Raumcon
Astronomie => Fragen und Antworten: Astronomie => Thema gestartet von: monarch87 am 14. März 2011, 21:04:11
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Kann man Raum mit verdünnter Energie relativieren?
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Gehts vielleicht auch etwas präziser? Ich glaube, bei dieser Frage weiß kein Mensch, was du eigentlich wissen willst. Deine Überschrift Raum=Energie? kann man aber wohl verneinen
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:)Was ich damit meine ist, dass wenn man von dem Bigbang ausgeht, die Energie konzentriert war auf "einen Punkt". Naja durch die Raumentstehung, kann sich die- oder besser gesagt, wird die Energie verdünnt. Natürlich gibts es Konzentrationen , sprich G -> Sternen/Planeten -etc... Entstehung. Aber eigentlich ist ja die neue Möglichkeit, nach der Expansion , die Verdünnung von Energie (bzw. auch Konzentration an anderen Orten).Könnte man Raum mit Energie in eine Gleichung bringen?
Bei der Schleifentheorie geht es doch zb. darum, dass der Raum aus Teilchen besteht. Wollte fragen, was es noch für Ansätze zu Raum- zu Energiebezüge gibt.
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Hallo,
durch die Ausdehnung des Weltalls nach dem Urknall geht ja Energie nicht verloren. Energiedichte wird niedriger (verduennt, wie Du sagst) aber die Energiemenge ist ja noch da. Der Raum selbst besitzt keine Energie (wir lassen die Vakuumenergie hier mal aussen vor, das hat damit nichts zu tun). Raum ist also nicht gleich Energie (so wie Materie eine andere Form von Energie ist).
Gruss,
Volker
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Moin,
also Hawking schreibt, daß die Summe aller Energie im Universum gleich Null ist ...
Gruß
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also Hawking schreibt, daß die Summe aller Energie im Universum gleich Null ist ...
Die Frage ist nun aber, wie er das begründet? Argumente müssen in der Wissenschaft auf begründet werden... ;)
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Ich verweise an der Stelle auf meinen Beitrag vom 13.03. zum Thema Vakuumenergie:
Re: Vakuumenergie
« Antwort #8 am: 13. März 2011, 09:34:00 »ZitatGuten Morgen,
hier mal noch ein paar Sätze aus oben genannten Buch ( gleich als Quellennachweis, damit ich nicht in eine "Guttenberg`sche" Plagiatsfalle tappe ):
"Die Materie des Universum besteht aus positiver Energie. Doch all diese Materie zieht sich mittels der Gravitationskraft an. Zwei Materiestücke, die nahe beieinander sind, besitzen weniger Energie als die gleichen Stücke, wenn sie sich in größerer Entfernung voneinander befinden, weil man Energie aufwenden muß, um sie gegen den Widerstand der Gravitationskraft zu trennen, die bestrebt ist, die Materiestücke aufeinander zuzubewegen. In gewissem Sinne besitzt das Gravitationsfeld also negative Energie. ... daß diese negative Gravitationsenergie die durch die Materie repräsentierte positive Energie exakt aufhebt. ... Nun ist zwei mal Null ebenfalls Null. Das Universum kann also den Betrag der positiven Materieenergie und der negativen Gravitationsenergie verdoppeln, ohne gegen das Gesetz der Energieerhaltung zu verstoßen."
Er schreibt weiter, daß dies bei der inflationären Ausdehnung geschieht, empfehle dieses Buch an dieser Stelle wärmstens, d.h. mir fehlt die Zeit, weitere Abschnitte zu zitieren.
Gruß Uwe und schönen Sonntag noch
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Ahh... danke UTho, die Stelle habe ich heute morgen gesucht, aber nicht gefunden... wusste doch, dass da mal was war.
Ganz nachvollziehen kann ich Hawkings Argument allerdings nicht. Das Energie aufgewändet werden muss, um einen Körper aus dem Gravitationsfeld eines anderen zu bekommen, ist für mich nachvollziehbar. Jeder Körper hat auf seinem Orbit um einen Zentralkörper aber eine bestimmte Energie ungleich null.
Das der Körper auf seiner Bahn bleibt, liegt am Gleichgewicht zwischen Gewichtskraft und Zentripetalkraft.
Das ein Gravitationsfeld negative Energie hat, sehe ich da nicht. Mhhh, weiß da jemand vielleicht weiter?
Grüße,
Olli
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Olli, eigentlich ist das logische Energieerhaltung.
Wenn du einen Körper durch ein Schwerefeld bewegst, veränderst du die potentielle Energie des Körpers. Diese Energieänderung muss ja auch irgendwie ausgeglichen werden. Und zwar durch eine Änderung der Energie des Gravitationsfeldes. Bei einer Ausdehung muss folglich die negative Energie des Gravitationsfeldes immer mehr werden.
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Ok, sehe ich ein... das ist aber unabhängig von der Überlegung, ob der Raum an sich Energie besitzt oder nicht.
Wie Volker schon geschrieben hat, besitzt der Raum selber keine Energie. Lediglich die Materie in ihr bestimmt den Energieinhalt.
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Naja, nicht ganz unabhängig... Der Raum selbst enthält zwar keine Energie, aber dafür die Felder, die in diesem Raum sind. Und Felder haben halt immer auch einen Energiegehalt. Von daher ist es tatsächlich so, dass es eine gewisse Energie im Raum verteilt gibt.
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Von daher ist es tatsächlich so, dass es eine gewisse Energie im Raum verteilt gibt.
Na klar, das auf jeden Fall. Das ist ja genau das, was Volker mit der Energiedichte meinte.
Ohne Felder wäre es ja auch ein bisschen langweilig da draussen - keine Eruptionen auf Sternen, keine Planetensysteme, keine kollabierenden Gaswolken, etc. ;)
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Ich glaub, das ist nicht ganz richtig. Felder oder Materie sind keine Eigenschaften des Raumes. Beide nutzen nur den Raum für die eigene Existenz oder?
Gruß Uwe
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Ja, das war auch so gemeint. War vielleicht ein bisschen blöd formuliert :)
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Ich meine dazu, Raum mit Energie gleichzusetzen geht nicht.
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Hallo Uwe,
Ich glaub, das ist nicht ganz richtig. Felder oder Materie sind keine Eigenschaften des Raumes. Beide nutzen nur den Raum für die eigene Existenz oder?
Gruß Uwe
So ganz abtun würde ich den Gedanken aber nicht. Es gibt Überlegungen den Raum mit dem noch nicht nachgewiesenen Higgs-Feld gleichzusetzen. Wenn man sich die Eigenschaften des Raumes ansieht - krümmbar, expandierbar - dazu muss der Raum mit Energie interagieren, das riecht selbst nach Energie.
Dazu die Dunkle Energie, die den Raum beschleunigt expandieren lassen soll. Ist das eine separate Energie oder ist das vielleicht der Raum selbst.
Dann gibt es die Theorie der Schleifenquantengravitation, in der der Raum als Teilchen-Netz beschrieben wird.
Also ich tendiere dazu den Raum als solche anzusehen, obwohl das wissenschaftlich nicht anerkannt ist. Zumindest ist da das letzte Wort noch nicht gesprochen.
Gruß
Tilo
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Ich möchte in diesem Uraltthema eine Frage zum Feldbegroff stellen:
Beispiel: das Gravitationsfeld eines Sterns.
Eine Fernwirkung gibt es nicht.
Das Feld nimmt mit Entfernung von seiner Ursache ab.
Es umgibt aber den Stern.
Kommt ein Objekt in die Reichweite des Feldes wird ihm (mittels Gravitonen?) eine Kraft mitgeteilt.
Meine Vorstellungskraft streikt wenn ich mir vorstelle, das einerseits dieses Feld eine Art Energie sein soll, andererseits aber durch mittlerteilchen Wirkung überträgt. Wenn der Stern unablässig Gravitonen "abstrahlen" würde um überall um sich sphärisch seine Gravitationswirkung sicherzustellen, warum ist dazu kein permanenter Energiefluss notwendig? Oder kann ich es mit Strom vergleichen? Eine Spannung liegt an, Energie fließt aber erst, wenn der Abnehmer eingeschaltet wird?
Ein Objekt taucht innerhalb der Weltlinie des Sterns auf, die Gravitation wirkt mit c vom Ursprung?
Ich hoffe ich konnte meine Frage etwas verständlich machen.
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Gravitation ist eine Kraft und keine Energie.
Stelle Dir vor, Du befestigst eine große Feder zwischen einem Auto und einem Pfosten in der Erde. Das Auto hat die Handbremse angezogen. Jetzt zieht die Feder am Auto. Das ist eine Kraft. Hier passiert jetzt nichts. Das "System" kann Jahrelang so stehen bleiben ohne das sich etwas verändert.
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Kann man bei alledem die Entropie außer acht lassen ? In Hinsicht, daß man einfach mal postuliert, daß einige Dinge/Gegebenheiten ihr nicht unterliegen, andere aber doch. So daß Dinge (jede Materie, deren Entropie kleiner als ∞ ist) wiederum durch ihre Veränderung den umgebenden Raum beeinflussen können.
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Das mit der Feder ist mir zu einfach.
Wenn Gravitonen die Mittlerteilchen sind, warten die sphärisch um den Stern ab? Oder generiert Sir das Feld, wenn jemand vorbeikommt?
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Leute, was diskutiert ihr hier? ???
Gravitation wirkt unendlich weit und Masse kann auch nicht einfach vernachlässigt werden. 1/r ist halt besch***en. Molekulardynamik ist da deutlich komfortabler.
Deswegen gibt es Barnes-Hut.
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Hallo,
Das mit der Feder ist mir zu einfach.
Wenn Gravitonen die Mittlerteilchen sind, warten die sphärisch um den Stern ab? Oder generiert Sir das Feld, wenn jemand vorbeikommt?
Vielleicht hilft es, sich zu vergegenwärtigen, dass ein Gravitationsfeld ähnliche Eigenschaften hat wie ein elektromagnetisches (EM) Feld. Also, wenn Du Dir ein Magnetfeld vorstellst, dann kannst Du die gleichen Fragen stellen: welche Teilchen übertragen hier Impuls und Energie und sind für die Vermittlung zuständig (Photonen beim EM Feld, Gravitonen im Gravitationsfeld). Die Wirkung des Feldes nimmt von der Quelle aus ab, die Kraft zwischen zwei Quellen nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab (in beiden Fällen). Die Wirkung einer Veränderung des Feldes (z.B. durch Abschalten des Magneten oder durch die Verschmelzung von massiven Objekten) breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Quelle aus aus. Und Gravitationswellen kann man sich wie elektromagnetische Wellen vorstellen. Bei beiden gilt der Welle/Teilchen Dualismus (obwohl es noch keine Beugungsexperimente für Gravitationswellen gibt, und auch das Graviton ist noch nicht detektiert worden).
Kann man bei alledem die Entropie außer acht lassen ?
Ich sehe nicht, was Entropie in diesem Zusammenhang für eine Bedeutung haben soll. Entropie ist eine thermodynamische Zustandsgröße. Das hat weder etwas mit Gravitation zu tun, noch mit dem Feldbegriff im Allgemeinen.
Gruß
Volker
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Bei schwarzen Löchern ist die (jedenfalls nach außen effektiv wirkende) Masse von der Größe abhängig. Unabhängig davon ist zumindest größenordnungsmäßig die Dichte des Weltalls mit seiner zumindest überschaubaren Größe übereinstimmend, wenn man denselben Zusammenhang wie für die s.L. annimmt. Das bereits könnte ein oberflächlicher Hinweis darauf sein, daß auch der leere Raum selbst eine Masse oder Energie besitzt. Wie dann (notwendigerweise) später als der Raum selbst Materie entsteht und ein Teil dieser Masse erhält, ist dafür nebensächlich
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Kann man bei alledem die Entropie außer acht lassen ?
Ich sehe nicht, was Entropie in diesem Zusammenhang für eine Bedeutung haben soll. Entropie ist eine thermodynamische Zustandsgröße. Das hat weder etwas mit Gravitation zu tun, noch mit dem Feldbegriff im Allgemeinen.
Ist es nicht so, daß Entropie das Bestreben ist, alles Geordnete in einen ungeordneten Zustand zu bringen?
Ja, freilich ist Unordnung nicht der korrekte Begriff, aber die Berechnung von Mikrozuständen und Wärmeflüssen ist hier vlt. nicht nötig.
Mein Gedanke bezieht sich darauf, daß ein geordneter "fester" Körper anderen Einflüssen unterliegt bzw. unterliegen kann, als wenn er im Laufe von Jahrmillionen durch Entropie in Krümel zerfallen ist. Welche unserem Auge dann als zerfaserter Staubschleier sichtbar werden könnten, während der Ursprungskörper in der Weite des Alls nur per Zufall bemerkt werden könnte.
Beide Zustandsformen des betrachteten Körpers haben wiederum verschiedene Auswirkungen auf andere Körper, allein durch andere Verformung vorhandener Felder.
Sehe ich das falsch, daß Thermodynamische Zustandsgröße doch eigentlich heißt - der momentane Zustand von Materie im Ergebnis von Molekülbewegungen (>Wärme). Wobei dieser Zustand ohne im Wirkungsbereich befindliche Energiequelle der maximalen "Unordnung" zustrebt. Was eben auch zur Auflösung von Struktur führen kann. Somit auch zur veränderten Wechselwirkung mit Feldern. Wobei ich Materie immer sehe als Materie in einem Bereich, der unserer momentanen (!) Fähigkeit des Beobachtens zugänglich ist. Der zum Zwecke der Faßlichkeit und Informationskomprimierung jedoch eingeengt werden kann.
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Hallo,
für das Gravitationsfeld ist der Zustand der Körper nicht entscheidend. Das Gravitationsfeld hängt nur von der Masse ab, nicht, ob diese Masse in festem, flüssigem, gasförmigen Aggregatszustand vorliegt, oder ein Plasma bildet.
Gruß
Volker
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@Volker - Schon klar.
Aber dann kommen wir ja doch in Bereiche, wo alles nur mit einem Gott funktioniert, der jede Bewegung jedes Körpers, aus was immer er besteht, vorausgesehen hat. :o
Was voraussetzt, daß er den/die Körper erschaffen hat. Oder besser, alle Zustandsformen, die ein Körper je haben wird. Denn ein Gott, der schon Vorhandenes komplett informationsmäßig erfaßt und daraus sein weiteres Verhalten vorhersieht, wäre nur ein halber Gott. Im Unterschied zu einem Halbgott wohlgemerkt.
Wir postulieren frecherweise, ohne es beweisen zu können, daß jedes Gravitationsfeld bis ins Unendliche wirkt.
Als Krümmung der Raumzeit, wie wir flink darstellen. Mit Müh und Not können wir hinreichend beweisen, daß ein Gravitationsfeld = Krümmung der R.Z. deformiert werden kann. Notwendigerweise jeweils anders durch Körper in jeweils anderer Form. Diese Deformation muß sich notwendigerweise mitbewegen mit der Bewegung eines Körpers. Beeinflussend notwendigerweise eben diese Bewegung. Bis hin zu einem Zustand, von dem wir nicht wissen können, ob es ein "Endzustand" ist. Im Irgendwo.
Die Wirkung eines einsamen stark verdünnten Gravitationsfadens, also einer winzigen Delle in der R.Z. (nur der Anschaulichkeit halber so gesehen) am Rande (?) des Universums setzt aber voraus, daß man ihm auch eine unendliche Zeit einräumen muß, um zu wirken auf einen Staubschleier am anderen Ende des Universums. Denn wo Zeit nicht ist, da ist auch keine Wirkung. Richtig? Oder ist Gravitation nicht an die elend langsame Lichtgeschwindigkeit gebunden?
Wie aber können wir anhand von ein paar Formeln eines, doch ja, Genies zu Aussagen kommen, die in ihrer Absolutheit ans Überhebliche grenzen? Wo wir uns doch gerade mit der dunklen Materie herumschlagen und sie, wie einen nassen Mantel nicht vom Körper kriegen, um ihn an den festen Haken des beruhigenden Wissens zu hängen? Was uns Warnung sein sollte...
Da komme ich dann zurück zum Bild des ( vorausbestimmten ? ) Ablaufes zweier zusammenstoßender Galaxien. Die Frage, wozu dieses entstehende Durcheinander, ist uns nicht zugänglich. Nehmen wir das vorerst so hin. Aber ist das, was uns als Durcheinander erscheint, wirklich ein Solches oder ist es ein Zustand höherer Ordnung, den wir nicht zu erkennen vermögen? Der aber, so habe ich gelernt, zum Zustandekommen eine Energiezufuhr benötigt. Woher diese? Was bewirkt "dort" der Abzug von Energie? Entsteht dort eine Energiesenke, in die hinein wiederum sich andere "überschüssige" Energie mit der Freude eines hungrigen Hundes vor einem gefüllten Freßnapf hineinstürzt? Oder nähert sich das Universum einem allseits vorhandenen Ausgleich, wie auch immer? Der allerdings dann nicht mehr als Ausgleich zu erkennen sein würde. Denn wo alles gleich, ist auch der Betrachter eingebunden ins Gleiche. Verloren hat er jedes Atom, was sich unterscheidet und somit als Instrument zur Betrachtung dienen könnte.
[Scherzmodus]
In der Ecke sitzt dann die Zeit, blickend auf die Uhr, die nur noch aus dem Zeichen ∞ besteht und fragt sich "Und nun? Was fange ich an mit diesem hübsch gleich aussehenden, aber zum Spielen nicht geeigneten Brei aus Materie? Ist es noch Materie? Ach, diese Langeweile!"
[Scherzmodus aus]
Nun ja, Eigentlich ist mir mir klar, daß wir von Antworten weit entfernt sind. Aber mitunter erstaunt mich die Vermessenheit, mit der die "Wissenschaft", weltweit abeitend in ungezählten Institutionen, uns darstellen will, wie weit sie in universumsumspannende Vorgänge eingedrungen ist. Und es muß erlaubt sein, ein klein wenig an fiscus resuscitatio zu denken... ;)
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Es ist ja doch etwas Leben im Thema, auf die Gefahr hin zu nerven: das mit dem Feld: Magnet abschalten, Feld erlischt mit c ausgehend von der Quelle. Aber was ist das Feld wenn der Magnet wirkt? Hat der Kühlschrankmagnet in 2 Mio Jahren irgendeine Wirkung in M31? Ok, das ist die quantitative Seite. Aber im intakten Feld? Ist das Feld eine Möglichkeit der Wirkung, eine Ansammlung von Mittlerteilchen, ständig von der Quelle emittiert oder gar nur ein Gedankengebilde. Materiell und/oder Energie. Kann es in Ruhe sein?
Wenn ein G-feld sphärisch in alle Richtungen besteht, es aber nur dort wirkt wo etwas ist, was passiert dort, wo nichts ist?
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Hallo,
der Feldbegriff in der Physik ist nicht unbedingt einfach zu vermitteln. Ich versuche es noch mal.
Magnet abschalten, Feld erlischt mit c ausgehend von der Quelle. Aber was ist das Feld wenn der Magnet wirkt? Hat der Kühlschrankmagnet in 2 Mio Jahren irgendeine Wirkung in M31?
Ja, die Wirkung des Magnetfeldes, das Du mit Deinem Kühlschrank an- und abschaltest, erscheint bei M31 mit 2,5 Millionen Jahren Verzögerung.
Aber im intakten Feld? Ist das Feld eine Möglichkeit der Wirkung, eine Ansammlung von Mittlerteilchen, ständig von der Quelle emittiert oder gar nur ein Gedankengebilde. Materiell und/oder Energie. Kann es in Ruhe sein?
Wenn ein G-feld sphärisch in alle Richtungen besteht, es aber nur dort wirkt wo etwas ist, was passiert dort, wo nichts ist?
Bezüglich der Gravitation ist der Ansatz des Gravitationsfeldes der Ubergang, den Einstein vom Newtonschen Modell aus vollzogen hat. Bei Newton gibt es eine Fernwirkung, das heißt, das gesamte Universum merkt zu jeder Zeit die Position aller Massen im Universum sofort. Nun betrachten wir seit Einstein ein Gravitationsfeld nicht mehr als Kraftfeld, sondern als Krümmung der Raumzeit. Die Masse-Energie-Äquivalenz bestimmt die Krümmung der Raumzeit, und der gekrümmte Raum bestimmt wie sich Masse-Energie-Äquivalenz bewegt (auf Englisch ist das eleganter: "mass-energy tells space time how to curve, and curved space-time tells mass-energy how to move", wie John Archibald Wheeler formulierte).
Wenn man dazu ein Modell bemühen möchte (Vorsicht, jedes Modell ist nur ein Modell und erklaert nur einige Aspekte der Wirklichkeit!), so kann man sich die Massen im Raum als Kugeln auf einer gespannten Gummihaut vorstellen. Jede Kugel verursacht so eine Delle in der Gummihaut und eine vorbeikommende Kugel wird dieser Krümmung folgen. Gleichzeitig ist keine Energie vonnöten, um einer Masse in der Entfernung mitzuteilen, das andere Massen im Raum vorhanden sind.
Wir beobachten den Effekt zum Beispiel in der Krümmung von Lichtstrahlen, die nah bei der Sonne (oder einem anderen massiven Koerper, z.B. einem Galaxienhaufen) vorbeiführen.
Ganz schön ist der Unterschied zwischen klassischem Kraftfeld (Newton) und dem Feldbegriff in der allgemeinen Relativitaetstheorie (Einstein) auf der englischen Wikipedia Seite zum Thema Gravitationsfeld dargestellt: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_field (https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_field)
Auf der deutschen Seite ist das leider etwas mager.
Also: das felderzeugende Objekt verrichtet keine Arbeit an dem Objekt, dass dieses Feld 'spürt'. Der Apfel, der auf die Erde faellt tut dies, weil er der Krümmung der Raumzeit folgt. Wer sich in einem Feld befindet, spürt eine Beschleunigung entlang des gekrümmten Raumes. Das ist das Äquivalenzprinzip von Einstein (https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenzprinzip_(Physik)#%C3%84quivalenzprinzip_in_der_allgemeinen_Relativit%C3%A4tstheorie) (hier ist die deutsche Seite ganz gut).
Gruß
Volker
P.S.: Jetzt ist es wieder zu lang geworden. Twitter-Physik ist schwierig.
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Es ist gut geworden.
Vielen Dank Volker! :D