Einige Klarstellungen in Sachen Physik [Diskussion]

[Agent Scullie]

Um Geschwindigkeiten zu messen legen wir natürlich die zurückgelegte Strecke (Länge) und die Zeit zugrunde, die hierfür erforderlich war.
Wenn also die Lichtgeschwindigkeit nicht varibel (damit meine ich abhängig von der Bewegung), sondern absolut (also immer identisch) ist, dann muss ja etwas anderes variabel sein, also Länge und Zeit, richtig?

das sollte man so sehen können.

Ist es korrekt, wenn ich sage, dass für einen Reisenden die Strecke deshalb verkürzt erscheint, aber für den ruhenden Beobachter die Zeit des Reisenden verlangsamt verläuf?

das ist nicht ganz so einfach zu beantworten.

Bei der Zeitdilatation kann man sich das noch an einer bewegten Lichtuhr klarmachen, die senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung Lichtpulse zwischen zwei Spiegeln hin- und herschickt. Im Ruhsystem der Lichtuhr ist die für die Lichtpulse zurückzulegende Strecke einfach der Abstand der beiden Spiegel, im bewegten System ist die Strecke durch die Bewegung der Lichuhr länger. Siehe angehängte Grafik: die roten Pfeile sind die Lichtpulse, die schwarzen Linien die Spiegel. Die gestrichelten schwarzen Linien im bewegten System stehen für die Positionen der Spiegel zu unterschiedlichen Zeiten, wenn gerade ein Lichtpuls reflektiert wird. Die Längenkontraktion der Spiegel ist nicht berücksichtigt.

Edit: das wichtigste habe ich natürlich vergessen, muss am Wetter liegen: da die Lichtpulse im bewegten System eine größere Strecke zurücklegen müssen, die Lichtgeschwindigkeit in beiden Systemen aber gleich groß ist, muss folglich im bewegten Systen die Lichtlaufzeit länger sein, d.h. die Zeit, die ein Lichtpuls vom einen zum anderen Spiegel benötigt, ist in beiden Bezugssystemen unterschiedlich. Das ist gerade die Zeitdilatation.

Die oben angesprochenden Effekte erinnern mich an die Auswirkung der Gravitation. Diese hat ja auch eine Zeitdilatation zur Folge, genau wie die Beschleunigung. Daher nahm ich irrtümlich an, dass es einen Zusammenhang zwischen der Lorentzkontraktion und der Raumkrümmung gibt.
Irgendwie habe ich das immer gleich gesetz.

die gravitative Zeitdilatation ist ein ganz anderer Effekt als die geschwindigkeitsbedingte. Einen zur Längenkontraktion analogen Effekt gibt es bei der Krümmung nicht. Es gibt wohl etwas, das man für eine Längenkontraktion halten könnte, wenn man nicht genau genug nachdenkt, nämlich den Effekt, dass das Verhältnis von Kreisumfang und Radius nicht mehr 2pi ist. Dies führt aber nicht dazu, dass zwei Beobachter für die Länge eines Körpers unterschiedliche Werte messen, und ist deswegen kein Kontraktionseffekt.

Extrem schnell bewegte Objekte, deren Geschwindigkeit sich c annähern, haben ja auch eine enorme Beschleunigungsenergie

"Beschleunigungsenergie" gibt es nicht. Es gibt eine Energie, die ein Körper aufgrund seiner Geschwindigkeit hat, das ist die kinetische Energie oder Bewegungsenergie.

und damit infolge der Äquivalenz von Energie und Masse auch eine höhere Masse als ruhende Objekte.
Große Körper mit großer Masse krümmen die Raumzeit. Ähnelt das nicht der Wirkung hoch beschleunigter Körper auf die Dimensionen Länge und Zeit?

die Anhängigkeit der Masse von der Geschwindigkeit ist eine veraltete Vorstellung, die im Grunde nichts anderes bedeute, als dass man die Gesamtenergie eines Körpers zusätzlich als Masse bezeichnete. Nach der heutigen Sprechweise geht nur die Energie gegen unendlich, wenn sich ein Körper der Lichtgeschwindigkeit annähert, seine Masse (früher Ruhmasse genannt) bleibt unverändert.

Für die Gravitation ist das aber bedeutungslos, da in der ART die Quelle für die Gravitation nicht die Masse ist (egal ob nun die Ruhmasse oder eine mit der Geschwindigkeit veränderliche Masse), sondern der Energie-Impuls-Tensor. Ein Körper krümmt die Raumzeit nicht stärker, wenn er sich schnell bewegt. Die Erde wird auch bei beliebig hoher Unterlichtgeschwindigkeit nicht zum schwarzen Loch.

Es gibt ein Postulat der ART, dessen Grund ich nicht verstehe: Warum haben Gravitationswellen die selbe Geschwindigkeit wie das Licht?

das ist kein Postulat, sondern lässt sich aus dieser ableiten. Das hängt damit zusammen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Eigenschaft der Raumzeitstruktur ist.

[Halman]

Vielen Dank für die guten Erklärungen!

"Beschleunigungsenergie" gibt es nicht. Es gibt eine Energie, die ein Körper aufgrund seiner Geschwindigkeit hat, das ist die kinetische Energie oder Bewegungsenergie.

Du bist ja strenger, als mein Physiklehrer. Aber natürlich hast Du recht.

die Anhängigkeit der Masse von der Geschwindigkeit ist eine veraltete Vorstellung, die im Grunde nichts anderes bedeute, als dass man die Gesamtenergie eines Körpers zusätzlich als Masse bezeichnete. Nach der heutigen Sprechweise geht nur die Energie gegen unendlich, wenn sich ein Körper der Lichtgeschwindigkeit annähert, seine Masse (früher Ruhmasse genannt) bleibt unverändert.

Leitete sich daraus nicht die berühmte Formel e=mc2 her? (Leider habe ich das Quadrat nicht richtig hinbekommen, sorry.)

So, wie ich das verstanden habe, war die Logik (vereinfach ausgedrückt) folgende: Wenn aufgrund der Bewegungsenergie die Masse eines bewegten Körpers gegenüber seiner Ruhemasse größer ist, dann muss Energie äquivalent mit Energie sein.

Daher bin ich ziemlich überrascht, dass die Ansicht, dass die Masse sich durch die Bewegungsenergie verändert, veraltet ist.
Das an der oben zitierten Formel kein Zweifel besteht, ist mir natürlich klar. Also habe ich irgendwas nicht richtig verstanden.

das ist kein Postulat, sondern lässt sich aus dieser ableiten. Das hängt damit zusammen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Eigenschaft der Raumzeitstruktur ist.

Bei der ART werde ich immer ganz

[Agent Scullie]

Leitete sich daraus nicht die berühmte Formel e=mc2 her? (Leider habe ich das Quadrat nicht richtig hinbekommen, sorry.)

So, wie ich das verstanden habe, war die Logik (vereinfach ausgedrückt) folgende: Wenn aufgrund der Bewegungsenergie die Masse eines bewegten Körpers gegenüber seiner Ruhemasse größer ist, dann muss Energie äquivalent mit Energie sein.

nach der modernen Sprechweise gilt E=mc^2 nur im Ruhsystem des jeweiligen Körpers. In bewegten Systemen gilt die allgemeinere Beziehung E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2, wobei p der Impuls ist. Für p=0 ergibt sich als Spezialfall E^2 = (mc^2)^2 -> E = mc^2.

Dahinter steckt folgendes: in der relativistischen Mechanik in vierdimensionaler Formulierung bilden Energie und Impuls einen vierdimensionalen Impulsvektor:

p^mu = (E/c, p_x, p_y, p_z)

Die Masse ist die Länge dieses Vierervektors:

(mc)^2 = p^mu p_mu = (E/c)^2 - p_x^2 - p_y^2 - p_z^2 = (E/c)^2 - p^2

Das ^mu und _mu steht dabei für kontra- und kovariante Vektorkomponenten. Die muss man kombinieren, wenn man Skalarprodukte von Vierervektoren bildet. Für die kovarianten Komponenten gilt:

p_mu = (E/c, -p_x, -p_y, -p_z)

sie unterscheiden sich von den kontravarianten also nur um die Vorzeichen der drei p-Komponenten, was gerade auf die Minuszeichen im Skalarprodukt führt.

[Halman]

Wow!!! - Du bist nicht zufällig mit Steven Hawking verwandt, oder?

Dahinter steckt folgendes: in der relativistischen Mechanik in vierdimensionaler Formulierung bilden Energie und Impuls einen vierdimensionalen Impulsvektor:

p^mu = (E/c, p_x, p_y, p_z)

Die Masse ist die Länge dieses Vierervektors:

(mc)^2 = p^mu p_mu = (E/c)^2 - p_x^2 - p_y^2 - p_z^2 = (E/c)^2 - p^2

Sehr interessant! Nur verstehe ich jetzt nicht mehr, wieso wir überhaupt eine Lichtmauer haben. Bisher hatte ich es immer so verstanden, dass es ja unmöglich ist eine "unendliche" Masse zu beschleunigen, weil man dafür ja unendlich viel Energie benötigen würde.
Gemäß dem Trägheitsgesetz beschleunigt ein Impuls eine große Masse ja weniger, als eine kleine Masse (vorrausgesetzt, der Impuls ist in beiden Fällen gleich).
Wenn nun durch die Bewegungsenergie die Masse nicht zunimmt, warum wird es dann immer schwerer, ein weiteres Zehntel der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen?

[Agent Scullie]

Wow!!! - Du bist nicht zufällig mit Steven Hawking verwandt, oder?

sicher nicht. Ich hab auch keine Ahnung was die Leute an dem immer so toll finden. Als populärwissenschaftlicher Autor ist der ne Niete, als Forscher nur einer unter vielen. Auf Roger Penrose oder Andrej Linde halte ich viel größere Stücke.

Sehr interessant! Nur verstehe ich jetzt nicht mehr, wieso wir überhaupt eine Lichtmauer haben. Bisher hatte ich es immer so verstanden, dass es ja unmöglich ist eine "unendliche" Masse zu beschleunigen, weil man dafür ja unendlich viel Energie benötigen würde.
Gemäß dem Trägheitsgesetz beschleunigt ein Impuls eine große Masse ja weniger,

welches Trägheitsgesetz? F=m*a? Das ist ja auch nur das nichtrelativistische Gesetz, wenn du relativistisch rechnen willst, musst du schon noch das relativistische nehmen:

F^mu = m a^mu

Dabei sind F^mu und a^mu die Viererkraft und die Viererbeschleunigung. Letztere berechnet sich, anders als die Beschleunigung in der Newtonschen Gleichung, nicht aus der zweiten Ableitung der zurückgelegten Strecke nach der Koordinatenzeit, a = d² x / dt², sondern nach der Eigenzeit: a^mu = d² x^mu / dtau², die gegenüber der Koordinatenzeit zeitdilatiert ist: dtau = sqrt(1 - v²/c²) dt. Bei konstanter Viererkraft F^mu bleibt daher bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit die Viererbeschleunigung a^mu konstant, die Geschwindigkeit nimmt aber immer weniger zu.

Man kann das auch über die Vierergeschwindigkeit u^mu betrachten, die die erste Ableitung nach der Eigenzeit ist: u^mu = dx^mu / dtau. Wenn sich die Geschwindigkeit v = dx/dt der Lichtgeschwindigkeit annähert, strebt die Komponente der Vierergeschwindigkeit in Flugrichtung gegen unendlich, wegen des Verhältnisses von dt und dtau. Bei konstanter Viererbeschleunigung nimmt die Vierergeschwindigkeit u^mu immer größer, die Geschwindigkeit v aber nähert sich nur c an.

[Halman]

Das ist plausibel. Das newtonische Trägheitsgesetz ist ja nur bei geringeren Geschwindigkeiten anwendbar, weil da die relativisten Effekte vernachlässigbar sind, aber natürlich nicht bei extrem hohen Geschwindigkeiten - mein Denkfehler.

Also hat die Lichtmauer nichts mit Massenzuwachs zu tun.
Daraus folgere ich mal, dass Energie nicht automatisch Masse hat und somit Quanten, wie Photonen, auch massenlos sind.
Sicher weiß ich, dass Quanten im Gegensatz zu Elektronen als masselos beschrieben werden, doch habe ich mich immer gefragt, ob dass so stimmt. Soweit ich mich erinnere, steht im Buch "Die Evolution der Physik", dass Licht Masse hat, bin mir aber nicht mehr so sicher. Klar ist das Buch fast sechzig Jahre alt.
Glaubte Einstein wirklich, dass Licht Masse hat und wurde diese Ansicht inzwischen revidiert? Oder habe ich nur irgendwas falsch verstanden?

Da frage ich mich, was Masse eigentlich ist. Diese Frage mag manchen etwas dämlich erscheinen, aber manchmal muss man einen Schritt zurück gehen, um zwei vorran zu kommen.

Wenn ein Positron mit einem Elektron kollidiert, vernichten sie sich gegenseitig, dabei wird Energie in Form von zwei Gamma-Quanten freigesetzt. Aus Teilchen mit Masse, die sich mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen, sind also zwei masselose Teilchen geworden, die mit Lichtgeschwindigkeit auseinderstreben.
Wenn nun zwei Gamma-Quanten aufeinander treffen, entstehen daraus wiederrum zwei Leptonen, höchstwahrscheinlich ein Elektron und ein Positron (mit einer Warscheinlichkeit von 1 zu einer Millarde könnten auch zwei Elektronen entstehen, so habe ich jedenfalls vor Jahren einen Beitrag über die GUT-Theorie in "Abenteuer Forschung" verstanden).

Also können aus masselosen Teilchen auch massetragende Teilchen entstehen. Sicher nicht allzu aufsehend erregend, diese Möglichkeit ergibt sich ja bereits aus E=mc^2. Aber dennoch frage ich mich, was denn nun der Unterschied zwischen beiden ist.

Der Gravitation unterliegen Quanten ebenso wie Teilchen mit Masse. Aber Du schriebst ja, dass die Erde bei annähernd c nicht etwa zum Schwarzen Loch kollabieren würde. Daraus folgere ich mal, dass Quanten keine Gravitation erzeugen, ihr aber unterliegen.

Bezüglich Neutrinos wurde ja auch gelehrt, dass sie keine Masse haben, aber inzwischen denk man darüber anders.
Was mich hier verwirrt ist, dass bei der Supernova 1987A drei Stunden, bevor das Sichtbare Licht die Erde erreichte, ein starker Neutronoausstoß gemessen wurde. Müssten sich Neutrinos nicht mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen?

Supernova 1987A ? Wikipedia

Gehe bei deiner Antwort aber bitte davon aus, dass ich von Hicks-Teilchen gar nichts verstehe.

[Agent Scullie]

Daraus folgere ich mal, dass Energie nicht automatisch Masse hat und somit Quanten, wie Photonen, auch massenlos sind.
Sicher weiß ich, dass Quanten im Gegensatz zu Elektronen als masselos beschrieben werden,

kommt darauf an, welche Quanten. Elektronen zählen auch zu den Quanten. Nur halt keine des EM-Feldes, wie Photonen. In der Quantenfeldtheorie gehört zu jeder Teilchensorte ein Feld, von dem die Teilchen Quanten sind. Photonen sind Quanten des EM-Feldes, Elektronen Quanten eines Elektronenfeldes (auch Dirac-Feld genannt), usw.

doch habe ich mich immer gefragt, ob dass so stimmt. Soweit ich mich erinnere, steht im Buch "Die Evolution der Physik", dass Licht Masse hat, bin mir aber nicht mehr so sicher. Klar ist das Buch fast sechzig Jahre alt.
Glaubte Einstein wirklich, dass Licht Masse hat und wurde diese Ansicht inzwischen revidiert?

Einstein selbst wird wohl noch der Vorstellung einer geschwindigkeitsabhängigen Masse angehangen haben.

Da frage ich mich, was Masse eigentlich ist. Diese Frage mag manchen etwas dämlich erscheinen, aber manchmal muss man einen Schritt zurück gehen, um zwei vorran zu kommen.

Wenn ein Positron mit einem Elektron kollidiert, vernichten sie sich gegenseitig, dabei wird Energie in Form von zwei Gamma-Quanten freigesetzt. Aus Teilchen mit Masse, die sich mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen, sind also zwei masselose Teilchen geworden, die mit Lichtgeschwindigkeit auseinderstreben.
Wenn nun zwei Gamma-Quanten aufeinander treffen, entstehen daraus wiederrum zwei Leptonen, höchstwahrscheinlich ein Elektron und ein Positron (mit einer Warscheinlichkeit von 1 zu einer Millarde könnten auch zwei Elektronen entstehen, so habe ich jedenfalls vor Jahren einen Beitrag über die GUT-Theorie in "Abenteuer Forschung" verstanden).

da müsste aus Gründen der Ladungserhaltung aber schon gleich noch ein Proton mit entstehen. Die SU(5)-GUT gilt aber heutzutage als überholt, weil der von ihr vorhergesagte Protonenzerfall nicht beobachtet werden konnte. Außerdem treten in der GUT Baryogenese-Vorgänge, bei denen also nicht gleich viel Materie und Antimaterie produziert wird, erst bei hohen Temperaturen im Bereich von 10^25 K auf. Bei tieferen Temperaturen sind sie stark unterdrückt, deswegen wäre die Wahrscheinlichkeit weitaus geringer als 1 zu eine Milliarde.

Also können aus masselosen Teilchen auch massetragende Teilchen entstehen. Sicher nicht allzu aufsehend erregend, diese Möglichkeit ergibt sich ja bereits aus E=mc^2. Aber dennoch frage ich mich, was denn nun der Unterschied zwischen beiden ist.

der Unterschied ist rein mechanischer Natur, er steckt in der Beziehung zwischen Energie und Impuls. Wie schon erwähnt gilt

(mc)² = (E/c)² - p²

was für Teilchen ohne Masse, also m=0, auf E=pc hinausläuft. Masse ist wie Energie eine Eigenschaft, kein "Stoff", wenn du das meinst.

Der Gravitation unterliegen Quanten ebenso wie Teilchen mit Masse. Aber Du schriebst ja, dass die Erde bei annähernd c nicht etwa zum Schwarzen Loch kollabieren würde. Daraus folgere ich mal, dass Quanten keine Gravitation erzeugen, ihr aber unterliegen.

Teilchen ohne Masse sind natürlich ebenfalls Quellen des Gravitationsfeldes, da sie einen Energie-Impuls-Tensor haben. Zwei Photonen wechselwirken gravitativ miteinander.

Bezüglich Neutrinos wurde ja auch gelehrt, dass sie keine Masse haben, aber inzwischen denk man darüber anders.
Was mich hier verwirrt ist, dass bei der Supernova 1987A drei Stunden, bevor das Sichtbare Licht die Erde erreichte, ein starker Neutronoausstoß gemessen wurde. Müssten sich Neutrinos nicht mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen?

Wenn Neutrinos eine niedrige Masse, aber eine hohe Energie haben (E >> mc²), dann kann ihre Geschwindigkeit so dicht an der Lichtgeschwindigkeit liegen, dass der Unterschied nicht messbar ist.

Dass die Neutrinos 3 Stunden vor dem Licht des Explosionsblitzes eintrafen, lag auch nicht an einer überlichtschnellen Bewegung, sondern daran, dass die Neutrinos in einer frühen Phase der Explosion emittiert wurden, das Licht aber erst später.

Gehe bei deiner Antwort aber bitte davon aus, dass ich von Hicks-Teilchen gar nichts verstehe.

wie kommst du denn jetzt auf Higgs-Teilchen? Das spielt nur insofern eine Rolle, als dass das Higgs-Feld (hier sieht man wieder die Zuordnung Teilchen - Feld) dafür verantwortlich gemacht wird, dass Teilchen Masse haben. Ohne das Higgs-Feld würde für alle Teilchen E=pc gelten.

[Halman]

kommt darauf an, welche Quanten. Elektronen zählen auch zu den Quanten. Nur halt keine des EM-Feldes, wie Photonen. In der Quantenfeldtheorie gehört zu jeder Teilchensorte ein Feld, von dem die Teilchen Quanten sind. Photonen sind Quanten des EM-Feldes, Elektronen Quanten eines Elektronenfeldes (auch Dirac-Feld genannt), usw.

Danke für die Berichtigung.

da müsste aus Gründen der Ladungserhaltung aber schon gleich noch ein Proton mit entstehen. Die SU(5)-GUT gilt aber heutzutage als überholt, weil der von ihr vorhergesagte Protonenzerfall nicht beobachtet werden konnte. Außerdem treten in der GUT Baryogenese-Vorgänge, bei denen also nicht gleich viel Materie und Antimaterie produziert wird, erst bei hohen Temperaturen im Bereich von 10^25 K auf. Bei tieferen Temperaturen sind sie stark unterdrückt, deswegen wäre die Wahrscheinlichkeit weitaus geringer als 1 zu eine Milliarde.

Langsam habe ich den Eindruck, dass mein gesamtes bescheidenes Wissen veraltet ist.
So, wie ich den TV-Beitrag über die GUT-Theorie damals verstanden hatte, beinhaltet die kosmische Hintergrundstrahlung fast die gesamt Energie des Universums. Trotz der geringen Temperatur von nur fast 3 K erscheint mir das bei den astronomischen Ausmaßen des Raumes plausibel. Diese stammt aus der Gamma-Strahlung des Urknalls und ist unzwischen stark abgekühlt.
Die Materie ist sozusagen aus den "überschüssigen" Anteil von Protonen und Elektronen entstanden, also die Abweichung von 1 zu einer Milliarde bei 10^25 K, oder?

Soweit ich weiß, wurden in der GUT-Theorie drei der vier Grundkräfte zusammengefasst (nur die Gravitation bleibt außenvor). Und nun ist sie überholt.

der Unterschied ist rein mechanischer Natur, er steckt in der Beziehung zwischen Energie und Impuls. Wie schon erwähnt gilt

(mc)² = (E/c)² - p²

was für Teilchen ohne Masse, also m=0, auf E=pc hinausläuft. Masse ist wie Energie eine Eigenschaft, kein "Stoff", wenn du das meinst.

Teilchen ohne Masse sind natürlich ebenfalls Quellen des Gravitationsfeldes, da sie einen Energie-Impuls-Tensor haben. Zwei Photonen wechselwirken gravitativ miteinander.

Wenn Neutrinos eine niedrige Masse, aber eine hohe Energie haben (E >> mc²), dann kann ihre Geschwindigkeit so dicht an der Lichtgeschwindigkeit liegen, dass der Unterschied nicht messbar ist.

Dass die Neutrinos 3 Stunden vor dem Licht des Explosionsblitzes eintrafen, lag auch nicht an einer überlichtschnellen Bewegung, sondern daran, dass die Neutrinos in einer frühen Phase der Explosion emittiert wurden, das Licht aber erst später.

Dein fundiertes Wissen ist schon sehr beeindruckend!

wie kommst du denn jetzt auf Higgs-Teilchen? Das spielt nur insofern eine Rolle, als dass das Higgs-Feld (hier sieht man wieder die Zuordnung Teilchen - Feld) dafür verantwortlich gemacht wird, dass Teilchen Masse haben. Ohne das Higgs-Feld würde für alle Teilchen E=pc gelten.

Davon habe ich wirklich keine Ahnung

[Agent Scullie]

So, wie ich den TV-Beitrag über die GUT-Theorie damals verstanden hatte, beinhaltet die kosmische Hintergrundstrahlung fast die gesamt Energie des Universums.

dann wäre das Universum strahlungsdominiert, was es aber nur in seiner Frühphase war. Es ist schon lange materiedominiert, d.h. die meiste Energie steckt in der Materie, nicht in der Strahlung.

Die Materie ist sozusagen aus den "überschüssigen" Anteil von Protonen und Elektronen entstanden, also die Abweichung von 1 zu einer Milliarde bei 10^25 K, oder?

laut der SU(5)-Theorie geht der Materieüberschuss auf Prozesse im frühen Universum, als die Temperatur bei 10^25 K oder höher lag (die ersten 10^-32 Sekunden), zurück, ja. Wesentlich war dabei das Verhalten der von der Theorie vorhersagten X-Bosonen (die extrem hohe Massen im Bereich von 10^15 GeV haben, zum Vergleich: die Masse eine Protons ist etwa 0,94 GeV), deren Antiteilchen anders zerfielen als die Teilchen.

Soweit ich weiß, wurden in der GUT-Theorie drei der vier Grundkräfte zusammengefasst (nur die Gravitation bleibt außenvor).

ganz recht.

[Halman]

dann wäre das Universum strahlungsdominiert, was es aber nur in seiner Frühphase war. Es ist schon lange materiedominiert, d.h. die meiste Energie steckt in der Materie, nicht in der Strahlung.

Das würde ja bedeuten, dass sich die Wissenschaftler seinerzeit um den Fakor eine Milliarde vertan haben, oder?

Sicher, zur sichtbaren Materie kommt ja noch die dunkle Materie. Aber soweit ich weiß, soll die meiste Energie des Universums in der dunklen Energie stecken, etwa 70%, wenn ich recht informiert bin.

[Agent Scullie]

Das würde ja bedeuten, dass sich die Wissenschaftler seinerzeit um den Fakor eine Milliarde vertan haben, oder?

wieso?

Sicher, zur sichtbaren Materie kommt ja noch die dunkle Materie. Aber soweit ich weiß, soll die meiste Energie des Universums in der dunklen Energie stecken, etwa 70%, wenn ich recht informiert bin.

ja und?

[Halman]

Nun, so wie ich die GUT-Theorie verstanden habe, ging man davon aus, dass sich nur aus einem Milliarstel der Gammastrahlung des frühen Universums die heutige Materie gebildet hat, der gesamte andere Rest steckt demnach in der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung des Alls.
Wenn die meiste Energie aber in der Materie steckt und nicht in der Strahlung, bedeutet dass nicht, dass die Strahlungsenergie milliarden mal schwächer ist im Vergleich zur Energie, die in der Materie steckt (was vermutlich die dunkle Materie einschließt), als in der GUT-Theorie zugrunde gelegt wurde?

Den Gedanken mit der dunklen Energie habe ich nur angeführt, weil ich denke, dass man eher sagen kann, dass diese das Universum dominiert. Dies habe ich aber zugegenermaßen mehr oder weniger lediglich aufgeschnappt.

Wenn man keine Physik studiert hat, ist es sehr schwer sich in dieser anspruchsvollen Materie zurechtzufinden, jedenfalls geht es mir so. Ich hatte sogar schon ernsthaft überlegt, ob ich das aufgeben sollte, mich damit weiter zu beschäftigen, aber ich bin einfach zu neugierig.
Irgendwo gibt es hier sogar einen Thread, wo angeblich bewiesen wird, dass Gravitation sich mit milliardenfacher Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Sowas verwirrt mich schon.
Klar gibt es eine Menge Websides mit Informationen über ART und Quantenmechanik, aber diese wurden wohl nicht für Menschen mit meinen Bildungsstand geschrieben.
Die Beiträge von Prof. Harald Lesch (früher im Nacht-TV auf Bauern 3) konnte ich noch verstehen.

Scheint so, als wäre unsere Diskussion für Mitglieder, wie Bynaus, zu langweilig - was sich sehr schade finde, da ich gerade ihn sehr schätze. Natürlich ist es toll, mit Dir über Physik zu diskutieren, auch wenn ich Dir bestenfalls wie ein interessierter Schüler erscheinen kann, dem sogar die Grundlagen teilweise fehlen. Aber irgendwie habe ich den Eindruck, als wenn sich außer Dir dafür keiner wirklich interessiert.
Es ist schon verrückt - hier im Forum bin ich die wissenschaftliche Niete (vielleicht etwas übertrieben ausgedrückt) und in meinem sozialen Umfeld gelte ich fast als Wissenschaftsfreak. Mit ist es schon passiert, als ich etwas physikalischen angerissen hatte, dass die Antwort lautete: "Lass mal, ich habe keine Ahnung von Chemie."

[Agent Scullie]

Nun, so wie ich die GUT-Theorie verstanden habe, ging man davon aus, dass sich nur aus einem Milliarstel der Gammastrahlung des frühen Universums die heutige Materie gebildet hat, der gesamte andere Rest steckt demnach in der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung des Alls.

ja, von der Teilchenzahl her, aber nicht von der Energie her. Es gibt eine Milliarde mal mehr Photonen der Hintergrundstrahlung als es Materieteilchen gibt, das heißt aber nicht, dass die Hintergrundstrahlung auch eine Milliarde mal mehr Energie hätte. Bei der Expansion nimmt die Energiedichte der Strahlung schneller aber als die der Materie, mit r^-4 statt nur r^-3, wobei r der Skalenfaktor ist, deswegen ging die anfängliche energetische Dominanz der Strahlung in eine Dominanz der Materie über, so dass die Hintergrundstrahlung heute viel weniger Energie hat als zu der Zeit, als sich das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie einstellte.

Irgendwo gibt es hier sogar einen Thread, wo angeblich bewiesen wird, dass Gravitation sich mit milliardenfacher Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Sowas verwirrt mich schon.

das kannst du getrost vergessen. Da wurde außer acht gelassen, dass das Gravitationsfeld eines schnell bewegten Körpers nicht nur von dessen retardierter Position, sondern auch von der retardierten Geschwindigkeit abhängt, und beides so zusammenwirkt, dass das Feld eines gleichförmig bewegten Körpers keine Retardierung aufweist.

[Halman]

das kannst du getrost vergessen. Da wurde außer acht gelassen, dass das Gravitationsfeld eines schnell bewegten Körpers nicht nur von dessen retardierter Position, sondern auch von der retardierten Geschwindigkeit abhängt, und beides so zusammenwirkt, dass das Feld eines gleichförmig bewegten Körpers keine Retardierung aufweist.

Das habe ich mir schon gedacht. Hier habe ich übrigens den Link gefunden, wo behautpet wird, das Gravitation schneller als Licht ist, sogar 20 Milliarden mal schneller.

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/4858-schneller-licht-geht.htm

Gerade habe ich in dem Unterforum "Hat Energie Gravitation?", wo recht klar erklärt wurde, dass nicht Masse speziell, sondern Energie Gravitation erzeugt (ganz so, wie Du es auch erklärt hast! ).
Masse ist eben sehr konzentrierte Energie und daher ist die Krümmung der Raumzeit hier auch viel stärker. Der Begriff "Massenanziehungskraft" hat mich verwirrt. Dabei ist sie weder ausschließlich von Masse abhängig, noch eine Kraft im engeren Sinne.

Das bringt mich aber zu der Frage, wieso Bewegungsenergie keine Gravitation erzeugt, so wie es das Magnetfeld eines Neutronensterns beispielsweise macht. Sicher ganz verschiedene Dinge, aber doch beides Energie.
Hier ist der Link zum Unterforum:

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/48206-hat-energie-gravitation.htm

Dort ist auch von Gravitonen die Rede. Der Versuch Gravitation zu quantisieren, indem man sie durch Gravitonen erklärt, klingt ja wieder sehr nach einer Kraft, die von Teilchen übertragen wird. Aber steht dies nicht im Widerspruch zum Modell der ART?

[Agent Scullie]

Gerade habe ich in dem Unterforum "Hat Energie Gravitation?", wo recht klar erklärt wurde, dass nicht Masse speziell, sondern Energie Gravitation erzeugt (ganz so, wie Du es auch erklärt hast! ).

ich habe nicht erklärt, dass Energie Gravitation erzeugt. Gravitation erzeugen tut der Energie-Impuls-Tensor.

Masse ist eben sehr konzentrierte Energie und daher ist die Krümmung der Raumzeit hier auch viel stärker.

diese Sichtweise ist definitiv falsch. Wie konzentriert Energie ist, hängt von der Energiedichte ab. Die Energiedichte von Strahlung kann weitaus höher sein als die von Materie, Energie kann somit sehr stark konzentriert sein, ohne dadurch zu Masse zu werden.

Das bringt mich aber zu der Frage, wieso Bewegungsenergie keine Gravitation erzeugt, so wie es das Magnetfeld eines Neutronensterns beispielsweise macht. Sicher ganz verschiedene Dinge, aber doch beides Energie.

um das Gravitationsfeld eines bewegten Körpers zu bestimmen, musst du seinen Energie-Impuls-Tensor von dessen Ruhsystem ins bewegte System transformieren.

Dort ist auch von Gravitonen die Rede. Der Versuch Gravitation zu quantisieren, indem man sie durch Gravitonen erklärt, klingt ja wieder sehr nach einer Kraft, die von Teilchen übertragen wird.

in der Quantengravitation wird Gravitation nicht durch Gravitonen erklärt. Generell wird in der Quantenfeldtheorie die Vermittlung einer Wechselwirkung durch ein Feld nicht durch Teilchen erklärt.

Vielmehr ist es so, dass man sich in der QFT, um Wechselwirkungsprozesse zu behandeln, des Näherungsverfahrens der Störungsrechnung bedient. Dabei konzentriert man sich darauf, Übergangswahrscheinlichkeiten von Anfangs- in Enzustände zu berechnen, die Details des dazwischen liegenden Prozesses lässt man außer acht. Berechnet werden die Übergangswahrscheinlichkeiten dann aus der sogenannten S-Matrix, die man, unter Verwendung von einigen Rechentricks, durch Erzeuge- und Vernichteoperatoren für Teilchen ausdrücken kann. Darauf gründet sich dann die Sprechweise, die Wechselwirkung werde durch den Austausch von Teilchen vermittelt.

Keinesfalls aber darf man diese Sprechweise bildlich deuten oder gar annehmen, Wechselwirkungen würden durch Teilchenaustausch erklärt. Der "Teilchenaustausch" basiert auf einem Rechentrick, der dazu dient, Rechnungen zu vereinfachen.

Qualitativ erklärt wird die Wechselwirkung ganz so wie in der klassischen Physik: bei nichtgravitativen Feldern durch die Wirkung des kräftetragenden Feldes auf die an das Feld koppelnden Teilchen (beim EM-Feld z.B. elektrisch geladene Teilchen), beim Gravitationsfeld durch die Krümmung der Raumzeit. Gravitonen, die man sich auch bildlich als Gravitonen vorstellen darf, gibt es in der Quantengravitation nur als Gravitationswellen, genauso wie Photonen als EM-Wellen auftreten, aber nicht als Vermittler der Coulomb-Wechselwirkung.