Und wie wird Beschleunigung erklärt mit diesem Model?

[muraga]

Das Model zeigt schön den Effekt, wenn ein Objekt in Bewegung ist.
Wie wird denn nun ein Apfel beschleunigt der vom Baum fällt, wenn die Schwerkraft keine Kraft ausübt?

[yumiko]

muraga schrieb:
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> Das Model zeigt schön den Effekt, wenn ein Objekt in Bewegung ist.
> Wie wird denn nun ein Apfel beschleunigt der vom Baum fällt, wenn die
> Schwerkraft keine Kraft ausübt?
Der Apfel und die Erde krümmen die Raumzeit. Skalares Feld -> huiiii

[Thargon]

Das habe ich mich auch gefragt. Andererseits finde ich die Darstellung mit den linken und rechten Rädern des Autos, welche alle eine gleich lange Strecke zurücklegen, auch gut. Ohne mich mit Didaktik zur Raumzeit auszukennen, vermute ich bei dem Kugelmodell aber einfach ein Missverständnis, welches sich über die Jahre als Erklärung etabliert hat.

So wird die Ablenkung der Bahn der kleinen Kugel, also die Wirkungsweise der Gravitation tatsächlich mit der Gravitation erklärt, welche auf das Gummituch und beide Kugeln wirkt. Das Modell hakt an der Stelle natürlich, ist aber eben als Modell sehr intuitiv verständlich. Das eigentlich interessante an diesem Modell ist aber doch die Strecke, die die Kugel dabei zurückgelegt hat. Während sie nämlich in "unserer Welt" (der dreidimensionalen Welt in der wir uns das Modell vorstellen) durch die Ausdehnung des Gummituchs eine längerer Strecke zurückgelegt hat, können die Flachländer (welche nur die zweideimensionale Welt des Gummituchs kennen) nur eine kürzere Strecke messen. Um bei den Bildern des Artikels zu bleiben, würden die Flachländer die Strecke z.B. als 7 Kästchen bemessen. Das Messinstrument in der Kugel sagt aber, es hätte 7,3 Kästchen zurückgelegt. Das Kugelmodell beschreibt somit weniger eine Krümmung der Raumzeit sondern eine Dehnung. Die Krümmung des Gummituchs ist nur das Vehikel um eine Dehnung zu erreichen.

[derSid]

Aber welche Kraft drückt den Ball? Wird hier nicht nur eine Kraft ("Schwerkraft") durch eine andere Kraft (undefiniert) ersetzt?

[AllDayPiano]

https://www.youtube.com/watch?v=XRr1kaXKBsU

Apfel und Erde bewegen sich beide auf Geodäten, die sich irgendwann treffen, wenn die haltende Kraft durch den Baum wegfällt.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 14.01.22 14:09 durch AllDayPiano.

[leiderdaus]

Tja, da können wir den Kategorien unserer Wahrnehmung nicht entrinnen...

In der ART "drückt" nichts. Sie, und insbes. die Raumzeitkrümmung, folgt direkt aus Relativitätsprinzip (überall gleiche Form der physik. Gesetze) und Äquivalenzprinzip (Schwerelosigkeit = freier Fall).
Wenn man eine Weile nach einer mathem. Formulierung sucht, die unabhängig von den jeweiligen Koordinaten ("invariant") ist, kommen quasi automatisch Dinge wie metrischer und Energie-Impuls-Tensor und Feldgleichungen heraus (*hust*, hinreichende Genialität immer vorausgesetzt).
D.h.: Aus vglsw. einfachen Forderungen, "wie die (Beschreibung der) Welt sein soll", ergeben sich weitreichende Aussagen über ihre Struktur.

[dbettac]

Der Apfel möchte geradeaus fliegen. Die Erde auch. Beide krümmden die Raumzeit (der Apfel weniger, die Erde mehr). Resultat: Beide fliegen nicht mehr auf einer Geraden, sondern auf einer Geodäten. Aus unserer 3-dimensionalen Sicht sieht das wie eine Beschleunigung aus.

[Verrain]

Die Krümmung der Raumzeit wird nicht durch einwirken einer anderen Kraft erzeugt, sondern durch das Masseobjekt selbst!

Es ist also eine intrinsische Eigenschaft jeder Masse, die Raumzeit zu krümmen und keine, die einer extrinsischen Krafteinwirkung benötigt.

Aber ich verstehe, wenn sich andere darüber aufregen, dass das Gummituchmodell die Fehlvorstellung erzeugen kann, dass da "irgendetwas drückt". Diese Fehlvorstellung wird aber mit dem erweiterten Gummituchmodell nicht behoben...

Edit: Ist man sich bewusst, dass das Gummituch nur eine Hyperebene in der Raumzeit darstellt, ist auch klar, warum es nur ausgewählte Bewegungen erklären kann und nicht zu einem allgemeinen Verständnis beitragen kann. Um sich der Thematik zu näher, ist es denke ich aber allemal sehr anschaulich...



1 mal bearbeitet, zuletzt am 14.01.22 15:41 durch Verrain.

[Web3creature]

Wenn ich jetzt alles kombiniere, hieße das dann also: Raumzeitkrümmung (sprich Gravitation) findet da statt, wo Masse und Raumzeit durch das Higgs Feld interagieren. Und wo Krümmung auf Krümmung trifft, findet von außen betrachtet Bahnablenkung statt. Wobei es dabei immer von außen betrachtet wird, weil eine Masse allein den Effekt gar nicht erzeugen kann.
So in etwa?

[muraga]

Wenn jetzt also die Gravitation keine Kraft ist, sondern die Masse die Raumzeit krümmt, wäre doch die naheliegende Frage wie und warum krümmt Masse die Raumzeit.
Ist ja fast so wie wenn man die Gravitation damit erklärt, dass ein anderes nicht erklärbares Phänomen dahintersteckt. Womit wir wieder am Anfang der Frage sind, wie die Gravitation/Krümmung der Raumzeit 'funktioniert'.

[Vela]

derSid schrieb:
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> Aber welche Kraft drückt den Ball? Wird hier nicht nur eine Kraft
> ("Schwerkraft") durch eine andere Kraft (undefiniert) ersetzt?

Der Grund, warum sich die Beschleunigung des Apfels weder mit dem herkömmlichen, noch mit dem im Artikel dargestellten Gummituchmodell beschreiben lässt, ist, dass der Vereinfachung zu Gunsten die Zeitdimension ausgeblendet wird.

Dazu gibt es ein phantastisches Video von ScienceClic English auf YouTube, das ich leider nicht verlinken darf, weil ich noch zu neu bin.
Der Titel ist: "A new way to visualize General Relativity".

[Verrain]

@ Web3creature: Das mit dem Higgsfeld steckt zumindest nicht in der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART). Insofern sind deine Bemerkungen irrelevant, solange wir über Modelle reden, die die ART veranschaulichen sollen.

@Muraga: Physiker klären keine Warum Fragen. Wenn du immer wieder "Warum" fragst, wirst du entweder in einer Induktionsschleife festhängen (Warum liest du gern Artikel bei Golem? --> Weil dich die Seite begeistert; Warum begeistert dich die Seite? --> Weil du gern Artikel bei Golem liest) oder bei einer unhinterfragbaren Entität landen (manche nennen sie Gott, andere Zufall, andere Spaghettimonster, etc.). Fakt ist, dass mit der ART die wahrnehmbare Realität beschrieben werden kann und bisher keine Widersprüche dazu gefunden werden konnten.

[Web3creature]

@Verrain Das stimmt, und ich habe ohnehin meine Probleme damit. Jenes Higgsfeld müsste in einem expandierenden Universum doch eigentlich dünner werden... genauso wie die sagenhafte dunkle Energie, welche für die beschleunigende Expansion verantwortlich sein soll.

Aber um bei Einstein zu bleiben. Wer kann mir bei einer Grübelei weiterhelfen?
Ein Photon kann sich nur mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Das bedeutet doch, dass für jenes Photon keine Zeit vergeht, womit es aus seiner eigenen Sicht überall wo es jemals sein wird, gleichzeitig ist. Damit ist aus seiner Perspektive das Universum vollständig deterministisch. Wenn diese Logik (für alle Photonen) stimmte, müsste das ganze beleuchtete Universum deterministisch sein.
Das Gleiche müsste auch für Singularitäten gelten...
Also ist die Frage: Warum stimmt meine Überlegung nicht? :)

[shoggothe]

Das ist doch schon mal eine Erkenntnis. Gravitation ist ein geometrisches Phänomen. Darum ging es auch im Artikel, aber viele wollten den Artikel physikalisch verstehen, mit Autoreifen auf Schienen usw., aber darum ging es ja gar nicht. Der Autor wollte hin zur non-euklidischen Geometrie, das hat nicht wirklich funktioniert.

[Web3creature]

Web3creature schrieb:
> Also ist die Frage: Warum stimmt meine Überlegung nicht? :)

Keine Ahnung, ob es jemanden interessiert... mein derzeitiger Stand dazu ist:
Für das Photon ist der Begriff der Gleichzeitigkeit noch sinnloser, als er ohnehin schon ist, denn aus seiner Perspektive existiert es nie. Sobald es existiert, bewegt es sich mit Lichtgeschwindigkeit, bis es wieder nicht mehr existiert.
Dieser (aus Photon Sicht) Nicht-Moment seiner Existenz umfasst also die gesamte Dauer seiner Existenz aus unserer Sicht, und besitzt daher alle Daten dieser Reise. Es ist wie ein Blick in die Vergangenheit, welche immer deterministisch scheint.

[rca66]

Verrain schrieb:
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> Edit: Ist man sich bewusst, dass das Gummituch nur eine Hyperebene in der
> Raumzeit darstellt, ist auch klar, warum es nur ausgewählte Bewegungen
> erklären kann und nicht zu einem allgemeinen Verständnis beitragen kann. Um
> sich der Thematik zu näher, ist es denke ich aber allemal sehr
> anschaulich...

Und genau das ist das Problem. Laien glauben zumeist, dieses Gummituch repräsentiere den echten Raum. Diese Suggestion wird durch die Verwendung von Kugeln (=Planeten) noch verstärkt. In den Köpfen setzen sich völlig falsche Bilder fest. Das Gummituch-Modell ist eigentlich nur toll für Leute, die so viel von der Theorie verstehen, dass sie es eigentlich gar nicht benötigen. Es suggeriert eine Anschaulichkeit, welche es gar nicht hat.

Wenn man mit zwei Ameisen auf einer Kugel darstellt, wie Krümmung Anziehung entsprechen kann, ist das hinreichend weit von Planeten und deren Bahnen entfernt, so dass man nicht dazu verleitet wird, das zu verallgemeinern - es stellt nur eine Aspekt dar.

[AllDayPiano]

Das würde sich aber mit der Theorie von Richard Feynman decken, dass sich jedes Photo in unendlich viele Richtungen gleichzeitig ausbreitet und schlussendlich denjenigen Weg geht, der sich aus den Resultierenden dieser unendlichen Vektoren bildet.

Im Grunde ist das alles nurnoch der reinste Brainfuck.

[rca66]

Diese Frage wird nicht beantwortet. Die Physik beschränkt sich darauf, gewisse Eigenschaften der Kräfte zu ermitteln, mit denen man die Beobachtungen erklären kann, und daraus dann Konsequenzen abzuleiten. Das war schon bei Newton so. Er hat angenommen, dass die Gravitationskraft reziprok zum Abstandsquadrat des Abstandes und proportional zum Produkt der Massen ist. Mit dieser Annahme konnte er dann diverse Phänomene erklären, u.a. die Keplerschen Gesetze. Aber er hatte keinen Mechanismus angegeben, wie das funktionieren soll, und dies mit seinem Auspruch "hypotheses non fingo" bekräftigt. Bei der Relativitätstheorie ist es eigentlich nicht anders. Einstein hatte von der Gravitationskraft lediglich verlangt, dass sie das Äquivalenzprinzip erfüllt. Darauf folgt dann bereits, dass die Gravitation mit einer Krümmung der Raumzeit einhergeht. Außerdem nahm er noch an, dass die Krümmung von der Masse der Körper abängt. Aus diesen recht grundlegenden Annahmen konnte er dann seine Gleichungen ableiten. Aber welcher Mechanismus genau dahinter steckt, das wird nirgendwo erklärt und ist wohl auch prinzipiell nicht erklärbar.