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Ist die Gravitationskonstante wirklich eine Naturkonstante ?

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
HaPe
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Ist die Gravitationskonstante wirklich eine Naturkonstante ?

Beitrag von HaPe » 29. Mär 2008, 15:43

... oder eine Funktion anderer Naturkonstanten oder Größen des Universums ?


Hallo,

in meinem zweiten Beitrag in diesem Forum möchte ich zur Diskussion stellen, ob die Gravitationskonstante G wirklich eine Naturkonstante ist oder aber eine Funktion von anderen Konstanten oder Größen des Universums.

Der aktuellste Wert für G (siehe CODATA) beträgt

\fed G = (6.67428+-0.00067)*10^(-11) * m^3 /(s^2*kg)

Obwohl der Wert der Gravitationskonstanten erstmals vor mehr als 200 Jahren bestimmt wurde (Cavendish-Experiment), ist die Gravitationskonstante eine der Naturkonstanten mit der größten Messunsicherheit.

Die Gravitationskonstante wird als eine der Grundkonstanten der Physik betrachtet. Dennoch steht eine theoretische Erklärung für den Wert der Gravitationskonstanten aus.

Ich möchte im folgenden einen Versuch unternehmen, einen Zusammenhang zu anderen Naturkonstanten oder Größen des Universums herzustellen.

Betrachtet man die physikalische Einheit von G

\fed (m/s)^2*m*1/(kg)

so hat man bereits einen Hinweis, aus welchen anderen Konstanten oder Größen man die Gravitationskonstante zusammensetzen könnte.

Der erste Faktor hat die Dimension einer Geschwindigkeit zum Quadrat.

Der zweite Faktor hat die Dimension einer Länge.

Und der Kehrwert des dritten Faktors hat die Dimension einer Masse.

Setzt man jetzt für den ersten Faktor den Wert der Lichtgeschwindigkeit c0 zum Quadrat ein, so ergibt sich für diesen Faktor

\fed c_0^2 =9*10^16 *m^2/s^2

Für den zweiten Faktor setzt man den Radius des Universums ein. Dieser ergibt sich aus dem Alter des Universums von etwa T0 = 13.7 Milliarden Jahren und der Annahme, dass sich das Universum seit dem Urknall mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, zu

\fed R_0 = T_0 * c_0 = (13.7*10^9*365*86400 s) *(3*10^8 *m/s) ~= 1.30*10^26 *m

Zur Bestimmung des dritten Faktors benutzt man den Zusammenhang

\fed M_0 = V_0 * \rho_0

Dabei ist V0 das Volumen des Universums. Wenn man annimmt, dass das Universum die Form einer Kugel im 3-dimensionalen Raum hat, so ergibt sich für V0

\fed V_0 = 4/3 *\pi*R_0^3 ~= 9.20*10^78 *m^3

Setzt man für die Dichte des Universums den zur Zeit genauest bekannten Wert (WMAP-Sonde) von

\fed \rho_0 = 9.9*10^(-27) *kg/(m^3)

ein, so ergibt sich für die Masse M0 des Universums

\fed M_0 ~= 2.18*10^52 *kg

Mit den gefundenen Zahlen ergibt sich

\fed (c_0^2*R_0)/M_0 ~= (9*10^16 * 1.30*10^26)/(9.20*10^52) *(m^3)/(s^2*kg)~= 12.7*10^(-11)*(m^3)/(s^2*kg)

Der gefundene Wert unterscheidet sich nur um etwa den Faktor 2 vom gemessenen Wert der Gravitationskonstanten !

Deshalb stelle ich die folgende Gleichung zur Diskussion :

\fed G = ((c_0^2*R_0)/M_0)

Zugegeben, es stecken eine ganze Reihe von Annahmen und zahlenmäßige Unsicherheiten in der Berechnung. Aber trotzdem finde ich es ganz erstaunlich, dass der so gefundene Wert nur wenig vom Wert der Gravitationskonstanten abweicht.

Auch kann ich nicht ausschliessen, dass sich der angenommene Zusammenhang zwischen Gravitationskonstante, Größe und Masse des Universums aus den Friedmann-Gleichungen ergibt oder bei der Bestimmung der Dichte des Universums benutzt wurde.

Was meint Ihr dazu ?

HaPe
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Beitrag von tomS » 29. Mär 2008, 17:35

Hallo,

es gab schon immer wieder mal Ansätze, Theorien mit variablen Naturkonstanten (G, alpha, c, ...) zu konstruieren. Dirac war wohl der erste, der ein variables G untersucht hat. In einer alternativen Theorie zur ART, der sogenannten Brans-Dicke-Theorie, existiert ein zusätzliches Skalarfeld, dessen Stärke den Wert von G festlegt. In den Superstringtheorien gibt ebenfalls Skalarfelder, die AUswirkungen auf Kopplungskonstanten haben können.

Fakt ist, dass die heute bekannten Messungen der Naturkonstanten auf einer zu kurzen Zeitskala erfolgen (einige Jahrzehnte), bzw. dass die astronomischen Vergleichsmessungen zu große Fehler haben, um Messungenauigkeiten von real existierenden Veränderungfen zu unterscheiden. Außerdem gibt es bisher keine anerkannte physikalische Theorie, die neben derartigen Vorhersagen noch andere, bestätigte Vorhersagen macht.

Es gibt also ein paar Ideen dazu, aber das ist alles schon noch sehr spekulativ.
Gruß
Tom

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Beitrag von gravi » 29. Mär 2008, 17:59

Der von HaPe gefundene Zusammenhang klingt recht interessant, wenn auch ein Faktor von 2 schon eine beachtenswerte Abweichung darstellt.

Allerdings muss ich auch Tom beipflichten, die Vermessungen unserer "Konstanten" erfolgen in bislang viel zu kurzen Zeiträumen, um überhaupt Veränderungen wahrnehmen zu können.

So gibt es z.B. auch Ansätze, dass selbst die Lichtgeschwindigkeit, die für uns alles als unveränderlich gilt, im jungen Kosmos ganz andere Werte hatte. Was eine elegante Umschiffung der ungeliebten Inflationsphase bedeuten könnte.

Auf jeden Fall ist es aber ganz ausgezeichnet, wenn solche Überlegungen wie die vorliegende hier eingebracht werden - schließlich "lebt" unser Forum davon und wir haben neuen Diskussionsstoff :D

Netten Gruß
gravi
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Beitrag von HaPe » 29. Mär 2008, 18:59

Hallo Gravi,

ein Faktor 2 Abweichung vom tatsächlichen Wert der Gravitationskonstanten find ich gar nicht so viel, in Anbetracht der beteiligten Zehnerpotenzen.

Mein Experimentalphysik-Prof war schon zufrieden, wenn wir bei einer Übungsaufgabe die richtige Zehnerpotenz als Antwort hatten :) Der exakte Wert der Lösung interessierte ihn nicht so.

HaPe
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Beitrag von gradient » 29. Mär 2008, 21:37

Hallo HaPe,

das Problem mit dem Faktor 2 kann man vermeiden, trotzdem halte ich nicht viel davon:
Die Dichte des Universums ist in etwa die kritische Dichte:
\fed\mixon\rho_c=(3H_0^2)/(8\pi G)
Dann ist die Masse
\fed\mixonM=(R^3 H_0^2)/(2G)
Würde man konstante Expansion annehmen (was Fahr und Heyl gemacht haben: sie setzten an, dass rho ~ 1/a^2) dann folgt mit
\fed\mixonR=ct
und
\fed\mixonH_0=1/t
die Gleichung
\fed\mixonG=Rc^2/2M

Damit G konstant bleibt (willst du das überhaupt?) muss M~R.


Wie gesagt, das ist m.E. nicht zielführend.


Nachtrag:
Interessant könnte auch der Zusammenhang von G zur Planck-Skala sein, z.B.
\fed\mixont_p^2=(h_(quer) G)/c^5

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Beitrag von wilfried » 29. Mär 2008, 22:41

Liebe Freunde

mal ganz weg von den Gleichungen, mal hin zur philosophischen Überlegung:

Eine Gravi"konstante" kann doch nur dann konstant sein, wenn sichergestellt ist, dass sich die physikalischen Gegebenheiten nicht ändern. Und das, wie ja bereits hier erwähnt: langfristigst!!

Somit ist diese "Konstante" für uns und unsere nahe Umgebung gewiß als Rechengröße einfrierbar, aber beileibe nicht für das ganze Universum.

Sehen wir uns doch unsere eigenen Diskussionen an. So hat Tom den Physiker Smolin gerade angeführt, der Multiversen erkennen will. Oder nehmen wir die Fragen der Hubble "Konstanten", die offensichtlich auch nicht konstant ist.

Wie auch immer unsere Physik tickt, mehr und mehr erhalte ich den Eindruck:

WIR WISSEN ES nICHT

Aber wir bauen uns Modelle, die unsere lokale Physik zufriedenstellen und phantastisch gut funktionieren.

Aber in der fernen Welt, da ist meines Erachtens noch genügend Unwissenheit oder gar Spekulation über die WIRKLICHE Physik, asl das einer sagen kann:

ja G ist konstant.

Was Du, HaPE, hier verfasst hast ist eine sehr anerkennenswerte Darstellung der Betrachtung dieser Größe der seitens gravi und gradient verdeutlichte Fehler von 2 bestätigt auch, dass hier ein Naheffekt sehr gründlich diskutiert und ich sage auch manifestiert werden kann, aber eben nur der Naheffekt.


Netten Gruß von

Wilfried
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Beitrag von HaPe » 30. Mär 2008, 11:20

Hallo,

mir ging nicht nur darum, ob G zeitlich gesehen konstant ist. Da müsste man bei der großen Messunsicherheit bei der Bestimmung von G sicher eine ganze Weile lang den Wert von G bestimmen, um sagen zu können, ob es zeitlich konstant ist.

\fed diff(G,t) = pdiff(G,c_0)*diff(c_0,t) + pdiff(G,R_0)*diff(R_0,t) + pdiff(G,M_0)*diff(M_0,t)

Falls man annimmt, dass c0 und M0 konstant sind und sich nur der Radius R0 des Universums sich mit der Zeit ändert, ergäbe sich

\fed (diff(G,t)) = pdiff(G,R_0)*diff(R_0,t)

Aus dem von mir angenommenen Zusammenhang

\fed G = ((c_0^2*R_0)/M_0)

ergäbe sich

\fed diff(G,t) = ((c_0^3)/M_0) = (G*c_0)/(R_0)

wobei

\fed diff(R_0,t) = c_0

angenommen wurde.

die zeitliche Änderung von G ergibt sich dann zu :

\fed diff(G,t) = (G*c_0)/(R_0) = G/T_0

Bei einer Messgenauigkeit von 10^-6 von G müsste man entsprechend 1 Millionstel des Alters des Universums lang messen (also nur 13700 Jahre :-D ), um eine zeitliche Änderung von G feststellen zu können. Bei einer Messgenauigkeit von 10^-4 aber schon 1.3 Millionen Jahre :(

Mir ging es aber nicht nur darum, zu diskutieren, ob G zeitlich konstant ist, sondern auch darum -falls man G auf andere Größen und Konstanten zurückführen kann- die Zahl der Naturkonstanten nicht um eine verringern könnte/sollte/müsste.

HaPe
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Beitrag von wilfried » 30. Mär 2008, 11:42

Lieber HaPe

das mit der Verringerung / Vergrößerung der Anzahl der Naturkonstanten ist nicht mal einfach so getan, nur weil irgendeiner irgendwas Nettes schreibt. Darüber beraten und wachen "wichtige" Gremien.
Im Ingenieursbereich sind das die Normenausschüsse, ei den Physikern weiß ich nicht, wie sich diese Ausschüsse nennen.

Sollte sich je die Nichtkonstanz einer heutigen Naturkonstante beweisen!!!, dann wird dies sicherlich zur gegebenen Zeit zu einer Änderung führen.

Gruß

Wilfried
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Beitrag von tomS » 30. Mär 2008, 11:44

Nochmal einige Anmerkungen von meiner Seite:

R = 2GM/c² ist doch die Gleichung für den Schwarzschildradius eines SLs der Masse M. Bedeutet dies, dass HaPe's Gleichungen so interpretiert werden können, dass der Radius des sichtbaren Universums seinem Schwarzsschildradius entspräche?

In jedem Fall ist klar, dass von den verwendeten Konstanten alle bis auf eine als fundamental angesehen werden können und die jeweils letzte als abhängig betrachtet wird. Dass HaPe sich für G entscheidet, müsste noch irgendwie begründet werden. Ich könnte ja auch c als Funktion der anderen ansehen c=c(G, R, M) oder die "natürliche" Wahl treffen und eben R=R(G, c, M) setzen.

Was bei HaPe's Überlegungen fehlt, ist eine mikrophysikalische Erklärung der Variabilität von G. Jede heute etablierte Theorie erklärt globale Daten durch lokale Wechselwirkungen. G hat ja nicht nur kosmologische Bedeutung, sondern durchaus auch Auswirkungen auf loaklen Skalen (Milimeter und weniger).
Gruß
Tom

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Beitrag von HaPe » 30. Mär 2008, 19:37

Hallo,

Gravi meinte, der Faktor 2 Abweichung zum gemessenen Wert von G sei recht groß.


Falls man für die Topologie des Universums nicht eine 3-dimensionale Kugel annimmt, sondern eine 4-dimensionale Kugel, so ergibt sich dieses "Volumen" zu

\fed V(4) = \pi^2 / 2 * R^4

Man muss dann die Ableitung nach R bilden, um die Formel für die "Oberfläche" der 4-Kugel zu bekommen. Diese "Oberfläche" -im 3-dimensionalen ein Volumen- ergibt sich zu

\fed V = 2*\pi^2 * R^3

Dieses Volumen ist um den den Faktor 1.5 größer als das Volumen einer 3-dimensionalen Kugel. Multipliziert man die vorher von mir angegebene Masse des Universums von 2.18*10^52 kg mit diesem Faktor, so ergäbe sich für die Gravitationskonstante der Wert

\fed G = 8.47 * 10^(-11) *(m^3)/(s^2*kg)

Dieser Wert liegt sogar nur ca. 27 % über dem gemessenen Wert von G

Dreht man jetzt noch ein bischen am Alter des Universums oder an der Dichte, so kann man bestimmt noch eine bessere Übereinstimmung erreichen :)

HaPe
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Beitrag von tomS » 30. Mär 2008, 20:01

Vorsicht, du kannst nicht einfach eine neue Dimension erfinden! Die Topologie des Universums ist wohl keine vierdimensionale Kugel. Also bleib besser bei drei Raumdimensionen.

Der Faktor 2 bereitet dir keine Probleme, wenn er, wie ich angeregt habe, über den Schwarzsschildradius ins Spiel kommt.

Du musst aber eine lokale und physikalische Erklärung dafür abgeben, warum G variabel sein sollte, nicht nur Numerologie betreiben. Außerdem musst du erklären, warum gerade G variabel sein sollte und nicht c.
Gruß
Tom

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Rechenfehler

Beitrag von HaPe » 30. Mär 2008, 20:04

Hallo,

da ist mir bei meinem letzten Eintrag ein Faktor pi bei der Berechnung des Volumens verlorengegangen.

Der Wert der Gravitationskonstante mit Berücksichtigung des fehlenden Faktors pi beträgt dann nur noch

\fed G = 2.69 * 10^(-11) *(m^3)/(s^2*kg)

Dieser Wert ist allerdings um mehr als die Hälfte zu klein

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4 Dimensionen oder 3 Dimensionen ?

Beitrag von HaPe » 30. Mär 2008, 20:13

Hallo TomS,

meiner Auffassung nach ist das Universum zwar unbegrenzt, aber trotzdem endlich. In Analogie zu einer Kugeloberfläche, die auch unbegrenzt ist, aber dennoch endlich.

Damit unsere 3-dimensionale Welt ebenfalls unbegrenzt, aber trotzdem endlich sein soll, benötigt man, wie ich denke, auf jeden Fall eine weitere Dimension

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Beitrag von gradient » 30. Mär 2008, 21:28

Aber wer sagt, dass die Topologie des Universums nicht die eines Torus ist?

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Beitrag von tomS » 30. Mär 2008, 21:40

Du musst unterscheiden, ob du vom Raum oder von der Raumzeit sprichst.

Du musst mir also erklären, was du damit meinst:
meiner Auffassung nach ist das Universum zwar unbegrenzt, aber trotzdem endlich
Ist das hier zitierte "Universum" eine Drei- oder eine Vier-Mannigfaltigkeit?

Was meinst du mit
Damit unsere 3-dimensionale Welt ebenfalls unbegrenzt, aber trotzdem endlich sein soll, benötigt man, wie ich denke, auf jeden Fall eine weitere Dimension
Eine dreidimensionale Welt kann für sich alleine sehr wohl unbegrenzt, aber trotzdem endlich sein, Bsp. S³ (Drei-Sphäre) oder T³ (Drei-Torus) - letzterer ist sogar überall flach (hat also verschwindende Krümmung).

Ich bleibe dabei, du kannst nicht einfach eine vierte Dimension herbeizaubern. Wenn du das Volumen des vierdimensionalen Universums berechnen möchtest, dann musst seinen "Radius" in der vierten Dimension kennen. Warum sollte der identisch zu dem in drei Dimensionen sein?

Außerdem bin ich der Meinung, dass ein Faktor 2 (den du über den Schwarzschildradius geschenkt bekommst) überhaupt kein Problem darstellt. Für einen Ansatz, der auf eine versteckte Wahrheit hinweißt, ist das allemal ausreichend. Du müsstest nur etwas über die versteckte Wahrheit selbst erzählen.

Mein Hinweis auf den Schwarzsschildradius war auch noch anders zu verstehen: ich glaube nicht, dass du der einzige bist, der diese Idee hatte; such doch mal im Internet, ob es eine Theorie gibt, nach der sich diese Beziehung ergibt.
Gruß
Tom

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3-Sphäre

Beitrag von HaPe » 31. Mär 2008, 20:11

Hallo TomS

ich sprach nicht von der Raumzeit, diese weitere Dimension habe ich nicht gemeint.

Ich sprach von der "Oberfläche" einer 4-dimensionalen "Kugel" (das ist eine 3-Sphäre, wie von Dir erwähnt). Die "Oberfläche" dieser 4-dimensionalen Kugel ist aber eine 3-dimensionale "Welt". Sie ist für die Wesen, die in ihr wohnen, unbegrenzt. Dennoch ist die "Oberfläche" der Kugel -für einen aussenstehenden Beobachter- endlich. So ungefähr stelle ich mir -stark vereinfachend- unser Universum vor.

Warum sollte eine solche 4-dimensionale Kugel keinen Radius haben ? Mathematisch ist das sicher möglich. Und diesen Radius kann man zwar nicht messen, aber rechnerisch bilden mit Hilfe der Lichtgeschwindigkeit (eine andere plausible Geschwindigkeit fällt mir dazu nicht ein) und dem Alter des Universums.

\fed R_0 = c_0 * T_0

Das Universum wäre einfach wie -in 3 Dimensionen- ein Luftballon, welcher aufgeblasen wird. Und je weiter sich 2 Punkte auf der Oberfläche voneinander befinden würden, umso schneller würden sie sich voneinander entfernen.

In besseres Bild fällt mir nicht ein. Es ist halt nun mal nicht leicht, sich mehr als 3 Dimensionen vorzustellen.

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Beitrag von gradient » 31. Mär 2008, 20:26

Hallo,

mir fällt noch eine Ungreimtheit auf (vllt. mache ich auch nur einen Denkfehler): R=c*t ist eine Laufzeitentfernung, aber keine physikalische Entfernung, wie z.B. die mitbewegte Entfernung. Während das Licht 13,7 Mrd. Ly zurücklegte, expandierte das Universum. Nach dem heutigen Modell hat das Universum eine Größe (mitbewegte Entfernung, also Radius JETZT) von ~ 47 Mrd. Lichtjahren (modellabhängig). Nur wenn das Universum statisch wäre, würde R=13,7 Mrd. Lichtjahre betragen.

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Beitrag von wilfried » 31. Mär 2008, 22:27

Liebe Freunde

die Diskussion erscheint mir momentan etwas ins Nirvana abzudriften.

Ich versuche mal einen Faden aufzugreifen:

Dem HaPe geht es inerster Linie darum festgestellt zu wissen ob nun die Größe G eine Konstante ist oder nicht. Der Faktor 2 ob nun da oder nicht spielt dabei keine oder nur eine sehr unbedeutende Rolle.

Auch die Frage nach 3 oder 4 Dimensionen, auch das sei erst mal völlig weggelassen.

Wenn G eine Konstante ist, dann ist diese Größe unveränderbar.
Das Wesen einer Konstante ist eben das der Unveränderbarkeit.

HaPe sagte:
Mir ging es aber nicht nur darum, zu diskutieren, ob G zeitlich konstant ist, sondern auch darum -falls man G auf andere Größen und Konstanten zurückführen kann- die Zahl der Naturkonstanten nicht um eine verringern könnte/sollte/müsste.
Das ist ein sehr subtiler Satz, denn:

1. wenn G eine Konstante ist, dann ist sie zwangläufig auch zeitlich unveränderbar
2. Wenn G auf andere Größen und Konstanten zurückführbar ist, dann ist G eine abhängige Größe, die auch konstant sein könnte. Dann aber müssten alle beteiligten Größen entweder konstant sein oder deren Koeffizienten so beschaffen sein, dass dadurch eine Konstanz für G "heraus" käme.

In der Technik kann ich das tun, aber in der Natur ist das nahezu unmöglich oder besser äußerst unwahrscheinlich.

Beispiel aus der Technik: die Darstellung der Bandgapspannung. Diese kann ich mir "zusammenbauen", da ich die Temperaturkoeffizienten der Basis-Emitterspannung (ca. -2mV/K) und der Temperaturspannung KT/e (ca. 87uV/K) kenne. Die Bandgapspannung ergibt sich zu:

U_BG = U_BE + alpha*uT Soll U_BE konstant über der Temperatur sein, so wird alpha ca. 23.

Das Beispiel soll Dir nur zeigen, dass ich durchaus eine "Konstante" "basteln" kann.

Es ist wie ich bereits sagte ein nicht trivialer Akt eine Größe in der Naturwissenschaft als Konstante zu erklären bzw. eine Größe als Variable zu erklären.

Da müssen sehr gute Beweisführungen her. Irgendwelche Hin- und Herrechnungen, die sich immer machen lassen, führen da nicht zum Ziel.

Mit diesem Gedankengut solltest Du sehr vorsichtig umgehen, denn tatsächlich ist das eines der empfindlichsten Kapitel der naturwissenschaft festzustellen ob eine Größe konstant ist oder nicht.

Ich denke, wir sollten das Kapitel hier damit schliessen oder?

Gruß

Wilfried
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Beitrag von tomS » 1. Apr 2008, 00:32

Ja, etwas Ordnung wäre schon OK.

Ich mag nicht engstirnig erscheinen, aber den Faktor zwei finde ich interessant, weil damit eben genau die Beziehung für den Schwarzschildhorizont gilt. Ansonsten gebe ich Wilfried recht, bei derartigen Betrachtungen spielen Fehler <10% wirklich keine Rolle.

@Gradient am 30.03. - wir haben wohl zeitgleich gepostet, deswegen evtl. etwas Verwirrung: Theoretisch könnte das Universum natürlich ein Torus sein. Glaub ich zwar nicht, aber ich kenne auch kein Argument, das dagegen spricht.

@HaPe: OK, also die Zeit meinst du nicht, dann passt das schon mal zusammen. Aber ich muss bzgl. der Argumentation mit der Kugel und ihrer Oberfläche nochmal nachhaken.
Zunächst: wenn der Topologe von einer Kugel bzw. Kugeloberfläche (engl. sphere) spricht, dann meint er IMMER die Oberfläche, also die Verallgemeinerung der Bedingung
a²+b²+c²+... = 1
Wenn er das Kugelinnere meint, das sagt er auch das Kugelinnere (engl. ball), also
a²+b²+c²+... < 1.

Damit interpretiere ich deine Aussage "Oberfläche einer 4-dimensionalen Kugel" jetzt richtig als 3-Sphäre = S³. Du berechnest das Integral über die S³ (ich hab die Formel nicht nachgeschaut, glaub ich dir) und vergleichst sie mit dem Volumen einer dreidimensionalen Kugel (Faktor 1.5). Ich denke, da meinst du jetzt wieder den Ball, also a²+b²+c² <1> c aus, was dazu führt, dass der sichtbare Bereich des Universums (also das Innere des Horizontes) effektiv kleiner wird bzw. einen geringeren Teil des Universums überdeckt. Welche Ausdehnung möchtest du denn jetzt mit c ansetzen - die des Radius' in der unphysikalischen vierten Dimension, oder die gemessen auf der S³?

Ich weiß nicht, ob wir das Thema schon abschließen sollten. Es gibt tatsächlich Überlegungen, ob G variabel sein könnte (Dirac ist ja nicht irgendwer) oder evtl. auch c!

Evtl hat Ray Lust, was über diese verschiedenen Ansätze zu schreiben. Ich würde aber anregen, das unter "Grenzbereiche" einzusortieren.
Gruß
Tom

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Beitrag von wilfried » 1. Apr 2008, 09:38

Liebe Freunde

@ Tom
Ich weiß nicht, ob wir das Thema schon abschließen sollten. Es gibt tatsächlich Überlegungen, ob G variabel sein könnte (Dirac ist ja nicht irgendwer) oder evtl. auch c!

Evtl hat Ray Lust, was über diese verschiedenen Ansätze zu schreiben. Ich würde aber anregen, das unter "Grenzbereiche" einzusortieren.
Ich will ja auch nicht barsch ein Thema stoppen, nur habe ich gesehen, dass die Diskussion im Kreise geht und an Sachinhalten nicht viel neues dazu kam.

Wenn ihr weitermachen wollt: kein Problem, dann schliesse ich das Thema nicht.

Viel Spass

Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
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tomS
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Beitrag von tomS » 1. Apr 2008, 17:11

Ich hätte momentan nichts mehr dazu zu sagen, aber HaPe hat das Thema aufgebracht und hat evtl. noch neue Fragen oder Fakten.
Gruß
Tom

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Beitrag von HaPe » 1. Apr 2008, 20:31

Hallo,

Wilfried: Du hast recht, das Thema ist etwas abgedriftet. Es ging mir hauptsächlich darum, zu diskutieren, ob die Gravitationskonstante wirklich eine Naturkonstante ist, und nicht so sehr durch wieviele Raumdimensionen das Universum zu beschreiben ist.

Die Konsequenz einer zeitlichen Nichtkonstanz der Gravitationskonstante wäre für "Ingenieurs"-Anwendungen, z.B. Berechnung von Satellitenbahnen, wohl nicht so gravierend, da die Änderung gemäß der Formel, die ich angegeben hatte, so langsam vor sich gehen würde (1 Millionstel in 13700 Jahren), dass sie keine Rolle spielen würde.

Falls G von anderen Konstanten abhinge, aber selbst wieder konstant wäre, so müssten diese anderen Konstanten in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen.

Für die Physik wäre die Nichtkonstanz der Gravitationskonstante allerdings gravierend (der Satz klingt irgendwie blöd, aber egal). Da müssten sich die Physiker schon was überlegen. Das wäre für die Physik ungefähr genauso, als ob in der Mathematik plötzlich pi nicht mehr konstant wäre.

Nevertheless, es gibt immer noch keine theoretische Herleitung oder Erklärung des Wertes der Gravitationskonstanten, sei sie nun konstant oder nicht. Das ist doch ein total unbefriedigender Zustand, oder ?

Ich glaube jedenfalls, dass die Gravitationskraft nur eine Scheinkraft ist, ähnlich der Corioliskraft oder der Zentripetalkraft. Insofern gäbe es nur träge Masse, und keine schwere Masse.

HaPe
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Beitrag von tomS » 1. Apr 2008, 22:42

es gibt immer noch keine theoretische Herleitung oder Erklärung des Wertes der Gravitationskonstanten, sei sie nun konstant oder nicht. Das ist doch ein total unbefriedigender Zustand, oder
Das hat G mit anderen Naturkonstanten gemein und es ist das Ziel (z.B.) der Stringtheorie, einige davon zu erklären (leider ohne Erfolg). Trotzdem könnte man mal über diesen Aspekt eine neue Diskussion aufmachen.
Ich glaube jedenfalls, dass die Gravitationskraft nur eine Scheinkraft ist, ähnlich der Corioliskraft oder der Zentripetalkraft.
Wenn das so wäre, dann müsste es ja irgendein Bezugsystem oder einen "Raum" geben, in dem sich Materie unter dem Einfluss von Gravitation entlang von Geraden bewegt.
Achtung: Die Geodäten sind in der vierdimensionalen Raumzeit das, was man "Geraden" nennen könnte: die kürzeste Berbindung zweier Punkte, entlang derer sich Testteilchen kräftefrei bewegen. Also hat man doch schon sowas ähnliches - oder?
Gruß
Tom

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Beitrag von HaPe » 2. Apr 2008, 21:05

Hallo TomS

Du hattest in einer Deiner vorigen Antworten den Hinweis auf den Schwarzschild-Radius eines schwarzen Loches gebracht. Bis auf den Faktor 2 ist die Formel ja identisch mit dem von mir vorgeschlagenen Zusammenhang für die "Berechnung" von G. Möglicherweise ist der von Dir vorgeschlagene Faktor 2 ja richtig und müsste in meiner Formel berücksichtigt werden.

Aber wenn man mit dem tatsächlichen Wert der Gravitationskonstanten, der Lichtgeschwindigkeit und der Masse des Universums aus der Schwarzschild-Formel dann einen Wert für den Radius des schwarzen Loches berechnet, der in etwa mit dem uns bekannten Radius des Universums übereinstimmt, dann bedeutet das doch: unser Universum hat die Eigenschaften eines schwarzen Loches !

HaPe
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Beitrag von wilfried » 2. Apr 2008, 22:21

Lieber HaPe

brrrrrr sagt der Kutscher, wenn die Pferde zu schnell laufen...
Aber wenn man mit dem tatsächlichen Wert der Gravitationskonstanten, der Lichtgeschwindigkeit und der Masse des Universums aus der Schwarzschild-Formel dann einen Wert für den Radius des schwarzen Loches berechnet, der in etwa mit dem uns bekannten Radius des Universums übereinstimmt, dann bedeutet das doch: unser Universum hat die Eigenschaften eines schwarzen Loches !
Ich denke mal lieber HaPe, es ist auch einmal Zeit notwendig, um Dinge nachzulesen. Öfter sage ich es hier vielen Freunden:

die Frage ist das, was das Forum belebt, die Antwort das, was das Forum erhält,

ABER: die Themenweiterführung erfordert auch ein gewisses Selbststudium und voreilige Äußerungen bzw. Schlüsse führen ins Nichts, ins Nirvana!!

Schau einmal nach, was denn ein Schwarzes Loch ist, welche Eigenschaften es hat. Danach studiere die Eigenschaften des Universums.

Wenn Du diese beiden Dinge dann vergleichst, dann sieht die Welt wieder völlig anders aus.

Du hängst sehr an Deiner entwickelten Gleichung, aber bitte interpretiere nicht Dinge dorthinein, die diese Gleichung icht hergibt!!

Lies noch einmal alle Antworten von Tom genau und langsam durch. Dann frage Dich, was Du davon verstanden hast. Das, was unklar ist lese mal nach.
Sehr gute Adressen sind dazu:
die Eingangsseite dieses Forums, wo gravi soviel Mühe drauf verwendet hat die physikalischen Sachverhalte aufzulisten und mit vielen Artikeln zu untermauern.
Dann haben wir die tolle "homepage" unserer Mitglieder RayLight sowie AlTheKingBundy.

Wenn Du dann immer noch Probleme mit dem Schwarzschildradius und dessen Aussage, dann stelle Deine Fragen wieder.

Bitte verstehe meine Antwort nicht destruktiv, sondern wirklich konstruktiv. Wir versuchen Dir ja zu helfen, nur eine Hilfe ohne Eigenstudium funktioniert auch nicht.

Sei also motiviert und stöbere...auch in unseren Beiträgen der diversen Kategorien des Forums ist sehr viel Material, was uns sehr viel Mühe gekostet hat. Lies es mal!

Gruß

Wilfried
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