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Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Schwarze Löcher, wohl die mysteriösesten Objekte im All: Entstehung, Geometrie, Dynamik, Quantenaspekte
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Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von FKM » 6. Okt 2020, 22:12

Heute wurde Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut in Garching zusammen mit Andrea Ghez und Roger Penrose mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

:verycool:
Spektrum der Wissenschaft, 06.10.2016, Nobelpreis für Physik 2020 hat geschrieben:Andrea Ghez und Reinhard Genzel entdeckten, dass ein unsichtbares und extrem schweres Objekt die Umlaufbahnen von Sternen im Zentrum unserer Galaxie bestimmt. Ein supermassereiches Schwarzes Loch ist die einzige derzeit bekannte Erklärung.

Roger Penrose wiederum zeigte mit Hilfe mathematischer Methoden, dass Schwarze Löcher eine direkte Folge der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein sind. Einstein selbst glaubte nicht daran, dass Schwarze Löcher wirklich existieren, diese superschweren Monster, die alles einfangen, was ihnen zu nahe kommt. Im Januar 1965, zehn Jahre nach Einsteins Tod, jedoch lieferte Penrose den Beweis. Er beschrieb die Ungetüme sogar ausführlich.
Dass der Nachweis des supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße nobelpreiswürdig ist, kann ich gut nachvollziehen.
Was ich nicht verstanden habe, wofür genau wurde Roger Penrose ausgezeichnet?

Dass die ART die Existenz schwarzer Löcher ermöglicht, ist ja seit 1916 (Schwarzschild) bekannt. Seit den 30er Jahren ist theoretisch bekannt, dass weiße Zwerge und Neutronensterne ab einer bestimmten Masse zu SLs kollabieren müssen. Das Singularitätstheorem von Penrose und Hawkings verstehe ich eher als mathematischen Beweis, dass aus der ART unter allgemeinen Annahmen (die "hinter" dem Ereignishorizont eines SL sicher gegeben sind) Singularitäten existieren müssten, die aber - wenn sie denn real existieren - immer (?) hinter dem Ereignishorizont verborgen bleiben. Ich sehe da keinen direkten Zusammenhang zu den Arbeiten von Genzel und Ghez.

Dass man Roger Penrose für sein Lebenswerk auszeichnen wollte, das hat er bestimmt verdient. Wäre Stephen Hawking heute noch am Leben, wäre er wohl mit ausgezeichnet worden?

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 6. Okt 2020, 22:54

The Nobel Prize in Physics 2020 was divided, one half awarded to Roger Penrose "for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity" ...

https://www.nobelprize.org/uploads/2020 ... ze2020.pdf


Es geht also nicht um die Vorhersage einer speziellen Lösung (Schwarzschild, Oppenheimer-Snyder) sondern um den mathematischen Beweis im Rahmen der Singularitätentheoreme, dass Singularitäten unter sehr allgemeinen Bedingungen zwingend entstehen müssen. Insbs. ist der Kollaps kein Artefakt einer speziellen (symmetrischen) Anfangsbedingung. Der Ereignishorizont ist dagegen nicht zwingend gegeben; es sind Lösungen mit nackten Singularitäten bekannt (z.B. Kerr-Metrik für hohe Drehimpulse)

Die drei essentiellen Seiten:

http://www.quantum-gravitation.de/media ... fffff1.pdf
Gravitational Collapse and Space-Time Singularities
Roger Penrose
Phys. Rev. Lett. 14, 57 – Published 18 January 1965
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von belgariath » 7. Okt 2020, 12:42

Link funktioniert nicht.
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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 14:21

Repariert ...

Besser evtl. hier:

https://www.nobelprize.org/uploads/2020 ... ze2020.pdf
Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2020
THEORETICAL FOUNDATION FOR BLACK HOLES AND THE SUPERMASSIVE COMPACT OBJECT AT THE GALACTIC CENTRE
The Nobel Committee for Physics

https://royalsocietypublishing.org/doi/ ... .1970.0021
The singularities of gravitational collapse and cosmology
Stephen William Hawking and Roger Penrose
Published:27 January 1970https://doi.org/10.1098/rspa.1970.0021
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 7. Okt 2020, 14:48

Hallo Tom,

könnte man zumindest "anschaulich" sagen, dass gestern Stephen Hawking posthum der Nobelpreis für Physik verliehen wurde, zusammen natürlich mit Roger Penrose, den ich vor vielen Jahren einmal an der ETH Zürich (war schon nach meinem Studium) sprechen gehört habe ?


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 16:20

ralfkannenberg hat geschrieben:
7. Okt 2020, 14:48
könnte man zumindest "anschaulich" sagen, dass gestern Stephen Hawking posthum der Nobelpreis für Physik verliehen wurde, zusammen natürlich mit Roger Penrose, den ich vor vielen Jahren einmal an der ETH Zürich (war schon nach meinem Studium) sprechen gehört habe ?
Ich denke, ja.

Ich kann nicht beurteilen, welche Beiträge von selbst Hawking stammen, in wie weit er “nur” Methoden von Penrose angewendet hat usw. Ich habe es jedoch immer so verstanden, dass die beiden sehr schnell gleichberechtigt gearbeitet haben. Ich weiß auch nicht, wieviel Hawking zum Thema der Schwarzen Löcher beigetragen hat. M.W.n. stammt das erste diesbzgl. Theorem tatsächlich von Penrose alleine, die Methodik wurde dann von beiden verallgemeinert, z.B. für kosmologische Szenarien.

Das wäre jetzt - gemessen an anderen Preisträgern - schon sehr engstirnig.
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 16:57

Damit hat auch Einstein mehrfach posthum den Nobelpreis erhalten:
- indirekter Nachweis der Gravitationswellen (1993 - in Klammer immer das Jahr des Preises)
- Untersuchung der kosmischen Hintergrundstrahlung (2006)
- beschleunigte Expansion des Universums(2011)
- direkter Nachweis der Gravitationswellen (2017)
- Kosmolgie, Entwicklung des Universums (2019)
- jetzt Beobachtung schwarzer Löcher (2020)

Tatsache ist, dass es zwischen 1905 / 1915 (SRT / ART) und 1955 (Tod Einsteins) fünf bzw. vier Jahrzehnte keinen diesbzgl. Nobelpreis für Einstein gab - obwohl spätestens seit Dirac die SRT eine maßgebliche Rolle in der Quantenfeldtheorie (und der Elementarteilchenphysik) spielte:
- Dirac (1933)
- Wigner (1963)
- Feynman, Schwinger, Tomonaga (1965)
- Glashow, Salam, Weinberg (1979)
- ’t Hooft, Veltman (1999)
- Groß, Politiker, Wilczek (2004)
(nur Theoretiker)

Erst 1993 - d.h. fast 80 Jahre nach Einsteins Veröffentlichung der ART in 1915 und der Arbeit zu Gravitationswellen 1916 - gab es den ersten Nobelpreis, der sich direkt auf die ART bezieht. In den folgenden Jahrzehnten dann weitere fünf Preise!

Zählen wir die Preise im Umfeld Quantenfeldtheorie plus theoretischer und experimenteller Elementarteilchenphysik, so kommen wir auf 10 bis 15 oder sogar mehr Preise - sechs stehen schon oben - im selben Zeitraum seit 1915.

Man beachte, dass alle Preise zur ART auf die Arbeit praktisch eines einzigen Mannes - plus insbs. Riemann u.a. Mathematiker - zurückzuführen sind.

Gottes Mühlen mahlen langsam ...
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 7. Okt 2020, 17:22

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 16:57
Gottes Mühlen mahlen langsam ...
Hallo Tom,

Du meinst, diejenigen des Nobelpreis-Komitees ...


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 17:27

Na ja, wenn sie von Gott inspiriert sind, dann beide. Wenn nur die des Komitees, dann ...
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 7. Okt 2020, 19:07

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 17:27
Na ja, wenn sie von Gott inspiriert sind, dann beide.
Hallo Tom,

dann hätte aber streng genommen der Liebe Gott den Nobelpreis bekommen müssen.

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 17:27
Wenn nur die des Komitees, dann ...
Wäre der Vatikan involviert würde es vermutlich noch länger dauern; die haben von 1979 bis 1992 daran gearbeitet, Galileo Galilei zu rehabilitieren, immerhin 13 Jahre lang ...

Möglich, dass sie dort Schwarze Löcher und Singularitäten schneller abarbeiten können.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 19:51

Gott hat halt mehrere Vertreter auf Erden ... Päpste, Physiker ...
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 7. Okt 2020, 21:59

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 19:51
Gott hat halt mehrere Vertreter auf Erden ... Päpste, Physiker ...
So ist es. Die wichtigsten Vertreter hast Du in Deiner Aufzählung allerdings nicht genannt :wink:

Aber ok, wir sind ja bescheiden und wollen uns nicht vordrängen, schon gar nicht, wenn einer von uns gestern einen Nobelpreis erhalten hat :D


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von FKM » 7. Okt 2020, 22:19

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 14:21
https://www.nobelprize.org/uploads/2020 ... ze2020.pdf
Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2020
THEORETICAL FOUNDATION FOR BLACK HOLES AND THE SUPERMASSIVE COMPACT OBJECT AT THE GALACTIC CENTRE
The Nobel Committee for Physics
Danke für den Link zu dem Papier, das meine Frage erschöpfend beantwortet.
Es ist mMn auch eine schöne Zusammenfassung der Geschichte der Theorie und praktischen Erforschung schwarzer Löcher.

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 7. Okt 2020, 23:34

ralfkannenberg hat geschrieben:
7. Okt 2020, 21:59
tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 19:51
Gott hat halt mehrere Vertreter auf Erden ... Päpste, Physiker ...
So ist es. Die wichtigsten Vertreter hast Du in Deiner Aufzählung allerdings nicht genannt.
Siehe anderer Thread: Rockmusiker
ralfkannenberg hat geschrieben:
7. Okt 2020, 21:59
Aber ok, wir sind ja bescheiden und wollen uns nicht vordrängen, schon gar nicht, wenn einer von uns gestern einen Nobelpreis erhalten hat
Nee, so machen wir das nicht.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Roger_Penrose

1971 Dannie-Heineman-Preis für mathematische Physik
1972 Fellow der Royal Society (FRS)
1975 Eddington-Medaille
1985 Royal Medal der Royal Society
1988 Wolf-Preis für Physik
1990 Albert-Einstein-Medaille
1994 als Knight Bachelor zum Ritter geschlagen
1998 Mitglied der National Academy of Sciences der USA
1998 Helmholtz-Medaille der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften
2000 Karl-Schwarzschild-Medaille der Astronomischen Gesellschaft
2000 Order of Merit
2001 Ehrenmitglied der Royal Irish Academy
2004 Amaldi-Medaille
2004 De-Morgan-Medaille
2006 Dirac Medal der University of New South Wales
2008 Copley-Medaille
2011 Mitglied der American Philosophical Society
2018 Clay Award for Dissemination
2019 Pomerantschuk-Preis
2020 Erasmus Medal
2020 Nobelpreis für Physik

Wenn er einer von euch ist, wieso zeichnet ihr ihn dann nicht angemessen aus?

Ihr könntet Witten haben :lol:
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 8. Okt 2020, 00:24

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 23:34
Wenn er einer von euch ist, wieso zeichnet ihr ihn dann nicht angemessen aus?
Haha, diese Liste bin ich heute mit meiner Mutter, als wir am Telefon über den Nobelpreis gesprochen haben, ebenfalls durchgegangen.

Und habe mir dabei diese Liste ebenfalls mit ihr angeschaut:

1974: Mitglied („Fellow“) der Royal Society
1975: Eddington-Medaille
1976: Dannie-Heineman-Preis
1979: Albert-Einstein-Medaille
1982: Commander of the British Empire
1984: Aufnahme in die American Academy of Arts and Sciences
1984: Aufnahme in die American Philosophical Society
1985: Goldmedaille der Royal Astronomical Society
1986: Aufnahme in die Päpstliche Akademie der Wissenschaften (als bekennender Atheist)
1987: Dirac-Medaille
1988: Wolf Prize in Physics
1989: Companion of Honour
1989: Prinz-von-Asturien-Preis
1992: Aufnahme in die National Academy of Sciences
1998: Namensgeber für den Asteroiden (7672) Hawking
1999: Julius-Edgar-Lilienfeld-Preis der American Physical Society
2005: Smithson Bicentennial Medal der Smithsonian Institution
2006: Copley Medal der Royal Society
2009: Presidential Medal of Freedom
2013: Special Fundamental Physics Prize
2015: BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award

aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking


Freundliche Grüsse, Ralf

P.S. Ich hoffe, die Leserschaft hat nicht bemerkt, dass ich Tom's Frage gar nicht beantwortet habe.

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von tomS » 8. Okt 2020, 01:05

Was ich damit sagen will ist, dass die Auszeichnungen zur Physik überwiegen und dass die bedeutenderen Auszeichnung ebenfalls aus der Physik stammen ... insbs. keine Fields-Medaille, kein Abelpreis, ...

Aber warum soll jemand wie Penrose sich mit Mathematik zufrieden geben, wenn er darüber hinaus sogar in der Physik herausragend ist?

:twisted:
Gruß
Tom

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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von belgariath » 8. Okt 2020, 10:40

tomS hat geschrieben:
7. Okt 2020, 14:21
[...]
https://www.nobelprize.org/uploads/2020 ... ze2020.pdf
Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2020
THEORETICAL FOUNDATION FOR BLACK HOLES AND THE SUPERMASSIVE COMPACT OBJECT AT THE GALACTIC CENTRE
The Nobel Committee for Physics
[...]
Die Bahn von S2 hat eine Exzentrizität von ungefähr 0.8 und ist um ungefähr 45° gegen die Himmels-(=Papier-)Ebene geneigt.
Folgende Frage zum rechts oberen Plot in Abbildung 9:
Wie ist die Form der vrad-t-Kurve zu erklären?
Insbesondere: Warum kommt gleich auf das vrad-Maximum der Abfall auf das Minimum? Das Maximum von vrad tritt ungefähr in den Jahren 2002 und 2018 auf. Meiner Einschätzung nach müsste dann das Minimum ungefähr 2010 auftreten, was nicht der Fall ist.
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Re: Nobelpreis der Physik 2020 für Erforschung Schwarzer Löcher

Beitrag von ralfkannenberg » 8. Okt 2020, 11:49

tomS hat geschrieben:
8. Okt 2020, 01:05
Was ich damit sagen will ist, dass die Auszeichnungen zur Physik überwiegen und dass die bedeutenderen Auszeichnung ebenfalls aus der Physik stammen ... insbs. keine Fields-Medaille, kein Abelpreis, ...
Hallo Tom,

die Beantwortung dieser Frage ist vermutlich gar nicht so einfach. Den Abelpreis gibt es erst seit 2003 und die Fields-Medaille hätte Penrose wegen der Alterbegrenzung auf 40 Jahre spätestens im Jahre 1971 verliehen werden können.

Das von Dir genannte Paper "Gravitational Collapse and Space-Time Singularities" stammt aus dem Jahre 1965 und die gemeinsame Arbeit mit Hawking "The singularities of gravitational collapse and cosmology" aus dem Jahre 1970. Und tatsächlich sind das wohl eher Themen aus dem Bereich der theoretischen Physik, auch wenn da herausragende mathematische Methoden zur Anwendung kamen, so dass zumindest ich gar nicht beurteilen kann, ob solche Arbeiten damals, sprich spätestens 1971, wirklich im Fokus der Fields-Medaille standen.

Und ob das bis 1982, dem letzten möglichen Zeitpunkt der Verleihung der Fields-Medaille an Stephen Hawking, schon anders war weiss ich nicht, das war damals für mich noch vor dem Vordiplom und da haben wir uns mit anderen Inhalten beschäftigt. Wobei ich - offenbar irrtümlich - gedacht hatte, dass Hawking die Fields-Medaille bekommen hätte, musste mich nun aber eines Besseren belehren lassen.

Und wenn ich mir die Liste der verliehenen Abelpreise anschaue, so wurden die - sieht man vielleicht vom Abelpreis 2006 ab - meist auch für "mathematischere" Fragestellungen verliehen.

tomS hat geschrieben:
8. Okt 2020, 01:05
Aber warum soll jemand wie Penrose sich mit Mathematik zufrieden geben, wenn er darüber hinaus sogar in der Physik herausragend ist?
Unter den vorgenannten Randbedingungen ist das mehr als verständlich, zumal so ein Nobelpreis für Physik natürlich auch eine sehr feine Auszeichnung ist, vermutlich die beste. - Schade für Stephen Hawking, andererseits dürfte jeder, der das Thema kennt, wissen, dass mit der vorgestrigen Verleihung des Physik-Nobelpreises Stephen Hawking stillschweigend posthum ebenfalls diesen grossen Preis erhalten hat.

Meines Erachtens zurecht, ich kann (und möchte) da keinen der beiden über den anderen setzen.


Freundliche Grüsse, Ralf

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