Was ist Raumzeit?

Eigentlich habe ich mit meiner Erklärung alles gesagt, was gesagt werden muss. Mehr ist die SRT nicht. Wie Superfred auch sagte, es ist nur eine Menge hyperbolischer Drehungen.

Um meine Aussage des negativen Raums genauer zu nennen: Die Zeit hat in der mathematischen Metrik der Raumzeit ein negatives Vorzeichen gegenüber dem Raum. Eine Metrik ist das mathematische Gebilde, was die Geometrie eines Raumes beschreibt. Was man sich nur merken sollte ist, dass die Zeit wie Raum ist, nur leicht anders, und dass die Zeitachse senkrecht zu allen Raumachsen steht - wie der Weg durch einen Papierstapel, wenn die Fläche eines Papiers der Raum ist.

TangMi schrieb:Haben wir das ggf. alle gar nicht verstanden was Raumzeit eigentlich ist? Ich glaube ja.

Wir verstehen das durchaus, sonst könnten wir es ja nicht exakt mathematisch formulieren. Es ist allerdings nicht anschaulich, weil unser Gehirn in 3D denkt. Meine Beispiele mit dem Papierstapel (das wurde hier zitiert: Beitrag von Geisonik (Seite 1) ) und der Limousine stellen all das in anschaulichen Bildern dar. Anschaulicher geht es nicht.

@TangMi
Also ganz verstehe ich das Problem ja nicht.

Du willst die SRT anschaulich erklärt bekommen, und damit meinst du offensichtlich mit Bildern oder Gleichnissen, du willst also scheinbar mit deinem räumlichen Vorstellungsvermögen verstehen.
Hier sehe ich ein Problem: unser räumlichen Vorstellungsvermögen ist eben nur 3D flacher Raum, mehr war eben evolutionär nicht nötig.
Wenn du damit einen 4D Raum, und den auch noch hyperbolisch verdreht oder gar gekrümmt (ART) verstehen willst geht das einfach nicht.
Der Umkehrschluss: die Lösung einer solchen Denkweise wird immer begrenzt bleiben.

Aber es gibt ja noch das abstrakte Vorstellungsvermögen. Das hat diese Einschränkungen nicht, und dafür ist eine formalisierte Sprache kreiert worden: Mathematik.
Erklärungen damit sind für dich (so interpretiere ich deine Aussagen) nur Lösungen zweiter Klasse, bloß Formeln ohne Aussagekraft mit denen man rein gar nichts verstehen kann.
Erst wenn man etwas mit dem räumlichen Vorstellungsvermögen verstanden hat ist es richtig verstanden und du bist der einzige der das erkannt hat.
Schließt du da nicht zu sehr von dir auf andere? Nur weil du dir das nicht so vorstellen kannst bedeutet das nicht dass es andere nicht können.

Du hast offensichtlich die Kraft und den Vorteil der mathematischen Methode einfach (noch) nicht begriffen.
Ein Beispiel: aus der SRT wurde mit ein bisschen Mathe die Äquivalenz von Masse und Energie hergeleitet was eine tiefe Einsicht in die Natur ist. Mach das mal nur mit dem räumlichen Vorstellungsvermögen...

knopper schrieb:Man wird zerrissen, oder regelrecht "zermalmt" bevor man überhaupt auf der Oberfläche des SL's (falls es sowas gibt :troll: ) aufschlägt.

Antwort:

LeviaX1 schrieb:Das liegt nur daran, dass du eine Ausdehnung hast. Ein einzelnes Teilchen merkt davon nichts. Aber da du aus vielen Teilchen bestehst, die alle zusammenhängen aber an anderen Positionen sind, wollen alle in eine andere Umlaufbahn. Und ja, es sind auch in diesem Fall andere Kräfte: nämlich die elektrischen Kräfte zwischen deinen Molekülen, die versuchen deine Teilchen zusammen zu halten. Sie drücken also deine Teilchen von ihren Geodäten weg, und wie ich ja sagte spürt man nur dann eine Kraft.

Resümee:

LeviaX1 schrieb:Anschaulicher geht es nicht.

Doch geht es. Man könnte dem fragenden zB. eine ziemlich wichtige Eigenschaft von Gravitationsfeldern erklären, die diesen zB. darüber aufklärt das man nicht zwangsweise beim Fall in ein SL zerissen wird!

Eben das es A. auf die grösse/Masse eines Sl ankommt...!
und zudem Variante B. sollte zb. a=0 anliegen oder minimalst davon abweichen...
Apropo anschaulich faktisch.

Superfred schrieb:Erst wenn man etwas mit dem räumlichen Vorstellungsvermögen verstanden hat ist es richtig verstanden und du bist der einzige der das erkannt hat.

..ich glaube das siehst Du falsch. Ich seh das ganz gelassen und guck mal was sich heraus holen lässt. Du bist nicht das Maß der Dinge - schaun wir also mal ob da noch was kommt. Übrigens fand ich das erste Beispiel von LeviaX1 nicht besonders ..., aber das zweite war schon viel besser.

Da geht bestimmt noch was - wetten?

@knopper
zudem.... der User der die erste Antwort gab ja zeitlich etwas verhindert ist um Aufklärung zu erzeugen..
der hier angefragte "Spaghettisierungseffekt" ergibt sich aus frühen Betrachtungen möglicher Gravitationsfeldstärken/Geometrien um kleine und große SL.

Wie gesagt, bei massiven SL (Galaktische Zentren) wurde vorausgesagt das vor dem EH kein Zerreissen auftreten würde und dies nur bei kleinen SL von Dutzenden Sonnemassen zu erwarten wäre.

Im alten Modi hier zB. eine kurze einfache Erklärung:
http://www.spektrum.de/quiz/was-bezeichnen-astronomen-als-spaghettisierung/911989

Zu bedenken ist jedoch zusätzlich wie schnell SL jeweils rotieren. Das war mi dem Faktor a=0 gemeint.
0 keine Rotation 0.99 max Rotation. Siehe Kerr SL. Umso schneller ein SL rotiert umso stärker wird auch die RZ um das SL verbogen. Dh, es werden sozusagen "RZ-Wirbel" um das SL erzeugt die ein Objekt natürlich auch zerreisen können, schon lange bevor man sich dem eigentlichen EH nähert.

Aktuell allerdings kommt noch ein Effekt hinzu. Die sogenannte Firewall...
Hier geht man teils davon aus das diese den eigentlichen Exitus eines einfallenden bewirkte.
Ein Video von Fachleuten..leider englisch zur Firewall.

Falling into Black Holes - Sixty Symbols

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muss leider und kann falls Fragen noch etwas beitragen.
Hoffe aber das reicht erstmal.
NG

Die Raumzeit ist ein mathematisches Model. In der mathematischen Physik nennt man das den Minkowski-Raum, in diesem gibt es vierer Vektoren, Ereignisse, Lichtkegel und noch viel anderes Zeugs. Der Raum zeichnet sich auch dadurch aus das seine Metrik negativ werden kann, im Gegensatz zum Euklischen Raum, den man als Approximation des Minkowski Raums benutzen kann wenn die Energie und Geschwindigkeit eines Teilchen gering wird (also nicht in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit). Ein Beweis des Satz des Pythagoras sieht dort so aus:

Minkowski Raum:


Euklidischer Raum (normaler mathematischer Raum den man auch in der Schule benutzt):

Ein Photon hat die Masse 0, die Sonne verliert Masse weil sie Licht abstrahlt und andere nehmen Masse auf, wenn sie Photonen aufnehmen. Kann mir das mal einer logisch erklären?

Die Sonne verliert allein durch das von ihr abgestrahlte Licht in jeder Sekunde rund 4 Millionen Tonnen Masse. Verglichen mit der gesamten Masse der Sonne von rund 2\cdot 10^{30} \; \text{kg} ist dieser Effekt jedoch vernachlässigbar. Auch nach mehreren Milliarden Jahren hat die Sonne auf diese Weise weit weniger als ein Promille ihrer Masse verloren.

1

Das Photon ist ein Elementarteilchen mit der Masse m=0. Diese Tatsache ist durch Messungen sehr gut abgesichert und liegt den Formeln zugrunde, mit denen Photonen in der theoretischen Physik behandelt werden.

Wegen der Äquivalenz von Energie und Masse ist gleichzeitig richtig, dass ein physikalisches System, wenn es eine Masse m>0 besitzt, einen Massenzuwachs \Delta m=E/c^2 erfährt, wenn es ein Photon der Energie E aufnimmt.

2



1 Wikipedia: Äquivalenz von Masse und Energie
2 Wikipedia: Photon

Radix schrieb:Kann mir das mal einer logisch erklären?

Ja. Dein Wikipediazitat gibt sehr verkürzt und damit eigentlich falsch wieder, was wirklich passiert.

Die Sonne verliert Masse wegen Energieverlusts bei der Umwandlung von Wasserstoff in Helium. Oder noch besser: die Sonne strahlt Energie wegen des Masseverlusts bei der Umwandlung von Wasserstoff in Helium ab.

Theoretische Grundlage ist Einsteins E=mc²

http://www.astronomie.de/das-sonnensystem/die-sonne/basiswissen/sonnenkern/
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/sonne (Archiv-Version vom 04.02.2016)

@Narrenschiffer

Danke!

Verwirrend ist das mit Masse im allg. Ruhemasse zu meinen ist.
Irgendwann so schätz ich, wird man den Begriff endgültig zugunsten des welchen der ... Energie... ersetzen und sich somit von etwaigen Gewichstvergleichen zu verabschieden.
NG

@Radix
Es gibt eigentlich keine Masse, auch wenn wir diesen Begriff noch verwenden, weil er praktisch ist. Er ist aber veraltet und ein Missverständnis unserer Alltagserfahrung. Das, was wir Masse nennen, ist eigentlich die gesamte potentielle und kinetische Energie zwischen den Teilchen, aus denen ein Körper besteht. Die Energie stammt aus der Interaktion all dieser Teilchen untereinander, steckt also in den Kraftfeldern.

Aber auch die Teilchen selber haben keine Masse: auch sie tragen lediglich potentielle Energie, und diese kommt durch ihre Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld zustande. Licht interagiert aber nicht mit dem Higgs-Feld, sodass sie keine derartige Energie tragen. Ihre "Masse" ist also gleich null. Allerdings ist Licht eine Welle im elektromagnetischen Feld, und wie alle Wellen tragen sie eine Energie und einen Impuls. Es ist diese Energie, welche die Sonne abstrahlt.

D.h. wie also schon gesagt wurde, wandelt die Sonne Wasserstoff in Helium um: bei dieser Kernreaktion wird etwas E nergie in Form von Licht abgegeben. Mit anderen Worten: ein Teil der "Masse" (der Enegie zwischen den Teilchen) wird durch das elektromagnetische Feld in Form von Wellen (Licht) weggetragen. Die "Masse" der Sonne verringert sich also, was einfach nur eine Verringerung ihres Energieinhalts ist.

LeviaX1 schrieb:Aber auch die Teilchen selber haben keine Masse: auch sie tragen lediglich potentielle Energie, und diese kommt durch ihre Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld zustande

Oh ja, im Alltag ist es durchaus "praktisch", den Begriff Masse zu verwenden, selbst wenn so gut wie niemand weiß, was damit eigentlich gemeint ist. Man kann ja schon froh sein, wenn wenigstens der Unterschied zwischen Masse und Gewicht bekannt ist. Versuch doch mal einer Wurstwarenfachverkäuferin zu erklären, dass selbst die Ruhemasse aller Elementarteilchen in der Leberwurst nur das Resultat der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld ist. :D

Ich bin mir aber ziemlich sicher, dass auch in der Welt der Wissenschaft, der praktische Nutzen dieser Basisgröße sehr geschätzt wird.

Apropos:

LeviaX1 schrieb:Das, was wir Masse nennen, ist eigentlich die gesamte potentielle und kinetische Energie zwischen den Teilchen, aus denen ein Körper besteht.

Offensichtlich ist ja die Energie von Wechselwirkungsteilchen Teil der Gesamtenergie eines Körpers. Wie sieht es aber mit dem Higgs-Boson selbst aus? Zählt das auch dazu, und woher hat es seine Masse (Energie)?

hmm also ich sage mal ganz salopp das was wir "Masse" nennen ist eigentlich nur die Gravitationswirkung der Erde, die wir ja tagtäglich spüren.
Was anderes wird den meisten sowieso fremd sein...

@knopper

Nein, das wäre Gewicht.

@slider

richtig. Ich meine ja nur was die meisten darunter verstehen, wenn man Masse sagt.

@knopper

Ist wohl leider so. Ich bin jedes mal wieder aufs neue erschrocken, wenn ich bei meinen Kunden in technischen Dokumenten z.B. "Gewicht=800g" lese. Eigentlich sollten studierte Ingenieure den Unterschied zwischen Masse und Gewicht kennen.

@knopper
@slider

Die Sache mit dem Gewicht und der Masse ist ja zum Glück noch relativ weit verbreitet. Was LeviaX1 meinte, ist aber nur wenigen bekannt, weil es im Alltag eigentlich keine Rolle spielt.

99% der "Masse" eines Atomes stecken im Kern, und von den 99% steckt wiederum 99% der "Masse" in der Bindungsenergie zwischen den Nukleonen, sowie zwischen den Quarks. Das was wir als Ruhemasse bzw Ruheenergie bezeichnen, entsteht durch die Wechselwirkung der Teilchen mit dem Higgs-Feld, und beträgt gerade einmal 1% der Gesamtenergie.

Während Gluonen und Photonen mit dem Higgs-Feld nicht wechselwirken, und daher auch keine Ruheenergie haben, hat das Higgs-Boson eine Energie von über 125 GeV/c^2. Das ist schon recht ansehnlich, und da stellt sich schon die Frage, woher diese Energie eigentlich kommt. Wechselwirkt das Higgs-Boson vielleicht noch mit einem anderen Feld.... ?!

"Die so entstandenen Massenwerte der übrigen Teilchen tragen aber zur wägbaren Masse der gewohnten Materie, letztlich also der Masse der Atome, nur ca. 1 Prozent bei"

Peter0167 schrieb:99% der "Masse" eines Atomes stecken im Kern, und von den 99% steckt wiederum 99% der "Masse" in der Bindungsenergie zwischen den Nukleonen, sowie zwischen den Quarks.

hmm mit anderen Worten, würde man das Higgsfeld von jetzt auf gleich wegnehmen hätte nix mehr eine Masse und es würde alles wegfliegen?

@knopper

Nur der Ruhemasseanteil. Das Massenäquivalent der Relativistischen Energie, und der Bindungsenergie zwischen den Nukleonen, bzw. Quarks, bliebe bestehen (also ca. 99%).