klar und es geht gut, trotz meiner letzen pn...

Also ihr seit da grad bei einem sehr schwierigen Thema... betreff RZ innerhalb EH.
Sowas kann man nur in kleinen einzel Schritten angehen um es zu verdeutlichen.

Erstmal SL ist alles ab EH bis zur zentralen Singularität. (sehr nahen Aussenbereich mal vernachlässigt)

Peter0167 schrieb:Aha, die Singularität wird von einem Raumzeitbereich umgeben! Ist das nun eine andere Raumzeit, oder vielleicht doch unsere?

Nein, der innere Bereich, ab auf dem EH bis auf der zentralen Singularität, ist nicht mehr gleich der äusseren Raumzeit.
Im Aussenbereich = norm Raumzeit = flache Metrik, kann man sich in 3 Raumrichtungen bewegen und muss lediglich der Zeitrichtung/Z-Achse folgen. Im Innenbereich des SL ist es genau umgekehrt da Raum und Zeit die "Plätze" tauschen.

Um eine Vorstellung zu bekommen empfehle ich zunächst mal den Pössel, der das Thema mit einfachen Grafiken gut verständlich rüber bringt.

http://www.einstein-online.info/vertiefung/rollentausch-von-raum-und-zeit

Hier siehst du auch nochmal das was ich andererseits mit 1 Dimensionaler Linie meinte, betreff einer üblich als Punkt gedachten intrinsischen Singularität, die hier bei Pössel zur Linie/Ort wird.

(Nachtrag hierzu: Bei Fragen bitte evtl. Zitate aus dem Link einfügen, was es dann übersichtlicher macht)

Ich denke wir sollten uns zunächst über diese Inhalte aufhalten, bevor wir zum eingemachten wie Kruskal-Lösungen kommen. Welche uns zeigen das es möglich ist Wurmlöcher/Einstein Rosen-Brücken zwischen SL und WL Lösungen zu konstruieren.

http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/wegscheider/gebhardt_files/skripten/WS1516-RZ/Kruskal_Szekeres.Maier.pdf

Moin... Peter ich hoffe alles klar und es geht gut, trotz meiner letzen pn... smiley15

Jepp, hab mein Leben TROTZ deiner PN wieder in den Griff bekommen...

Aber Spass beiseite, .... an der PN jibbet doch gar nix auszusetzen, so weit ich mich erinnere, hattest du mir mitgeteilt, dass du mich in deinem Testament bedacht hast, und mir einen Geschäftsführerposten in zwei deiner Firmen angeboten hast :D. .... oder war die PN von TangMe ...

Egal, auf jeden Fall ist alles gut ...

Z. schrieb:Nein, der innere Bereich, ab auf dem EH bis auf der zentralen Singularität, ist nicht mehr gleich der äusseren Raumzeit.

Dann ist das aber voll doof bei Wiki formuliert, denn bevor ich das "damals" las, war ich ursprünglich auch anderer Meinung, bin dann aber umgeschwenkt, und hab mir das Ganze etwas kontinuierlicher vorgestellt, und zwar in der Form, dass die Raumzeitkrümmung in Richtung zentraler Singularität stetig zunimmt, bis sie schließlich in der Singularität einen unendlichen Wert annimmt. Und der EH bildet keinen abrupten Übergang zwischen zwei verschiedenen Raumzeiten, sondern ist einfach nur ein Abstand, bei dem die benötigte Fluchtgeschwindigkeit für Energie größer wird, als die LG.

Gut, dass wir mal drüber gesprochen haben, da werd ich wohl noch mal nachlesen müssen. Jetzt ist aber erst einmal Feiaamd .... :D

PS: Was die Geschäftsführerposten angeht, da habe ich mich noch nicht entschieden, bis Pfingsten bekommst du aber noch ne Antwort...

@Peter0167
:D

Peter0167 schrieb:und zwar in der Form, dass die Raumzeitkrümmung in Richtung zentraler Singularität stetig zunimmt, bis sie schließlich in der Singularität einen unendlichen Wert annimmt. Und der EH bildet keinen abrupten Übergang zwischen zwei verschiedenen Raumzeiten, sondern ist einfach nur ein Abstand, bei dem die benötigte Fluchtgeschwindigkeit für Energie größer wird, als die LG.

Na ja... auf EH folgt aber aus erwähnten Betrachtungen heraus auch die Konsequenz das alle einfallenden Objekte automatisch durch Gravitationsbeschleunigung v = c erreichen. Für einen einfallenden Beobachter hätte das weitreichende Konsequenzen, die dieser in der Raumzeit aus der er stammt nicht beobachten könnte

Eine abrupte Zeitreise in die Zukunft zB., wenn der Beobachter zb. in Richtung Raumzeit (äussere) schaute, würde er diese sehr schnell altern sehen. Das Universum verginge theoretisch in kürzester Zeit, aus einem kurzen Blickwinkel heraus.

Auch würde der Einfallende hinter EH evtl. auf v > c beschleunigt, bis er die Singularität erreicht, was ausserhalb unmöglich wäre. Wenn wir mal davon ausgehen das er hinter EH noch als Biomasse existent ist und sich nicht in einen Tachyonensalat (da v > c) verwandelt und sich als solcher der Singularität nähert.

So stark beschleunigt könnte er auf der sehr kurzen Zeit-Strecke bis zur Singularität, eventuell sogar einen rückläufigen Uhrengang seiner Eigenzeit beobachten... als würde er in der Zeit asymptotisch zurückreisen...

Ich denke dieser Punkt wird zum Beispiel hier deutlich:

Solange der türkise Pfad noch außerhalb der Zylinderfläche liegt, führt er stets aufwärts, entsprechend unserer außerhalb des Zylinders geltenden Verkehrsregel. Innerhalb der Zylinderfläche angekommen gelten andere Regeln; das hier gezeigte Teilchen bewegt sich dort sogar wieder etwas nach unten.

http://www.einstein-online.info/vertiefung/rollentausch-von-raum-und-zeit (Archiv-Version vom 28.02.2016)

Auf dieser Strecke zwischen EH und Singularität könnten dem Einfallenden also tatsächlich "vergangene Zeiten" begegnen.
Ab v = c am EH wird es also schon lustig....

Durch beschriebens Szenario wird die folgende Kruskal-Lösung auch besser verständlich...
LG

@Z.

Z. schrieb:... auf EH folgt aber aus erwähnten Betrachtungen heraus auch die Konsequenz das alle einfallenden Objekte automatisch durch Gravitationsbeschleunigung v = c erreichen.

Erreicht ein Objekt immer v=c, egal, aus welcher Entfernung es vor dem EH "losgelassen" wird?
Gibt es eine obere Grenze für die Beschleunigung von 0 auf c?

Mein lieber @Z., eins muss man dir lassen, kaum bist du im Spiel, wirds richtig kompliziert :D, aber ich sehe das durchaus positiv.

Zunächst einmal muss ich gedanklich ein wenig Ordnung ins Chaos bringen, und da drängt sich mir sofort die Frage auf: Wozu brauche ich für die Betrachtung der Raumzeitgeometrie überhaupt "einfallende Objekte"? Deren Schicksal mag ja interessant und zugleich tragisch sein, aber um ein "Gefühl" für die Sache zu kriegen, lasse ich die vorerst mal in einer stabilen Umlaufbahn :D.

Sehr spannend fand ich den Link zum "Rollentausch" von Zeit und Raum, der dürfte auch TangMi gefallen :D. So wie ich das sehe, kann man demnach immer noch von einer "Raumzeit" zwischen zentraler Singularität und dem EH ausgehen, nur mit der Einschränkung, dass die Zeitachse im Inneren eine endliche Länge bekommt, dafür aber eine der Raumachsen unendlich wird. Von außen betrachtet ist es genau umgekehrt.

Demnach sollte man also auch das Innere von Schwarzen Löchern zumindest mathematisch mit den Gleichungen der RT beschreiben können (Ausnahme die zentrale Singularität, da die Krümmung unendlich).

Dann sind also auch die Aussagen bei Wiki korrekt, wenn dort von Raumzeit zwisch EH und Singularität gesprochen wird. Sie unterscheidet sich jedoch dadurch von der Raumzeit außerhalb, dass eine Raumdimension unendlich wird, während die Zeit eine endliche Länge "verpasst" bekommt.

Wikipedia: Schwarzes Loch#Schwarze L.C3.B6cher in der allgemeinen Relativit.C3.A4tstheorie

So, das reicht erst mal für heute, daran habe ich wieder ne Weile dran zu knabbern,,,,

@delta.m
Moin.... Delta

delta.m schrieb:Erreicht ein Objekt immer v=c, egal, aus welcher Entfernung es vor dem EH "losgelassen" wird?

hmmm... bevor es einfällt... ja.
Der entsprechende G-Impuls steigt ja umso näher am Loch im Quadrat.
Ob ich es jetzt aus 90.000 km Entfernung losslasse oder aus utopischen 90 Km*.
(*G-Impuls bereits unüberwindbar gross...30 Mrd. fache Erdbeschleunigung)

Das mit dem "loslassen" beinhaltet also eine gegen den G-Impuls zu richtende Kraft, die schon weit vor dem Loch extrem stark sein muss. Ab einer gewissen Grenze ist so gut wie unmöglich Abstand durch Energieaufwand bei zuhalten.
Bei zB. 3000 Km müsste das Standhalten mit 15 millionenfacher Erdbeschleunigung erfolgen...

Imho ist jedoch der Dynamik wegen einem Objekt dass bis zu einem bestimmten Abstand dem G-Impuls stand hält, eine minimale Verzögerung zuzuordnen. Es wird dem entsprechend, bzgl. eines Vergleichsobjekt das bis zu dieser Ortskoordinate bereits durch den G-Impuls beschleunigt wurde, minimalst verzögert bzgl des Vergleichs-Objektes einfallen.

Umso weiter wir weg müssen vom EH (um realistische Abstande zu bedenken) ums geringer wird diese Verzögerung zu einem frei fallenden Objekt natürlich. Ergo im Grunde irrelevant gering....sozusagen.

delta.m schrieb:Gibt es eine obere Grenze für die Beschleunigung von 0 auf c?

Gute Frage. Kann man mal ausrechnen, auch wenn es natürlich unrealistisch wäre, so nahe am Loch. Aber das kann uns ja mal egal sein.

Dazu kannst du zB. die Werte die bei 4000 Meter Abstand zum EH anfallen zu Grunde legen.
Nimm ein Objekt der Ruhemasse m von 1 kg und setzte es der 20 Billionenfachen Erdbeschleunigung aus, v eines frei gefallenen Vergleichs-Objektes wäre an diesem Ort bereits 0.9975 von c = 1.
Wie gross auch immer das SL auf EH hat ein Objekt stets c erreicht.

Hier eine interessante Abhandlung von Prof Kraus die ich immer wieder gern verlinke...
http://www.tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de/reiseziel/reiseziel.pdf
Einige Info zu Werten und tolle C-Grafiken und Erklärungen zum Verhalten von Licht in den genannten Bereichen.
Man sieht auch in welcher Entfernung zum EH man noch eine Chance hat zu entkommen.
NG

@Peter0167

Peter0167 schrieb:Dann sind also auch die Aussagen bei Wiki korrekt, wenn dort von Raumzeit zwisch EH und Singularität gesprochen wird. Sie unterscheidet sich jedoch dadurch von der Raumzeit außerhalb, dass eine Raumdimension unendlich wird, während die Zeit eine endliche Länge "verpasst" bekommt.

Na ja Peter wenn du es sagst ;) ich antworte aber dennoch mit einem strikten... Nein :D
Wenn Zeit und Raum die Rollen tauschen, sind zB. Tachyonen möglich die Ausserhalb unmöglich erscheinen.
Ausserdem wirst du ausserhalb niemals einem vergangenem Zeitraum begegnen, ausser in Wiederholungen bei ZDF ARD und Genossen. haha..

Nun ja... zudem waren wir ja noch lange nicht fertig... der Berg an komplexen Verstrickungen kommt ja erst noch. Kruskal etc.
Eben genau dann wenn wir uns einem spiegelverkehrbaren SL nähern das ein WL beherbergt.... wie auch immer.
Vlt überdenkst du mein Nein nochmal und lässt dich davon überzeugen das es fundamentale Unterschiede von innen zu aussen
gibt.....
(Denk an die Geschäftsführerposten...ich wäre eventuell sogar bereit man Angebot auf 1,3% mehr Gage zu erhöhen :D )
HLG...

@Z.


Vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort! :)
Werde mir jetzt mal das .pdf der Ute Kraus näher anschauen ...

@delta.m
Gerne Delta.
Dort wirst du die obigen Angaben wiederfinden.
Wirklich zu empfehlen die kurze Lektüre. Kraus hat noch ein paar Arbeiten getätigt, die sich imho alle lohnen einzusehen.

Abschliessend:
Es ist schon interessant das wir alle lernen das ein Ruhemassebehaftetes Objekt niemals c erreichen kann und wir dann feststellen das es doch so ist, ART gerecht.
NG

@Peter0167

Peter0167 schrieb:Wozu brauche ich für die Betrachtung der Raumzeitgeometrie überhaupt "einfallende Objekte"?

Für das zum Bleistift!?

Z. schrieb:Es ist schon interessant das wir alle lernen das ein Ruhemassebehaftetes Objekt niemals c erreichen kann und wir dann feststellen das es doch so ist, ART gerecht.

Testmassen sind immer gut, stell dir mal vor am LHC würde man nur mit "Nichtmassen" experimentieren.
Gut man könnte sich den Detektor sparen.... He vlt schick ich die Idee mal an Cern.... das würde einiges enorm kostengünstiger machen :D Ich wusste doch schon immer das ich ein Schenie bin... ausserdem kann ich gut Tisch reden halten.
Ernst beiseite...

Wie war das noch mit.......

Ich weiß jetzt nicht, was du unter dem Begriff "Masse" verstehst, aber nach meiner Definition ist die Masse eine invariante Größe, und kann demzufolge auch nicht durch Gravitationsfelder verändert werden.

Du meintest sicher die R-Masse, lieg ich da richtig? ;)
HLG

Z. schrieb:Du meintest sicher die R-Masse, lieg ich da richtig?

Jepp. Gibt es denn noch eine andere Masse?

@Peter0167
Hier noch etwas im allgemeinen bzgl. G-Impuls. Prof Maurer Zürich.
http://www.systemdesign.ch/wiki/Gravitation_als_Impulsquelle

Plus eine schöne Lekture in vernünftiger Sprache :D
https://cast.switch.ch/vod/clips/2aqn7doqog/flash.html (Archiv-Version vom 06.07.2017)

@Peter0167
Jo Peter gibt es....
Aber erstmal ne Frage von mir.... wenn du erlaubst!?

Welche Energieform.... erzeugt denn die Ruhemasse, in der Hauptsache, od. anders.... ist zum grössten Teil verantwortlich für das entstehen von Ruhemasse?
NG

Während du grübbelst...
schmuggel ich noch was ein...
http://www.mpibpc.mpg.de/151168/Masse_eines_Photons (Archiv-Version vom 06.05.2018)

Z. schrieb:Welche Energieform.... erzeugt denn die Ruhemasse, in der Hauptsache, od. anders.... ist zum grössten Teil verantwortlich für das entstehen von Ruhemasse?

Meine Güte, was dir so für Fragen einfallen, .... und das zu dieser Uhrzeit. :D

Trotzdem bin ich grad verwirrt. Ich dachte eigentlich, dass Ruhemasse das ist, was übrig bleibt, wenn der Gesamtimpuls gleich null ist. Aber wenn du schon so fragst, habe ich garantiert was übersehen :D .... z.B. Bindungsenergie, kinetische Energie der einzelnen Teilchen, ... etc. die ja eigentlich nur Massenäquivalente sind, sich aber gar nicht so leicht trennen lassen.

Vielleicht kann morgen klarer denken, im Moment bin ich einfach nur müde...

@Peter0167
.... wenn der Gesamtimpuls = 0 ist.
Das ist zwar im gewissen Sinne korrekt. Doch wenn wir die Elementarteilchenphysik bemühen, und zwar die Quantenfeldtheorie und dann alle möglichen Impulse wegnähmen (siehe deine Definition Gesamtimpuls), hätten Teilchen auch weniger Ruhemasse. ;)

Vereinfacht ausgedrückt könnte man sagen, das der Teil der als "kinetische Energie" von Gluonen und Quarkfeldern interpretiert werden kann, einen Grossteil der Ruhemasse ausmacht ;)

Sprich das durch Bewegung und daraus folgender Wirkungen der genannten Felder untereinander Ruhemasse erst wirklich entsteht. Einfach ausgedrückt.... Energieformen die mit kinetischer Energie daherkommen erzeugen die grössten Ruhemasse-Anteile...soweit ich das bisher dachte ..zumindest.
Es ist so "schwer" weil es im innersten "kocht". ;)

Das zur Ruhemasse.... die ein schönes handhaberes Konstrukt ist, dennoch aber in der Hauptsache auf Grund von Wechselwirkung von Feldern (QFT/QCD) zu stande kommt, die maximal einfach ausgedrückt, aus der Bewegungsenergie/Impulsen stammt.

Nun kann man sich einfach "ausrechnen" was mit dem Gesamte-Energieanteil eines G-Impuls beschleunigten Ruhemasse behafteten Teilchens passiert, er steigt gemäss EIT an. sagen wir so, im Grunde gibt es nichts was in Ruhe ist. (Selbst bei absolut Kelvin)
Die Ruhe ist ein Mass. Die Gesamt-Energie die eigentliche Mass..e.
Sprich ein heisses Glas Wasser hat mehr Masse (nicht Ruhemasse).
LG

@Z.

Könnte man also sagen, Ruhemasse ist nicht invariant? Und wenn man es auf die Spitze treibt, dann gibt es sie nicht einmal, bzw nur in der klassischen Physik?!

@Peter0167
Hier mal Toms... dieser "Fantast" :D dazu:

Wenn man eine Energiebetrachtung durchführt, muss man eher wie bei einer Feldtheorie argumentieren (wobei es sich natürlich um eine Quantenfeldtheorie handelt!) Es gibt einige Terme, die man als kinetische Energie von Quarks und Gluonen interpretieren kann. Dann gibt es eine Reihe von Wechselwirkungstermen, deren Beiträge äußerst kompliziert aussehen. Außerdem ist eine Aufteilung in diese Einzelbeiträge aufgrund der Eichsymmetrie nicht eindeutig.

In der QED sähe das ganz grob wie folgt aus:

Die „kinetische Energie“ ist die Energie freier Elektron- und freier el.-mag. Felder;

http://www.physikerboard.de/topic,37490,-wie-entsteht-die-nukleonenmasse-(genau)-%3F.html
Das Bild wird hier schlecht dargestellt... deswegen -->
H= Hkin + Hint

Ist natürlich viel komplizierter. Witzig dabei ist jedoch:

So viel zur Komplexität des Problems. Die Interpretation wird damit natürlich auch nicht einfacher. Ich habe mal bei Bekannten nachgefragt, ob sie konkrete Ergebnisse zu Berechnungen einzelnen Beiträgen von H kennen. Messen kann man die Einzelbeiträge natürlich nicht.