Gravitation

[Agent Scullie]

und das es ausnahmen geben muss ist ja Klar, ansonsten gebe es keinen urknall. irgendwo muss ja alles herkommen, ne ?

mit dem Urknall ist das eine Sache. Man kann geteilter Ansicht darüber sein, ob der Urknall die Energieerhaltung verletzt oder nicht. Traditionell bezeichnet der Urknallbegriff eine Anfangssingularität, in der alle Materie des Universums zu einem Zustand unendlich großer Dichte kompriminiert und die Raumzeit unendlich stark gekrümmt war. Eine solche Singularität würde sich für die Raumzeit wie ein Rand darstellen - aus einer Raumzeitregion, die zeitlich nach der Singularität liegt, d.h. unser heutiges Universum, gibt es keine topologisch zusammenhängende Fortsetzung der Raumzeit in eine Region vor der Singularität, salopp formuliert: die Raumzeit selbst hat ihren Ursprung erst im Urknall. Der Urknall fand nicht in einer bereits vorhandenen Raumzeit statt, in der dann plötzlich mehr Energie da war als vorher, sondern die Raumzeit selbst beginnt erst am Urknall. Deswegen gibt es keinen vorherigen Zustand mit weniger oder gar keiner Energie, und deswegen kann man auch nicht davon sprechen, dass die Energieerhaltung verletzt würde. Wie McWire schon richtig sagte, ist Energieerhaltung ja nur innerhalb der Raumzeit definiert.

Allerdings wird unter Kosmologen die Vorstellung einer Anfangssingularität schon seit längerem als überholt angesehen. Es gibt eine Reihe von Alternativmodellen, teilweise auf der Grundlage von Quantengravitationstheorien, von denen sich allerdings noch keine als allgemeine Lehrmeinung durchgesetzt hat. In einigen davon, darunter der von mir vertretenen ewigen Inflation von Andrej Linde, expandiert das Universum seit ewigen Zeiten, ohne dass es je einen Anfang gegeben hätte, eine relativ große Zahl anderer Modelle enthält einen Big Bounce, d.h. das Universum kollabierte bis zu einem Zeitpunkt in der endlichen Vergangenheit, zu dem dann der Kollaps in eine Expansion umschlug, ohne dass eine Zustand unendlicher Dichte erreicht wurde, und in einigen weiteren Modellen hat das Universum wie in der traditionellen Urknalltheorie einen Anfang, der jedoch nicht singulär war.

Auffallend an diesen Modellen ist, dass in einigen von ihnen die Energieerhaltung tatsächlich verletzt wird. Die Sache ist nämlich die, dass die Energieerhaltung über das Nöther-Theorem mit der Homogenität der Zeit zusammenhängt - welche in der ART aber nur bei zeitunabhängiger Raumzeitmetrik erfüllt ist. Daher ist es in der ART möglich, Energie zu erzeugen oder zu vernichten, jedoch nur global, d.h. nur für das Universum als Ganzes, nicht lokal. In Lindes Theorie z.B. gefindet sich der überwiegende Teil des Universums ständig in einen Zustand beschleunigter Expansion - die Energiedichte bleibt dabei konstant, während das Volumen ständig anwächst, insgesamt wird dadurch die Energie immer größer. Lokal ist das aber nicht nutzbar: die in einem beliebigen festen Volumenelement steckende Energie wird, von Zuflüssen aus Nachbarelement abgesehen, nicht größer. Die technischen Möglichkeiten zur Energiegewinnung werden dadurch stark eingeschränkt: wollte man die global erzeugte Energie aufsammeln, müsste man dazu das ständig wachsende Raumvolumen abfliegen.

Den umgekehrten Effekt der Energievernichtung gibt es übrigens auch, und zwar bei der kosmischen Hintergrundstrahlung: solange das Universum expandiert, verliert jedes Photon der Hintergrundstrahlung Energie durch die Rotverschiebung, die Zahl der Photonen bleibt jedoch konstant, so dass die Gesamtenergie aller Photonen immer kleiner wird. Generell kann man Energieerzeugung und -vernichtung bei der kosmischen Expansion mit dem Druck in Verbindung bringen: positiver Druck (Hintergrundstrahlung: p=rho/3, mit rho=Energiedichte) -> Energievernichtung, verschwindender Druck (staubartige Materie: Druck auf kosmischen Skalen vernachlässigbar klein) -> Energieerhaltung, negativer Druck (Inflatonfeld in Lindes Theorie: p=-rho) -> Energieerzeugung.

Interessant ist folgendes: obwohl die ART Energieerzeugung prinzipiell erlaubt, und das Modell der Urknall-Anfangssingularität auf der ART beruht, kommt ausgerechnet für den Urknall die Möglichkeit der Energieerzeugung nicht zum Tragen. Das hängt damit zusammen, die zur Energieerzeugung nötige Zeitabhängigkeit der Metrik an einer Anfangssingularität gar nicht mehr gegeben ist, da dort die Metrik singulär ist.

[Starwars fan]

Anderseits bleibt die Vakuumenergiedichte konstant, sodass durch die Expansion des Universum die Vakuumenergie in seiner Gesamtheit zunimmt.

Ist die Frage, ob wir vielleicht einfach nicht alle kosmologischen Prinzipien kennen, um sagen zu können ob die bisher beobachteten Ereignisse die einzigen Prozesse sind.

Mangels der Kenntnis über andere Prozesse könnte uns der Bruch der Energieerhaltung auch nur vorgegaukelt werden.

und genau das ist es was ich meine, all unsere physik basiert auf empirischer erfahrung. und muss keinesfals der richtigkeit entsprechen.

man kann einfach nicht sagen " das ist so" "das ist nicht so"

man dachte auch vor einigen jahren das universum würde sich verlangsamen, dann stellte man fest es beschleunigt. um eine erklärung dafür zu haben hat man gesagt, damit diese beschleunigung eintreten kann muss eine so und so große kraft wirken. wir können sie aber nicht beobachten also nennen wir es dunkle materie

das paradebeispiel, etwas ist unschlüssig also wird aufgrund rechnerischer aussage eine sache erfunden weil man es sich im moment anders nicht erklären kann.

also rate ich dringenst davon ab jedesmal "das ist so" zu nutzen besonders in einem SCIFI forum, dessen zweck es ist der wissenschaft vorraus zu denken prost

[McWire]

Es gibt noch ein anderes Argument gegen eine unendliche Energiequelle.

Man kann aus Energie Materie erzeugen!

Wenn man aus der Gravitation Energie gewinnen könnte und man diese Energie einsetzen würde neue Materie zu generieren, könnte man aus Gravitationsenergie neue Gravitationsenergie erzeugen.

d.h. man hätte ein Perpetum mobile in exponentieller Ausführung.

Man mache aus 1kg Materie 10^17 Joule Gravitationsenergie und daraus wieder 1 kg Materie.

Dann hat man 2 kg Materie mit 2*10^17 Joule Gravitationsenergie, aus der man dann 4 kg machen kann, dann 8 kg dann 16 kg usw.

Wenn, dann dürfte man aus Gravitation nur soviel Energie beziehen dürfen, wie seiner Massegrundlage entspricht.
Ansonsten könnte man recht effektiv das gesamt Universum kollabieren lassen, indem man Materie und damit Schwerkraft aus dem nichts produziert.

[Agent Scullie]

"Das atom ist unteilbar"

der Satz stammt von Demokrit, und der verstand unter Atomen noch nicht das, was wir heute, seit John Dalton (~1800), darunter verstehen, nämlich die kleinste Einheit eines chemischen Elements, sondern einfach die kleinsten Einheiten der Materie. Würde Demokrit heute leben, würde er vermutlich sagen, dass nach dem heutigen Stand der Erkenntnis offenbar Quarks und Leptonen Atome sind. Keinesfalls würde ihm in den Sinn kommen, die kleinsten Einheiten eines chemischen Elements als Atome zu bezeichnen.

also hat man sehr wohl angenommen das die Kernspaltung unmöglich ist

keineswegs. Als man noch annahm, dass Daltonsche Atome (kleinste Einheiten eines chemischen Elements) Demokritsche Atome seien (kleinste Teilchen), wusste man ja noch nicht, dass Daltonsche Atome aus einem Kern und einer Hülle aufgebaut waren. Da man also nichts von der Existenz des Atomkerns wusste, konnte man auch noch keine Vorstellung über eine eventuelle Spaltbarkeit des Atomkerns haben.

bis man herausfand das man das atom jadoch spalten könnte

auch falsch. Als man entdeckte, dass Daltonsche Atome aus Kern und Hülle aufgebaut war, wusste man dadurch ja noch lange nicht, dass der Kern gespalten werden konnte. Selbst als man erkannte, dass der Kern aus Protonen und Neutronen aufgebaut war, wusste man dadurch noch nicht, dass es den Prozess der Kernspaltung (Zerlegen eines großen Kerns in zwei kleinere) gibt.

[McWire]

und genau das ist es was ich meine, all unsere physik basiert auf empirischer erfahrung. und muss keinesfals der richtigkeit entsprechen.

Die physikalischen Zusammenhänge die wir kennen, sind aber in der Sache richtig.. sie sind lediglich eventuell unvollständig.

Unvollständigkeit ist aber was anderes als Falschheit.

[Starwars fan]

geee natürlich endeckte man das man das atom doch spalten kann, spätestens seit enrico Fermi und J.R. oppenheimer -_-

könne man jetzt haufhören ständig auf ein und demselben rumzureiten nur weil es evtl ein schlechtes beispiel war.

ich dachte man würde das prinzip hinter dem beispiel begreifen anstatt es wider wissenschaftlich zu analysieren und drauf rum zu treten


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Starwars fan schrieb nach 2 Minuten und 56 Sekunden:

Die physikalischen Zusammenhänge die wir kennen, sind aber in der Sache richtig.. sie sind lediglich eventuell unvollständig.

Unvollständigkeit ist aber was anderes als Falschheit.

es ist aber auch ungewiss ob diese physikalischen gesetzte unter bestimmten bedingungen ausgeschaltet gedeht oder verändert werden können. ein beispiel : der apfel fällt zu boden, das tut er aber nicht im schwerelosen raum, das weiss man aber nur mit gewisseneheit wenn man auch dort war. genauso könnten manche physikalische gestzte nur in gewissen bereichen des normal raumes gelten und in andere VIELEICHT nicht

was es durchaus FALSCH macht ein physikalische gesetz hinzunehmen und zu bezeichnen " DAS IST SO - egal wie man wendet dreht oder anderes macht"

wir stehen gerade mal am anfang des technologische fortschrittes und es wäre sehr anmaßend zu behaupten wir wissen wie physik funktioniert, wir haben höchstens eine ahnung

[Agent Scullie]

Hm.
Wohin verschwindet denn die Energie, die ein Photon durch die kosmologische Rotverschiebung verliert? Ich hielt das immer für das Paradebeispiel, dass die Energieerhaltung global eben nicht gilt.

Anderseits bleibt die Vakuumenergiedichte konstant, sodass durch die Expansion des Universum die Vakuumenergie in seiner Gesamtheit zunimmt.

wie ich schon sagte: die ART erlaubt Verletzungen der Energieerhaltung, aber nur auf globaler Skala. Die Gesamtenergie der Hintergrundstrahlung oder des Inflatonfeldes im Universum kann zu- oder abnehmen, aber lokal ist dieser Effekt nicht technisch nutzbar.

[McWire]

es ist aber auch ungewiss ob diese physikalischen gesetzte unter bestimmten bedingungen ausgeschaltet gedeht oder verändert werden können.

was es durchaus FALSCH macht ein physikalische gesetz hinzunehmen und zu bezeichnen " DAS IST SO - egal wie man wendet dreht oder anderes macht"

wir stehen gerade mal am anfang des technologische fortschrittes und es wäre sehr anmaßend zu behaupten wir wissen wie physik funktioniert, wir haben höchstens eine ahnung

Wir haben Augen im Kopf um Vorgänge im Universum zu beobachten.

Wir wissen, dass einige Grundprinzipien in keiner bisherigen Beobachtung gebrochen wurden, warum sie bis jetzt nicht falsifiziert wurden.

Außerdem kann man auch den Fall annehmen, dass ein physikalisches Gesetz nicht gilt und dann daraus Rückschlüsse ziehen und diese mit den Beobachtungen vergleichen.

Man kann also defintiv sagen, dass z.B. das Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit für Materie nicht möglich ist, da dies sonst Auswirkungen hätte, die wir beobachten könnten.

Da wir diese Auswirkungen nicht sehen, ist unsere Grundannahme also richtig.. d.h. aber nicht, dass es nicht auch andere physikalische Gesetze gibt, die wir noch nicht kennen und die unter gewissen Umständen bekannte physikalische Gesetze überlagern, sodass man zu einem anderen Messergebnis kommt.

Ausserdem hast du ja selbst im Thread http://www.scifi-forum.de/science-fi...-hitze-ab.html die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit angeführt, um zu untermauern, dass unsere Schlussfolgerungen und Interpretationen von physikalischen Messungen nicht immer richtig sind, die dahinterliegenden physikalischen Gesetze aber trotzdem gültig sind.

[Starwars fan]

Wir haben Augen im Kopf um Vorgänge im Universum zu beobachten.

Wir wissen, dass einige Grundprinzipien in keiner bisherigen Beobachtung gebrochen wurden, warum sie bis jetzt nicht falsifiziert wurden.

Außerdem kann man auch den Fall annehmen, dass ein physikalisches Gesetz nicht gilt und dann daraus Rückschlüsse ziehen und diese mit den Beobachtungen vergleichen.

Man kann also defintiv sagen, dass z.B. das Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit für Materie nicht möglich ist, da dies sonst Auswirkungen hätte, die wir beobachten könnten.

Da wir diese Auswirkungen nicht sehen, ist unsere Grundannahme also richtig.. d.h. aber nicht, dass es andere physikalische Gesetze gibt, die wir noch nicht kennen und die unter gewissen Umständen bekannte physikalische Gesetze überlagern, sodass man zu einem anderen Messergebnis kommt.

Ausserdem hast du ja selbst im Thread http://www.scifi-forum.de/science-fi...-hitze-ab.html die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit angeführt, um zu untermauern, dass unsere Schlussfolgerungen und Interpretationen von physikalischen Messungen nicht immer richtig sind, die dahinterliegenden physikalischen Gesetze aber trotzdem gültig sind.

ja, als beispiel dafür das vor 5 jahren im bazug auf die lichtgeschwindigkeit komplett flasche tatsachen akzeptiert wurde aufrgund von dem was man mit dem auge sieht, und entschuldigung flas das anstößt aber das auge ist nicht gerade ein verlässliches organ, davon abgesehen besteht unsere gesammte eindruckswelt darauf wie unser gehirn umwelteinflüsse interpretiert. nur weil wir etwas sehen oder wahrnehmen heist es nicht das es der realität entspricht. Beispiel Matrix. Das bedeutet nicht das ich behaupte wir leben in der matrix welt aber es ist , inklusive des blauen himmels ein gutes bespiel dafür das empirische beobachtung nicht immer richtig ist, und definitiv niemand eine entgültige aussage zu einem physikalischen gesetz geben kann.

[McWire]

ja, als beispiel dafür das vor 5 jahren im bazug auf die lichtgeschwindigkeit komplett flasche tatsachen akzeptiert wurde aufrgund von dem was man mit dem auge sieht, und entschuldigung flas das anstößt aber das auge ist nicht gerade ein verlässliches organ, davon abgesehen besteht unsere gesammte eindruckswelt darauf wie unser gehirn umwelteinflüsse interpretiert. nur weil wir etwas sehen oder wahrnehmen heist es nicht das es der realität entspricht. Beispiel Matrix. Das bedeutet nicht das ich behaupte wir leben in der matrix welt aber es ist , inklusive des blauen himmels ein gutes bespiel dafür das empirische beobachtung nicht immer richtig ist, und definitiv niemand eine entgültige aussage zu einem physikalischen gesetz geben kann.

Welche falsche Tatsache?

Es ist Fakt, dass das Licht durch Luft, Wasser oder Glas länger benötigt als durch Vakuum.
Der Fehler lag also nicht in der Beobachtung, sondern in der Schlussfolgerung, dass die Lichtgeschwindigkeit in Materie kleiner ist.

Der Fehler der gemacht wurde, und so ist es in der Wikipedia auch erklärt, dass man die Photonenstromgeschwindigkeit mit der Lichtgeschwindigkeit eines einzelnen Photonen gleichgesetzt hat.

Im Endeffekt hat sich zwischen "vor 10 Jahren" und "heute" nicht viel geändert, ausser das wir jetzt mehr Detailwissen haben.
Die Beobachtung ist nach wie vor die gleiche geblieben.

[Agent Scullie]

geee natürlich endeckte man das man das atom doch spalten kann, spätestens seit enrico Fermi und J.R. oppenheimer -_-

der Reihe nach:

• Dass das Atom (im Daltonschen Sinne) teilbar ist, entdeckte J. J. Thomson 1897 (Entdeckung des Elektrons)
• Dass das Atom einen Kern hat, entdeckte Ernest Rutherford 1909
• Dass der Atomkern Protonen enthält, entdeckte Rutherford 1919, und dass er Neutronen enthält, James Chadwick 1932
• Dass es den Vorgang der Kernspaltung, d.h. dem Auseinanderbrechen eines großen Kerns, z.B. Uran 235, in zwei kleinere, gibt, entdeckte Otto Hahn 1938

Wie mir scheint, wirfst du die Teilbarkeit des Atoms (im Daltonschen Sinne) mit dem Vorgang der Kernspaltung durcheinander.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 3 Minuten und 55 Sekunden:

ja, als beispiel dafür das vor 5 jahren im bazug auf die lichtgeschwindigkeit komplett flasche tatsachen akzeptiert wurde aufrgund von dem was man mit dem auge sieht,

Es ist Fakt, dass das Licht durch Luft, Wasser oder Glas länger benötigt als durch Vakuum.
Der Fehler lag also nicht in der Beobachtung, sondern in der Schlussfolgerung, dass die Lichtgeschwindigkeit in Materie kleiner ist.

Der Fehler der gemacht wurde, und so ist es in der Wikipedia auch erklärt, dass man die Photonenstromgeschwindigkeit mit der Lichtgeschwindigkeit eines einzelnen Photonen gleichgesetzt hat.

darf ich mal anfragen, von was ihr da sprecht? Geht es um den Tunneleffekt? Um Versuche von einem gewissen Herrn Nimtz? Und welcher Wiki-Artikel?

[McWire]

darf ich mal anfragen, von was ihr da sprecht? Geht es um den Tunneleffekt? Um Versuche von einem gewissen Herrn Nimtz? Und welcher Wiki-Artikel?

Es geht darum, das "starwars fan" behauptet (zurecht oder zu unrecht), dass man vor 10 Jahren angenommen hat, dass die Lichtgeschwindigkeit der Photonen in einem materiellen Medium kleiner ist als die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Mittlerweile weiß man (ka ob das vor 10 Jahren nicht auch schon so war), dass die Lichtgeschwindigkeit der einzelnen Photonen selbst auch in Materie konstant ist und die zeitliche Verzögerung des Photonenstrom lediglich auf die Wechselwirkung von Photonen mit der Materie zurückzuführen sind, sodass ein Lichtstrahl in einem Medium abgebremst wird.

[Agent Scullie]

Es geht darum, das "starwars fan" behauptet (zurecht oder zu unrecht), dass man vor 10 Jahren angenommen hat, dass die Lichtgeschwindigkeit der Photonen in einem materiellen Medium kleiner ist als die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Mittlerweile weiß man (ka ob das vor 10 Jahren nicht auch schon so war), dass die Lichtgeschwindigkeit der einzelnen Photonen selbst auch in Materie konstant ist und die zeitliche Verzögerung des Photonenstrom lediglich auf die Wechselwirkung von Photonen mit der Materie zurückzuführen sind, sodass ein Lichtstrahl in einem Medium abgebremst wird.

interessant. Ich frage mich, wo er diesen Informationen herhaben will. An der Quantenelektrodynamik in Materie wird sich in den letzten 10 Jahren sicherlich nichts wesentliches geändert haben. Für die Elektrodynamik in Materie wird man auch eher auf die klassische Theorie zurückgreifen, weil die QED da sehr kompliziert wird, eine exakte Behandlung der QED ist bislang nur das freie Strahlungsfeld im Vakuum gelungen, selbst für die EM-Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen zieht man Näherungsverfahren wie die Störungsrechnung heran.

In der klassischen Theorie ist die Situation in Materie auch recht eindeutig: da fällt eine Primärwelle in die Materie ein, deren Front-, Gruppen- und Phasengeschwindigkeit gleich der Vakuumlichtgeschwindigkeit ist. Diese Primärwelle versetzt Ladungsträger in der Materie in Schwingungen, die daraufhin selbst EM-Wellen abstrahlen, die sich zu einer Sekundärwelle summieren, die mit der Primärwelle zu einer Gesamtwelle interferiert. Bei dieser Gesamtwelle schließlich können Phasen- und Gruppengeschwindigkeit von der Vakuumlichtgeschwindigkeit abweichen, nur die Frontgeschwindigkeit bleibt unverändert. Dieses Bild ist definitiv älter als 10 Jahre.

Wie sich das ganz in die QED übertragen darstellen würde, ob da eigene Photonen für die Primär- und die Sekundärwellen auftreten würde und sich die Erregung der Sekundärwelle als Absorption von Photonen der Primärwelle und Reemission als Photonen der Sekundärwelle darstellen würde, oder ob man Photonen der Gesamtwelle hätte, dazu gibt es AFAIK keine Untersuchungen. In den letzten 10 Jahren wird sich da kaum sonderlich viel getan haben.

[irony]

Selbst mit der Theorie Schleifenquantengravitation lässt sich da keine große Abweichung herleiten.

Aus der Schleifenquantengravitation folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit von der Wellenlänge des Lichtes abhängt. Die Abweichungen von dem üblichen Wert fallen besonders dann ins Gewicht, wenn die Wellenlänge vergleichbar mit den Knotenabständen und damit der Plancklänge wird, so dass die Photonen gewissermaßen die Quantenstruktur der Raumzeit spüren. Selbst für höchstenergetische kosmische Strahlung beträgt der relative Unterschied jedoch lediglich etwa ein Milliardstel.

Die Geschwindigkeit eines Photons ist wohl mehr oder weniger - auch in Materie - konstant, und ich sehe diese wesentliche Grundannahme der Relativitätstheorie auch nicht erschüttert.

[Starwars fan]

Es geht darum, das "starwars fan" behauptet (zurecht oder zu unrecht), dass man vor 10 Jahren angenommen hat, dass die Lichtgeschwindigkeit der Photonen in einem materiellen Medium kleiner ist als die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Mittlerweile weiß man (ka ob das vor 10 Jahren nicht auch schon so war), dass die Lichtgeschwindigkeit der einzelnen Photonen selbst auch in Materie konstant ist und die zeitliche Verzögerung des Photonenstrom lediglich auf die Wechselwirkung von Photonen mit der Materie zurückzuführen sind, sodass ein Lichtstrahl in einem Medium abgebremst wird.

Danke