Gedanken zur Dunklen Materie | Seite 30 | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie
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Gedanken zur Dunklen Materie

kirk11

Mitglied
Ein kurzer Artikel zum Thema Negative Energie findet sich hier


daraus zitiert:

  • Lösungen der Diracgleichung sind neben dem Elektron mit positiver Energie auch sein Antiteilchen mit negativer Energie - das Positron.

  • Auch bei der Klein-Gordon-Gleichung werden die Lösungen negativer Energie als Antiteilchen interpretiert, hier von Bosonen mit Spin 0.

Ein weiterer Artikel - zum Thema Negative Masse - findet sich hier:


Artikel ähnlichen Inhalts hatte ich schon verlinkt.

Ein Zitat aus diesem Artikel:

Einer der Wissenschaftler bezeichnet das Ergebnis als "bewusstseinsverändernd": "Wenn man versucht, die Partikel heranzuziehen oder nach vorne zu stoßen, bewegen sie sich genau in die entgegengesetzte Richtung als die, die man intuitiv vermutet hätte."

Wenn man der Meinung ist, dass dieser Effekt nichts mit Negativer Masse zu tun hat, dann stellt sich die Frage wie man sich diesen alternativ erklären kann.

Die Beurteilung der Gravitation dürfte in Bezug auf ihre 'Ladung' in der Fachwelt wohl noch überwiegend konservativ eingeschätzt werden, hierzu ein Zitat aus einem Artikel zum Thema Quantengravitation – Wikipedia:

Sie ist die einzige der vier Elementarkräfte, die, nach heutiger Kenntnis, ausschließlich anziehend wirkt, da es nur eine Gravitationsladung (die Masse) gibt, und es somit keine entgegengesetzten Ladungen gibt, die sich gegenseitig aufheben können.

So weit, so gut - aber dass man 'Masse' als eine Gravitationsladung bezeichnet, finde ich schon eine ziemlich seltsame Formulierung...
 

kirk11

Mitglied
Ich hätte eine Frage zum Thema Gravitationswellen, ob da ein Experte weiß ob es diesbezüglich schon (Forschungs-)Erkenntnisse gibt, oder zumindest eine theoretische Einschätzung:

wenn man postuliert dass eine kräftige Gravitationswelle (deren Energie einer Sonnenmasse entspricht) in nicht allzu großer Entfernung vom Ausgangspunkt direkt auf eine Gesteinskugel mit 1 m Durchmesser trifft, wie verhält sich dann diese Gesteinskugel in diesem Moment ?

a. Es passiert gar nichts.
b. Diese bewegt sich Richtung Ursprung der Gravitationswelle.
c. Diese bewegt sich in die Richtung in die sich auch die Gravitationswelle bewegt (also entgegen gesetzt zu b.)
d. Diese bewegt sich Richtung Ursprung der Gravitationswelle und dann wieder zum Ausgangspunkt zurück.
e. Diese bewegt sich in die Richtung in die sich auch die Gravitationswelle bewegt und dann wieder zum Ausgangspunkt zurück.
 

Denebolus

Mitglied
Moin,

a. --> eine Gravitationswelle ist eine Streckung/Stauchung der Raumzeit, die keine impulsartige Wechselwirkung mit den Objekten die sie durchläuft ausübt. In diesem Sinne 'bewegt' sich da nichts, man wird am Objekt bestenfalls eine Ausdehnungsänderung in Relation zum umgebenden Raum im Sinne von Laufzeit der Reflexion von elektromagnetischen Wellen messen können. Mit ganz viel Glück ...

besten Gruß,
Micha
 

kirk11

Mitglied
Moin,

a. --> eine Gravitationswelle ist eine Streckung/Stauchung der Raumzeit, die keine impulsartige Wechselwirkung mit den Objekten die sie durchläuft ausübt. In diesem Sinne 'bewegt' sich da nichts, man wird am Objekt bestenfalls eine Ausdehnungsänderung in Relation zum umgebenden Raum im Sinne von Laufzeit der Reflexion von elektromagnetischen Wellen messen können. Mit ganz viel Glück ...

besten Gruß,
Micha
Zuerst einmal vielen Dank für Dein Feedback.

Aber auch bei 'normaler' Gravitation (und die wirkt ja zweifelsfrei auch auf Objekte) ist es doch so, dass nicht ein Impuls sondern die Geometrie der Raumzeit(-krümmung) zur 'Anziehung' (oder Ablenkung) führt.
Zumindest laut ART, und das ist die wohl derzeit akzeptierteste Interpretation der Gravitation.
 

kirk11

Mitglied
Zitiert aus


...Die Krümmung der Raumzeit beschreibt hiernach ein Beschleunigungsfeld, das einerseits von der Verteilung und Bewegung von Energien bzw. Massen herrührt und andererseits ihren Bewegungszustand beeinflusst...

...Damit stehen Raumzeit und Energie/Masse in
direkter Wechselwirkung miteinander...

Was ich nicht so ganz verstehe:

Die ART hat die Gravitation als Kraft / Energie doch eigentlich obsolet gemacht - für alle Effekte welche z.B. bei Newton über die Gravitation erklärt wurden, wird in der ART durch die Raumzeit(-Krümmung) definiert / erläutert.

Wenn man davon wirklich 100-prozentig überzeugt ist, warum wird die Nomenklatura dann nicht entsprechend angepasst ?

Wozu schleppt man den Begriff Gravitation durch die Zeiten wenn nachgewiesen wurde, dass Gravitation eben nicht so funktioniert wie man es bis zur Formulierung der ART geglaubt hat (und diese noch als eigene (anziehende / ablenkende) Kraft eingestuft hatte) ?
 

Denebolus

Mitglied
Hi nochmal,

hier verwechselst du denke ich Ursache und Wirkung - die Gravitation wird nicht durch die ART obsolet, vielmehr verursacht sie die Krümmung in der Raumzeit.
Siehe auch, da du ja Wikipedia magst, den Artikel zur Quantengravitation.


Und Gravitationswellen sind dabei keine Wellen, die etwas mit Gravitation anziehen - sondern die gravitativen Auswirkungen eines Masseereignisses, die sich als Welle durch die Raumzeit ausbreiten. Sie sind Wellen durch Gravitationseinflüsse, nicht Gravitation selbst.

Besten Gruß
Micha
 

kirk11

Mitglied
Hi nochmal,

hier verwechselst du denke ich Ursache und Wirkung - die Gravitation wird nicht durch die ART obsolet, vielmehr verursacht sie die Krümmung in der Raumzeit.
Siehe auch, da du ja Wikipedia magst, den Artikel zur Quantengravitation.


Und Gravitationswellen sind dabei keine Wellen, die etwas mit Gravitation anziehen - sondern die gravitativen Auswirkungen eines Masseereignisses, die sich als Welle durch die Raumzeit ausbreiten. Sie sind Wellen durch Gravitationseinflüsse, nicht Gravitation selbst.

Besten Gruß
Micha
hier verwechselst du denke ich Ursache und Wirkung - die Gravitation wird nicht durch die ART obsolet, vielmehr verursacht sie die Krümmung in der Raumzeit.

So habe ich das bis vor kurzem auch gesehen;
aber es gibt (siehe auch das Zitat oberhalb) die direkte Wechselwirkung zwischen Energie und Raumzeit, die Ursache ist also die Energie und die Wirkung die Krümmung der Raumzeit.

Die Weiterverwendung des Begriffs Gravitation ist (zumindest unter der Prämisse der ART) mE mehr eine Sache der sprachlichen Kompatibiltät und Tradition.

Das ist einerseits verständlich, anderseits insofern nicht so optimal, weil dadurch nach dem Verständnis von geschätzt 95 % der Menschen (mehr als 5 % werden sich kaum intensiv genug mit der ART auseinander gesetzt haben) die Gravitation wohl noch immer so funktioniert wie sie Newton beschrieben hat.

Sofern sich durch neue(re) Forschungen und Theorien diesbezüglich kein anderer Kenntnisstand ergibt, könnte man Gravitation vermutlich problemlos wegdefinieren (wenn man das anstreben würde) und u.a. durch den Begriff Raumzeit-Krümmung ersetzen.
 

kirk11

Mitglied
...Und Gravitationswellen sind dabei keine Wellen, die etwas mit Gravitation anziehen...

Da sind wir halt mal wieder bei Newton... :rolleyes:

So werden wir schwerlich einen Konsens finden, wenn wir Raumzeit-Krümmung / Gravitation so unterschiedlich einschätzen / definieren.


Aber jetzt möchte ich mich einem anderen Aspekt dieser Thematik widmen.

Nämlich wie man sich Raum(zeit)krümmung in kompakten Himmelskörpern vorstellen kann.

Der Gravitationsschwerpunkt der Erde wird wohl dem Erdmittelpunkt entsprechen.

Wenn man also ein Loch bohren und ein Uhr bis zum Zentrum der Erde befördern könnte, dann würde dort die Zeit wohl zumindest um eine Winzigkeit langsamer vergehen als überall sonst auf der Erde.

Der innere Erdkern besteht ja aus festem Eisen + Nickel.
In dieser Raumeinheit mit kompakter Struktur müßte sich aber auch Raumkrümmung befinden.
Da ist aber mein Vorstellungsvermögen derzeit noch komplett überfordert.
Schon im 'leeren Raum' fehlt mir viel zum Verständnis der Raumkrümmung, z.B. hinsichtlich der Frage was da denn jetzt konkret gekrümmt ist (ein Feld, Quanten,...) ?
Aber wie man sich eine Koexistenz bzw. Interaktion einer Struktur wie dem Erdkern mit Raumkrümmung vorstellen kann...da stehe ich echt an.

Wie sich die gleiche Fragestellung dann im Zentrum eines Neutronensterns (wo ja die Dichte und die Raumkrümmung noch viel ausgeprägter sind) beantworten lassen soll, keine Ahnung...
 

Nebelhorn

Mitglied
Hallo,

genau im Erdmittelpunkt würde die Gravitationskraft verschwinden. Das folgt aus dem Gaußschen Integralsatz.

Viele Grüße
Jörg
 

kirk11

Mitglied
Hallo,

genau im Erdmittelpunkt würde die Gravitationskraft verschwinden. Das folgt aus dem Gaußschen Integralsatz.

Viele Grüße
Jörg
Vielen Dank für diese Klarstellung.

Aus dem recht interessanten Artikel zum Thema Gravitation


hatte ich aus

Hier wirkt sich aus, dass Körper, die auf die Erde zu fallen, nicht in ein und dieselbe Richtung fallen („unten“), sondern auf ein und denselben Raumpunkt zu, nämlich den Erdmittelpunkt.

offensichtlich einen falschen Schluß gezogen bzw. dieses Detail (der Gravitationskraft am Erdmittelpunkt) zu wenig recherchiert.

Der tatsächlich höchste Wert für die Gravitationskraft in Bezug auf die Erde befindet sich offensichtlich an der Grenze zwischen dem Äußeren Kern und dem Untermantel, siehe auch


Zum Thema Mittelpunkt der Erde / Verschwinden der Gravitationskraft hätte ich noch eine Detail-Frage:
wenn man das von mir beschriebene Uhren-Experiment ausführen würde, wäre das Ergebnis dann, dass die Zeit am Erdmittelpunkt (minimal) schneller als sonstwo auf der Erde verläuft ?

Ansonsten bleibt die Fragestellung

In dieser Raumeinheit mit kompakter Struktur müßte sich aber auch Raumkrümmung befinden...

natürlich bestehen, z.B. bezogen auf die Grenze zwischen dem Äußeren Kern und dem Untermantel der Erde.

Läßt sich da allein aus der ART eine Antwort ableiten ?

Oder rückt da eine Klärung erst dann näher wenn man zur Unterstützung noch eine weitere (relativ moderne) Theorie (wie hier die Theorie der Schleifen-Quantengravitation) heranzieht ?
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
Ein Blog zum Lesen und Nachdenken:


Ich habe mir nochmals einige Gedanken gemacht zum Thema Erdmittelpunkt / Raumzeitkrümmung.
Mag sein, dass ich damit falsch liege, aber ich möchte sie trotzdem hier auszugsweise festhalten.

Zuerst nochmals:

Hier wirkt sich aus, dass Körper, die auf die Erde zu fallen, nicht in ein und dieselbe Richtung fallen („unten“), sondern auf ein und denselben Raumpunkt zu, nämlich den Erdmittelpunkt.

Warum ist das wohl so (abgesehen davon dass dieses Fallen in aller Regel durch die Erdoberfläche begrenzt wird) ?
Ich denke weil es dort (doch) das lokale Maximum an (Erd-)Raumzeitkrümmung gibt.
Die Geodäten enden (zumindest theoretisch) dort. Um vom Erdmittelpunkt wieder wegzukommen (wo die potentielle Energie am niedrigsten ist für ein bewegliches Objekt welches sich dort befindet), müßte Energie aufgewendet werden.
Der Erdmittelpunkt ist zwar der gravitative Ruhepol (wo soll sich ein Objekt ohne Zuführung von Energie auch hinbewegen ?), aber deswegen mE keineswegs frei von Raumzeitkrümmung.
 

kirk11

Mitglied
Man kann diese Thematik auch in Zusammenhang mit einem Schwarzen Loch durchdenken.
Im 'Zentrum' desselbigen soll sich ja eine 'Singularität' befinden.
Die Gravitationskraft könnte auch dort (lokal) einen minimalen Wert haben, während mE kaum jemand bestreiten wird dass die Raumzeitkrümmung einen sehr hohen Wert aufweisen dürfte.
 

kirk11

Mitglied
Das Raumzeitkrümmungsmaximum (der Erde) befindet sich beim Erdmittelpunkt, ist das nach Meinung der Experten hier nun korrekt oder falsch ?

Rechnerisch sollte sich das ja auch über den Zeitaspekt (geht eine Uhr dort minimal langsamer als anderswo auf der Erde ?) gegenchecken lassen.
 

hhh

Mitglied
Im Inneren der Erde vergeht die Zeit langsamer, siehe zb. https://arxiv.org/abs/1604.05507 der Effekt ist natürlich recht gering. Wenn du einen Jungbrunnen suchst, baust du dir eine Kugelschale mit möglichst viel Masse (zb. Jupitermasse) und bleibst einfach im Mittelpunkt sitzen. Könnte aber langweilig werden ;)

Bei schwarzen Löchern ist die Situation anders. Innerhalb des Ereignishorizonts gibt es einen Rollentausch zwischen Raum und Zeit, dh. es ist nur noch die Bewegung Richtung Singularität erlaubt (so wie bei uns eben die Zeit vorangeht). Die Relativitätstheorie stößt hier aber an eine Grenze, ein Teilchen darf sich nur noch nach "Innen" bewegen (aber mehr "Innen" als die Singularität gibt es nicht; genauso ist aber eine Reise rückwärts in der Zeit nicht erlaubt - damit ist man rechnerisch in einer Sackgasse). Streng genommen gibt es übrigens auch keinen Mittelpunkt im schwarzen Loch (die häufige zweidimensionale Darstellung von einem Kreis mit einem Punkt in der Mittel als Singularität ist nur eine starke Vereinfachung). Wenn du dir das als Ausschnitt vorstellst, dann wäre die radiale Ausdehnung die Zeit, der Raum wäre die Achsenrichtung eines unendlich langen Zylinders. Salopp formuliert siehst du das schwarze Loch von außen als endlich große Kugel, im Inneren wäre es räumlich unendlich weit ausgedehnt. Aber auch das sind stark vereinfachte Beschreibungen von einem nicht-rotierenden schwarzen Loch, welches schon immer da war und auch kein "Lebensende" hat. Komplizierter wird es, da die meisten schwarzen Löcher wohl rotieren (und somit die Schwarzschild-Lösung nur eine Näherung darstellt) und natürlich die Tatsache, dass schwarze Löcher nicht schon ewig existieren, sondern erst vor endlicher Zeit entstanden sind. Und nach aktuellem Stand der Forschung können auch schwarze Löcher nicht ewig existieren. Und das alles ist erstmal nur die relativistische Beschreibung. Quantenmechanische Beschreibung gibt's noch keine.

Das alles haben sich die Physiker nicht einfach mal so zwischendurch überlegt, da hilft nur noch theoretische Physik mit viel Mathematik. Das menschliche Vorstellungsvermögen hat seine Grenzen. Vertiefend wirst du ohne Physikstudium einfach nicht weiterkommen.
 

kirk11

Mitglied
Im Inneren der Erde vergeht die Zeit langsamer, siehe zb. https://arxiv.org/abs/1604.05507 der Effekt ist natürlich recht gering. Wenn du einen Jungbrunnen suchst, baust du dir eine Kugelschale mit möglichst viel Masse (zb. Jupitermasse) und bleibst einfach im Mittelpunkt sitzen. Könnte aber langweilig werden.

Vielen Dank für dieses Feedback & den arxiv-Link !

Zum Thema Schwarze Löcher:
ich hatte sowohl Zentrum als auch Singularität unter Anführungszeichen gesetzt, weil ja bei SL bekanntlich alles etwas anders funktioniert.

Aber einiges vermeint man über SL ja doch schon zu wissen...
Es sollte nur als (weiteres) Beispiel dienen dass bei lokal 0 Gravitationskraft die dortige Raumzeitkrümmung nicht auch 0 betragen muß.
 

kirk11

Mitglied
Eine mE recht ansprechende, informative Astrophysik-Quelle findet man hier:


Da möchte ich für den Anfang eine Thematik anhand eines Zitats herausgreifen:

Einsteins Gravitationsgesetz:
Nicht nur Massen, sondern ganz allgemein jede Form von Energie (inclusive Massen) und auch jede Form von Druck erzeugen Gravitation, wobei Energie und positiver (also nach außen gerichteter Druck) anziehende Gravitation hervorrufen, während negativer Druck (also innere Spannungen und Zugkräfte) abstoßende Gravitation erzeugt. Dabei wird Druck dreimal so stark gewertet wie Energie.

Das ist (weiter vorne in diesem Thread) in etwas anderen Worten was ich gemeint hatte.
Ich hatte es statt 'nach außen gerichtet' mit 'Bewegungsrichtung nach außen' formuliert.

Wenn man bei 'negativer Druck' jetzt noch 'negative Energie' ergänzt (welche (auch) gravitativ abstoßend wirkt), dann ist das schon eine ziemlich glatte Übereinstimmung. :)
 

kirk11

Mitglied
Also nicht nur Energie ist Gravitations-relevant, sondern auch Druck.

Was ist Druck ?
hysikalisch kurz definiert: das Ergebnis einer senkrecht auf eine Fläche A einwirkenden Kraft F, oder auch p = F/A.

Bei Dunkler Energie ergibt sich nach der mehrheitlich akzeptierten Definition eine ziemlich kuriose Sachlage.

Einerseits soll es sich dabei um positive Energie handeln welche ja per se gravitativ anziehend wirkt (ich bin diesbezüglich semantisch faul und drücke das jetzt in Newton-Diktion aus).
Andererseits soll sie negativen Druck erzeugen, was genau das Gegenteil bewirkt, nämlich gravitative Abstoßung (und damit die beschleunigte Expansion des Universums).
Nach meiner Einschätzung wird sich diese Anschauung nicht allzu lange so halten können, weil dass ein und dasselbe (Dunkle Energie) etwas bewirkt und gleichzeitig auch genau das Gegenteil - das ist mE schon reichlich absurd.
 

PSM

Mitglied
Einerseits soll es sich dabei um positive Energie handeln welche ja per se gravitativ anziehend wirkt (ich bin diesbezüglich semantisch faul und drücke das jetzt in Newton-Diktion aus).
Andererseits soll sie negativen Druck erzeugen, was genau das Gegenteil bewirkt, nämlich gravitative Abstoßung (und damit die beschleunigte Expansion des Universums).
Nach meiner Einschätzung wird sich diese Anschauung nicht allzu lange so halten können, weil dass ein und dasselbe (Dunkle Energie) etwas bewirkt und gleichzeitig auch genau das Gegenteil - das ist mE schon reichlich absurd.

Die 2. Friedman-Gleichung lautet

(1/a)*d^2a/dt^2 = - (4piG/3)*(rho + 3P)

Auf der linken Seite steht grob gesagt die Beschleunigung der Expansion des Universums (zweite Ableitung des Skalenfaktors a nach der Zeit), und auf der rechten Seite steht der Materieinhalt des Universums: rho ist die Energiedichte und P der Druck. Für Vakuumenergie gilt P = - rho. Wenn du das in die 2. Friedman-Gleichung einsetzt, dann erhältst du

(1/a)*d^2a/dt^2 = (8piG/3)*rho > 0, weil rho > 0 (positive Energiedichte, aber negativer Druck)

Mit bloßen Worten kommt man in moderner Physik oft nicht weit...

Beste Grüße
Patrick
 

kirk11

Mitglied
@ Patrick

Wenn man das ganze Universum als Bezugsgröße heranzieht, dann ist das Ergebnis halt auch entsprechend schwierig konkret zu interpretieren.

Ob / wie zwischen der positiven Energiedichte und dem negativen Druck ein direkter Zusammenhang besteht (bzw. jeweils aus der identen Quelle stammt), wäre z.B. zu klären.

So ergeben sich (ähnlich wie bei der Dunklen Materie) dann auch bei der Dunklen Energie 101 Ansätze / Theorien, wie sie sich zusammensetzt, wie sie (auch im kleinem Maßstab) funktioniert, etc.

Eine relativ rezente Theorie wird hier vorgestellt:


Während Du Dunkle Energie in Richtung Vakuumenergie interpretierst, so sind beim verlinkten Artikel Skalarfelder die Quellen der Dunklen Energie.
 

Nebelhorn

Mitglied
Vielen Dank für diese Klarstellung.

Aus dem recht interessanten Artikel zum Thema Gravitation


hatte ich aus

Hier wirkt sich aus, dass Körper, die auf die Erde zu fallen, nicht in ein und dieselbe Richtung fallen („unten“), sondern auf ein und denselben Raumpunkt zu, nämlich den Erdmittelpunkt.

offensichtlich einen falschen Schluß gezogen bzw. dieses Detail (der Gravitationskraft am Erdmittelpunkt) zu wenig recherchiert.

Der tatsächlich höchste Wert für die Gravitationskraft in Bezug auf die Erde befindet sich offensichtlich an der Grenze zwischen dem Äußeren Kern und dem Untermantel, siehe auch


Zum Thema Mittelpunkt der Erde / Verschwinden der Gravitationskraft hätte ich noch eine Detail-Frage:
wenn man das von mir beschriebene Uhren-Experiment ausführen würde, wäre das Ergebnis dann, dass die Zeit am Erdmittelpunkt (minimal) schneller als sonstwo auf der Erde verläuft ?

Ansonsten bleibt die Fragestellung

In dieser Raumeinheit mit kompakter Struktur müßte sich aber auch Raumkrümmung befinden...

natürlich bestehen, z.B. bezogen auf die Grenze zwischen dem Äußeren Kern und dem Untermantel der Erde.

Läßt sich da allein aus der ART eine Antwort ableiten ?

Oder rückt da eine Klärung erst dann näher wenn man zur Unterstützung noch eine weitere (relativ moderne) Theorie (wie hier die Theorie der Schleifen-Quantengravitation) heranzieht ?
Hallo,

das Gravitationspotential ist im Erdzentrum flach bzw. näherungsweise konstant. Wenn man sich vom Erdzentrum in einer Röhre o. ä. zur Erdoberfläche bewegt, dann muss man aber trotzdem Arbeit gegenüber der nahezu linear mit dem Abstand zum Erdmittelpunkt zunehmenden Gravitationskraft verrichten. Die Erdoberfläche liegt demnach auf einem höheren Punkt auf der Kurve des Gravitationspotentials. Da der Erdmittelpunkt tiefer im Gravitationspotential liegt, müsste dort, wenn ich mich nicht völlig vertan habe, was nicht ausgeschlossen ist, weil ich mich mit diesem Thema zuletzt vor vielen Jahren beschäftigt habe, die Zeit langsamer vergehen.

Viele Grüße
Jörg
 
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Reaktion: PSM

PSM

Mitglied
@ Patrick

Wenn man das ganze Universum als Bezugsgröße heranzieht, dann ist das Ergebnis halt auch entsprechend schwierig konkret zu interpretieren.

Ob / wie zwischen der positiven Energiedichte und dem negativen Druck ein direkter Zusammenhang besteht (bzw. jeweils aus der identen Quelle stammt), wäre z.B. zu klären.

So ergeben sich (ähnlich wie bei der Dunklen Materie) dann auch bei der Dunklen Energie 101 Ansätze / Theorien, wie sie sich zusammensetzt, wie sie (auch im kleinem Maßstab) funktioniert, etc.

Eine relativ rezente Theorie wird hier vorgestellt:


Während Du Dunkle Energie in Richtung Vakuumenergie interpretierst, so sind beim verlinkten Artikel Skalarfelder die Quellen der Dunklen Energie.

Allgemeiner gilt P=w*rho und für dunkle Energie wird w ziemlich nahe bei w=-1 angenommen (weil die kosmologischen Messungen das nahelegen). Ich könnte also in die 2. Friedman-Gleichung auch P=w*rho einsetzen und erhalte dann, dass Materie mit w < -1/3 zur Beschleunigung des Universums beiträgt, obwohl rho>0 (positive Energiedichte). Das liegt eben daran, dass der Druck "hinreichend negativ" wird. Ich habe für die Rechnung oben w=-1 gewählt, um die Rechnung möglichst zu vereinfachen ohne weitere Parameter wie w. Wir hatten das übrigens hier schon besprochen, wenn mich nicht alles täuscht.

@Nebelhorn : Deine Überlegungen sind genau richtig. Hier wird es übrigens im Einzelnen vorgerechnet:
https://physics.stackexchange.com/questions/10089/gravitational-time-dilation-at-the-earths-center

Beste Grüße
Patrick
 

kirk11

Mitglied
Hallo,

das Gravitationspotential ist im Erdzentrum flach bzw. näherungsweise konstant. Wenn man sich vom Erdzentrum in einer Röhre o. ä. zur Erdoberfläche bewegt, dann muss man aber trotzdem Arbeit gegenüber der nahezu linear mit dem Abstand zum Erdmittelpunkt zunehmenden Gravitationskraft verrichten. Die Erdoberfläche liegt demnach auf einem höheren Punkt auf der Kurve des Gravitationspotentials. Da der Erdmittelpunkt tiefer im Gravitationspotential liegt, müsste dort, wenn ich mich nicht völlig vertan habe, was nicht ausgeschlossen ist, weil ich mich mit diesem Thema zuletzt vor vielen Jahren beschäftigt habe, die Zeit langsamer vergehen.

Viele Grüße
Jörg
Der Vollständigkeit halber: das deckt sich auch mit meiner Einschätzung.
 

kirk11

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Allgemeiner gilt P=w*rho und für dunkle Energie wird w ziemlich nahe bei w=-1 angenommen (weil die kosmologischen Messungen das nahelegen). Ich könnte also in die 2. Friedman-Gleichung auch P=w*rho einsetzen und erhalte dann, dass Materie mit w < -1/3 zur Beschleunigung des Universums beiträgt, obwohl rho>0 (positive Energiedichte). Das liegt eben daran, dass der Druck "hinreichend negativ" wird. Ich habe für die Rechnung oben w=-1 gewählt, um die Rechnung möglichst zu vereinfachen ohne weitere Parameter wie w. Wir hatten das übrigens hier schon besprochen, wenn mich nicht alles täuscht.
...
Beste Grüße
Patrick
Ich bestreite ja nicht dass 'Deine' diesbezüglichen Formeln korrekt sind.

Aber das wäre so, als wenn man alles was es über bayronische Masse zu schreiben gäbe, über eine einzige Formel auszudrücken versuchen würde.

So in der Art (als Schlußfolgerung aus dieser Formel), bayronische Masse macht 5 % der Energiedichte aus und wirkt gravitativ anziehend - und das war's dann.

Das ist ja im Prinzip richtig, aber wo blieben da Differenzierungen zwischen z.B. lockeren Gas-Strukturen, Planeten, Sternen bis hin zu den Schwarzen Löchern ?
Und woraus diese verschiedenen Materie-Formen bestehen, deren wesentlichen Eigenschaften, wie sie entstanden sind, etc.

Auch wenn natürlich nicht davon auszugehen ist, dass Dunkle Energie so vielschichtig und komplex ist wie die bayronische Materie, so sind mE wesentliche Punkte noch nicht geklärt.

Der Beitrag zur Energiedichte soll immerhin ca. 15 x so groß sein wie jener der bayronischen Materie.

Dass da jedes 'Teilchen' der Dunklen Energie gleich ausschaut und dass die Verteilung nur homogen ist, das halte ich jedenfalls für nicht sonderlich wahrscheinlich.

Und selbst wenn das so wäre, dann wären trotzdem noch wesentliche Fragen zur Dunklen Energie nach meinem Wissensstand nicht eindeutig geklärt.
 

kirk11

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Ein weiteres Zitat aus


'Wenn also starker negativer Druck vorliegt, so kann es auch abstoßende Gravitation geben. Genau solche abstoßenden Gravitationskräfte haben sehr wahrscheinlich den Urknall hervorgerufen (Stichwort inflationäre Expansion), und sie scheinen auch im heutigen Universum den Raum zunehmend expandieren zu lassen (Stichwort dunkle Energie).'

Ich würde es nur so umformulieren: ...starker negativer Druck und / oder starke negative Energie...

Wenn sich (aus Gründen welcher unseren derzeitigen Wissenshorizont überschreiten, z.B. durch einen gigantischen Kollaps) unmittelbar vor dem Urknall ein extrem dichtes Zentrum mit starkem negativem Druck und / oder starker negativer Energie gebildet hätte, dann hätten die dadurch ausgelösten abstoßenden (energetisch positiven) Gravitationskräfte die initiale Raumzeit-Expansion unseres Universums bewirkt.
 

kirk11

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Die Startseite zu den einzelnen Kapitel von Jörg Resag's 'Grundfragen der Physik' findet man hier:


Ich finde es in jedem Fall toll, dass ein doch so umfangreiches Elaborat zur Gänze online (gratis) zugänglich ist.

Obwohl es offensichtlich schon 2014 vollendet wurde, scheint es mir noch ziemlich aktuell zu sein (auch wenn sich in einzelnen Punkten seit damals wohl die eine oder andere neue Erkenntnis ergeben haben wird).

Ich habe zwar erst einen Teil davon (und diesen mehr im Überfliegen) gelesen, aber mir scheint das eine gute Mischung von notwendigem Niveau (was das Mathematische & (Astro-)Physikalische betrifft) und Verständlichkeit auch für den Nicht-Experten zu sein.
Einiges davon ist / war mir neu, das eine oder andere sogar geradezu 'schockierend' - dazu möchte ich bei Gelegenheit auch noch Zitate bringen. ;)
 

kirk11

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Hier schon mal ein Beispiel wo im Kapitel 'Raum' Zusammenhänge thematisiert werden, welche mE an den 'Grundfesten' rütteln:


...Grundsätzlich ist es jedoch so, dass solche verschränkten Quantensysteme sehr empfindlich auf äußere Einflüsse reagieren -- sie verschränken sich dann sehr gerne mit der Außenwelt zu einem immer größer werdenden Quantensystem, das experimentell nicht mehr in den Griff zu bekommen ist. Es sieht sogar so aus, also ob wir von dieser Quantenwelt normalerweise nur noch einen winzigen Ausschnitt beobachten können, der unserer eigenen klassischen Realität entspricht, sodass wir nur unter sehr speziellen Bedingungen die Quantennatur dieser Welt beobachten können. Auf diese Weise könnte aus der Quantenwelt die Welt der klassischen Physik entstehen, die uns experimentell zugänglich ist, während wir das große Ganze -- also die gesamte Quantenwelt mit ihren unzähligen Verschränkungen quer durch Raum und Zeit -- gar nicht wahrnehmen können. Diese universelle Quantenwelt enthält dabei nach der sogenannten Viele-Welten-Interpretation sogar eine gigantische Zahl von sich ständig weiter verzweigenden parallel existierenden klassischen Realitäten, die sich gegenseitig nicht mehr wahrnehmbar beeinflussen, da sich die komplexen Verschränkungen zwischen ihnen zu einem nicht mehr identifizierbaren Rauschen wegmitteln -- man nennt das Dekohärenz. In diesem Sinne hat Einstein tatsächlich recht: In einer bizarren global verschränkten Quantenwelt ist keine lokale Physik mehr möglich, die diese Welt noch erfassen könnte. Nur dort, wo diese nichtlokalen Verschränkungen wie in unserem obigen Teilchenexperiment unter kontrollierten Bedingungen lokal entstehen, können wir sie überhaupt noch messen, bevor sie sich schließlich mit dem Rest der Welt verschränken und damit für unsere Messgeräte verloren gehen...


Auch die Schlußbetrachtungen zum Thema Raum finde ich interessant:

...Im Licht der modernen Physik könnte damit der uns so vertraute Raum nichts weiter als eine Illusion sein, die sich umso mehr auflöst, je tiefer wir in ihre innere Struktur vordringen. So wie die Zeit ist auch der Raum vermutlich kein fundamentales Konzept, sondern er entsteht als klassische Näherung in einer Welt, die letztlich von der Quantenmechanik bestimmt wird. Die wahre Realität des Raumes -- wenn es sie denn überhaupt gibt -- scheint dabei im Inneren einer kaum begreifbaren global verschränkten Quantenwelt verborgen zu liegen, und es ist heute noch völlig offen, ob es uns als Teil dieser Quantenwelt überhaupt gelingen kann, ihre wahre Natur jemals zu begreifen.
 

kirk11

Mitglied
Zum Abschluß der 'Zitatenrunde' möchte ich noch 3 bringen (jeweils aus Grundfragen der Physik, Jörg Resag, Realität in der Quantenwelt), welche wohl in besonderem Maße zeigen, was daran als 'verstörend' empfunden werden könnte.

1.
...Genau so ist es: die gesamte Quanten-Wirklichkeit mit ihren globalen Verschränkungen quer durch das Universum können wir weder wahrnehmen noch messen. Man kann sich zwar eine theoretische Vogelperspektive vorstellen, aus der heraus ein göttliches Wesen diese Wellenfunktion komplett überblickt, die alle Teile des Universums miteinander verbindet und verschränkt. Da wir selbst aber lokale Wesen sind, die irgendwie als Teil dieser universellen Wellenfunktion existieren und keinerlei Zugang zu all den globalen Verschränkungen des Universums haben, bleibt uns diese Realität grundsätzlich verborgen. Wir sitzen gleichsam in einer Froschperspektive gefangen und können nur einen winzigen Aussschnitt der Quanten-Realität sehen, der über lokale Wechselwirkungen zugänglich ist und sich uns als klassische Realität präsentiert...

2.
...Der Preis dafür ist allerdings hoch, und nicht jeder ist heute schon bereit, ihn zu bezahlen: Da ständig überall Dekohärenzprozesse stattfinden, entstehen im Quantenkosmos in jedem Moment unzählige neue Zweige der Wellenfunktion, die unabhängigen klassischen Realitäten entsprechen, wobei wir selbst uns dabei mitverzweigen. Was soll man davon halten, dass sich das eigene Ich unablässig vervielfältigt? Wenn man jedoch uns selbst als makroskopischen Teil des Universums im Rahmen einer Quantenwelt begreift, dann unterliegen auch wir selbst natürlich den physikalischen Gesetzen. Dabei bleibt das Bild konsistent, denn jedes der neu entstandenen Ichs sieht nur sich selbst (nicht aber seine Kopien), besitzt eine Erinnerung an die Vergangenheit und würde schwören, das Elektron bei der Messung an dem entsprechenden Ort vorgefunden zu haben, der zu seinem Realitätszweig gehört...


3.
...Es ist durchaus möglich, dass es Wellenfunktionen (Quantenfelder) gibt, die wegen ihrer sehr schwachen Wechselwirkung mit dem Rest der Welt nie dekohärieren, sich also nie als lokale Teilchen zeigen und so zur Bildung neuer Realitätszweige führen. Die geheimnisvolle Dunkle Energie könnte ein solches Quantenfeld sein. Sie lässt über ihre gravitative Abstoßung zwar nach heutigem Wissen unser Universum zunehmend schneller expandieren, doch kennt man ansonsten bisher keine weitere Wechselwirkung zwischen Dunkler Energie und der sonstigen Materie. Womöglich reicht die lokal so schwache Gravitation nicht aus, dass hinreichende Dekohärenz entsteht und sich Dunkle Energie-Teilchen zeigen -- die Kohärenzlänge wäre für teilchenartige Effekte zu lang. Auch bei der Gravitation selbst könnte es dieses Phänomen geben: Das berühmte Graviton wäre demnach nur eine Fiktion, das sich nie als lokales Teilchen nachweisen ließe...


Das solche Ausführungen nicht in Stein gemeiselt sind sondern 'nur' eine individuelle Sichtweise darstellen, ist allerdings klar (sicher auch dem Autor).

Falls Interesse bei dem einen oder anderen geweckt wurde, dann empfehle ich zumindest dieses Unterkapitel zur Gänze zu lesen.
Obwohl inhaltlich teilweise etwas 'schwer verdaulich', so finde ich den Text gut lesbar und verhältnismäßig leicht verständlich.
 

kirk11

Mitglied
Ein Kommentar zu 2.

...Was soll man davon halten, dass sich das eigene Ich unablässig vervielfältigt ?...

Diese Logik leitet sich ja von der


ab, welche schon vor über 50 Jahren erstmals Ansatzs-weise formuliert wurde.

Die Interpretation dass sich auch Menschen unablässig vervielfältigen - bei aller Wertschätzung welche ich dem Autor entgegenbringe - halte ich allerdings für falsch bzw. über das Ziel hinausschießend.
Ich kann das zwar nicht mathematisch widerlegen, aber so ist nun mal meine intuitive Einschätzung.

Das man sich mit Themen wie Verschränkung, Dekohärenz, etc. intensiv auseinandersetzt, halte ich allerdings durchaus für wichtig und zeitgemäß.
 

kirk11

Mitglied
Ein Eckpfeiler meiner Überlegungen zu Gravitation als Energie-Equalizer ist ja meine Einschätzung dass - vom kleinsten Maßstab startend, sowohl lokal als auch global - im Universum ein Automatismus zu existieren scheint, dass eine ausgeglichene (neutrale) Energiebilanz hergestellt wird.

Das Wie, Wieviel, (etc.) rund um die Gravitation wurde und wird ja intensiv erforscht und der Wissensstand diesbezüglich is auch schon ein durchaus hoher.

Die Frage des Warum wird allerdings kaum einmal gestellt sondern in der Regel wohl als eine Selbstverständlichkeit vorausgesetzt.

Konkret warum jede Form von Energie (oder Druck) unmittelbar Gravitation (bzw. Raumzeitkrümmung) erzeugt.

So würde z.B. ein Stern ohne dazugehörige Gravitation einen fetten Brocken an positiver Energie in der betreffende Raumzeit-Einheit darstellen und ein entsprechendes Ungleichgewicht erzeugen. Dem wirkt eben seine (energetisch negative) Gravitation entgegen, sodass lokal wieder eine annähernd neutrale Energie-Bilanz vorhanden ist.

Ich würde diesen Automatismus durchaus im Range eines universell gültigen 'Naturgesetz' sehen.

Das liest sich jetzt vielleicht relativ banal bzw. nicht wirklich spektakulär, aber ich halte das durchaus für einen nicht unwichtigen Ansatzpunkt zum möglicherweise besseren Verständnis mancher Vorgänge bzw. Zusammenhänge im Universum.

Zur Sicherheit der Hinweis: das sind meine Überlegungen (als mögliche Diskussiongrundlage), aber zum jetzigen Zeitpunkt natürlich keine Fakten.
 
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kirk11

Mitglied
Hier möchte ich mich dem Begriff Raumzeitkrümmung widmen.


Im Link oberhalb sieht man übliche Darstellungen von Raumzeitkrümmung in Zusammenhang mit einem massiven Objekt.

Ich finde diese Darstellungen ziemlich irreführend bzw. unzutreffend.

Das Maximum der Raumzeitkrümmung ist nicht unterhalb z.B. eines Sterns (auch nicht oberhalb, einfach nirgends außerhalb), sondern im Zentrum desselbigen.

Warum gibt es keine Bilder (ich kenne zumindest keine) wo die Raumzeitkrümmungslinien auch entsprechend dargestellt sind ?

Davon abgesehen ist der Begriff Krümmung eventuell per se nicht optimal gewählt.

Weil eine Krümmung wird, wenn man sich dieser quasi von hinten / bzw. unten nähert, zu einer (nach außen gerichteten) Auswölbung und damit eigentlich zu einem zu überwindenden Widerstand (was mit der Realität allerdings natürlich nicht übereinstimmt, z.B. bei der gravitativen Annäherung an einen Stern im freien Fall, egal aus welcher Richtung diese erfolgt).

Vielleicht würde es der Begriff Raumzeitverdichtung besser treffen (bei 'normaler' Gravitation).

Und bei sog. abstoßender Gravitation wäre dann möglicherweise der Begriff Raumzeitausdünnung sinnvoll zu verwenden.

Wenn man beim Begriff Krümmung bleibt: wie sollte das dann bei abstoßender Gravitation heißen ?

Auch wieder Krümmung, aber eine andere Art von Raumzeitkrümmung ?
 
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