THEMA: Zeit und Raum

Hallo!

Es gibt ein Gleichnis um das schwarze Loch. Ein Astronaut und sein Begleiter treffen sich vor dem schwarzen Loch. Der Astronaut zieht seinen Anzug an und schwebt ins schwarze Loch. Für ihn ändert sich zunächst nichts. Für ihn geht die Zeit nicht langsamer, aber er würde das Licht des Universums zusammengeschrumpft sehen.

Sein Begleiter hingegen sieht den Astronauten, wie er langsamer ins schwarze Loch gleitet, immer langsamer, bis er still steht. Die Zeit steht für den Beobachter still, da die Gravitation zu stark ist.

Machen wir einen Sprung zum Anfang des Universums. Vor dem sog. Urknall. Eine Singualität, ein Quantenschaum, der sich durch eine Flugtation zum Urknall wird. Nun meinen viele von euch hier im Forum, da müsste ja die Zeit dahinterstecken. Jede Veränderung, jede Entropie setzt Energie frei.

Das Universum ist nach Planck 1,616 255(18) · 10−35 m lang. Wie lange würde das Licht brauchen, um dort hindurchzufliegen? Wahrscheinlich durch eine Flugtation und Stringtheroriem kam da aber was in Bewegung. Undzwar der Urknall selbst. 5,3 mal 10 hoch 44 sec. brauchte dieser Vorgang und leutete die Zeit ein. Denn was vorher geschah, ist nach Werner Heisenberg im Rahmen des Unbestimmtheitsgesetz. Man kann es nicht mehr messen und wird unscharf, so als ob wir etwas beobachten und er verschwimmt wellenförnig vor unseren Augen. Dies betrifft auch die Plancklänge, die man übrigens im Hadronengenerator Cern durch Zerfall der Hadronen messen kann.

Wir stellen also fest, dass in dieser Singualität es keine Raumzeit gab, die gemessen werden könnte. Und wie schaute es in der Realität aus?
Da kommen wir an einem Punkt, wo wir eindeutig sagen können, Zeit existierte schon vorher, denn das Licht brauchte da sicherlich eintrillonstel , einer Trillionnen, einer Atosekunde, um diese 1,616 255(18) · 10−35 m zu durcheilen. Und es gab einen Raum, Nur eben hoben sich seinerzeit die pysikalischen Gesetze auf. So wie wir Quanten messen und beobachten und die sich auch anders verhalten, wenn wir sie beobachten.

Ich will nun hier nicht behaupten, dass Zeit und Raum schon vor dem exisierte, das wir Raumzeitinflation nennen, aber es könnte sein. Ich möchte diesen Gedanken einmal durchspielen. Und das mit euch zusammen.

Was würde denn passieren, wenn dieser Astronaut, der ins schw. Loch gleitet, in diese Singualität/Urknall gleiten würde? Denn diese, die zu einem Urknall wurde, ist nicht anderes gewesen wie zusammengezogene Masse des gesamten Universums ohne Elementarteilchen, ohne Elektronen. Das Universum verlor im Laufe der Millarden an Masse, weil die Elementarteilchen an Masse verlieren (nach Prof.Eiermann, dem Urenkel von Werner Heisenberg).

(Die universale Welt ist ständig in Bewegung. Werden trägt Vergehen in sich und das Vergehen das Werden. Die Masse eines Elementarteilchens ist eine Zeitfunktion. Jedes dieser Teilchen hat ursprünglich eine äußerst geringe Masse. Durch die Wechselwirkung mit anderen Teilchen durch Gravitation entsteht Energie, die im Verlauf der Zeit die Masse des einzelnen Elementarteilchens vergrößert, bis sich dieser Prozess nach 160 Milliarden Jahren umkehrt und die Masse abnimmt. ) Quelle Giessener Anzeiger

Wir haben da also einen Zyklus von 160 Mrd. Jahre für ein Universum, das dann stirbt. Elementarteilchen vergrößern ihre Masse und werden durch Thermodynamik zu Energie. Aber die Masse bleibt solange, bis dieser Prozeßt beendet ist und somit das Universum sich zu einer Singualität zusammenzieht. Von da ab herrscht auch das Prinzip von Schwarzschild Radius und die Gesetze von Planck und dann von Werner Heisenberg,der Unbestimmtheit. Aber durch die Quantenflugtation, die auch Prof, Lesch anspricht, wird ein Vorgang eingeleutet, der zum Big Bäng führte. Zeit ist ein physikalischer Begriff der Thermodynamik und kann in Richtung der Entropie (Energieumlage durch Thermodynamik) zur Unortnung zu einem geschlossenen System bestimmt werden. Es gibt nur eine Richtung in der Zukunft, so wie das Universum selbst .Nur ob es nach 160 Mrd. Jahren den Rückwärtsgang einlegt, also implodiert durch Massenverlust, sei dahingestellt. Bei einem angeblichen Radius von 45 Mrd. Lichtjahre noch lange hin.........................

pascar-schuette schrieb: Es gibt ein Gleichnis um das schwarze Loch. Ein Astronaut und sein Begleiter treffen sich vor dem schwarzen Loch. Der Astronaut zieht seinen Anzug an und schwebt ins schwarze Loch. Für ihn ändert sich zunächst nichts. Für ihn geht die Zeit nicht langsamer, aber er würde das Licht des Universums zusammengeschrumpft sehen.

Die beiden heißen üblich Bob und Alice....

Aber das stimmt nicht ganz, dass Alice nichts bemerken würde:

Sie sieht, wie sich die Welt draußen in immer schnellerem Tempo verändert. Bevor sie rs erreicht, kann sie das "Ende des Universums" beobachten, nur geht das dann so schnell für sie, dass sie es nicht begreift.

Sofern es stimmt, dass SL in endlicher Zeit verdampfen, dann sollte das SL verdampft sein, bevor Alice den rs erreicht.

Aber das Problem ist dabei das "Sehen", denn das Licht bräuchte auch ziemlich lange, um Alice zu erreichen.

ra-raisch schrieb: [Sofern es stimmt, dass SL in endlicher Zeit verdampfen, dann sollte das SL verdampft sein, bevor Alice den rs erreicht.

Das ist allerdings nur die Beobachtung des Koordinatenbuchhalters. Da „vor dem schwarzen Loch“ ziemlich nahe ist, würde schon Bob etwas anderes sehen (kommt natürlich auf die genauen Parameter an). Und Alice sowieso, sie überquert den Ereignishorizont in endlicher Zeit.

Arrakai schrieb: Und Alice sowieso, sie überquert den Ereignishorizont in endlicher Zeit.

Das ist die Frage, üblich sind sich alle FIDOS über den Zeitunterschied einig. Der FFO hat nun eine zusätzliche Zeitdilatation, sieht aber seinerseits die Außenwelt zeitverzögert. Solange der FFO nicht aus dem Unendlichen gefallen ist sondern etwas langsamer, sollte aber die gravitative Zeitdilatation stärker wirken als die kinematische.

Kannst Du es vorrechnen?

ra-raisch schrieb: Sie sieht, wie sich die Welt draußen in immer schnellerem Tempo verändert. Bevor sie rs erreicht, kann sie das "Ende des Universums" beobachten, nur geht das dann so schnell für sie, dass sie es nicht begreift.

Das stimmt nicht, niemand sieht das Ende des Universums.

ra-raisch schrieb: Kannst Du es vorrechnen?

Nichts leichter als das, von welcher Höhe aus soll Alice denn mit welcher Anfangsgeschwindigkeit ins schwarze Loch springen, dann rechne ich dir vor das wie vielte Signal von Bob sie empfängt während sie den Horizont überschreitet.

Den Taschenrechner auspackend,

Yukterez schrieb:

ra-raisch schrieb: Sie sieht, wie sich die Welt draußen in immer schnellerem Tempo verändert. Bevor sie rs erreicht, kann sie das "Ende des Universums" beobachten, nur geht das dann so schnell für sie, dass sie es nicht begreift.

Das stimmt nicht, niemand sieht das Ende des Universums.

ra-raisch schrieb: Kannst Du es vorrechnen?

Nichts leichter als das, von welcher Höhe aus soll Alice denn mit welcher Anfangsgeschwindigkeit ins schwarze Loch springen, dann rechne ich dir vor das wie vielte Signal von Bob sie empfängt während sie den Horizont überschreitet.

Den Taschenrechner auspackend,

Wie wäre es vom ISCO aus? Mit v=0 oder gerne auch mit der stabilen Rotationsgeschwindigkeit, naja stabil wäre zu stabil....Bob bleibt im ISCO wenns Recht ist.

Alice und Bob schweben stationär bei r=isco=6GM/c², dann synchronisieren sie ihre Uhren und Alice beginnt aus der Ruheposition ins schwarze Loch zu fallen. Bob bleibt wo er ist und sendet im zeitlichen Intervall von 1GM/c³ (nach seiner Eigenzeit gemessen) Signale in Richtung schwarzes Loch; dann empfängt Alice während sie den Horizont überschreitet das elfeinhalbte Signal (sie sieht mit ihren Augen dass Bobs Uhr 11.5GM/c³ anzeigt, während sie auf ihrer eigenen Uhr 14.8GM/c³ abliest):

In dem Moment wo sie den Horizont überschreitet sieht sie Bob übrigens um exakt den Faktor 1/2 rotverschoben (sie bräuchte also eine Infrarotkamera um ihn zu sehen), und das Licht der Fixsterne hinter Bob um den Faktor √(3/8)≈0.6 (dazu rechnet man einfach aus mit welcher Blauverschiebung der Fido vor Ort das Licht empfängt, was trivial ist, und wendet dann relativ zum Fido den kinematischen Doppler an, mit Limes r→2). Wenn man Bob im isco kreisen lässt anstatt dass er dort schwebt macht das die Rechnung länger da wir dazu noch eine Winkelkoordinate hinzufügen müssten, weswegen ich mich heute auf das einfachere Beispiel beschränke, aber es sollte auch so schon offensichtlich sein dass Alice nicht unendlich viele Signale empfängt.

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Yukterez schrieb: Wenn man Bob im isco kreisen lässt anstatt dass er dort schwebt macht das die Rechnung länger da wir dazu noch eine Winkelkoordinate hinzufügen müssten, weswegen ich mich heute auf das einfachere Beispiel beschränke,

So ist es mir auch lieber, ich hatte Deinen Protest befürchtet dass dies unrealstisch wäre

Allerdings denke ich, dass Dein Ergebnis von der Schrittweite abhängt, bei r→rs erhältst Du die Singulatität in der Rechnung und Alice empfängt laufend schneller Signale, als sie selber fällt. Ergibt sich das nicht so aus dem Penrosediagramm? (Naja das Penrosediagramm basiert wohl auf einer Art von Gleichzeitigkeit und nicht auf dem effektiven Signalempfang)

Zur Abschätzung könnte man ja die Schrittweite um eine Dezimale verringern bzw erhöhen, allerdings ist letztlich nicht die Schrittweite maßgeblich sondern der Abstand D=r-rs des letzten Schritts.

Wie wäre es denn, die Schrittweite jeweils auf (r-rs)/10 festzulegen? Interessant ist ja letztlich nur die Entwicklung von N·t/τ (???) als Ausgabekurve.

ra-raisch schrieb: Allerdings denke ich, dass Dein Ergebnis von der Schrittweite abhängt, bei r→rs erhältst Du die Singulatität in der Rechnung und Alice empfängt laufend schneller Signale, als sie selber fällt.

Das hast du falsch gedacht, siehe auch Andreas Müllers Kommentar zum Thema.

Dabei bleibend,

Der andere Thread ist aber ein bisschen anderes, da ging es um Rot- oder Blauverschiebung. Und knapp bei rs mit v<v_esc kommt nach wie vor Strahlung von Außen. Naja mag sein, dass es es nicht ausreicht, das muss ich einmal nachrechnen

Mir geht es aber eigentlich nicht um die Signallaufzeit sondern um die subjektive Gleichzeitigkeit. "Sehen" im Sinne der SRT, da muss man eben die Signallaufzeit in Abzug bringen. Das ist bei der ART mangels globalem IS natürlich eine heikle Frage, wie schon bei der Rotation ....

ra-raisch schrieb: Naja mag sein, dass es es nicht ausreicht, das muss ich einmal nachrechnen

Es ist so. Das 11.50083-te Signal empfängt sie am Horizont, und das 11.50084-te wenn sie bereits innerhalb des Horizonts ist.

Es sicherheitshalber nocheinmal in Finkelsteinkoordinaten probegerechnet habend,

Das klingt überzeugend. Da muss ich wohl an meiner Intuition arbeiten.

Apropos Finkelsteinkoordinaten, da fällt mir gerade ein dass wir in Beitrag #41375 aus dem Nachbarfaden auch eine Animation haben aus der ganz klar ersichtlich wird dass Alice auf dem Weg ins schwarze Loch nur von einer endlichen Anzahl an Photonen eingeholt wird, ich passe das auf unsere Situation an (Bob: blau, Alice: rot, Photonen: grün):

So ist die Rechnung auch um die Hälfte kürzer, da Licht sich in diesen Koordinaten immer mit einer Einheit Koordinatenlänge pro Einheit Koordinatenzeit bewegt, so dass wir nur den Pfad von Alice ausrechnen müssen. Die fällt hier wie bereits gehabt aus der Ruhelage bei r=6 und kommt bei Eigenzeit τ=14.82692 und Finkelsteinzeit ť=18.08558 bei r=2 an.

In dieser Animation wird alle 1GM/c³ nach der Zeit des Koordinatenbuchhalters ein Signal von Bob in Richtung Alice geschickt, dann erreicht sie am Horizont das 18.08558-6+2=14.08558-te Signal. Im vorigen Beispiel wo das Signal in 1GM/c³ Intervallen nach Bobs Schalenzeit gesendet wird ist es das 14.08558·√(1-2/6)=11.50083-te Signal.

Wenn sie bei der Singularität ankommt erreicht sie das 20.82808-6+0=14.82808-te Signal, oder wenn der Takt der Intervalle nach Bobs Schalenzeit bestimmt wird das 14.82808·√(1-2/6)=12.10708-te.

Proberechnend,