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Raumzeit und Masse

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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SchwarzeMaterie

Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 15. Apr 2007, 13:37

Hallo!

Ich würde sehr gerne einmal erfahren wie zwischen Raumzeit und Masse unterschieden werden kann. Damit meine ich jetzt aber nicht das wir Masse sind und uns in Raumzeit bewegen.

Vielmehr würde ich gerne wissen ob es Masse ohne Raumzeit und/oder Raumzeit ohne Masse geben kann, sowie die präzise Erklärung dafür lautet?
Soweit ich weiß verursacht Masse in der Raumzeit Krümmungen.
Dies finde ich außerordentlich faszinierend und würde gerne noch mehr darüber erfahren.

Über weiterführende Links Ansätze zur Eigenbildung bin ich genauso dankbar wie für eine kleine Unterhaltung darüber.
In meinem Bekanntenkreis stoße ich mit dieser Frage leider immer auf großes Missverständnis.


Vielen Dank vorab!

Freundliche Grüße
Thomas

SchwarzeMaterie

Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 15. Apr 2007, 18:08

Hallo tensor!

Vielen Dank für die rasche Antwort!
Die Raumzeit sagt der Masse, wie sie sich zu bewegen hat...
Das Masse Raumzeit krümmt finde ich wirklich sehr faszinierend und unter der Bedingung das es Raumzeit, Masse und Gravitation gibt vorsichtshalber auch nur einigermaßen nachvollziehbar, aber das mit dem Einfluss der Raumzeit auf Masse verstehe ich jetzt leider immer noch nicht so wirklich.
Gibt es dafür möglicherweise eine präzisere Erklärung bzw. inwieweit wäre dies überhaupt relevant?
Masse ohne Raumzeit kann nicht existieren.
Darüber habe ich auch nachgedacht und kam auch zu dem selbigen Ergebnis. Wobei meinen Überlegungen Raumzeit ohne Masse jedoch weiterhin offen bleibt?
Würde man nun davon ausgehen, das es keine andere Raumzeit und Masse gäbe, bis auf jene die wir optisch erkennen können, dann käme man auch zu dem Ergebnis das es Raumzeit ohne Masse nicht geben kann, denn dann gäbe es uns nicht.
Also muss es auch Raumzeit ohne Masse geben können. Nur die Frage ist wie sie entsteht wenn sie noch nicht vorhanden war? Oder überdenke ich dabei etwas, immerhin würden diese Überlegungen u.a. doch auch auf die Frage der Unendlichkeit anstoßen?

Deinen anderen Ansätzen werde ich dann auch erst mal nachgehen...:o


Freundliche Grüße
Thomas

SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 15. Apr 2007, 19:12

Außergewöhnlich hervorragend, das ist doch genau das wonach ich suche.
Da werde ich mich jetzt erstmal weiterhin einlesen und komme bei sich mir neu entfaltenden Fragen dann gerne wieder hier zurück!

Danke für die Ansätze!
Gruß Thomas

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gravi
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Beitrag von gravi » 15. Apr 2007, 20:24

Im Moment will ich mich nur kurz einmischen.

Du sagst, Thomas, dass es durchaus Raumzeit ohne Materie (und ohne Energie!) geben könnte.
Ja, das ist denkbar. Doch schon der gute Einstein sagte, Raumzeit ohne Materie ist völlig sinnlos.

Stell Dir mal ein ganzes Universum vor, in welchem es nicht mal ein einziges Atom gibt. Wozu sollte das gut sein? Es gäbe ja keinen Beobachter, der dieses Universum vermessen oder betrachten könnte. Selbst wenn wir mit einem Raumschiff in ein solches Universum eindringen würden, wäre das vollkommen sinnlos. Es gibt dort nichts zu sehen, es gibt keine Bezugspunkte, an denen wir uns orientieren könnten. Und vor allem: Es würden keine Ereignisse stattfinden. Absolut langweilig...

Also wirklich völlig sinnlos!

Gruß
gravi
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SchwarzeMaterie

Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 15. Apr 2007, 20:40

Hallo Gravi!

Realistisch gesehen hast Du natürlich recht, wenn wir die Dinge um uns herum betrachten, nur ist damit die Wahrscheinlichkeit noch lange nicht ausgeschlossen. Zumindest solange nicht bis wir nicht wissen in was für eine Raumzeit wir (sichtbare Masse) eingebettet sind.

Vielmehr dürfte es aber Teilbereiche in der Raumzeit geben die Massefrei sind, oder habe ich, tensor, damit falsch verstanden?
Lokal gibt es massefreie Bereiche der Raumzeit...
Diese Überlegung kann durchaus Sinn machen, denn es ließe die Überlegung zu zum Ergebnis zu kommen, das Masse nicht ohne Raumzeit existieren und es zu beschleunigenden Entfernungen zwischen Galaxien kommen kann.
U.a. wäre auch die Wahrscheinlichkeit gegeben das solche Masse freien Teilbereiche bereits schon vor dem Urknall vorhanden gewesen waren, was meine Ansicht das der Urknall nicht der Urvater von allem möglichen ist, nicht nur überzeugen würde, ja auch viel besser nachzuvollziehen wäre.

Nach meiner Vorstellung muss Raumzeit und Masse bereits vorhanden gewesen sein, in dieser Raumzeit sich Masse aus einem Energiereichen Ereignis heraus bis zu einem winzigen Punkt angesammelt hat, worauf hin dann wiederum eine Energiereiche Freisetzung stattfinden konnte, der Urknall.
Wie gewaltig Ansammlung und Freisetzung von Energie sein kann beweist ja A.Einsteins Relativitätstheorie und die Äquivalenz von Masse und Energie. Bei einem Energiepotenzial das unsere bekannte Masse in sich sammelt, könnte weit aus mehr möglich sein als wir uns vorstellen, so vielleicht auch ein Potenzial ausreichend für einen Urknall. Interessant wären da möglicherweise mehr Erkenntnisse zu "massiven schwarzen Löcher" die ein Energiepotenzial haben die sich in der Masse der Raumzeit befindet.

Das sich Masse ansammeln kann lässt sich auch aus der RT erkennen und ist auch aktuelles Forschungsgebiet bzw. durch SL nachgewiesen worden. Das sich Masse/Energie ansammeln kann beiweist die Energiedichte zu Beginn der Entstehung des Universums, wozu die Freisetzung von Energie im Stande ist können wir erkennen wenn wir uns im Universum umschauen.

"Wenn sich Masse/Energie aus einem winzigen Punkt heraus soweit entfalten kann das Galaxien und Leben ensteht, dann müsste sich auch alles daraus entstandene bis auf einen winzigen Punkt ansammeln können."


Gruß
Thomas

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Beitrag von gravi » 16. Apr 2007, 20:28

Tensor hat völlig Recht, lokal gibt es sicherlich materiefreie Zonen innerhalb der Raumzeit. Das muss man aber wohl auf kleinen Skalen definieren. Im Mittel befinden sich (zwischen den Sternen) nur ein paar Atome je Kubikmeter. Überwiegend also materiefreier Raum.

Es ist aber falsch anzunehmen, dass die (unsere) Raumzeit bereits vor dem Urknall existierte - insofern das Urknallmodell korrekt und zutreffend ist.

Schließlich war unser Kosmos einmal ein winziger Punkt, in dem alles enthalten war, was es heute gibt. Zum besseren Verständnis nehmen wir vielleicht an, es war eine Art Murmel. Die dehnt sich nun aus, und mit ihr alles was darin ist. Was außen herum ist interessiert niemanden, weil es für den "Inhalt" außerhalb jeder Reichweite ist. Und das, was sich bei der weiteren Expansion aufspannt, ist unsere Raumzeit. Was davor oder "außerhalb" war, ist ohne Belang.

Mit Deinem letzten Satz hast Du insofern Recht, dass prinzipiell das Universum wieder kollabieren könnte und zu einem winzigen Punkt schrumpft. Dagegen spricht aber die mehr als gesicherte beschleunigte Expansion.

Gruß
gravi
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Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 16. Apr 2007, 21:18

Hallo Gravi und Mitleser!

Nun, diese Aussage von "tensor" finde ich äußerst spannend, da sie nicht nur meinen bisherigen Überlegungen übereinstimmt, auch deswegen da ich bis gestern noch keine so exakt aussagende Beschreibung darüber erfahren konnte.

Es ist faszinierend wie bereichernd diese Aussage für meine bisherigen und weiteren Überlegungen ist, außerdem für ein besseres Verständnis zu "Raumzeit" und "Expansion".

Im Kontext eine Frage zum Urknallmodell:
- Wird im Urknallmodell ein existenziell vorhandener Raumzeit Bereich um den/der (ich kann jetzt nicht beschreiben wie ich es nennen soll, darum benenne ich's mal...)Urknallpunkt/Anfangs-Energiedichte ausgeschlossen?
Es hört sich zumindest stark danach an wie Du, Gravi, es beschreibst?

Und noch eine weitere Unstimmigkeit:
- Wie kann ich auf exakter Weise erfahren, das alles im "Kosmos" vorhandene auf einen winzigen Punkt konzentriert war, hat es mit Energiedichte und Masseverteilung zu tun, geht das heute eigentlich schon oder ist es eher eine geschätzte Aussage?


Freundliche Grüße
Thomas

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Beitrag von gravi » 17. Apr 2007, 19:12

Der Anfangszustand des Universums ist eine logische Schlussfolgerung der Urknalltheorie.

Stellt man sich die Entwicklung des Universums vom Anfang bis heute als Film vor und lässt ihn rückwärts laufen, so wird sich das ganze Universum mit allem darin immer weiter zusammen ziehen. Rein rechnerisch geht diese Kontraktion bis hin zu einem unendlich kleinen Punkt, in dem letzten Endes alles - auch die Raumzeit (!) - vereinigt ist.

Unendlich klein wird wohl nicht stimmen, leider versagt unsere Physik bisher, wenn man in Bereiche solch unvorstellbar großer Parameter wie Dichte, Temperatur und Gravitation vorstößt. Aber sehr klein muss es schon gewesen sein, das All war sozusagen ein Quantenteilchen. Weitere Infos:

http://de.wikipedia.org/wiki/Urknall

oder

http://abenteuer-universum.de/urknall1.html :wink:

Gruß
gravi
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SchwarzeMaterie

Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 17. Apr 2007, 19:29

Hallo Gravi,

vermutlich spielt es auch keine große Rolle ob Raumzeit bereits existierte oder sich hinter dem nicht sichtbaren etwas befindet, da wir da sicherlich sowieso nie hinkommen werden, weil die Entfernungen einfach zu große sind.

Aber interessant genau zu wissen ob und warum nicht ist's für mich schon.
Soweit ich weiß ergibt sich der Anfangszustand kurz nach dem Urknall ja aus einer Energiedichte. Wenn also in diesem Film nur Energie auf einen winzigen Punkt konzentriert war dann kann es ja eigentlich auch keine Raumzeit geben die frei von Energie ist, zumindest nicht in der Größenordnung wie sie in der errechneten Anfangs Energiedichte steckt.

Was ich beim Urknallmodell nicht nachvollziehen kann ist das alles Energie haben muss um was das Universum füllt.
Gibt es denn nichts das keine Energie hat, was nicht mit in diese Anfangs-Energiedichte einfließt, kann es das überhaupt geben? Bitte nicht auslachen, aber ich meine die Frage wirklich ernst.


In den Links finde ich leider keine Antwort darauf. :?


Verzweifelnde Grüße
Thomas

SchwarzeMaterie

Raumzeit und Masse

Beitrag von SchwarzeMaterie » 19. Apr 2007, 09:43

Hallo zusammen,


Das Phänomen der Raumkrümmung ist ein wirklich interessantes Thema, worüber ich an dieser Stelle noch etwas erwähnen möchte. Dabei geht es um die erstmals auf die Theorie das Raumzeit um eine Masse gekrümmt ist basierende Erkenntnis der Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919.

Vor Kurzem wurde mir eine Animation zugespielt die diese Theorie in 2 Dimensionale Weise veranschaulicht.
Dabei ist mir folgendes aufgefallen.

1. Die Lichtwege der hinter der Sonne stehenden Sterne haben sich durch die Sonnenfinsternis verändert, allerdings nicht in der Weise wie sie es eigentlich müssten wenn jede Masse in 3. Dimensionaler Weise wie ein Trichter auf andere Massen wirkt.
In dieser Animation fiel das Licht nicht in diesen imaginären Trichter, sondern bog sich um die Sonne.
Diese Veranschaulichung dürfte ja allgemein bekannt sein?
Das Problem das mir dabei aufgefallen ist, ist das, das der Lichtweg der hinter der Sonne stehenden Sterne durch die Schwerkraft der Sonne eigentlich zur Sonne fallen müsste und sich der Lichtweg dadurch um einiges verlängert, stattdessen wurde aber dargestellt das das Licht sich um die Sonne bog.
Dies wäre doch allerdings nur möglich wenn die Sonne eine abstoßende Kraft auf das Licht der hinter der Sonne stehenden Sterne ausübte, tut sie doch aber leider nicht und wenn doch auf welche Weise(?).
Gerne stelle ich diese Veranschaulichung auch bereit, falls diese nicht bekannt ist.

Vielleicht kann man ja hier noch etwas mehr darüber diskutieren?


Grüße
Thomas

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Beitrag von gravi » 19. Apr 2007, 19:51

Also das musst Du mir mal verständlicher erklären:
Was ich beim Urknallmodell nicht nachvollziehen kann ist das alles Energie haben muss um was das Universum füllt.
Gibt es denn nichts das keine Energie hat, was nicht mit in diese Anfangs-Energiedichte einfließt, kann es das überhaupt geben? Bitte nicht auslachen, aber ich meine die Frage wirklich ernst.
Tut mir leid, aber hier verstehe ich wirklich nicht mehr, was Du damit meinst.

Das Problem das mir dabei aufgefallen ist, ist das, das der Lichtweg der hinter der Sonne stehenden Sterne durch die Schwerkraft der Sonne eigentlich zur Sonne fallen müsste und sich der Lichtweg dadurch um einiges verlängert, stattdessen wurde aber dargestellt das das Licht sich um die Sonne bog.
Dies wäre doch allerdings nur möglich wenn die Sonne eine abstoßende Kraft auf das Licht der hinter der Sonne stehenden Sterne ausübte
Auch hier ist mir nicht ganz klar, was Du darstellst. Durch die Masse der Sonne wird die Raumzeit gekrümmt, und diesen Krümmungen muss das Licht folgen. Dass es hierdurch einen längeren Weg zurück legen muss als auf einer Gerade und dass ein Lichtstrahl zur Sonne durch deren Gravitation hin gebogen wird sollte eigentlich klar sein. Ich glaube nicht, dass es da noch Diskussionsbedarf gibt.

Gruß
gravi
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SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 19. Apr 2007, 20:16

Hallo Gravi,

Masse fällt in den imaginären Krümmungstrichter (wie auf dem Bild dargestellt), dieser imaginäre Trichter wirkt von allen Seiten außerhalb der Masse, wobei der schwerste Punkt in der Mitte konzentriert ist. Demnach müsste der Lichtweg in die Krümmung (den Trichter) fallen und nicht außen rum verlaufen?
Hier wird der Lichtweg jedoch Abstoßend dargestellt, wenn auch schwer erkennbar, da es nur eine 2 Dimensionale Abbildung ist:

http://www.staff.uni-mainz.de/koepke/Vo ... age115.jpg


Meine Frage war wie es zu diesem Bogen kommen kann?
Dort wo der Lichtweg verläuft müsste doch eigentlich Schwerkraft herrschen, oder ist es in der Darstellung nur so schwer erkennbar? Da sieht es so aus als würde die Schwerkraft nur 2 Dimensional wirken, aber eigentlich wirkt sie doch von allen Seiten ähnlich, oder täusche ich mich?


Gruß
Thomas

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Beitrag von gravi » 20. Apr 2007, 18:29

Um das Thema mal abzuschließen:

Der im Bild dargestellte Krümmungstrichter ist "leicht" übertrieben!
Den gibt es reell nur im Bereich Schwarzer Löcher! Die Sonne ist aber keines, sie weist nur eine relativ schwache Gravitation auf und die von ihr hervorgerufenen Krümmungen sind nur als läppisch zu bezeichnen, somit ist die Ablenklung von Lichtstrahlen auch nur sehr gering.

Lies doch mal in Ruhe meine Homepage, dann die von Dr. Andreas Müller und vielleicht noch ein paar Bücher - die Erkenntnisse werden Dich umwerfen! :wink:

Gruß
gravi
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SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 20. Apr 2007, 18:51

Ich habe mir gerade auch mal hier das Thema "Krümmung der Raumzeit" in Ruhe durchgelesen.
Kann ich daraus schließen das die Raumzeit zur Mitte der Sonne gezogen wird und dadurch die Krümmung um eine Sonne entsteht?


Mehr frage ich dann auch nicht mehr zu diesem Thema.
Bitte entschuldigt mich das ich es bisher noch nicht verstanden habe.
Ich bin hier schon seid mehreren Tagen damit am Ringen...puhh... :oops:


Vielen Dank!!!
LG
Thomas

SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 20. Apr 2007, 20:18

OK! Es hat also nichts mit irgendwelchen Prozessen im Zentrum einer Sonne zu tun und das Sonnenzentrum zieht daher auch nicht an der Raumzeit um die Umgebung ihres Zentrums? Bin ich doch tatsächlich davon ausgegangen das im Zentrum einer Sonne und eines SL etwas derartig anziehendes vor sich geht.
Nun gut, dann versuche ich mal herauszufinden wie die Krümmung sonst noch entstehen kann.

Infos hab ich ja jetzt genügend.

Also vielen Dank soweit!!!


Beste Grüße
Thomas

SchwarzeMaterie

Beitrag von SchwarzeMaterie » 20. Apr 2007, 21:10

Ich bin ja erst davon ausgegangen das im Zentrum einer Sonne der schwerste Kern steckt und die Raumkrümmung zu diesem Zentrum verläuft...
In den Darstellungen sieht es so aus als würde die Sonne eine Raumkrümmung dadurch verursachen wenn sie auf der Raumzeit drauf liegt.
Womit ich irgendwie nicht so recht klar komme, wenn, wie du schon sagst, Krümmung durch Masse und Energie entsteht (was ja korrekt ist), ich jedoch dachte das sich überwiegend mehr Masse und Energie "unter" der Oberfläche einer Sonne befindet.

Demnach hätte ich mir eine Krümmung von Außen nach innen zum Sonnezentrum besser vorstellen können, als vom Zentrum zur Raumzeit außerhalb ihrer Oberfläche.

Meine Anstrengungen gehen jedenfalls weiter dieses Phänomen von "allen Seiten" zu verstehen!

Danke danke!

Thomas

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