Die Macht der Gravitation

[Maclane]

Hmm ja, das mit der Gravitation ist schon sehr merkwürdig.
Es ist scheinbar die einzige Kraft, die immer nur anziehend wirkt. Und obwohl sie eigentlich sehr sehr schwach ist, bestimmt sie das ganze Universum in großem Maßstab.

Aber was ich nicht verstehe (bin ja Laie und darf sowas fragen):
Vielerorts wird die Gravitation als Kraft bezeichnet. Angefangen bei Newton bis hin zu der Vorstellung, dass sich im frühen Universum die vier Grundkräfte von einander trennten.
Mir kommt immer öfter in den Sinn, dass sich die Gravitation als Kraft gar nicht mit den anderen Kräften vereinen lässt, also prinzipiell. Dass sich die Gravitation vielleicht niemals mit dem Teilchenbild, mit Gravitonen und so, verbinden lässt.
Wenn sich die Gravitation nur aus den Eigenschaften des Raumes ergibt, dann wäre eine Quantisierung der Gravitation doch auch nur über eine Quantisierung des Raumes (vielleicht auch der Zeit) erreichbar.
Oder liege ich damit falsch?

Vielleicht kann der Versuch, Gravitation quantenmechanisch zu beschreiben, gar nicht gelingen, weil die Raumzeit auf der einen Seite und die Energien darin auf der anderen Seite (Materie sei hier mal als Energie verstanden) zwei ganz verschiedene Paar Schuhe darstellen.
Vielleicht reduziert sich wirklich alles auf drei Wechselwirkungen zwischen der Energie(Materie) untereinander (die man vereinen könnte) und einer Wechselwirkung zwischen Energie(Materie) und der Raumzeit. Und das ist alles. Besser kann man es nicht zusammenfassen.

Oder ist das zu abwegig?
Was gibt uns denn Anlass zu glauben, man könnte irgendwann mal die Gravitation ebenso beschreiben wie die anderen Grundkräfte?
Das interessiert mich.

Gruss Mac

[Stephen]

Hallo,

für mich als Laien ist dieses Thema wirklich (a la Spock) faszinierend!

1. Gravitation muss existieren, man kann sie aber nicht nachweisen
2. Die theoretischen "Gravitonen" können nicht abgeschirmt werden, das Experiment mit dem Pfeifenrauch halte ich persönlich für Unsinn
3. Gravitation wirkt einerseits unendlich weit, andererseits spielt sie keinerlei Rolle im atomaren Bereich
4. zu 99,9Periode% sind "Gravitonen" selber masselos
5. Es gibt noch keine Quantengravitationstheorie - man tappt da wirklich noch richtig im "Dunklen"...
6. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Gravitonen ist immer noch unklar, es gäbe einige Probleme, wenn es "nur" Lichtgeschwindigkeit ist

Gruß, Steffen

[Maclane]

Naja, was ich oben schrieb, kam aus folgendem Gedankengang:

Wenn Materie oder Energie wechselwirkt (z.B. beim Elektromagnetismus), dann findet die Wechselwirkung "direkt" statt. Weiß nicht, wie ich es anders sagen soll.
Also wenn ich z.B. ein Elektron und ein Proton habe, dann reden die quasi direkt zueinander, unter vier Augen sozusagen.

Aber bei der Gravitation ist das ja anders. Hat ja tensor auch schon schön beschrieben. Die Gravitaionswirkung wird ja nicht direkt zwischen den Massen übertragen. Sondern die eine Masse krümmt den Raum, der so gekrümmte Raum beeinflusst wiederum eine andere Masse. Da ist also noch eine Sache dazwischen - die Raumzeit.

Wenn also die ersten drei Wechselwirkungen direkter Natur sind, die Gravitation aber indirekt ist, dann schlussfolgere ich daraus, dass man nicht beides einfach zusammenfassen kann.

Wenn man also schwarze Löcher verstehen will, dann müsste man doch in Grenzbereichen noch genauer untersuchen, wie Materie die Raumzeit beeinflusst und wie die Raumzeit Materie beeinflussen kann.

:

Gruss Mac

[breaker]

4. zu 99,9Periode% sind "Gravitonen" selber masselos

Gruß, Steffen

Wenn sie nicht masselos wären, hätten sie dann nicht selber auch Gravitation? Das würde mich leicht verwirren, wenn das Austauschteilchen für die Gravitation selber anziehend wirken würde, zumal es ja dann doch eigentlich auch Gravitonen emittieren müsste, die dann auch Gravitonen emittieren...

Eine hoffnungsvoller Ansatz scheint die Loop-Quantengravitation zu sein, deren experimentelle Überprüfung ein Höchstmaß an Präzision voraussetzt.

Die Existenz von Gravitationswellen wäre ein Beweis für die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation. Indirekt sind Gravitationswellen zwar nachgewiesen, ihr direkter Nachweis steht noch aus.

Wie stehen eigentlich die Chancen, dass man diese Sachen nachweisen kann? Was ist denn ein 'Höchstmaß an Präzision'? Ist das realistisch erreichbar?
So eine Gravitationswelle soll ja einen 4 Lj langen Gegenstand gerade um die Breite eines Haares dehnen. Wie soll man sowas nachweisen?

[gravi]

Nach meiner Überzeugung wird der Nachweis früher oder später auf jeden Fall gelingen.

Die Theoretiker haben schon so vieles vorher gesagt, weshalb sollen da nicht auch diese Wellen existieren? Vor allem wenn man einmal bedenkt, welche Unsummen für die verschiedensten Experimente weltweit ausgegeben werden. Niemand würde doch in etwas Aussichtsloses investieren...
Und wer von uns will Einstein in Frage stellen...!

Andere Frage in diesem Zusammenhang:
Was meint Ihr, könnte es tatsächlich einmal eine Maschine geben, die "Antigravitation" produziert?
In vielen SF- Romanen ist das ja die leichteste Sache der Welt...

Schönen Gruß
gravi

[breaker]

Vor allem wenn man einmal bedenkt, welche Unsummen für die verschiedensten Experimente weltweit ausgegeben werden. Niemand würde doch in etwas Aussichtsloses investieren...

gravi

Da gibt es genug Leute. Steven Spielberg gibt meines Wissens nach Unsummen dafür aus, nach extraterrestrischem intelligentem Leben zu suchen.

[Stephen]

Hallo,

Steven Spielberg ist Ressigeur und nicht (immer) Produzent. Er ist vor allem Unternehmer und es juckt ihn nicht im Geringsten, was seine Filme für Auswirkungen haben, so lange die Kasse klingelt. Auch George Lucas war ein Typ, der lieber Kohle einstreicht, als die Menschen informieren zu wollen.

Aber das nur am Rande - werde meine antikapitalistische Einstellung mal überprüfen lassen

[Maclane]

Naja, für Antigravitation müsste man irgendwie Materie erschaffen, die den Raum genau entgegengesetzt krümmt. Ich glaube nicht, dass das möglich ist, aber bewiesen ist das ja noch nicht.

Ich könnte mir desweiteren vorstellen, dass wenn es möglich wäre den Raum zu stauchen, dann könnte sich unter Umständen sowas wie eine Antigravitation ergeben.
Also am Beispiel der oft zitierten Gummiplane: Wenn ich die Plane zusammenschiebe, dann wird sie sich entweder nach unten oder nach oben ausbeulen oder auch mehrere Falten werfen. In dieser zweidimensionalen Analogie entsprechen Falten, die nach oben zeigen, der Antigravitation.
Aber wie man die Raumzeit unter Spannung setzen könnte, dafür habe ich keine Idee. Die einzig mögliche Wechselwirkung zwischen uns und der Raumzeit ist ja die Gravitation.

Diese Ausarbeitung aus der LQG ist sehr interessant. Aber wenn das stimmen sollte und sich bei einer sehr hohen Materiedichte eine antigravitative Wirkung ergibt, wie erklärt man das dann? Dann hätte man Antigravitation einmal auf extrem kleinen Skalen und einmal im großen Maßstab die Sache mit der "dunklen Energie". Wie will man das jemals zusammenbringen?

Gruss Mac

[gravi]

Das dürfte schwierig sein.

Ich meine, man kann nun nicht einfach einen großen Haufen Materie zusammentragen und hätte damit automatisch Antigravitation erschaffen.

Wenn diese Hypothese des Urschwungs zutreffen sollte, sind schon extrem große Materiemengen (besser ausgedrückt: eine extreme Energiedichte) erforderlich.
Wir wissen ja beispielsweise von Schwarzen Löchern mit milliardenfacher Sonnenmasse, aber selbst die wirken alles andere als antigravitativ.

Noch ein Wort zu den Gravitonen:
Selbstverständlich sind sie ohne Ruhemasse, vergleichbar den Photonen.
Daher bewegen sich sich auch stets mit c, also der Lichtgeschwindigkeit. Und entgegengesetzt zu manchen Behauptungen breitet sich Gravitation deshalb auch exakt mit c aus.

Dass man Gravitonen noch nicht nachweisen konnte liegt daran, dass sie im höchsten Maße geringenergetisch sind.
Auf der Homepage habe ich dazu ein Beispiel gebracht, in welchen ein 500- Tonnen- Metallklotz in schnelle Rotation versetzt wird. Die von ihm abgestrahlte gravitative Leistung liegt dann bei
[math]#Pow(10, -29)[/math] [W].
Das ist messtechnisch gar nicht zu erfassen, wie will man dann ein einzelnes Graviton "wiegen"?

Gruß
gravi

P.S.: Danke an Tensor, dass Du dieses Thema eröffnet hast!

[Maclane]

Hmm also ich weiß nicht, was ich von den Gravitonen halten soll.
Gäbe es Gravitonen dann wäre Gravitation eine direkte Wechselwirkung zwischen den Massen. Wo bleibt dann der Raum? Könnte der sich dann überhaupt noch verbiegen?

Aber du bringst mich auf die Frage:
Konnte man denn schon direkt messen, mit welcher Geschwindigkeit sich eine Gravitationswirkung ausbreitet? Oder ist das nur eine Annahme, dass sich Gravitation mit c ausbreitet?

Wenn Gravitation eine Eigenschaft bzw. ein Effekt der Raumzeit ist, wie erklärt sich dann eine inflationäre Expansion des Universums? Also wenn sich für kurze Zeit der Raum mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreiten konnte, warum können Raumkrümmungen oder Gravitationswellen das nicht auch?

So viele Fragen

Gruss Mac

[msueper]

Hallo,
Antigraviation wäre nur denkbar (meine Meinung), wenn Gravitation auf Gravitonen basiert und es zu denen Antiteilchen gibt.
Wäre Gravitation eine Raumkrümmung, brächte man ja "Gegengewichte" aus kondensierter Negativer-Energie. Wo sollte man die denn herzaubern?

Für meinen Geschmack ist eine Raumkrümmung interessanter als Grundlage, weil dies sowas wie Wurmlöcher ermöglicht.
Martin

PS: aber wahrscheinlich verhält es sich hier, wie mit der Teilchen- Welle-Dualität.

[gravi]

Ja, also wenn die Gravitation keine Wechselwirkung ist...

Sie ist zwar die schwächste der 4 Wechselwirkungen, aber auf kosmischen Skalen ist sie die bestimmende.

Mir ist nicht bekannt, ob man bislang die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation direkt messtechnisch erfassen konnte. Ich wüsste auch nicht wie das vonstatten gehen soll, vielleicht weiß ja jemand mehr in dieser Hinsicht?

Allerdings wissen wir, dass die Wechselwirkungen von Austauschteilchen übertragen werden, die elektromagnetische Kraft beispielsweise von Photonen. Letztere Teilchen sind ruhemasselos und können sich daher nur und ausschließlich mit c bewegen. Elektromagnetismus und Gravitation haben (im Prinzip) eine unendliche Reichweite und werden von ruhemasselosen Teilchen übertragen. Starke und schwache Wechselwirkung haben nur sehr kurze Reichweiten und werden von relativ schweren, also massebehafteten Bosonen übertragen. Deren Ausbreitungsgeschwindigkeit liegt damit deutlich unter c.


Die Expansionsgeschwindigkeit der Raumzeit wiederum kann beliebige Werte annehmen. Sie ist ja weder masse- noch energiebehaftet sondern ein völlig eigenständiges Kontinuum und kann deshalb mit jeder Geschwindigkeit expandieren oder kontrahieren. Anders herum ist sie auch wieder nur existent, wenn Masse/Energie zugegen ist. Diese schleppt sie bei ihrer Expansion mit, wie einen Korken, der auf einem Bach treibt.

Gruß
gravi

[Ray Light]

Hallo,

das ist also mein Einstand, liebe Forenfreunde.

Die Gravitation ist schon ein besonderes Phänomen: ob man nun von einer Schwerkraft spricht oder von einer gekrümmten Raumzeit, hängt vom verwendeten Modell ab, nämlich ob man Newtons oder Einsteins Theorie zur Beschreibung bemüht. "Falsch" ist weder das eine, noch das andere. Aber: Jede Theorie hat einen gewissen Geltungsbereich.

Wenn man sich die Literatur anschaut, so werden die Begrifflichkeiten gerne vermischt. Möchte man präzise sein, so darf man im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern eigentlich nicht mehr von Kräften und Feldern sprechen.

Zur Antigravitation:
Mich wundern die Kommentare meiner Vorredner, ist doch ein Trampolin ein hervorragendes Gerät um zumindest kurzzeitig die Gravitation auszuschalten

Aber mal ernsthaft: Physikalisch gesehen besteht der Grund eine schwierig zu realisierenden Antigravitation darin, dass es keine "negativen Massenladungen" gibt. Das ist eben der fundamentale Unterschied zwischen gravitativer und elektromagnetischer Kraft. Die Schwerkraft kann man nicht abschirmen.

Man kann aber durchaus sagen, dass die rätselhafte Dunkle Energie, die nach aktuellen Beobachtungsdaten 74% der Gesamtenergie im Universum ausmacht, eine Form von Antigravitation ist. Denn sie wirkt der Gravitation der Massen im Kosmos entgegen und bläht das Universum auf - es ist sogar eine Beschleunigung der Ausdehnung beobachtbar!

Mir hat der Einwand gefallen, dass vielleicht die Gravitation deshalb nicht mit den anderen drei fundamentalen Naturkräften zu vereinigen ist, weil sie eben "anders", genauer gesagt geometrisch sei.

Es ist nun eine spannende Frage, ob man aus Einstein Erkenntnis, dass Schwerkraft etwas Geometrisches ist, lernen kann, um die anderen drei Kräfte ebenfalls geometrisch zu beschreiben.

Diese Bestrebungen gibt es in der Tat, sie sind jedoch mathematisch anspruchsvoll: Im Prinzip verwendet man die Mathematik der Quantenchromodynamik (also der starken Wechselwirkung, die den Zusammenhalt der Atomkerne beschreibt). Die Theorie heisst Yang-Mills-Theorie und etabliert so genannte Wilson-Loops. So heissen die Basiszustände dieser Quantentheorie. Mit diesem Konzept wurde schon in den 1980er Jahren versucht, alle Kräfte (oder man könnte auch hochtrabend sagen: die Eichtheorien) geometrisch zu interpretieren.

Die Wilson-Loops gaben übrigens auch der Loop-Quantengravitation (LQG) ihren Namen, die einen Ansatz darstellt, um die Raumzeit zu quantisieren.

Dieses Themengebiet ist jedoch aktuelle Forschung, und es gibt meines Wissens weder überzeugende Hinweise, dass die LQG die Naturbeobachtungen gut beschreibt, noch dass die Yang-Mills-Theorie einen noch allgemeineren Geltungsrahmen hat.

[gravi]

Ein besonders herzliches Willkommen in diesem Forum unserem neuen Mitglied Ray Light!

Und Danke für den vorstehenden Beitrag.

Ich vergaß übrigens wohl noch zu erwähnen, dass Photonen und auch Gravitonen ihre eigenen Antiteilchen sind.

Es ist daher nicht möglich, durch Erzeugung von "Antigravitonen" eine antigravitative Wirkung zu erzielen. Wie Ray Light schon zuvor gezeigt hat, müsste man wohl eine größere Menge der Dunklen Energie in Tüten oder sonstige Behältniss abfüllen, um die ersehnte Maschine zu bauen. Allerdings sehe ich da noch einige kleinere technische Schwierigkeiten...

[Maclane]

Ich weiß immer noch nicht, warum du ständig diese Gravitonen predigst.

Schau mal was Wikipedia dazu schreibt:

Das Graviton ist das hypothetische Eichboson einer Quantentheorie der Gravitation.

Der Name Graviton wurde in Anlehnung an das Photon der elektromagnetischen Wechselwirkung gewählt. Auch einige der Eigenschaften des Gravitons (Ausbreitungsgeschwindigkeit, Masselosigkeit) entsprechen denen eines Photons. Sein Spin wird aufgrund von Überlegungen aus der Quantenfeldtheorie zu S=2 postuliert. usw. usf. blablablub...

Da gibt es also überhaupt keinen Nachweis. Das sind alles nur Vermutungen.


Wenn ich von tensor was gelernt habe, dann dass man unvollständigen Theorien oder Überlegungen nicht blind hinterher rennen sollte.
Für mich sieht es so aus, als hätte man einfach den Versuch unternommen, das was wir aus der Quantenmechanik wissen, eins zu eins auf die Gravitation zu übertragen.
Nur weil man sich irgendwelche Teilchen oder einen Dualismus ausrechnen kann, heisst das ja noch nicht, dass es so ist.

Ich bleib da doch lieber beim der guten alten einstein'schen Bild der Raumzeit. Das hat zwar auch seine Schwächen, liefert aber imho den besseren Ansatz.

Gruss Mac

Edit: Oh, da haben ja noch zwei Leute vor mir gepostet. Herzlich willkommen Ray.

Ich fand das hier:

Es ist nun eine spannende Frage, ob man aus Einstein Erkenntnis, dass Schwerkraft etwas Geometrisches ist, lernen kann, um die anderen drei Kräfte ebenfalls geometrisch zu beschreiben.

in der Tat sehr interessant!

nochmal Gruss Mac

[Maclane]

Hmmm, ich hatte Gravitationswellen immer für sowas ähnliches wie Erdbebenwellen gehalten, also Transversalwellen, die auf ihrem Weg den Raum verscheren.

Scheint dann wohl falsch zu sein. :

Gruss Mac

[Ray Light]

n'Abend,

dann herzlichen Dank für die Willkommensgrüße! Ich freue mich, hier ein bisschen mitzumischen

Gravitonen vs. Gravitationswellen:
Die Gravitonen sind in der Tat hypothetisch und als Austauschteilchen einer Quantenfeldtheorie der Gravitation anzusehen.
Die Gravitationswellen der Allgemeinen Relativitätstheorie hingegen sind nicht quantisiert und in diesem Sinne klassische Wellen.
Es verhält sich der Gegensatz Gravitonen vs. Gravitationswellen analog zu Photonen (der Quantenelektrodynamik) zu elektromagnetischen Wellen (der klassischen Elektrodynamik nach Maxwell).

@ breaker
Ein anderes (weniger hypothetisches) Beispiel für Austauschteilchen, die selbst die Ladung tragen, zwischen denen sie vermitteln, sind die Gluonen der starken Wechselwirkung. Denn Gluonen tragen eine Farbladung - zwischen Farbladungen vermitteln sie aber gerade! Gluonen haben zwar auch keine Ruhemasse, aber ihre Wechselwirkung untereinander bedingt die Kurzreichweitigkeit der starken Wechselwirkung (also der Kernkräfte).
Das ist nicht unbedingt verwirrend, aber es ist in jedem Fall mathematisch deutlich schwieriger zu handhaben.

Maclane schrieb:

Dann hätte man Antigravitation einmal auf extrem kleinen Skalen und einmal im großen Maßstab die Sache mit der "dunklen Energie". Wie will man das jemals zusammenbringen?

@ Maclane
Das kann man leicht zusammen bringen, weil beides von der Zustandsgleichung her gesehen eine Substanz mit negativem Druck ist. Das klingt zwar sehr unphysikalisch, aber die meisten Physiker sind übereingekommen, dass das die richtige Interpretation der Beobachtungsdaten ist. Die drei voneinander unabhängigen Stützen dieser Übereinkunft, des so genannten cosmic concordance model, sind
- die kosmische Hintergrundstrahlung,
- weit entfernte Supernova-Explosionen (Typ Ia),
- und die großräumige Verteilung der Galaxien/Galaxienhaufen

@ tensor:
Scheinkraft ist eigentlich ein Begriff, der eher den Trägheitskräften (Zentrifugalkraft, Zentripetalkraft) zugeordnet wird, weil sie vom Bezugssystem abhängen. Gleiches würde man bei genauer Betrachtung jedoch an sich auch für die Gravitation verlangen, weil sie für einen frei fallenden Beobachter verschwindet ("Ein frei fallender Beobachter spürt sein Gewicht nicht.").
Aber: Scheinkräfte treten per definitionem nur in Nicht-Inertialsystemen (z.B. ein in einer Kurve fahrender Zug/Bus) auf, weil sie die Physik "in Ordnung bringen", so dass von einem Inertialsystem aus die Bewegung gleichförmig geradlinig aussieht. In diesem Sinne wäre die Gravitation keine Scheinkraft.

Der eigentliche Grund meines Posting bezieht sich auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation (in der Literatur speed of gravity genannt):

Auf der Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) breitet sich die Gravitation mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit c aus - also auch Gravitationswellen.
Nun wollen Physiker das natürlich überprüfen; auch um die die Grenzen der ART auszuloten.

Sergei Kopeikin hat im Jahr 2001 einen solchen experimentellen Test vorgeschlagen:

http://arxiv.org/abs/gr-qc/0105060

Die reizvolle Idee besteht darin, dass die elektromagnetischen Radiowellen eines weit entfernten Quasars durch eine lokale Masse wie dem Gasplaneten Jupiter einerseits abgelenkt werden (Gravitationslinseneffekt) und andererseits eine Laufzeitverzögerung (Shapiro-Effekt, beschrieben 1964) erfahren. Der Clou: Zusätzlich zum Shapiro-Effekt soll es eine Verzögerung durch die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation geben.

Tatsächlich waren die Bedingungen für oben beschriebenes Experiment 2002 günstig: Kopeikin und Kollege Fomalont gaben an, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation in der Tat bis auf 20% Messfehler mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit übereinstimme.

Das Thema hat jedoch für viel Wirbel unter den Experten gesorgt, weil nicht klar ist, ob sich dieser Test wirklich zur Messung des speed of gravity eignet. So hat der anerkannte Relativist Clifford Will eine klare Gegenposition zu Kopeikin und Kollegen eingenommen; die Gemüter haben sich immer noch nicht beruhigt, siehe z.B.

http://arxiv.org/abs/gr-qc/0501001

Wer mehr Interesse hat, sei an diesen Wiki-Link verwiesen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity

Strittig ist bei dem Ganzen nicht so sehr, ob sich Gravitation mit c ausbreitet, zumal die ART erst neulich wieder anhand eines Doppelpulsars zu 0.05% bestätigt wurde (Kramer et al., Science, September 2006); strittig ist die Messmethode.

[Maclane]

Schön geschrieben.

Da hab ich aber gleich nochmal ne Frage zum Zusammenhang:
Also wenn ich davon ausgehe, dass diese speed of gravity (darf ich das hier mal "sog" nennen?) genauso groß ist wie c, dann ist das ja wohl kein kosmischer Zufall. Was ist also vom wem abhängig?
Hängt der Wert der sog von c ab oder resultiert der Wert von c aus der sog? Oder haben beide Werte die gleiche Ursache? Wenn ja, welche Ursache bestimmt dann diese beiden Werte, die ja wohl anscheinend gleich groß sind?

Gruss Mac

[Ray Light]

Das habe ich mir doch gedacht, dass das eine Diskussion ganz nach tensor's Geschmack ist!

Super erklärt, tensor! - Ich könnte da nur ein paar Schlüsselbegriffe ergänzen, die vermutlich ein Verständnis eher verschleiern... Ich versuche es dennoch:

Betrachtet man die Einstein-Gleichungen, so ist das c auf der Seite mit dem Einstein-Tensor (der "geometrischen Seite") der speed of gravity, c_g, d.h. die Maximalgeschwindigkeit, mit der sich die Christoffel-Symbole und ihre Zeitableitungen ändern können.

Das c auf der Seite des Energie-Impuls-Tensors (der "materiellen Seite") ist dabei die Maximalgeschwindigkeit, mit der sich alle anderen Felder außer Gravitation ändern können. Man denke hier z.B. an den Energie-Impuls-Tensor für das elektromagnetische Feld, der den Maxwell-Tensor enthält.

Einstein's Äquivalenzprinzip (die Verallgemeinerung des Relativitätsprinzips der SRT) verlangt nun, dass beide c's identisch sind. Denn die ART ist eine lorentzinvariante Theorie. Was heißt das? Nun, mathematisch vermittelt zwischen verschiedenen Bezugssystemen (die Inertialsysteme sein müssen) die Lorentz-Transformation. Aufgrund des Äquivalenzprinzips muss die Physik, beschrieben aus verschiedenen Inertialsystemen äquivalent sein, und es folgt mit der Lorentz-Transformation daraus der Begriff der Lorentzinvarianz. Im Prinzip handelt es sich bei dieser Invarianz um eine Symmetrie und wie uns das Noether-Theorem lehrt, gehört dazu eine Erhaltungsgröße (die Lorentzinvariante) und eine (mathematische) Gruppe (nämlich die Lorentzgruppe).

Übrigens: Im Unterschied zu Einstein c_g=c gilt bei Newton c_g=unendlich. Im Kopeikin-Experiment führt man einen neuen Parameter ein, nämlich c/c_g, der bei Einstein exakt 1 wird und bei Newton null. Im Experiment misst man dann genau diesen Parameter.

[AlTheKingBundy]

Nur eine kleine Anmerkung:

Ray Light hat sich ein wenig vertan (wahrscheinlich aus Versehen). Das Einsteinsche Äquivalenzprinzip setzt die Gleichheit von träger und schwerer Masse voraus (sonst funktioniert die AR nicht) und nicht die von Lichtgeschwindigkeiten.

[Ray Light]

Das Einsteinsche Äquivalenzprinzip ist hier schon richtig, Al. Denn es bedeutet ja etwas anders formuliert auch, dass ein beschleunigter Beobachter und ein frei fallender Beobachter (lokal) dieselbe Physik messen.

Ein Beispiel dafür ist die Äquivalenz von Hawking-Strahlung (die ein frei fallender Beobachter bei einem Schwarzen Loch misst) und Unruh-Strahlung (die ein beschleunigter Beobachter im Minkowski-Vakuum misst).

Aus dem Äquivalenzprinzip folgt, dass die c's auf beiden Seiten der Einstein-Gleichungen identisch sein müssen.