Lichtablenkung durch Gravitation

[Herr5Senf]

Das Problem ist, daß zwei Hälften immer gleich groß sind.
Nur versteht das die größere Hälfte der Leser nicht immer

[seeker]

So addieren sich lineare kinetische Energie und Rotationsenergie als gleich große Hälften zu mPh*c0^2. Da in beiden Energieformen jeweils eine gleich große Äquivalenzmasse mPh stecken muss, wirkt auch die Gravitation auf beide, also auf 2*mPh.

Ich frag nochmal: Warum sollte in diesem Ansatz die Gravitation überhaupt auf Energie anziehend wirken? Wieso sollte es dort eine Äquivalenzmasse geben? (Bei Newton gibt es die nicht.)
Zum Hintergrund: Wenn man das einfach postuliert, dann fehlt noch etwas im Modell. In der RT ergibt sich das ja immerhin direkt aus der 4D-Geometrie der Raumzeit, aber wenn man das weglässt und alternativ erklären will, wodurch denn dann?

[RaimundKempe]

Hi Skeltek,
du hast völlig recht mit deiner Kritik an meiner Einstiegsbehauptung, die ich zurückgenommen habe, nachdem ich in meinem ursprünglichen Alternativansatz zur Berechnung der Feldstärke g in einer Kugel entdeckt hatte, dass das Ergebnis um Faktor 6 zu hoch lag.
Der Alternativansatz sieht als Bezugspunkt nicht z1 vor sondern z1=0, also den Kugelmittelpunkt, was den wichtigen Vorteil der Integrierbarkeit hat und mindestens qualitativ stimmen sollte. Meine korrigierte Lösung für g(z1/R) eines nördlichen Kugelabschnitts lautet dann:

g(z1/R) = G * Rho * Pi/3 * R * (1 - z1/R) * (1 - z1/R - z1/R * ln(R/Iz1I))

Bei z1 = R ist g(R) = 0
Der "Normierungswert" bei z1 = 0 ist g(0) = G * Rho * Pi/3 * R.
Bei z1 = -R ergibt sich der "Oberflächenwert" zu g = G * Rho * 4/3 * Pi * R = G * m / R^2, was dem Punktmasse-Ansatz entspricht.
Um das g-Profil der Kugel zu bestimmen, stellt man dieselbe Betrachtung für den südlichen Kugelabschnitt an. Es ergibt sich das gleiche Profil, aber mit negativen Werten. Addiert man beide Profile, resultiert für die Kugel bei r = 0 die Feldstärke g(0) = 0, während sich der g-Wert an der Oberfläche nicht verändert.
Etwas besseres kann ich derzeit nicht anbieten.

Wen interessiert eigentlich das g-Profil in einer Kugel?
Auf jeden Fall den, der den Gravitationsdruck in einer Kugel berechnen will. Denn auch dies gelingt mit dem Punktmasse-Ansatz nicht...

Raimund

[Skeltek]

Hmm, ja. Aber dein Integral bezieht sich doch auf das Objekt (z.B. Sonne), das die Gravitation auf das Photon auswirkt.
Müsste man nicht das Photon mit einem Partikel vergleichen? Wenn du davon ausgehst, daß das Photon ein Partikel ist, gibt es keinen Unterschied zu Partikeln. Wenn du hingegen einen Unterschied zwischen Photon und Teilchen/Partikel zeigen willst, musst du für beide die Formeln aufstellen und dann vergleichen.
Es wird wohl denke ich darauf hinauslaufen, daß man Photon und Teilchen vergleicht. Bei deinem Ansatz der Zweiteilung von 'Ruhemasse' und 'kinetischer Energie' sehe ich keinen Unterschied zu normalen Teilchen. Hast du mal versucht, einem Massebehafteten Teilchen ein ähnliches Energieverhältnis zu geben und zu schauen, wie das vergleichsweise abgelenkt werden würde?

Die Frage: Ist die Ablenkung von Photon und einem Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fast gleich?

[Frank]

Fazit: Das Ergebnis von Einsteins Berechnung lässt sich mit der "passenden" Dichteverteilung locker nach Newton finden und erscheint nun eher wie eine Untermenge Newtonscher Berechnung.
Vielleicht hat Einstein in Wahrheit nach Newton gerechnet, nur eben im Wissen um die Bedeutung der Dichteverteilung und der Problematik des Punktmasse-Ansatzes. Die Ergebnisformel ist jedenfalls die gleiche...

Ich frage mich schon die ganze Zeit, was du uns mit deiner Frage, oder deinem Fazit dann sagen willst?
Das es ohne Einstein auch geht?

Newton ist doch dabei und es steht in keinem Widerspruch zur RT

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https://de.wikipedia.org/wiki/Shapiro-Verz%C3%B6gerung

[RaimundKempe]

Zurück zum Licht.
Mich hat etwas gewundert, dass niemand meiner These widersprochen hat, wonach die Newtonsche Berechnung der Lichtablenkung generelle Gültigkeit haben muss und so lediglich der Faktor 1/2 gegenüber Einsteins Berechnung einer Erklärung bedarf.
Ich versuch's nochmal mit folgenden Fakten:
1. Die Geschwindigkeit c0 des Lichts hängt nicht von seiner Frequenz f ab und umgekehrt.
2. Die Energie eines Photons Eph hingegen hängt ausschließlich von seiner Frequenz ab (Eph = h * f).
3. Somit besitzt das Photon einen Impuls p und einen Drehimpuls L.
4. Die jeweils dazugehörige Energie ist wegen der Sprungfunktion der Beschleunigungen:
Ekin = c0 * p = m * c0^2 und Erot = omega * L = m * r^2 * omega^2 = m * c0^2
5. Die Gesamtenergie des Photons Eph ist also Eph = 2 * m *c0^2 und das Masseäquivalent m jeder der beiden Energieformen muss dann 1/2 des Masseäquivalents mph des Photons sein.
6. Die Analogie mit einem sich schraubenförmig vorwärts bewegenden Masseteilchen funktioniert übrigens nicht, weil dann die Bahngeschwindigkeit dieses Teilchens Wurzel(2) * c0 betragen müsste.
7. Aufgrund der Gleichphasigkeit von elektrischem und magnetischem Vektor beim Licht erzeugen sich beide Energieformen nicht gegenseitig, sondern repräsentieren zwei mechanisch entkoppelte Bewegungsformen, die aber stets konzentrisch zueinander sein müssen.
Ein seitlicher Versatz der Rotationsachse durch Gravitation wäre dann gleichbedeutend mit einer zusätzlichen, gleichgroßen Ablenkung der Strahlachse zu der Ablenkung, die der lineare Impuls seinerseits durch die Gravitation erfährt.

Das wäre eine Erklärung des Faktors 1/2.

Raimund

[Herr5Senf]

was sucht m*c² im neutonischen Ansatz, woher soll der das vorhergesehen haben?

[RaimundKempe]

Newton hat den Drehimpuls weder gekannt noch vorausgesehen, sondern eine ballistische Rechnung gemacht.
Sinn der Übung war, den korpuskularen Charakter des Lichts zu vervollständigen, um den Faktor 1/2 zu erklären.

Raimund

[Herr5Senf]

Newton hat doch gar nicht gerechnet - Dip

[Skeltek]

Uhm, Drehimpuls besteht aus normalem Impuls. Das zusammenhängende Konstrukt besteht lediglich aus Teilchen, welche eine Relativgeschwindigkeit aufweisen. Drehimpuls ist eine spezielle Art die Impulse aufzusummieren bzw den Gesamtzustand zu beschreiben, um Rechnungen & Handhabung zu vereinfachen. Bei einem bewegten sich drehenden Körper weichen eben einige Teilchen auf der einen Seite vom Durchschnitsimpuls nach oben ab, während die andere Seite des Körpers einen geringeren Impuls aufweist als der Durchschnitt. Geht man einen Schritt weiter kommt man zur Wärme, weil bei hoher Temperatur die Teilchen nicht dem Impuls nach von links nach rechts geordnet sind, sondern die Impulsverteilung völlig chaotisch ist.

Würde gerne ein Schaubild einfügen, aber das ist mir gerade zu (zeit-)aufwendig. Im Grunde genommen sind Impuls, Drehimpuls, Wärme nur deshalb unterschiedliche Phänomene bzw Summationsgrößen, weil die Einzelimpulse der Teilchen eine unterschiedliche Verteilung aufweisen. Ein wenig erinnert mich das an das Aufsplitten einer Matrix in eine symmetrische und schiefsymmetrische Matrix.

[WernerEmbacher]

Hallo liebe Physikfreunde,

Ich bin neu in diesem Forum, hoffe, ich bleibe verständlich mit meiner Erklärung? 
Ich habe den Unterschied bei der Lichtablenkung um den Faktor 2 (zwischen Newton und Einstein) auch sehr spannend empfunden, dieser Faktor hat mich auch dazu inspiriert nach einer Erklärung zu suchen. 
Ich habe daher ein „Gedankenexperiment“ dazu entworfen, welches den Unterschied dazu hinreichend erklärt. Das Gedankenexperiment ist ein wenig anspruchsvoll, wie ich meine, aber dafür kommt man mit überraschend wenig Mathematik zu dieser Erkenntnis. 

Hier in Worten, ich habe die newtonsche (vereinfachte) Berechnung genommen und habe diese mit der SRT (spezielle Relativitätstheorie) erweitert und erhalte damit das Ergebnis der ART. 
Newton + SRT = ART 
Ich vermute, Albert Einstein hat dieses Gedankenexperiment auch gesehen und es hat ihn dazu angeleitet, die ART zu entwickeln. Durch einen, wie ich es nenne „Betrachtungstrick“ ist es aber auch möglich, mit einfacher Mathematik zu dieser Erkenntnis zu gelangen. 
Ich glaube, dieses Gedankenexperiment hätte Einstein bereits 1911 zu einem richtigen Ergebnis gebracht (Damals hat er den newtonschen Wert als Ablenkungswinkel genannt, Theta = 0,86“), den richtigen Wert für die Ablenkung hat er erst mit der ART 1915 berechnet  (Theta =1,75“) 
Durch dieses Gedankenexperiment kommt man ohne der Metrik oder Tensorrechnung zum richtigen Ergebnis, man verwendet einfach die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (diese wirkt verzerrend auf den Raum) in der Berechnung. 

Ich habe das Gedankenexperiment in einem PDF beschrieben, ich weiß nicht, wie ich dieses PDF hier einfügen kann, haben einen Link dazu erstellt? 

Danke! 
Liebe Grüße 
Werner 
PDF Gedankenexperiment
https://drive.google.com/file/d/1b0UJsF ... share_link

[Frank]

Hallo Werner,

herzlich willkommen hier und gutes neues Jahr.
Da müssen glaube ich, die Spezialisten hier ran. Das ist nicht so mein Gebiet.

[Herr5Senf]

https://www.relativity.li/de/epstein/lesen/i0_de/i2_de

[Timm]

Newton selbst hat die Lichtablenkung durch eine zentrale Masse nicht berechnet, ging aber davon aus, dass "Lichtpartikel" abgelenkt werden wie Materiepartikel. Von einer "Raumzeitkrümmung" (Betonung auf zeit) konnte Newton noch nichts wissen. Die Raumzeitkrümmung um eine zentrale Masse wird durch die Schwarzschild Lösung von Einstein's Feldgleichungen beschrieben. Und eine etwas längliche Rechnung ergibt den Faktor 2.

[WernerEmbacher]

Hallo alle, 
Wünsche auch allen ein gutes NEUES Jahr! 

Danke für euren Input! Ich habe mir eure Links angesehen, die zeigen, dass es viele Wege gibt ans Ziel zu kommen. Ich habe eine alternative Berechnungsmethode in Betracht gezogen, bei der ich die Ablenkung im Fahrstuhl berücksichtige oder berechne. Diese Betrachtung erfordert zwar etwas mehr Überlegung, ist aber mit sehr wenig Mathematik verbunden (nur Schiefer Wurf und Konstanz der Lichtgeschwindigkeit), sodass ich auf die Metrik von Albert Einstein verzichten kann. 
Für welchen Rechenweg man sich entscheidet, ist dann Geschmacksache, ist halt eine alternative Betrachtung, schön, wenn am Ende ein gleiches Resultat steht.
DANKE