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Das Innere Schwarzer Löcher

Schwarze Löcher, wohl die mysteriösesten Objekte im All: Entstehung, Geometrie, Dynamik, Quantenaspekte
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Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 13. Feb 2012, 19:19

Hallo SL- Fans,

sicher hat jeder von uns sich schon Gedanken darüber gemacht, was aus der Materie wird, wenn sie auf Nimmerwiedersehen in einem Schwarzen Loch verschwindet. "Sie wird Teil der Singularität" ist eine einfache Lösung, aber keine Antwort.
Ansonsten gibt es noch diverse Vorschläge wie Quantenschaum, Ansammlung von Superstrings usw.

Das sind natürlich alles nur Spekulationen, weil niemand in ein SL hinein sehen kann und wir auch die Physik (noch) nicht kennen, die dort im Innern gültig ist. Eine Antwort kann ich damit auch in keiner Weise geben.

Doch seit Jahren "plagt" mich ein Gedanke hierzu, den ich einfach mal zur Diskussion stellen möchte:

Es heißt doch, dass Teilchen immer schneller werden, je näher sie dem Horizont kommen. Unterhalb des Horizonts sollen sie auf Lichtgeschwindigkeit, ja sogar darüber beschleunigt werden. Das bedeutet, dass sie extrem energiereich werden.
Jetzt kommt's: Könnte es nicht sein, dass die Teilchen dem Äquivalenzprinzip gehorchend wieder zu dem werden, aus was sie entstanden - nämlich Photonen! Materie ist ja letzten Endes nichts als "ausgefrorene" Energie. Das Problem, sich vorstellen zu müssen, wie Materie derart hoch komprimiert werden kann, entfiele damit.

Denkbar wäre dann sogar - auch wenn ich jetzt als "Spinner" dastehe, dass sie eine Art Bose-Einstein- Kondensat bilden im Zentrum. Das könnte dann doch eine Ausdehnung aufweisen (wenn auch von Längen im Zentrum eines SL's kaum die Sprache sein dürfte), zumindest wäre die unbequeme Unendlichkeit vom Tisch.

Auf diese Weise könnte ein SL sogar ein kleines "Miniuniversum" darstellen. Unser Kosmos begann ja auch einmal so, als hochkomprimierte Energieblase. Der Unterschied zum SL ist lediglich, dass es beim Urknall eine extrem starke, treibende Kraft gab, welche die Expansion auch dann weiter voran trieb, als die Gravitation abkoppelte. Das war die Dunkle Energie, die wir ja noch heute "spüren" (?).

Das wie gesagt ist nur ein Gedanke. Ich bin weit davon entfernt, damit irgendeine spinnerte Hypothese aufstellen zu wollen.

Nun dürft Ihr es mir geben... :wink:

Netten Gruß
gravi
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 13. Feb 2012, 21:59

Hm, könnte eigtl. alles sein.

Eine Anmerkung zur Lichtgeschwindigkeit der Teilchen am Ereignishorizont: das hat weniger etwas mit den Teilchen als vielmehr mit dem Horizont selbst zu tun; es handelt sich dabei um eine lichtartige Fläche, d.h. eigtl. bewegt sich der Horizont selbst mit c; er besteht quasi aus den Lichtstrahlen, die gerade noch nicht in die Singularitöt fallen und die gerade nicht mehr entweichen können

Sowohl die Superstringtheorie mit dem Fuzzbal-Modell als auch die Schleifenquantengravitation mit einem gigantischen Spinnetzwerk-Knoten im Inneren des EHs sind weder in sich abgeschlossene Theorien, noch können sie alle Aspekte der Quantennatur des SLs erklären. Aber in einem stimmen sie doch überein: Der EH ist keine nur theoretisch konstruierte Fläche ohne reale physikalische Bedeutung, der ein Quantenobjekt im Zentrum umschließt, sondern das makroskopische (!) Quantenobjekt hat praktisch die Größe des EHs selbst. D.h. die Quanteneffekte weichen nicht nur die Singularität in der Größenordnung der Plancklänge auf, sondern sie reichen bis zum EH. Nur so ist es erklärbar, dass die SLs die riesige Menge Information speichern können, die die einfallende Materie tragen kann (im semiklassischen Bild der Hawkingstrahlung geht diese Information verloren, die Hawkingstrahlung ist exakt thermisch, d.h. sie trägt Null Information; kleine Korrekturen reichen nicht aus, um die Information wieder zurückzugewinnen. Klassisch sind zwei SLs gleicher Masse identisch, wobei das eine jedoch aus thermischer Strahlung, das andere z.B. aus einem vollständig kohärenten Quantenzustand entstanden sein könnte; dies zerstört die Unitarität und damit die QM selbst - Stichwort Informationsparadoxon).

D.h. ohne genauer den Quantenzustand des SLs beschreiben zu können, möchte ich behaupten, dass es sich um makroskopische, möglicherweise kohärente Quantenzustände handeln kann.
Gruß
Tom

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 14. Feb 2012, 18:35

Die physikalische Realität des EH's ist mir schon bewusst.
Fuzzballs, Holo- oder Gravasterne sind ja leider nicht in der Lage, alle Größenordnungen der SL's zu beschreiben, soweit ich weiß gibt es auch nur Lösungen für statische, nichtrotierende Objekte.

Meine wesentliche Frage ist hier, um es auf einen Punkt zu bringen, ob ein Teilchen - egal ob nun Elektron oder Proton/Neutron - durch die Gravitation so energiereich wird, dass daraus ein Photon entstehen kann.
Ja, es müsste sogar so sein, denn wenn es den Horizont erreicht, wird es doch auch lichtartig, oder?

Kann man das vielleicht irgendwie rechnerisch nachvollziehen? Ich kann's leider nicht...

Gruß
gravi
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 14. Feb 2012, 23:12

Ich weiß nicht... Was soll denn so besonderes gerade an den Photonen sein? Warum nicht stattdessen z.B. Gravitationswellen bzw. Gravitonen, etc.?
Photonen sind einfach nur die Teilchen, die zum EM-Feld gehören.
Es gibt noch drei andere Felder und es gibt Theorien zu vereinheitlichten Feldern.
Ladung wird jedenfalls nicht verschwinden. Insofern kann aus einem Proton oder einem Elektron kein Photon werden.
Die Lichtgeschwindigkeit und lichtartige Flächen haben ja auch zunächst einmal gar nichts mit Licht zu tun.
Ein sprachlich genauerer Ausdruck wäre es, wenn man von "Grenzgeschwindigkeit" und "grenzgeschwindigkeitsartigen Flächen" reden würde.
Der Mensch macht sichs halt manchmal leicht mit seiner Sprache, was dann hinterher für Verwirrungen sorgen kann.
"Lichtgeschwindigkeit" klingt einfach besser... auch dann, wenn es gar nicht um das Licht geht.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Skeltek » 15. Feb 2012, 09:11

gravi hat geschrieben: Meine wesentliche Frage ist hier, um es auf einen Punkt zu bringen, ob ein Teilchen - egal ob nun Elektron oder Proton/Neutron - durch die Gravitation so energiereich wird, dass daraus ein Photon entstehen kann.
Ja, es müsste sogar so sein, denn wenn es den Horizont erreicht, wird es doch auch lichtartig, oder?
Kein Teilchen wird am EH lichtartig. Es ist nur so, daß sich laienhaft ausgedrückt der Raum am EH selbst mit c nach innen bewegt: ein zur Singularität antiradial gerichtetes Photon überschreitet den EH mit 2c(anders kann man das ohne Koordinatentransformation nicht ausdrücken). Lokal ist c immer Maximalgeschwindigkeit auch für Photonen. Ab dem EH existiert nunmal leider kein "lokal" mehr...

Meiner Meinung nach wäre es viel einfacher zu erkennen was mit Materie im EH passiert, wenn die Wissenschaft bisher nicht so fixiert auf den Energiebegriff wäre.
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 15. Feb 2012, 19:04

seeker hat geschrieben:Ladung wird jedenfalls nicht verschwinden. Insofern kann aus einem Proton oder einem Elektron kein Photon werden.
Gehen wir mal zum Umkehrschluss: Zu Beginn des Universums gab es überhaupt keine Ladungen - lediglich Energie.
Die bestand nach meinem Verständnis aus Photonen. Nach Abspaltung der Gravitation blieb dann noch die X-Kraft übrig, die durch X- und Y- Bosonen übertragen wurde und deren Antiteilchen (die später dann in Leptonen und Quarks zerfielen). Also gab's erst ab da Ladungen.

Warum sollte es also im SL nicht einen ähnlichen Zustand geben, in welchem wieder die Wechselwirkungen bis auf die Gravitation vereinigt sind. Es müssen ja nicht unbedingt Photonen sein, darauf bestehe ich ja gar nicht.
Jedenfalls kann ich mir nicht vorstellen, dass Materie in Form der uns geläufigen Teilchen (Quarks und Leptonen) dort im Innern ungeschoren weiter existieren können. Vielleicht ein Agglomerat aus irgendwelchen Bosonen, die sich gegenseitig neutralisieren...

Irgendwie muss ich mich ja verteidigen :wink:

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von positronium » 15. Feb 2012, 19:25

seeker hat geschrieben:Ladung wird jedenfalls nicht verschwinden. Insofern kann aus einem Proton oder einem Elektron kein Photon werden.
Das kann ich jetzt auch nicht nachvollziehen. Vielleicht verändern sich dort Protonen, sodass ein Positron entsteht, und das mit einem Elektron annihiliert; möglicherweise muss das sogar geschehen, weil sonst das Universum bei asymmetrischem Ladungseintrag aufgeladen würde. Ladung ist doch nur in der Summe eine Erhaltungsgrösse, also x positiv + x negativ, aber x muss nicht konstant sein. Ich stelle mir das auch so vor, dass bei der Entstehung und Vernichtung von Ladungsträgern immer zwei entgegengesetzte entstehen bzw. vernichtet werden müssen, und die können dann durch Kräfte auseinander getrieben werden. Würde nur eine Ladungsart auf einmal entstehen oder vernichtet werden können, müsste wohl zusätzliche Energie aufgewandt bzw. freigesetzt werden, die dem Potential in diesem Moment entspricht - keine Ahnung, ob so etwas doch denkbar wäre.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 15. Feb 2012, 23:20

@positronium:
Du hast mich falsch verstanden. Es ging mir darum, dass Ladung nicht verschwindet. Also können aus einem oder mehreren Protonen oder Positronen (wenn sonst keine Teilchen anwesend sind) nicht nur Photonen entstehen. Das geht nur, wenn auch negative Ladungsträger mitspielen und so ein Ladungsausgleich stattfindet.
Dass sich Ladung ausgleichen kann (+ und - ergibt Null) stimmt natürlich.

gravi hat geschrieben:Gehen wir mal zum Umkehrschluss: Zu Beginn des Universums gab es überhaupt keine Ladungen - lediglich Energie.
Die bestand nach meinem Verständnis aus Photonen.
Sehe ich nicht so. Ganz zu Beginn des Universum, als die 4 Felder noch ein Feld waren, gab es noch keine Photonen. Die kann es erst nach der Abspaltung des EM-Feldes gegeben haben.
Die Ansicht "Energie in ihrer Grundform" = "Photonen" greift m.E. zu kurz.
gravi hat geschrieben:Warum sollte es also im SL nicht einen ähnlichen Zustand geben, in welchem wieder die Wechselwirkungen bis auf die Gravitation vereinigt sind. Es müssen ja nicht unbedingt Photonen sein, darauf bestehe ich ja gar nicht.
Jedenfalls kann ich mir nicht vorstellen, dass Materie in Form der uns geläufigen Teilchen (Quarks und Leptonen) dort im Innern ungeschoren weiter existieren können. Vielleicht ein Agglomerat aus irgendwelchen Bosonen, die sich gegenseitig neutralisieren...
OK. Da sind wir beisammen. Keine Ahnung, vielleicht liegt Tom da nicht ganz falsch:
tomS hat geschrieben:D.h. ohne genauer den Quantenzustand des SLs beschreiben zu können, möchte ich behaupten, dass es sich um makroskopische, möglicherweise kohärente Quantenzustände handeln kann.
Wenn dem so wäre, gäbe es keine vereinzelten Teile mehr im Inneren eines SL. Es wäre ein einziges unteilbares, verschwommenes Ganzes.

Wobei ich (wenn du dich noch erinnerst) eh mit der Vorstellung vom "Innneren von SL" hadere.

Meine Meinung:
Dieses Innere "existiert" in unserer unendlich fernen Zukunft - also existiert es (noch) gar nicht! SL sind kein fertiges Ding, sondern ein nicht endender Entstehungsprozess. SL sind nicht da, sondern immerwährend am Entstehen. Im Inneren von SL ist deshalb (noch) gar nix. Existieren tut nur alles mit Abstand zum Zentrum größer EH-Abstand.

Wenn ich etwas anderes annehme, dann komme ich für mich zu Widersprüchen:
Wenn das Innere von SL in unserer Zukunft liegt, wie soll es dann aus dieser Zukunft heraus in unsere Gegenwart hinein gravitativ wirken können?
Nein, ich glaube, dass alle Masse noch außerhalb, nahe des im Entstehen begriffenen EH hängt.
Es ist eine Frage der Perspektive... und die relevante Perspektive ist für mich eben die, die ich als Erdenmensch weit weg von SL und EH einnehme.
Die Perspektive von Inneren eines SL heraus ist im Umkehrschluss genauso irrelevant wie eine Perspektive von außerhalb des Universums.

Ich lasse mich in meiner (wohl unkonventionellen) Meinung aber gerne vom Gegenteil überzeugen... :wink:

Grüße
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von positronium » 16. Feb 2012, 10:58

seeker hat geschrieben:@positronium:
Du hast mich falsch verstanden. Es ging mir darum, dass Ladung nicht verschwindet. Also können aus einem oder mehreren Protonen oder Positronen (wenn sonst keine Teilchen anwesend sind) nicht nur Photonen entstehen.
Ja, OK. So sehe ich das auch.
seeker hat geschrieben:Das geht nur, wenn auch negative Ladungsträger mitspielen und so ein Ladungsausgleich stattfindet.
Dass sich Ladung ausgleichen kann (+ und - ergibt Null) stimmt natürlich.
Hier denke ich nicht nur an Ausgleich, also neutrale Wirkung im Sinne von Atomen, sondern an die Vernichtung gegensätzlicher Ladungen. Dann könnte sich natürlich alles in Photonen auflösen. Vielleicht muss das sogar so sein, weil sich andernfalls, wie oben erwähnt evtl. eine Potentialdifferenz (sofern man wegen des Ereignishorizonts überhaupt davon sprechen kann) aufbauen könnte.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 16. Feb 2012, 19:11

@seeker:
Richtig, das Innere der SL's liegt in unserer Zukunft. Das eben aus Sicht des Bezugssystems, in welchem wir dahin vegetieren.
Wenn jedoch ein Stern zum SL kollabiert, so ist das Sache von Sekundenbruchteilen (aus Sicht des Sternzentrums) und dauert halt keine Ewigkeit. Die beobachteten SL's sind ja nun auch nicht im Entstehen begriffen, sondern fix und fertig.

Ja, aus was unser Kosmos vor der Planckzeit, oder auch kurz danach bestand weiß ich natürlich auch nicht. Irgendwie ist da aber immer von Energie die Sprache und die ist nun mal gequantelt. Ob das nun ein wie auch immer geartetes Konglomerat aus Photonen war, oder ein zusammengeballter "Hyperknoten" des Spin- Netzwerks - das ist vermutlich göttliches Wissen :wink:

Also, was mir auf der Leber liegt ist, was mit der Materie z.B. beim Kollaps eines Sternzentrums geschieht. Betrachten wir das mal schrittweise:
  • Es bildet sich eine Eisenkugel
  • Durch Fotodesintegration werden die Atome zerschlagen zu Heliumkernen
  • Die Materie wird extrem kompakt, Elektronen dringen in die Protonen und bilden Neutronen
  • Die "Intermediärstufe" Neutronenstern kollabiert weiter, bildet evtl. ein Quark-Gluonenplasma
  • Das kollabiert nun weiter, Quarks und Gluonen werden durch die Gravitation extrem energiereich
  • Jetzt, so meine ich, könnten daraus gemäß dem Äquivalenzprinzip Photonen gebildet werden
  • Von mir aus können auch die jetzt noch weiter kollabieren zu einem Bose-Einstein-Kondensat, einem Knoten des Spinnetzwerks, einem Konglomerat aus Bosonen....
Wie immer man das Kind auch nennen mag, es hat nichts mehr mit einer uns bekannten Materieform gemeinsam - muss aber irgendeine Erscheinungsform der Energie darstellen.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Skeltek » 17. Feb 2012, 00:12

Energie bleibt nicht erhalten. Sie ist keine quantitative Größe sondern eine Substantivierung eines Umwandlungsprozesses(Gleichheitszeichen wird benutzt). Die neueren Generationen(die letzten 200 Jahre vermutlich) haben wohl vergessen, daß es sich bei Energie lediglich um ein Konzept handelt(das links und rechts vom Gleichheitszeichen ist gleich).
Irgendwann hat der Mensch festgestellt, daß sich die einem Zustand zugeordnete Eigenschaft umgewandelt werden kann in eine andere und wieder zurück. Dabei wird das, was Energie genannt wird lediglich umgewandelt. Also so viel Höhenenergie ENTSPRICHT so viel kinetischer Energie usw.
Der Energiebegriff hat nur in einem begrenzten Gebiet mit festen Umwandlungsparametern überhaupt Sinn.

Man sollte denke ich den Energiebegriff als Norm auffassen und nicht als reel quantitative Menge. Sorry, daß ist schon ein ziemlich krasser Bruch mit dem was man als völlig gegeben hinnimmt...
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 17. Feb 2012, 00:53

Nicht so schnell...
gravi hat geschrieben:Richtig, das Innere der SL's liegt in unserer Zukunft.
Ich glaube in unserer unendlich entfernten Zukunft, das ist ein wichtiger Punkt.
Wie sieht unser Universum dann wohl aus? Existiert es dann noch? Welchen Sinn macht es über eine unendlich entfernte Zukunft zu sprechen?
Mir ist nicht klar, wie man sinnvoll das Bezugssystem eines EH (oder dahinter) einnehmen kann.
gravi hat geschrieben:Die beobachteten SL's sind ja nun auch nicht im Entstehen begriffen, sondern fix und fertig.
Dazu haben wir keine Beobachtungen. Alles was wir beobachten sind extrem kompakte und dunkle Gravitationszentren. Wie sie von nahem aussehen und wie/was sie wirklich sind ist unbekannt.
gravi hat geschrieben:Wenn jedoch ein Stern zum SL kollabiert, so ist das Sache von Sekundenbruchteilen (aus Sicht des Sternzentrums) und dauert halt keine Ewigkeit.
Da bin ich noch nicht von überzeugt.

Meine Gedanken dazu:
Die Annäherung an den EH stellt im Grunde eine Reise in die Zukunft dar (rel. zum restlichen Universum). Das Überschreiten des EH stellt eine Reise in eine unendlich entfernte Zukunft dar (wieder rel. zum restl. Universum). Das als Grundgedanke.

Nun möchte ich mir mal ausmalen, wie so ein Stern zu einem SL kollabiert:

Wir haben ein extrem kompaktes Objekt (Stern), der gerade unter seiner Gravitation zusammenfällt.
Dabei wird er immer dichter. Je dichter er wird, desto langsamer vergeht seine Eigenzeit (rel. zum Universum). D.h. der Kollaps erscheint für das restl. Universum zunehmend verlangsamt.
Gleichzeitig wird der Stern immer dunkler und seine Strahlung immer langwelliger.

Wo wird seine größte Dichte dabei sein?
Ich nehme an, das wird genau in seinem Zentrum sein.

Nehmen wir also an, jetzt überschreitet seine Dichte im Zentrum die kritische Grenze und es bildet sich zuächst ein Mikro-SL mit EH genau dort.
Wir haben jetzt also ein Mikro-SL mit einem Haufen verdichteter Materie drum herum.
Alle Materie nahe um diesen EH herum erscheint aber für das restl. Universum eingefroren, die Zeitdilatation ist nun dort maximal.
D.h. für das restliche Universum kann gar kein Überschreiten des EH festgestellt werden, denn dafür müsste ein entfernter Beobachter unendlich lange warten, was unmöglich ist.

An diesem Problem knabbere ich leider immer noch und ich wünsche mir ehrlich eine schlüssige Aufklärung in diesem Punkt, denn ich komme immer noch auf diesem Weg zu der (bisher für mich) unumgänglichen Schlussfolgerung, dass NOCH gar keine Materie einen EH passiert haben kann. Dieses "NOCH" bedeutet (da dies unendlich lange dauert) genau genommen "NIE".
Gleichzeitig gelingt es mir auch immer noch nicht die gleichzeitige Existenz von zwei verschiedenen Zeitebenen zu akzeptieren, die unendlich weit auseinanderliegen - das wäre fast der einzige Ausweg aus meinem Dilemma, den ich derzeit sehe (neben irgendwelchen QM-Tunneleffekten). "Gleichzeitig" und "verschiedene Zeitebenen" schließt sich gegenseitig logisch aus.

Was aber dennoch zweifellos passiert, ist, dass diese Materie aus dem Blickfeld des entfernten Beobachters verschwindet, weil alle einstürzende Materie schon vor dem Erreichen des EH so dunkel und ihre Strahlung so langwellig wird, dass sie nicht mehr beobachtbar ist.



Deine übrigen Ausführungen (was dir auf der Leber liegt) klingen in dieser Logik für mich schlüssig.
Eine Antwort dazu haben wir noch nicht. Dazu bräuchte es m. E. eine fertig ausgearbeitete Quantengravitation.
Wie gesagt: Toms Antwort dazu gefällt mir nicht schlecht.

@Skeltek:
Dein Gedanke ist nicht ganz von der Hand zu weisen.
Ich würde es so sagen:
Was ist "Energie"? Ist Energie ein Ding oder ein Vorgang oder ein (menschliches) Konzept?
Ein Konzept (von lateinisch concipere ‚erfassen‘) beschreibt eine Grundvorstellung...
Ein Konzept kann eine oder mehrere Eigenschaften einer Menge von Objekten, Eigenschaften, Beziehungen oder Fähigkeiten beschreiben. Somit kann ein Konzept sowohl eine gedankliche Zusammenfassung von Sachverhalten beschreiben, die sich durch gemeinsame Merkmale auszeichnen (siehe Begriff und Vorstellung), als auch eine Zusammenfassung gleicher oder vergleichbarer Beziehungen von Sachverhalten untereinander sein.
http://de.wikipedia.org/wiki/Konzept
Konzepte beschreiben also Eigenschaften von Dingen oder Vorgängen - und zwar abstrahierend.

"Energie" ist definitiv ein Konzept, das als Schlüsselelement Eingang in unsere Theorien gefunden hat.
Ob es darüber hinaus auch "real existiert", also ein wirkliches Ding (oder Vorgang) ist, ist unbekannt.
Wir Menschen neigen sehr dazu unsere Konzepte irgendwann zu verdinglichen, also einfach so zu tun, als würden unsere Abstraktionen "da draußen real existieren".

Wir sollten da IMHO seeehr vorsichtig sein... Konzepte können sich ändern, Dinge bleiben, was sie immer waren.


Grüße
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Skeltek » 17. Feb 2012, 02:54

Sorry, wenn du eine Taschenlampe ins Weltall abfeuerst, so sind die Lichtstrahlen für dich nicht nur in der unendlichen Zukunft, sondern gar nicht mehr da. Trotzdem existieren sie wohl?
Nur, weil sich etwas von dir mit c weg bewegt, bedeutet es noch lange nicht, daß es nicht stattfindet.
Das SL bildet sich in endlicher Eigenzeit, es dauert aus DEINER Sicht nur unendlich lange das von außen zu beobachten.
Außerdem ist Zeit keine skalare Eigenschaft. Prozesse die radial zu einem Gravitationszentrum stattfinden und welche die transversal dazu stattfinden laufen unterschiedlich schnell ab.
c ist in Richtung der Beschleunigungsachse verzerrt. Die Masse(um)verteilung kann das nicht so schnell ausgleichen(Aus Sicht des außen liegenden Koordinatensystems). Der Fall auf eine Singularität zu ist ein dynamischer Prozess, der die radiale Achse/den Raum relativ zu den dazu orthogonalen Achsen verzerrt/dehnt/staucht.
Die Teilchen selbst werden in einer Richtung gedehnt und in der anderen gestaucht. Sie merken selbst nicht zwangsläufig etwas davon, da sie sich lediglich dem reskalierenden Raum angepasst haben...

Wenn man es genau nimmt, vergeht die Zeit nahe an Gravitationszentren am schnellsten. Du als außenstehender Beobachter nimmst das lediglich wahr, als würde sie langsamer vergehen.
Lediglich der geostationäre Beobachter am Gravitationszentrum hat die am langsamsten vergehende Eigenzeit. Ich hoffe ich hab da jetzt nicht groben Mist geschrieben ^^
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 17. Feb 2012, 17:56

seeker hat geschrieben:Wir haben ein extrem kompaktes Objekt (Stern), der gerade unter seiner Gravitation zusammenfällt.
Dabei wird er immer dichter. Je dichter er wird, desto langsamer vergeht seine Eigenzeit (rel. zum Universum). D.h. der Kollaps erscheint für das restl. Universum zunehmend verlangsamt.
Gleichzeitig wird der Stern immer dunkler und seine Strahlung immer langwelliger.
Genau das hat Skel ja auch schon treffend formuliert.
Die Eigenzeit des Sterns , besser gesagt sein Kollapszentrum, ist nicht verlangsamt. Die Zeit in einem Bezugssystem verläuft stets gleichmäßig - sie erscheint aber in anderen Bezugssystemen völlig anders.
Der Stern kann also so dicht werden wie er will, die "Uhr" im Stern läuft völlig unverändert weiter.
Ja, für den außerhalb befindlichen Beobachter erfolgt das immer langsamer, auch wird für ihn der Stern immer dunkler, rotverschobener.
Der Stern selbst kann aber - wie gesagt- in Sekundenbruchteilen seiner Eigenzeit kollabieren.

Übrigens bildet sich der EH erst dann aus, wenn die Materie des Sterns schon so weit kompaktifiziert ist, dass die Gravitation drumherum so stark wird, dass die Fluchtgeschwindigkeit c erreicht. Dass der Eh keine "Grenze" im eigentlichen Sinn ist muss ich Dir garantiert nicht erläutern...

Netten Gruß
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 18. Feb 2012, 13:36

Ich glaube, ihr habt mein Problem noch nicht ganz verstanden.
Das mit den verschiedenen Bezugssystemen hatten wir ja vor Jahren schon, das ist mir schon klar. Es geht mir um einen anderen Punkt, der mir noch nicht klar ist:

Meine Frage ist nicht, ob in dem einen Bezugssystem die Zeit schneller oder langsamer vergeht als in dem anderen, meine Frage ist, wie viel Zeit (gemessen am Alter des Universums) HEUTE, JETZT in einem beliebigen BS vergangen ist?

Die Antwort darauf ist normalerweise, dass man kein allgemeines „JETZT“ definieren kann, da jeder Raumzeitpunkt seine eigene Eigenzeit hat. Eine (zeitliche) Foliation der Raumzeit ist zwar möglich, es gibt aber kein ausgezeichnetes Bezugssystem, das festlegen würde, WELCHE Foliation durchzuführen ist. Damit gibt es keine ausgezeichnete Gegenwart. So weit der Mainstream.

Ich stelle nun folgenden Vorschlag zur Diskussion:

Man könnte eine ausgezeichnete „Metazeit“ (als absolute Zeit) einzuführen, an der die bisher vergangene (gewöhnliche) Zeit (in beliebigen BS) und die verschiedenen lokalen „Zeitgeschwindigkeiten“ (also wie schnell die Zeit in einem BS vergeht) prinzipiell gemessen werden können. Gleichzeitig brauchen/erhalten wir damit ein ausgezeichnetes Bezugssystem. Dieses Bezugssystem könnte sinnvollerweise dasjenige sein, in dem die Zeit mit maximaler Geschwindigkeit vergeht (salopp: dasjenige BS, in dem man am schnellsten altert; das BS, in dem man sich mit „Lichtgeschwindigkeit“ durch die Zeit bewegt). Wir selbst sind da auf der Erde sehr nahe dran. Das exakte gesuchte BS wäre aber im gravitationsfreien Raum zu suchen. Außerdem müsste ein Beobachter in diesem BS relativ zur mittleren Bewegung der Gesamtmaterie des Universums die minimal mögliche (und unbeschleunigte) Geschwindigkeit annehmen, also so sehr in Ruhe sein, als nur möglich ist. Ein BS, das rel. zum Mikrowellen-Hintergrund ruht wäre dafür ein Kandidat. Die vergangene Zeit in diesem BS wäre unsere Metazeit.

Das hätte zur Folge, dass zwar die „Zeitgeschwindigkeit“ z.B. nahe an einem EH verändert wäre (wie auch in SRT-Szenarien), der Zeitpunkt aber (gemessen an der Metazeit), bis zu dem das Universum fortgeschritten ist, überall gleich wäre. Diesen fortschreitenden Zeitpunkt könnte man dann mit Recht „absolute Gegenwart“ nennen.
Warum wäre das so? Weil im gravitativen BS die Uhren zwar (wirklich) langsamer ticken würden, als bei uns, man das aber dort nicht merken würde, weil ja alles (u.a. auch die Gehirnvorgänge, wie auch jedes physikalische Experiment) ebenso verlangsamt wären. Die vergangene Zeit aber, rel. zur Metazeit wäre immer und überall dieselbe.
(Versteht ihr, was ich meine? Ich hoffe, ich konnte mein Konzept so beschreiben, dass verständlich wird, worauf ich hinaus will. Ist es das?)

Warum schlage ich so verrückte, scheinbar unnötige Dinge vor?

Das will ich begründen:

Wenn wir annehmen, dass unsere eigene Zeitebene existiert und „gleichzeitig“ auch eine zweite, zukünftige Zeitebene „wirklich existiert“ (z.B. am EH eines SL oder dahinter), dann kommen wir m. E. zu dem folgenden sehr schwerwiegenden Problem:

Ein Beobachter nahe am EH würde (wenn er seinen Blick vom Loch wegrichtet) prinzipiell alle Zeit des Universums vergehen sehen (wegen der Dilatation, also seiner lokalen Zeitgeschwindigkeit; das Licht des restl. Universums erreicht ihn ja noch). Also könnte er prinzipiell auch sehen, was ihr morgen machen werdet, was die ganze Menschheit in 1000 Jahren tun wird und schließlich könnte er sehen, wie sich das Universum in den nächsten Milliarden Jahren entwickeln wird und wie es schließlich vergehen wird. Er könnte davon zwar evtl. niemandem erzählen (wenn er zu nahe am SL dran ist), aber das ist egal. Es reicht, wenn er es wüsste bzw. prinzipiell wissen könnte.

Wenn er dies jedoch "heute schon" (real) wissen könnte, dann würde das bedeuten, dass alle Zukunft des Universums fest determiniert wäre. Alles wäre absolut fix vorherbestimmt.

Das widerspricht aber dem QM-Zufall, der besagt, dass das Ergebnis des Kollapses der Wellenfunktion NICHT vorherbestimmt, NICHT determiniert ist.
Außerdem wäre es in einem solchen Universum völlig egal, ob ihr morgens noch aus dem Bett aufstehen würdet oder was ihr in eurem Leben tun würdet. Ihr hättet ja eh keine Wahl.

Die zentrale Annahme allen menschlichen Handelns ist, dass wir einen Einfluss auf unsere Zukunft nehmen können. Ohne diese Annahme kann es kein sinnvolles, zielgerichtetes Handeln mehr geben.

Diese Alternative muss ich daher entschieden ablehnen.

Mein Vorschlag einer „absoluten Gegenwart“ kann dabei das Problem lösen, weil mit ihm eine „lokale Zeitgeschwindigkeit“ keine Rolle mehr spielt. Bezugssysteme, in denen die Zeit langsamer vergeht, bewegen sich dann dennoch genau so schnell durch die Metazeit (nur einfach mit weniger "Zeittakten", es passiert dort weniger in derselben Metazeitspanne).

Ich sehe im Moment nur diese zwei Alternativen:

Entweder man nimmt an, dass das Innere von SL (und evtl. auch die nähere Umgebung am EH) schon heute „im Irgendwann“ existiert und nimmt damit gezwungenermaßen auch an, dass alles determiniert ist und außerdem gleich noch an, dass an der QM etwas nicht stimmt - oder man folgt meinem oder einem ähnlichen Konzept.

Ich bitte euch um eine kritische Prüfung meines Konzepts. Ich bin gespannt auf eure Kommentare. Falls mir Fehler in meinen Überlegungen nachgewiesen werden können oder weitere Alternativen aufgezeigt werden, ist mir das auch sehr recht. Dieses Thema ist mir wichtig. Es war damals mein Einstiegsthema in dieses Forum...

Beste Grüße
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von gravi » 18. Feb 2012, 15:54

Mir ist hier zunächst ein Punkt ganz wichtig, den wir unbedingt klären müssen:

Ich bin der Ansicht, dass es ein großer Irrtum ist wenn man glaubt, dass man in der nahen Umgebung eines Schwarzen Lochs die ganze Zukunft des Universums "sehen" könnte. Dazu ist zu sagen:

- wirklich sehen kann man aus der Umgebung eines SL's nicht viel. Denn je näher man an den Horizont kommt, umso mehr umschließt einen die Schwärze des Lochs - eben bedingt durch die relativistischen Effekte. Man sieht also schon mal überwiegend nichts. Das restliche Licht aus dem Universum wird dazu immer blauverschobener, und zwar richtig extrem! Das geht dann sicherlich in Richtung Röntgenstrahlung, am Ende sind es nur noch Gammaphotonen die man "sieht".

- Das Licht, welches am Loch ankommt, stammt stets aus der Vergangenheit. Es kann nicht von Ereignissen stammen, die noch gar nicht stattgefunden haben. Das kann unmöglich funktionieren - es sei denn, es gibt eine "göttliche" Vorherbestimmung. Ich könnte doch z.B. als Wesen einer Superzivilisation Dir jetzt einen Streich spielen. Du beobachtest (angeblich) die Entwicklung eines benachbarten Sterns über alle Stadien seiner Entwicklung bis hin zur Bildung eines erkalteten Neutronensterns. Denkste! Mit meiner Superbombe jage ich ihn kurzerhand in die Luft und Du wirst niemals den erhofften Neutronenstern sehen.

Ich hoffe meine Zweifel an der herrschenden Meinung verständlich angemeldet zu haben.

Die Geschichte mit der universellen "Metazeit" wirst Du vermutlich begraben müssen. Zeit verläuft nun einmal überall anders, es gibt ja im Kosmos weder gravitationsfreie Räume noch solche, die absolut ruhend sind. Wenn das so wäre, könnten wir ja auch einen absoluten, unveränderlichen Bezugspunkt festlegen und alle Messungen darauf beziehen. Auch aufgrund der Expansion der Raumzeit ist die Zeit überall unterschiedlich.
Ich kenne nur eine Möglichkeit, die Zeit quasi auf Null zu drehen bzw. anzuhalten: Man bewege sich mit Lichtgeschwindigkeit. So man das aber macht, sieht man leider nix mehr - man kann keine Ereignisse mehr feststellen und damit nutzt das dann auch nur wenig...

Schöne Grüße

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 18. Feb 2012, 16:44

gravi hat geschrieben:Ich bin der Ansicht, dass es ein großer Irrtum ist wenn man glaubt, dass man in der nahen Umgebung eines Schwarzen Lochs die ganze Zukunft des Universums "sehen" könnte.
Genau der Ansicht bin ich auch, es kann nicht einmal im Prinzip gehen! Das ist es ja gerade...
gravi hat geschrieben:- wirklich sehen kann man aus der Umgebung eines SL's nicht viel. Denn je näher man an den Horizont kommt, umso mehr umschließt einen die Schwärze des Lochs - eben bedingt durch die relativistischen Effekte. Man sieht also schon mal überwiegend nichts. Das restliche Licht aus dem Universum wird dazu immer blauverschobener, und zwar richtig extrem! Das geht dann sicherlich in Richtung Röntgenstrahlung, am Ende sind es nur noch Gammaphotonen die man "sieht".
Das ist klar, jedoch spielt das alles keine Rolle, denn es geht um's Prinzip. Es kommt immer noch Licht an (muss ja). Die Information bleibt auch bei blauverschobenen Licht erhalten - darum geht es.
gravi hat geschrieben:Das Licht, welches am Loch ankommt, stammt stets aus der Vergangenheit. Es kann nicht von Ereignissen stammen, die noch gar nicht stattgefunden haben
AHA! Das läuft genau auf das hinaus, was ich auch sage!
Wenn man nun gleichzeitig sagt, dass SL in unserer Zukunft liegen, dann liegen sie in allen BS in der Zukunft. Da die Zukunft noch nicht existiert, existieren SL noch nicht (als fertige Objekte). Ich halte diese Schlussfolgerung immer noch für unausweichlich.

Dass man meine "Metazeit" vielleicht nicht physikalisch/mathematisch verankern kann ist möglich, vielleicht ginge es auch nur aus einem BS von außerhalb des Universums. Ich brauche sie im Moment haupsächlich nur als Idee, um den Gedanken einer allgemeinen Gegenwart (bzw. eines allgemein gültigen momentanen Alters des Universums) zu verdeutlichen.
Immerhin ist das von mir vorgeschlagene BS das einzige, aus dem heraus es auf keinen Fall zu Zeitparadoxien kommen kann, selbst man verschiedene existierende Zeitebenen annehmen würde, denn alle anderen Zeitebenen wären früher als in diesem BS. D.h. nur aus diesem BS heraus ist auch dann absolut gesichert, dass man immer in die Vergangenheit, niemals in die Zukunft schaut.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Timm » 18. Feb 2012, 17:11

seeker hat geschrieben:
gravi hat geschrieben:Ich bin der Ansicht, dass es ein großer Irrtum ist wenn man glaubt, dass man in der nahen Umgebung eines Schwarzen Lochs die ganze Zukunft des Universums "sehen" könnte.
Genau der Ansicht bin ich auch, es kann nicht einmal im Prinzip gehen! Das ist es ja gerade...
Es kommt darauf an, was mit "ganzer Zukunft" gemeint ist. So wie der entfernte Beobachter Vorgänge nahe am EH extrem verlangsamt sieht, erscheinen einem knapp außerhalb des EH stationären Beobachter die weit entfernten Vorgänge (Lebenszyklus eines Sterns) rasend schnell. Ein supermassives SL verdampft ja ziemlich langsam. Der stationäre Beobachter am EH könnte deshalb das Ende jeglicher Sternentstehung in dem für ihn sichtbaren Teil des Universums also prinzipiell erleben. Natürlich ist da die leidige Energiefrage.

Gruß, Timm

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 18. Feb 2012, 17:37

Timm hat geschrieben:Es kommt darauf an, was mit "ganzer Zukunft" gemeint ist.

Genau.
Timm hat geschrieben:So wie der entfernte Beobachter Vorgänge nahe am EH extrem verlangsamt sieht, erscheinen einem knapp außerhalb des EH stationären Beobachter die weit entfernten Vorgänge (Lebenszyklus eines Sterns) rasend schnell.
Ja, das schon.

Noch einmal:
Wenn er gesehen hat, dass ein Stern in 10s Eigenzeit vergangen ist (was aus unserer Sicht 5 Milliarden Jahre dauert), WO in der Zeit befindet er sich dann?
Er muss sich ja dann in einer Zeit befinden, die mindestens 5 Milliarden später ist OBWOHL er nur 10s gealtert ist! Genau das würde er ja auch feststellen, wenn er sich dann wieder vom SL entfernen täte/könnte. Das ist der Kern dessen, was ich meine.

Grüße
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Timm » 18. Feb 2012, 18:02

gravi hat geschrieben:Doch seit Jahren "plagt" mich ein Gedanke hierzu, den ich einfach mal zur Diskussion stellen möchte:

Es heißt doch, dass Teilchen immer schneller werden, je näher sie dem Horizont kommen. Unterhalb des Horizonts sollen sie auf Lichtgeschwindigkeit, ja sogar darüber beschleunigt werden. Das bedeutet, dass sie extrem energiereich werden.
Jetzt kommt's: Könnte es nicht sein, dass die Teilchen dem Äquivalenzprinzip gehorchend wieder zu dem werden, aus was sie entstanden - nämlich Photonen! Materie ist ja letzten Endes nichts als "ausgefrorene" Energie. Das Problem, sich vorstellen zu müssen, wie Materie derart hoch komprimiert werden kann, entfiele damit.
Du meinst wohl die Äquivalenz von Masse und Energie.
Es geht um die Frage, ob die diversen Symmetriebrechungen reversibel sind. Wenn man ein Gas abkühlt, werden die Phasenübergänge gasförmig/flüssig und flüssig/fest reversibel durchlaufen. Warum sollte es beim Verdichten von Materie und dem damit einhergehenden Temperaturanstieg nicht ähnlich sein? Ich wüßte nicht, was dagegen spricht, daß die einfallende Materie in der GUT-Ära landet. Wie die Reise zur Planck-Ära dann weitergeht, dürfte der Quantengravitation vorbehalten sein. Ich glaube nicht, daß man hier noch von Teilchen spricht, sondern von einem Energiefeld, wie auch immer.

Gruß, Timm

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Timm » 18. Feb 2012, 18:45

seeker hat geschrieben: Noch einmal:
Wenn er gesehen hat, dass ein Stern in 10s Eigenzeit vergangen ist (was aus unserer Sicht 5 Milliarden Jahre dauert), WO in der Zeit befindet er sich dann?
Er muss sich ja dann in einer Zeit befinden, die mindestens 5 Milliarden später ist OBWOHL er nur 10s gealtert ist! Genau das würde er ja auch feststellen, wenn er sich dann wieder vom SL entfernen täte/könnte.
So ist es auch, das Zwillingsparadoxon der ART. Und deshalb kann man nicht von der Vorbestimmtheit der Zukunft sprechen.

In welcher Zeit befindet sich dieser stationäre Beobachter? Er selbst in seiner eigenen, die aus der Sicht des entfernten Beobachters entsprechend langsam vergeht.

Gruß, Timm

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 18. Feb 2012, 19:58

Daraus folgt dann, dass bis heute noch kein Raumfahrer in ein SL gestürzt sein kann, denn er hätte dabei das Vergehen des Universums gesehen bzw. prinzipiell sehen können. Da dies noch nicht geschehen ist (wir existieren noch), kann er auch noch nicht hineingestürzt sein.
Wenn man den Raumfahrer allgemeiner durch Materie ersetzt, kommt man zu dem Schluss, dass noch überhaupt keine Materie in ein SL gestürzt sein kann (bis über den EH hinaus).

Grüße
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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Timm » 18. Feb 2012, 23:10

Es ist schon ein Unterschied, ober der Raumfahrer ins SL stürzt oder knapp über dem SL stationär ist. Daß wir noch existieren, steht mit dessem Schicksal allerdings so oder so in keinem Kausalzusammenhang.

Gruß, Timm

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von seeker » 18. Feb 2012, 23:50

Selbstverständlich besteht ein Kausalzusammenhang (wenn auch ein zunehmend einseitig werdender bei Annäherung an den EH), denn das Licht, das der Astronaut zurückblickend sieht, wird ja von uns respektive dem Univerum ausgesendet.
Was hinter dem EH passieren würde ist mir noch nicht klar. Das spielt aber eine untergeordnete Rolle, denn zuvor muss ja erst einmal der EH erreicht und überquert werden.
Timm hat geschrieben:Es ist schon ein Unterschied, ob der der Raumfahrer ins SL stürzt oder knapp über dem SL stationär ist
Mag sein. Siehst du einen Weg, dass dieser Unterschied hier relevant sein könnte?

Ich sehe immer noch keinen Ausweg aus der dargestellten Schlussfolgerung.

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Re: Das Innere Schwarzer Löcher

Beitrag von Skeltek » 19. Feb 2012, 05:03

Ein ins SL frei fallender Beobachter sieht alles! rotverschoben(okay, höchstens seitlich vielleicht etwas blauverschobener?). Nur ein geostationärer Beobachter sieht das Universum über ihm blaverschoben.
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