Einige Klarstellungen in Sachen Physik [Diskussion]

[Dr.IQ]

Originalnachricht erstellt von Bynaus
Aussehen eines schwarzen Loches
Ein schwarzes Loch ist erstmal ein dreidimensionales Objekt, eine "Kugel", zumindest der Ereignishorizont ist eine Kugel, da
die Masse des Lochs in eine Singularität zusammengedrückt wurde und damit keine Ausdehnung mehr hat (nimmt man
zumindest an). Die Kugel kann man nicht sehen, ausser bei zwei Ausnahmen:
1. Man sieht deutlich mehr Sterne als normal um einen schwarzen Kreis gruppiert. Das kommt davon, dass die Anziehungskraft des schwarzen Lochs die Lichtstrahlen von weiter hinten liegenden Sternen ablenkt und sammelt, der schwarze Kreis (Kugel) ist das schwarze Loch, das keine sichtbare Strahlung aussendet. 2. Wenn es im System noch einen Stern gibt, dann saugt das schwarze Loch oft Materie aus dessen Hülle ab, die sich in einer Scheibe um das schwarze Loch sammelt. Diese Scheibe nennt man Akretionsscheibe. Von dort aus fällt die Materie auf die"Oberfläche" des schwarzen Lochs, die sich dabei erhitzt und kurz bevor sie durch den Ereignishorizont fällt, einen kurzen Blitz hochenergetischer Strahlung aussendet.

Nun, ich würde nicht behaupten, daß der Ereignishorizont eines Schwarzen Loches Kugelsymmetrisch ist. Dies trifft vielleicht für statische Schwarze Löcher zu (sofern diese existieren) aber nicht für Kerr-Löcher (wie man sie in der Natur vermutet) mit einer Kerr-Newman-Metrik, denn diese Löcher rotieren! Also warum sollten sie dann ein Kugelform haben?

Noch eine Anmerkung zu Pkt.1:
Dies hängt auch von der Umgebung des Schwarzen Loches sowie (was noch deutlich wichtiger ist) von der Entfernung zum Schwarzen Loch ab.

Eine weitere Möglichkeit um Schwarze Löcher auszumachen ist die gravitative Wirkung eines Schwarzen Loches zur umgebenden Materie des Raumes...
Prof.B.O'Neill beschreibt unter http://www.math.ucla.edu/~bon/search/weigh.html ein verfahren zum "wiegen" von Schwarzen Löchern.

CU
IQ

[Dr.IQ]

Originalnachricht erstellt von Cu Chulainn
Thema: Hyperkugel

Das Universum ist eine 4 Dimensionale Kugel,eine Hyperkugel.Die für uns wahrnehmbaren Ereignisse geschehen auf der Oberfläche dieser Hyperkugel.Würde man mit einem Raumschiff von der Erde losfliegen und immer in die selbe Richtung fliegen,so würde man(ganz ähnlich wie auf der Erde)irgendwann bei der Erde wieder ankommen,da man sich auf der Oberfläche einer Kugel bewegt hat.Das Universum ist also folglich zwar endlich,aber nicht begrenzt.

P.S.: thanx to Bynarus für die Erklärung

Mir ist unklar, wie Du diese wichtige Frage entscheiden kannst?
Also, es gibt verschiedene Möglichkeiten darüber, wie dieses Universum aussehen kann, indem wir leben.

Die Lösungen der Einsteinschen-Feldgleichungen führen auf die 3-Friedmann-Lösungen wonach, daß Universum entweder
1. hyperbolisch
2. euklidisch
3. spährisch
ist.

Aktuelle Messungen deuten bei gewagten Interpretationen auf den 1. Fall hin. Allerdings ist dies keine gesicherte Erkenntnis.

CU
IQ

[Dr.IQ]

Originalnachricht erstellt von Bynaus
[B]Einige Klarstellungen zu den verwendeten Einheiten.
...
Zeit: t
Die SI-Zeiteinheit ist die Sekunde [s] . Ursprünglich als 3600ste Unterteilung einer Stunde, eines 24stels eines normalen Tages gedacht, ist sie heute genauer druch eine Anzahl Schwingungen eines bestimmten Atoms definiert, so dass auch hier ein objektiver Masstab existiert.
...
Kraft: F
Eine Kraft bewirkt eine Geschwindigkeitsänderung, die abhängig von der Masse des zu ändernden Körpers ist. Ihre (abgeleitete) Einheit ist das Newton.
F=m*a=[kg * m * s^-2]=[N]
...

Noch eine kleine Bemerkung:
1.Zur Zeit:
Nein, die Definition der Zeit geht auf die Schwingungszahl von einer elektromagnetischen Welle zurück, die von einem bestimmten Isotop emmitiert wird, wenn es von einem vorgegebenen Energetischen Zustand in den Grundzustand übergeht.

2.Kraft
Die Kraft, so wie Du sie definiert hast, gilt nur im nicht-relativistischen Fall.
Newton definierte die Kraft auch für den relativistischen Fall richtig mit der Änderung des Impulses (p=mv) pro Zeit.
Also F=dp/dt.

CU
IQ

[Bynaus]

Zu deinen Bemerkungen: 1. Schwarzes Loch: du hast recht, natürlich bildet ein rotierendes schwarzes Loch einen Ellipsoid, aber es ging in diesem vor allem Post darum, klarzustellen, dass ein schwarzes Loch nicht eine zweidimensionale Scheibe ist, wie sie in SF oft dargestellt wird. Vielleicht wäre "Kugelförmig" besser, ein Ellipsoid kann man in erster Näherung immer noch als Kugel betrachten...
2. Hyperkugel: du magst recht haben, wir wissen es nicht. Die Erklärung, die Cu Chulainn geschrieben hatte, war eine, die sich auf einen Kompromiss in einer langen Diskussion bezog. Es beschreibt eine, mögliche Form des Universums. (die ich, aber das ist irrelevant, für wahrscheinlich halte, ohne begründen zu können, warum)

Zu deinem Post im Original-Thread: In Bezug auf die Definition der Kraft hast du recht, die Kraft als Ableitung des Impulses nach der Zeit zu betrachten. Bei der Definition der Zeit aber muss präzisiert werden: Eine Sekunde ist definiert als 9'192'631'770 Periodendauern der elektromagnetischen Strahlung aus dem Übergang zwischen den Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Cäsium 133. (rel. Genauigkeit: 10^-14).

[Bynaus]

Genauer: Eine Sekunde ist definiert als 9'192'631'770 Periodendauern der elektromagnetischen Strahlung aus dem Übergang zwischen den Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Cäsium 133. (rel. Genauigkeit: 10^-14). (abgeschrieben aus Stöcker, "Taschenbuch der Physik")

Danke für die Klarstellung.

[notschefix]

Re: habe ich da etwas missverstanden ?

Originalnachricht erstellt von megaheld

Dabei rechnete man nach und stellte fest, dass, wenn man die Beschleunigungsphase herausrechnet, das Teilchen (ich glaube es war ein Photon) tatsächlich schneller als das Licht war. Vielleicht hat ja jemand außer mir noch was davon gehört.

Ja, also davon hab ich auch schon ein paar mal gehört...das ist mitlerweile schon ein alter Hut...man kann mit den überlichtschnellen Photonen aber keine Informatione übertragen (da war doch was mit Gruppen- und Phasengeschwindigkeit).

Das EPR-Paradoxon geht auch in dieselbe Richtung.

[Satanklaus]

[QUOTE]Originalnachricht erstellt von Bynaus


Energieproduktion auf der Sonne
Die Sonne besteht hauptsächlich aus Wasserstoff
und Helium. Unter den gewaltigen Drücken und Temperaturen, die im Kern der Sonne herrschen, können zwei
Wasserstoffatome so nahe zusammengedrückt werden, dass sie zu einem Heliumatom fusionieren.


Wobei noch nicht geklärt ist, wie die Neutronen des Heliumkerns entstehen!
Neutronen können ohne Probleme zu Protonen zerfallen, doch umgekehrt ist dies noch nicht geklärt!

[Dr.IQ]

Originalnachricht erstellt von Bynaus
Zu deinen Bemerkungen: 1. Schwarzes Loch: du hast recht, natürlich bildet ein rotierendes schwarzes Loch einen Ellipsoid, aber es ging in diesem vor allem Post darum, klarzustellen, dass ein schwarzes Loch nicht eine zweidimensionale Scheibe ist, wie sie in SF oft dargestellt wird. Vielleicht wäre "Kugelförmig" besser, ein Ellipsoid kann man in erster Näherung immer noch als Kugel betrachten...

Sorry, es soll nicht so wirken als wenn ich Dich ständig korrigieren will, falls Du langsam diesen Eindruck gewinnen solltest, aber eines möchte ich dazu noch sagen:

Gedankenexperiment:
Sei A ein Kerr-Loch in einem sonst leeren Raum, dann ist selbstverständlich der Ereignishorizont ein Ellipsoid, wenn die Masse des Kerr-Loches homogen im Ereignishorizont verteilt ist (was wahrscheinlich nicht gegeben ist).

Nun bringe man einen zweiten Körper B ins Vakuum ein. Aufgrund der gravitativen Wirkung von B wird sich nun der Ereignishorizont verformen, denn der Lichtweg (Geodäte) wird sich ändern.

Vergrößern wir nun die 1) Masse von B oder seine 2) Entfernung zum Kerr-Loch:
1) Die Verformung des Ereignishorizontes nimmt linear mit der Masse zu.
2) Die Verformung des Ereignishorizontes nimmt quadratisch mit der Entfernung von A zu B ab.

Nun, bringen wir B immer näher an den Ereignishorizont heran dann...? Tja, was wird wohl passieren, wenn B in den Ereignishorizont von A fällt?

Also für einen äußeren Beobachter wird dieser Vorgang unendlich lange dauern (zeitdelitation), aber der Ereignishorizont wird definitiv nicht Ellipsoidenartig sein, denn das würde eine homogene Massenverteilung im Loch vorraussetzen, was bei einem Kerr-Loch sehr unwahrscheinlich ist, denn schließlich kann B auf einer Trajektorie in das Kerr-Loch eintreten auf dem es das Loch (wenn auch nicht in einem Stück) theoretisch wieder verlassen kann, denn wir haben ein Kerr-Loch!

Und was passiert, wenn B selbst ein Kerr-Loch ist?

CU
IQ

[Bynaus]

Korrektur ist erwünscht! Ich irre mich ja auch und ich schreibe manchmal Dinge als Tatsache hin, die genau betrachtet SO nicht stimmen...

Wegen dem "Kerr-Loch". Ich habe von so einem Loch noch nie etwas gehört, dass sich das Loch durch einen Massenkörper in seiner Nähe verformt halte ich für sehr gut möglich, da der Körper durch seine Anwesenheit selbst das RZ-Kontinuum etwas verformt.
Du schreibst "wenn die Masse des Kerr-Loches homogen im Ereignishorizont verteilt ist (was wahrscheinlich nicht gegeben ist)."

Das hingegen halte ich für Unsinn. Die Masse eines schwarzen Loches ist im Zentrum des Loches in der Singularität gefangen, also alles andere als homogen im Ereignishorizont verteilt. Der Ereignishorizont ist die Menge aller Punkte, bei denen die Fluchtgeschwindigkeit vom schwarzen Loch Lichtgeschwindigkeit oder mehr beträgt. Diese Menge kann durch Rotation oder eine benachbarte Masse variiert werden, sie ist aber punktsymetrisch zur Singularität. Nach dem Sturz hinter den Ereignishorizont kann kein Körper mehr Veränderungen am äusseren Zustand des Loches bewirken, da dafür Überlichteffekte nötig wären, also kann er die Geometrie des Schwarzen Loches (für äussere Beobachter) nicht mehr merklich ändern.

[Dr.IQ]

Original geschrieben von Bynaus
Korrektur ist erwünscht! Ich irre mich ja auch und ich schreibe manchmal Dinge als Tatsache hin, die genau betrachtet SO nicht stimmen...

Wegen dem "Kerr-Loch". Ich habe von so einem Loch noch nie etwas gehört, dass sich das Loch durch einen Massenkörper in seiner Nähe verformt halte ich für sehr gut möglich, da der Körper durch seine Anwesenheit selbst das RZ-Kontinuum etwas verformt.
Du schreibst "wenn die Masse des Kerr-Loches homogen im Ereignishorizont verteilt ist (was wahrscheinlich nicht gegeben ist)."

Das hingegen halte ich für Unsinn. Die Masse eines schwarzen Loches ist im Zentrum des Loches in der Singularität gefangen, also alles andere als homogen im Ereignishorizont verteilt. Der Ereignishorizont ist die Menge aller Punkte, bei denen die Fluchtgeschwindigkeit vom schwarzen Loch Lichtgeschwindigkeit oder mehr beträgt. Diese Menge kann durch Rotation oder eine benachbarte Masse variiert werden, sie ist aber punktsymetrisch zur Singularität. Nach dem Sturz hinter den Ereignishorizont kann kein Körper mehr Veränderungen am äusseren Zustand des Loches bewirken, da dafür Überlichteffekte nötig wären, also kann er die Geometrie des Schwarzen Loches (für äussere Beobachter) nicht mehr merklich ändern.

Hmmm... ich glaube wir mißverstehen uns.
Natürlich begrenzt sich die Massenverteilung bei einem Schwarzen Loch, da hast Du Recht, auf eine Singularität im Zentrum.
Aber ist das denn auch so, bei Schwarzen Löchern die rotieren (=Kerr-Löcher)?

Ich meinte, die Masse ist innerhalb des Ereignishorizontes (=die Grenze des Schwarzen Loches, also der Ereignishorizont wird durch die Wege jener elektromagnetischen Strahlung in der Raumzeit festgelegt, die bei ihrem Versuch dem Schwarzen Loch zu entfliehen, am weitesten nach außen dringen.) verteilt. Ok, über das "homogen" lasse ich mit mir streiten, aber sicherlich liegt keine punktförmige (=0-dimensionale) Singularität im Zentrum vor.

Teilchen, die in ein Schwarzes Loch geraten, welches rotiert (=Kerr-Loch) können unter günstigen Bedingungen sehr wohl dieses auch wieder verlassen (wenn auch nur theoretisch).

Und nochmal zum Schwarzen Loch: Natürlich "nach dem Sturz hinter den Ereignishorizont kann kein Körper mehr Veränderungen am äusseren Zustand des Loches bewirken", aber wenn sich die Masse noch nahe dem Ereignishorizont (innerhalb des Ereignishorizontes) befindet, wird der Ereignishorizont verformt werden, wobei je zentraler die Masse ist, der Ereignishorizont radialsymmetrisch wird.

Ok - Grüße
IQ

[Bynaus]

Nach der modernen Physik gibt es nach der überwindung des Entartungsdruckes keine Kraft mehr, die der Gravitation entgegenwirken und damit den vollständigen Sturz in die Singularität verhindern könnte. Die Singularität, und zwar eben eine 0-dimensionale, ist diejenige Erklärung, die am besten zu den Theorien passt. Woher willst du wissen, dass es KEINE Singularität ist? Die Theorie sagt eine Singularität voraus, und es ist unmöglich, dies zu überprüfen. Warum sollten wir also von etwas anderem ausgehen? Nur dann, wenn die "neue" Theorie besser ist.

Ich würde den Ereignishorizont eher als eine zweidimensionale Menge sehen, so dass es nur entweder INNERHALB (=tiefer) oder AUSSERHALB (=höher) des Horizontes gibt, jedoch kein IM HORIZONT. Natürlich kann ich mich täuschen. Könntest du vielleicht die Theorie dieser Kerr-Löcher (wenn möglich mit Quellenangabe) genauer erläutern?

[Dr.IQ]

Original geschrieben von Bynaus
Nach der modernen Physik gibt es nach der überwindung des Entartungsdruckes keine Kraft mehr, die der Gravitation entgegenwirken und damit den vollständigen Sturz in die Singularität verhindern könnte...

Jap. Aber sollte die Masse rotieren, dann existiert eine weitere Kraft: Zentrifugalkraft und die wächst mit kleinerem rotationsradius und höherer Geschwindigkeit: F=m v^2/r
Außerdem ist da noch sowas wie Drehimpulserhaltung...
Also je näher die Masse zum Zentrum eines Rotierenden Schwarzen Loches kommt, um so stärker werden abstoßende Kräfte.

Das mit der Singularität die nicht 0-dimensional ist, kommt übrigens von einem sehr kompetenten Menschen: Prof.Sedlmayr - Vorsitzender der deutschen astronomischen Gesellschaft, Geschäftsführender Direktor des Institutes für Astronomie und Astrophysik an der TU-Berlin.

Original geschrieben von Bynaus
Ich würde den Ereignishorizont eher als eine zweidimensionale Menge sehen, so dass es nur entweder INNERHALB (=tiefer) oder AUSSERHALB (=höher) des Horizontes gibt, jedoch kein IM HORIZONT. Natürlich kann ich mich täuschen. Könntest du vielleicht die Theorie dieser Kerr-Löcher (wenn möglich mit Quellenangabe) genauer erläutern?

Hmm... Klar, ich könnte Dir einige Quellen nennen, aber ich weiß nicht wieviel sie Dir bringen. Es sind Fachbücher, ziemlich teure Dinger und für Leien sehr kryptisch.
Und natürlich hast Du recht mit "IM" Horizont habe ich "INNERHALB" gemeint. :-)

Ein exzellentes Buch ist z.B.:
http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/1568810199 (200,92 DM)

Grüße
IQ

[notschefix]

Original geschrieben von Dr.IQ
Das mit der Singularität die nicht 0-dimensional ist, kommt übrigens von einem sehr kompetenten Menschen: Prof.Sedlmayr - Vorsitzender der deutschen astronomischen Gesellschaft, Geschäftsführender Direktor des Institutes für Astronomie und Astrophysik an der TU-Berlin.

Na, also wenn der das sagt, Bynaus, dann haste keine chance mehr!

Wat der Mann sagt ist fast schon Gesetz

@IQ
Lernt man sowas im zweiten Semester "Relativistische Kosmologie"?
Hät ich wohl doch noch weiter besuchen sollen, ist ja sehr interessant!

[Satanklaus]

Bynaus, ohne dich wäre das Physikforum aufgeschmissen!

[Bynaus]

Hehe, zuviel der Ehre und der Ironie. :-) Wenden wir uns wieder den wichtigen Dingen im Leben zu: schwarzen Löchern, der Zeitdilatation (wann lernt dieses Forum mal die korrekte Schreibweise?!), dem Wesen der Antimaterie und der Möglichkeit oder Unmöglichkeit des Warpfluges.