Gravitation

Hallo!

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?

Nein, das Positiron hat nicht negative Energie, sondern negative Ladung. Bis auf Ladung und magnetisches Moment ist das Positron dem Elektron gleich. Das trifft auch auf das Verhalten eines Positrons in einem Gravitationsfeld zu.

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.

Nein, das trifft nicht zu. Die Wirkung eines Gravitationsfeldes auf ein Positron und ein Elektron ist gleich. Hawkingstrahlung ist (ganz kurz und damit also auch schon falsch erklaert) Paarbildung am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches, wobei ein Teilchen in das Schwarze Loch faellt, das andere entkommt.

Aber könnte man diesem Teilchen auch ein umgekehrtes Verhalten auf Gravitationskräfte zusprechen? Seine Masse als negative Masse beschreiben?

Nein.

Gruss,
Volker

Positron hat eine positive Ladung im Vergleich zum Elektron mit einer einfachen negativen Ladung.

Insofern hat das Positron die negative Ladung eines Elektrons. zweimal minus gleich einmal Plus!

Ich Danke euch!
Ich habe da Feynman missverstanden. Er schreibt über "negative Energie" aber das ist wohl nur eine Betrachtungsweise in seiner Mathematik und keine Beschreibung der "Wirklichkeit". (Feynmans Buch: Die seltsame Theorie des Lichtes und der Materie)
Also noch mal vielen Dank
(Ich hatte gedacht so ein Antigravitations-Triebwerk für mein Raumschiff zu beschreiben. Da jedoch schon die "Negative Energie" eine Mathematische Betrachtungsweise ist, nun, äh, vergessen wir das gaaaanz schnell.)
Solaris Lem

Edit: Er schreibt auch das man eines der Teilchen als in der Zeit rückwärts wandernd beschreiben könnte... mittlerweile konnte ich auch kritische Texte über seine QED im Netz finden.
Dennoch schätze ich sein Buch sehr. Es ist sicher weniger Missverständlich geschrieben als es hier bei mir geschah.

Hallo zusammen,

Sicher kennt diese Gedankenspielerei der ein oder andere von euch

Also angenommen wir bohren ein Loch senkrecht durch die Erde.
Wir gehen mal davon aus:
-das Loch verläuft vom Südpol zum Nordpol (Erdrotation ist dadurch sogut wie weg)
-es verläuft geradlinig durch den Erdkern
-die Temperaturen in der Erde lassen wir mal ausser acht
-und zur besseren veranschaulichung hat das Loch einen Durchmesser von 1 km

So und jetzt kommts
Genau in der Mitte dieses Lochs (ca. 10 m über NN) platziere ich eine Eisenkugel von ca. 5 kg.
Was passiert mit der Kugel wenn man sie loslässt?

Auch wenn das vielleicht jetzt nicht ganz so das übliche Thema für dieses Forum ist, finde ich trotzdem es passt ganz gut hier rein.

Und ihr habt bestimmt bessere Denkansätze als die Leute mit dennen ich das sonst versucht hab zu bereden

Diese Kugel würde in das Loch hineinfallen und bis zum Erdmittelpunkt durch die Gravitation beschleunigt werden. Durch den Schwung fällt die Kugel auf der anderen Seite wieder aus dem Loch heraus, wird aber immer weiter abgebremst. Insgesamt pendelt die Kugel daher zwischen den beiden Öffnungen hin und her.

Die Kugel fällt mit abnehmender Beschleunigung Richtugn Erdmittelpunkt. Am Erdmittelpunkt (Schwerelosigkeit) ist die Beschleunigung 0 m/s². Die Beschleunigung nimmt dabei linear mit der "Höhe" über dem Erdmittelpunkt ab. Allerdings ist die Geschwindigkeit dann nicht unerheblich, so dass die Kugel mit zunehmend negativer Beschleunigung (Abbremsung) wieder bergauf "fällt", bis sie (ohne Berücksichtigung einer Atmosphäre) auf Erdhöhe NN die Geschwindigkeit 0m/s hat, allerdings mit der beschleunigung 9.81 m/s² in Richtung Erdmittelpunkt.

Solange keine bremsenden/dämpfenden Effekte auftreten, schwingt die Kugel  durch die Erde, ähnlich wie man die Bahn eines Satelliten sehen würde, würde man diese von der Kante  der Bahnebene her betrachten (und tatsächlich sind die Effekte auch genau die gleichen). Anderer Vergleich wie die Schwingung an einer Feder, ohne Dämpfung.

Wenn die Dämpfung durch eine Atmosphäre berücksichtigt wird, wird sich die Kugel schließlich am Erdmittelpunkt schwebend einfinden.

Edit meint: zu langsam getippt. Also nur zweiter "Sieger". Danke websquid. 

Hallo,
es hat zwar keinen Einfluß auf dieses Experiment, aber interessant ist die Tatsache, daß die Länge dieses Loches länger ist, als man vom Umfang der Erdkugel erwarten würde - weiß jemand warum ? 
Gruß Uwe

Bin nun gespannt, ob Du mit der Krümmung der Raumzeit kommst! 

na das ging ja fix! 

Edit meint: zu langsam getippt. Also nur zweiter "Sieger". Danke websquid. 

Ich war zwar schneller, aber dafür hab ich die Zahlen vergessen. Ich sag mal: Unentschieden

Na das ging ja fix hier

Danke für den tip mit der Atmosphäre .... diese lassen wir mal auch überhalb des Lochs weg

Interessante Antworten hab ihr da .... hab ich auch gedacht.
Doch ich hab mal ne Physiklaborantin gefragt .... die meinte die Kugel würde einfach über dem Loch schweben 
Weil unter ihr ja nichts ist was sie anziehen kann.

Die Idee find ich auch nicht schlecht.

Die Idee find ich auch nicht schlecht.

Ist aber völliger Blödsinn. Das Gravitationsfeld ist ein Zentralfeld. Es gibt ja rund um das Loch herum Masse, die die Kugel in einem gewissen Winkel zum Loch anzieht. Da diese Kraft aber von allen Seiten gleich stark ist, gleicht sich der "horizontale" Anteil der Anziehung aus und effektiv wirkt nur der vertikale, der zur Pendelbewegung führt

...
Doch ich hab mal ne Physiklaborantin gefragt .... die meinte die Kugel würde einfach über dem Loch schweben 
...

Naja, vielleicht ist sie ja hübsch. 

Habt ihr nicht etwas vergessen? Die Erde ist keine perfekte Kugel und hat auch keine gleichmäßige Dichte. Die Abweichungen würden sicherlich dazu führen, dass die Kugel bei ihrem Sturz mit den Schachtwänden kollidieren würde.

Habt ihr nicht etwas vergessen? Die Erde ist keine perfekte Kugel und hat auch keine gleichmäßige Dichte. Die Abweichungen würden sicherlich dazu führen, dass die Kugel bei ihrem Sturz mit den Schachtwänden kollidieren würde.

Dazu hat das Loch ja 1km Durchmesser. Da hat die 5kg-Kugel durchaus Platz für einige Auslenkungen. 

Naja, vielleicht ist sie ja hübsch. 

Der war böse 

Habt ihr nicht etwas vergessen? Die Erde ist keine perfekte Kugel und hat auch keine gleichmäßige Dichte. Die Abweichungen würden sicherlich dazu führen, dass die Kugel bei ihrem Sturz mit den Schachtwänden kollidieren würde.

Du hast sicher recht... Aber dieses Gedankenexperiment ist schon so hochspekulativ, da können wir auch mal von einer gleichmäßigen Erdkugel ausgehen

Dazu hat das Loch ja 1km Durchmesser. Da hat die 5kg-Kugel durchaus Platz für einige Auslenkungen. 

Jetzt hatte ich glatt doch gedanklich das kleine "k" eliminiert. 

Allerdings würde es vermutlich doch ganz interessante Orbits geben. Ob der Erdmittelpunkt wohl schon bei der ersten Passage verfehlt würde?

Du hast sicher recht... Aber dieses Gedankenexperiment ist schon so hochspekulativ, da können wir auch mal von einer gleichmäßigen Erdkugel ausgehen

Also gut, tragen wir die Rocky Mountains, die Anden, das Himalaya, die Alpen, Pamir, Tianshan und alle anderen Gebirge ab und schütten Pazifik, Atlantik und Indik zu. 

Ja sie war sogar sehr hübsch

Na gut wir nehmen halt noch die Bedingung mit rein das die Erde schön glatt poliert ist. Und wie gesagt, der Tunnel verläuft exakt entlang der gedachten Erdachse

Die frage die ich mir jetzt noch stelle ist .... Wie wirkt die Gravitation auf den Punkt wo die kugel ist bzw auf die Kugel?
Gravitation ist doch ne Art Welle, oder?
Würde die sich gradlinig von der Masse verteilen?

Da gibt es doch "Newtonsches Schalentheorem"
Würde das hier nicht eigentlich zutreffen?

Gravitation ist keine Welle, sondern erstmal eine Kraft, die ein Feld bildet. Wie die Gravitation auf die Kugel wirkt, haben websquid und Pham doch bereits schön beschrieben. Und ja, das Schalentheorem passt hier.

Anmerkung: Wir sind hier kein Physikforum. 

Alles klar habs kapiert

Und naja denke hier geht es auch um wissentschaftliche Grundlagen

Aber hast ja recht .... fällt mehr in die Physik

Ich finde bloß solche Gedankenexperimente echt genial

...
Ich finde bloß solche Gedankenexperimente echt genial

Wobei es hier tatsächlich um Schulphysik geht.

Ein wenig verzwickter (und mit mehr bezug zur Astrophysik) werden solche Fragen:

Nach der Relativitätstheorie, vergeht die "äußere" Zeit für einen Astronauten, der sich einem schwarzen Loch nähert, schneller (da ist sie wieder, die Raumzeitkrümmung!  ). Wenn der Asrtonaut den Ereignishorizont berührt, krümmt sich die Raumzeit so stark, dass für ihn die Zeit im restlichen Universum praktisch unendlich schnell vergeht.
Rein unter dieser hypotetischen Betrachtungsweise "tunnelt" der Astonaut somit zeitlich aus unserem universum hinaus, in dem Moment, in dem er den Ereignishorizont überschreitet.

Soweit die relativistische betrachtungsweise.
Stephen Hawkings hat sich so ein schwarzes Loch mal quantenmechanisch vorgenommen und postuliert, dass sich ein schwarzes loch, durch die Hawkingstrahlung auflösen kann, wenn man ihm nur genug Zeit gibt und auch nicht ansonsten zufüttert. Das schwarze loch, egal wie groß, "verdampft" also in endlicher Zeit (was im Fall supermassiver schwarzer Löcher durchaus dauern kann). Als außenstehender Beobachter sehe ich also den Astronauten auf das schwarze Loch zufallen und immer "langsamer" werdend. In dem Moment, in dem er für mich den ereignishorizont berühren würde, "friert" er praktisch ein. (Also kann es sogesehen für uns Außenstehende noch gar keine wirklichen schwarzen Löcher geben - die tun alle nur so  ).

So .. Preisfrage:
Welcher Betrachter hat nun recht? Der der innerhalb des schwarzen Lochs unser Universum überlebt (und dann unmittelbar nach dieser beobachtung den Löffel abgibt), oder wir, die die schwarzen Löcher irgendwann innerhalb der lebensspanne unseres universum wieder schmelzen sehen, wie Eis an der Sonne (Big Crunch und Big Rip mal Außen vor gelassen)? 

Hinweis:
Die korrekte Antwort, wissenschafltich fundiert, hat das Potential für den Physiknobelpreis.
An der Vereinheitlichung von Quantenmechanik und Relativitätstheorie wird heute noch gekaut. 

An der Vereinheitlichung von Quantenmechanik und Relativitätstheorie wird heute noch gekaut. 

Genau, ... und schießt auch etwas über die Frage des Threaderöffners hinaus, die, denke ich, inzwischen hinreichend beantwortet ist.   

Weiteres zur vierten Grundkraft kann in unserem bereits etwas angestaubten "Gravitations-Thread" diskutiert werden: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1056.0

Edit: Ich habe beide Themen mal zusammengelegt.

Herrlich :


Quelle: http://xkcd.com/

An dieses Problem mit dieser Analogie hatte ich noch gar nicht gedacht ...

Hihihi   

Diese "Problematik" mit der Analogie ist mir schon länger aufgefallen und überlege seit dem, wie man das eventuell sogar als weiteres Bild verwenden kann (Warum werden Massen nach "unten" gezogen, also weshalb bleiben sie quasi im Zeitverlauf etwas "zurück"?). Gerade wenn ich in diesem Bild so weit zurück zoome, das  das Gummituch dreidimensional wird und schließlich eine  geschlossene Kugel wird (ich unterstelle einfach mal den in sich geschlossenen raum, damit es einfach bleibt). dann wäre das Ereignis des urknalls im zentrum eienr sich ausdehnenden Kugel. Der "vektor" des Radius(Sprich jeder Richtung vom Kugelmittelpunkt weg)  entspricht der Zeitachse. In diesem Bild wären massen "dellen" auf dieser Kugel. Wie sehr solche Bilder aber natürlich haken, sieht man spätestens dann, wenn man auf dieser Gummikugel auf ein "schwarzes Loch" trifft.