Gravitation

Hallo Pegasus,

fuer eine einheitliche Theorie ist das Graviton ein wichtiger Eckpfeiler. Der Effekt der Gravitation breitet sich ebenso wie andere Kraefte mit Lichtgeschwindigkeit im Raum aus. Ebenso wie bei elektromagnetischen Wellen, geht man bei Gravitation von einem Welle-Teilchen Dualismus aus. Wenn also irgendwo im Weltall grosse Massen beschleunigt werden (z.B. wenn sich zwei Neutronensterne sehr eng umkreisen), dann strahlt dieses System Gravitationswellen aus. Gleichzeitig hat diese Emission aber auch Teilchencharakter, es wird also ein Impuls uebertragen.

Gravitationswellen konnte man schon indirekt nachweisen. Ein direkter Nachweis (z.B. in bodengebundenen Experimenten wie GEO600 oder LIGO) ist eher schwierig, und ein Weltraumexperiment (LISA) noch in ferner Zukunft (nicht vor 2020).

Gruss,
Volker

Hallo
Ich habe nur mal ne frage zur stärke der Gravitation.
Wie wurde diese eigendlich bestimmt.
Kann man die anziehungskraft von Kleinen Massen auch messen.
Mit Gravitationswagen kann man doch die Gravitation der Erde bestimmen oder hat man mit der geschätzten Masse der Erde die Gravitationskonstante bestimmt.
Ich frage das nur weil dann wenn man sich bei der Masse der Erde verschätzt, man sich auch bei der Gravitationskonstanten verhauen kann.
Oder gibt es experimente beid der man sozusagen die Graviation eines vorher gewogenen und vermessenen Körpers bestimmt hat.

LG René

Guten Morgen,

das gibt es sogar als Schulexperiment, haben wir damals im LK gemacht:

Mit Gravitationswaagen bestimmt man nicht die Gravitation der Erde, sondern von zwei handlichen, bekannten Massen und bestimmt so die Gravitationskonstante.

s. hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswaage

Hallo, dazu habe ich auch eine Frage.
Wie schnell ist eigentlich die Gravitation?
Beispiel: wenn plötzlich ein kleiner Stern die Bahn eines grösseren Sterns kreuzt und dadurch in die gravitative Abhängigkeit kommt, wann merken die beiden dann eigentlich das sie sich in einer Wechselwirkung stehen. Geht das zack und fertig oder dauert das und wenn ja wie lange? A.D.

Meines Wissens nach breitet sich Gravitation mit Lichtgeschwindigkeit aus, sofern man das so sagen kann. Merken sollten beide Objekte das sobald sie halt in den Gravitationsbereich voneinanderfallen, dabei sollte man dran denken, dass die Gravitation ja schon "ausgesandt" wird, bevor sich die beiden Objekte entsprechend nahe kommen, d.h. die Objekte nicht erst darauf warten müssen, bis die Gravitation auch wirklich bei ihr angekommen ist, sondern sich einfach der vorher bereits ausgesandten bedienen. (Gibt es passendere Formulierungen hierfür?)

Auf unser Sonnensystem bezogen würde das wohl heißen, dass wir uns die ganze Zeit im Gravitationsfeld der Sonne befinden, sollte sich aber rein hypothetisch die Sonnenmasse mit einem Schlag drastisch verringern, würde das erst ca. 8min später Auswirkungen auf uns/die Erde haben.


Soviel zu meinem laienhaften Verständnis von Gravitation, hoffe nichts falsches gesagt zu haben.

Nachtrag: Vll sollte man sagen, dass Gravitationsfeld wurde ja vorher schon aufgebaut (die Sterne entstehen ja nicht auf einen Schlag), d.h. die Wechselwirkungen beginnen, sobald Gravitationsfeld(er) stark genug ist um Wechselwirkungen hervorzurufen - eine Änderung des Feldes breitet sich dann mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Hallo, danke für die Aufklärung.
Das würde bedeuten, wenn die beiden 1 Lichtjahr auseinander sind greift die Gravitation nach genau einem Jahr? Nur was ist eigentlich in der Zwischenzeit? Nennt man das dann gravitationsloser Zustand? A.D.

Siehe meinen Nachtrag:

Wie gesagt, man kann ja davon ausgehen, dass das Gravitationsfeld schon vorher aufgebaut wurde, also die Gravitation sicherlich auch schon 1 Jahr bevor sich die beiden Sterne nahe genug kommen "ausgesandt" wurde. Damit würde genau diese Gravitation (Gravitons?) zu dem Zeitpunkt ankommen, an dem sich die beiden Sterne erstmals nahe genug kommen. Es wird also keinen gravitationslosen Zustand geben (Das Gravitationsfeld ist ja nicht erst da, wenn ein zweiter Körper sich in diesen Bereich begibt, sondern wird permanent aufgebaut/erneuert/erhalten) - sollte nur eben wie gesagt der eine Stern ganz plötzlich verschwinden, samt seiner Masse (was nicht geht) und damit kein Gravitationsfeld mehr aufbauen, und der andere Stern befindet sich in einem Lichtjahr entfernung, dann würde dieser tatsächlich erst nach einem Jahr merken, dass keine Kraft mehr auf ihn wirkt.

Moin Adolf, moin Liftboy,

in 2004 hatte ich dies gelesen und ausgedruckt (damals leider keine Quelle festgehalten)

Geschwindigkeit der Gravitation doch nicht gemessen.
Anfang des Jahres schien es ja amtlich zu sein, daß die Geschwindigkeit der Gravitation gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Nach ersten Zweifeln, kristallisiert sich jetzt heraus, daß die Messungen zwar sehr gut waren, die Gravitationsgeschwindigkeit jedoch damit nicht bestimmbar ist.

Wie passt dass denn nun zusammen?

Jerry

Hm, das ist mir neu. Wobei "nicht bestimmbar" jedoch ja nicht heißt, dass sie nicht trotzdem der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Leider kann man nur damit nicht beweisen, dass es so ist (oder nicht so ist).
Nur, sollte die Gravitation sich tatsächlich schneller als Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können, wäre doch die Relativitätstheorie untergraben, oder? Gravitation ist auch eine Art der Information die übertragen wird, und nach der RT geht soetwas nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit.

@René

Noch ein Nachtrag:

Der Wert der Gravitationskonstante ist eh nicht bedeutend an sich, sondern willkürlich. Er hängt vom zu Grunde liegenden Maßsystem und den angewandten Definition ab. Die Gravitationskonstante ist damit eine abgeleitete Größe von den "echten Naturkonstanten".

Wichtiger ist die Gültigkeit des Gesetzes, aus dem sie stammt.

Hm, das ist mir neu. Wobei "nicht bestimmbar" jedoch ja nicht heißt, dass sie nicht trotzdem der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Leider kann man nur damit nicht beweisen, dass es so ist (oder nicht so ist).
Nur, sollte die Gravitation sich tatsächlich schneller als Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können, wäre doch die Relativitätstheorie untergraben, oder? Gravitation ist auch eine Art der Information die übertragen wird, und nach der RT geht soetwas nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit.

Andererseits erklärt gerade die Allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation als geometrische Eigenschaft des Raumes. Warum sollte sich eine Eigenschaft "nur" mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten? Ja, die Physiker sind heute der Meinung, dass es ein unentdecktes Teilchen (Graviton) gibt, dass für die Verbreitung der Gravitation verantwortlich ist, und die Gravitationswellen, die sich beim großen Masseverlagerungen (etwa bei einer Supernova) ergeben sollten, hat Albert Einstein auch bereits vorher gesagt. Weder Teilchen noch Wellen konnten indes bislang nachwiesen werden - was immer das auch bedeuten mag.

Hallo,

da wäre einmal das Prinzip, dass sich Informationen nicht schneller als das Licht ausbreiten können/dürfen. Man könnte aber auch die Analogie zu anderen Kräften bemühen. Magnetfelder und elektrische Felder breiten sich auch nur mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Naja, per Tunneleffekt wollen einige Physiker schon einmal Mozart mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen haben. Natürlich behaupten daraufhin andere Physiker, dass falsch gemessen oder zumindest interpretiert wurde. Der Streit tobt also auch innerhalb der Physik.

Ich verstehe natürlich das Bedürfnis der Physiker, die Gravitation wie den Elektromagnetismus mit Hilfe von Teilchen und Wellen zu erklären. Das hat meines Erachtens etwas mit dem Sinn für Symmetrie zu tun. (Wie sieht das eigentlich mit starker und schwacher Wechselwirkung aus?) Vielleicht ist aber schon der Ansatz falsch!? Erklären kann man die Gravitation damit bislang eben nicht.

In seinem Buch "Timeline" postulierte übrigens Michael Crichton, dass die Physiker ihr Fachgebiet inzwischen für abgeschlossen hielten, es nur nach der letzten Pleite (vor Lorentz und Einstein) sich nicht trauen würden, es öffentlich zuzugeben. Nichts könnte indes weiter entfernt sein von der Realität. Solange sie so offene Flanken haben wie die noch immer unerklärbare Gravitation oder zwei grundlegende Modelle (Quantenmechanik und Relativitätstheorie), die sich in einigen Punkten offen widersprechen, dürfte jedem Physiker schmerzlich bewusst sein, was alles noch fehlen muss.

Gibt es wirklich Gravitonen ?

Bisher konnten sie nicht nachgewiesen werden. Gestehe ich jeden Teilchen eine Masse zu (wenn auch nur sehr gering), so müßte jeder Körper, der eine Gravitation besitzt, also jeder, ständig an Masse verlieren, weil er Gravitonen abgibt. Da sie sich angeblich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und alles letztlich durchdringen wäre das dann so etwas wie ionisierende Strahlung und sie müßten alles was sie treffen Erwärmen.

Das hört sich für mich nach großen Unsinn an, wäre aber die logische Konsequenz. Gravitonen ergeben für mich keinen Sinn. Und nur weil elektrischer Strom und Magnetfelder sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, heißt das nicht, daß die Gravitation daran auch gebunden ist.

sie müßten alles was sie treffen Erwärmen.

Große Körper, die durch die Gravitation zusammengedrückt werden, erwärmen sich schließlich auch - könnte man das nicht schon als entsprechenden Effekt interpretieren?

Da Gravitation wie Magnetismus oder elektrische Ladungen ein Feld aufbaut, gilt für die Gravitation prinzipiell das gleiche Verhalten - nicht umsonst sind Coulomb-Gleichung und Gravitationsgleichung formal identisch. Darum ist davon auszugehen, dass auch die Gravitation sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ändert.

mfg websquid

Hallo Sylvester,

ich denke deine Analogien sind etwas zu "freizügig" .

Bisher konnten sie nicht nachgewiesen werden. Gestehe ich jeden Teilchen eine Masse zu (wenn auch nur sehr gering), so müßte jeder Körper, der eine Gravitation besitzt, also jeder, ständig an Masse verlieren, weil er Gravitonen abgibt.

In der Quantenmechanik gibt es sog. Austauschteilchen, die die Grundkräfte zwischen den Elementarteilchen austauschen, z.B. das Photon und Gluonen. Nach meinem Wissen bewegen sie sich mit Lichtgeschwindigkeit. Durch sie verliert das emittierende Teilchen aber auch nicht seine Eigenschaft (z.B. Ladung bei Proton und Elektron oder "Geschmack" bei Quarks). Das Graviton würde mit dazu zählen.

In der Relativitätstheorie ist die Gravitation eine Eigenschaft der Raumzeit. In der Raumzeit (innerhalb dieser Theorie) kann sich alles höchstens mit Lichtgeschwindigkeit bewegen bzw. ausbreiten. Daher sollte sich auch die Massenwirkung (Krümmung der Raumzeit) nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können. (Sonst wüssten wir von der Bewegung eines Sterns bevor wir sie sehen können.)

Und nur weil elektrischer Strom und Magnetfelder sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, heißt das nicht, daß die Gravitation daran auch gebunden ist.

Damit ist es aber auch nicht widerlegt.

Elektrischer Strom fließt übrigens nicht mit Lichtgeschwindigkeit. In Metallen haben die Elektronen eine Geschwindigkeit um 1 mm/s.

Elektrischer Strom fließt übrigens nicht mit Lichtgeschwindigkeit. In Metallen haben die Elektronen eine Geschwindigkeit um 1 mm/s.

Ganz schoen langsam, wenn man mal drueber nachdenkt. Das heisst fuer einen Meter Kabel braeuchten die Elektronen dann knapp 17 Minuten. 

Da wir gewöhnlich mit Wechselstrom arbeiten, schwingen die Elektronen eigentlich nur hin und her und verbringen ihre gesamte Existenz in unserer Wohnung.

Und da unser Wechselstrom 50 Hz hat, legt ein Elektron nur 20 Mikrometer zurück, bis es wieder umdreht - das ist echt wenig, hätte ich jetzt nicht gedacht. (Muss ich um meine 15 Punkte fürchten, wenn ich das nicht weiß? )

mfg websquid

Zu den Elektronen :

ja, sie fließen langsam. Aber die Stoßwirkung der Wellen, entweder wenn ich das Licht am Schalter anknipse, oder der Strom (Wechselstrom ) die Polarität ändert, pflanzt sich mit Lichtgeschwindigkeit fort. Das ist mit einer Welle auf dem Ozean vergleichbar. Das Wasser bleibt immer am gleichen Platz aber die Wellen laufen über die gesamten Ozean.

Noch extremer sieht man das Phänomen bei Tsunamis. Diese Wellen reichen bis zum Grund des Ozeans und bewegen das Wasser auf offener See  gerade mal im Bereich von einigen Meter hin und her. Damit bewegen sie sich mit ca. 800-1000km/h über das Meer. In der Nähe einer Küste wird das Wasser abgebremst, weil es hier flacher ist. Das nachdrängende Wasser erzeugt dann eine Woge, die leicht 40m hoch werden kann.

Die Gravitation ist also eine Eigenschaft des Raum-Zeitkontinuums. Wenn ich etwas messen kann, dann sind das bloß Wellen.

Dazu könnte ich mir vorstellen im Weltraum ein Array von Satelliten aufzustellen, die über eine Positionsmesstechnik miteinander verbunden sind. Wenn es wirklich Gravitationswellen gibt, so sollte damit eine Relativbewegung der Satelliten nachgewiesen werden können.

Nur das Wasserwellen sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, sonst hätten wir ein ernsthaftes Problem. Da wäre dann auch gleich meine Frage, wieso funktioniert das bei Elektronen und bei Wasser nicht? Das es bei Elektronen deutlich schneller von statten gehen muss, als bei Wasser, ist mir klar, sonst würde man ne ganze Weile im Dunkeln sitzen, eh das Licht an geht. Aber warum genau breitet sich im Stromkreis die Stoßwirkung mit Lichtgeschwindigkeit fort?

Hier ein Artikel über die indirekte Bestätigung der Gravitationswellen und (mögliche) Versuche, sie auch direkt zu bestätigen:

http://www.weltderphysik.de/de/5837.php

Dazu könnte ich mir vorstellen im Weltraum ein Array von Satelliten aufzustellen, die über eine Positionsmesstechnik miteinander verbunden sind. Wenn es wirklich Gravitationswellen gibt, so sollte damit eine Relativbewegung der Satelliten nachgewiesen werden können.

Das wird schon geplant:

http://de.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_Antenna

Moin,

zu *LISA* >>>

Jerry

Hallo zusammen,
Ich hätte da auch eine Nuss zu knacken, die ich bisher nicht recherchieren konnte.
Bei der Vakuumfluktuation entstehen (wenn ich es recht verstanden habe) zum Beispiel ein Elektron-Positron Pärchen. Das Positron darüber hinaus mit negativer Energie.
Wie verhält es sich nun mit der Gravitation für dieses Teilchen negativer Energie? Ich habe "verstanden", dass es wegen der negativen Energie eher in ein schwarzes Loch fallen würde und so eine Strahlung des SL erklärt werden kann. Aber könnte man diesem Teilchen auch ein umgekehrtes Verhalten auf Gravitationskräfte zusprechen? Seine Masse als negative Masse beschreiben?
Darüber hinaus, ist es absoluter Blödsinn(?), oder könnte man nach dem heutigem Wissensstand behaupten, dass auch die Kraft die das Universum scheinbar schneller als erlaubt expandieren lässt, in seiner Natur ein Feld ist wie Magnetismus und Gravitation, nur eben auf noch größere Entfernungen und noch mal schwächer wirksam?
Ich erdenke mir gerade einen Raumschiff Antrieb für eine kleine Fiktion...das heißt für ein Bild, und möchte die erdachte Technik ins Design einfließen lassen.
Vielen Dank, Solaris Lem