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THEMA: das gespannte Gummituch

das gespannte Gummituch 21 Nov 2015 14:37 #1352

Hallo zusammen

Hier mein kleiner Beitrag zur Allgemeinen Relativitätstheorie. Sie wird heuer im November 100 Jahre alt. Der mit Abstand größte Geniestreich von Albert Einstein.

In der Literatur findet immer wieder Bilder, die ein gespanntes Gummituch zeigen, auf das ein Gradnetz gezeichnet ist und in welches man eine schwere Kugel gelegt hat, die das Tuch und damit das Gradnetz in die dritte Dimension verformen. Man nutzt dieses Bild, um zweidimensional die Raumzeitkrümmung leichter vorstellbar zu machen. Dabei passieren dann aus meiner Sicht zwei Fehler. Das Tuch krümmt sich in die dritte Dimension was ja bedeuten würde, daß sich in der Realität die dreidimensionale Raumzeitkrümmung in die 4. Raumzeitdimension krümmen müsste. Die wäre uns aber verschlossen, da wir dreidimensionale Wesen hier keinen Zugang finden. Hier hat die Analogie also ein Problem. Und der zweite Fehler besteht darin, daß die gekrümmte Kurve meist unten um die Kugel herumläuft. In der Realität läuft die Krümmungskurve aber durch die Oberfläche des Himmelskörpers in den Himmelskörper hinein, folgt weiter dem zunehmenden Dichtegradienten im Inneren des Körpers und macht dann in der Nähe des Zentrums einen Bogen, der im Zentrum den Wert für die Erdbeschleunigung von 0 annimmt. D.h. im Zentrum wäre ein gedachter Probekörper schwerelos.
Machen wir nun ein Gedankenexperiment. Nachdem wir die Gummituchvorstellung, jetzt korrigiert, beibehalten wollen, nehmen wir einen beliebigen Himmelskörper, z.B. einen braunen Zwerg mit 0,5 Sonnenmassen. Jetzt schütten wir jede Menge Wasserstoffgas auf diesen Zwerg. Er wird schwerer und schwerer, erreicht die Sonnenmasse und nimmt weiter an Masse zu. Wir wissen, daß die Ausgangsmassen der Sterne zu unterschiedlichen Endzuständen führt. Unsere Sonne wird mal als weißer Zwerg enden, eine Sternleiche, die vornehmlich aus Kohlenstoff bestehen wird, kristallin, also ein riesiger Diamant. Sie wird unser Gummituch schon ein wenig eindellen, aber unser weißer Zwerg strahlt gleissend hell, da er eine Oberflächentemperatur von wenigstens 10.000 Grad aufweist. Wenn wir keine weitere Masse auf ihn werfen, wird er so bleiben und langsam auskühlen. Was aber verhindert sein weiteres Zusammenstürzen? Es ist der Fermidruck der Elektronen, der dafür verantwortlich ist. Was ist das, der Fermidruck der Elektronen? Wolfgang Pauli hat in den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts mit Hilfe der Quantenvorstellung der Elementarteilchen gefunden, daß Fermionen, also die Materie aufbauenden Teilchen, immer nur jeweils einen Energiezustand einnehmen können. Sie brauchen also Platz, jedes Teilchen seinen eigenen. Bei den Bosonen (Photonen, Gluonen) ist das anders. Die kann man beliebig an einen noch so kleinen Ort zusammenpferchen. Die lassen sich das gefallen. Die Elektronen setzen also jetzt dem Gravitationsdruck des Weißen Zwerges diesen Fermidruck entgegen und das stabilisiert den Stern. Schütten wir nun weiter Materie auf unseren weißen Zwerg, so wird er bei 1,47 Sonnenmassen die Chandrasekar Grenzmasse erreichen. Jetzt setzt eine heftige Fusionsreaktion der Kohlenstoffkerne ein. Es entsteht Eisen und die Fusionsenergie zerreißt unseren Stern in einer gewaltigen Supernovaexplosion. Die Materie wird in den Raum geschleudert und unser Gummituch schnellt zurück in die Ebene. Es sollten jede Menge Gravitationswellen entstehen. Nach ihnen wird derzeit weltweit fieberhaft gesucht. Aufpassen, es könnte sein, daß die damit beschäftigten Wissenschaftler bald den ersten Nachweis vermelden können. Aber zurück zu unserem Gummituch. Wir stellen uns jetzt einen Stern vor, der mindestens 8 Sonnenmassen als Ausgangsmasse haben sollte. Sein Ende erlebt das weiße Zwergstadium nicht. Er stürzt zusammen und wird am Ende als Neutronenstern enden. Unser Gummituch ist jetzt heftig verformt. Eine tiefe Senke tut sich vor uns auf. Aber Licht kommt immer noch, wenn auch hoch rotverschoben, aus der Senke heraus. Was hält denn den Stern davon ab, einfach weiter zu kollabieren? Diesmal ist es der Fermidruck der Neutronen. Wir wissen ja bereits, daß materieaufbauende Teilchen, dazu gehören ja die Neutronen, Platz benötigen und den beanspruchen sie auch, obwohl der Gravitationsdruck, dem der Neutronenstern jetzt ausgeliefert ist, beträchtlich ist. Schütten wir jetzt noch mehr Masse auf unseren Neutronenstern so erreichen wir alsbald einen Gravitationsdruck, dem die Materie nichts mehr entgegenzusetzen hat. Es gibt jetzt keinen gegenhaltenden Fermidruck mehr. Die Massen stürzen in sich zusammen, der Stern kollabiert zum schwarzen Loch. Die Neutronen bestanden ja vorher aus Quarks und Gluonen. Gluonen benötigen als Bosonen keinen Platz, sie kann man auf einen Punkt zusammendrücken. Aber was passiert mit den Quarks? Hier beginnt die Ungewissheit. Keiner weiß es. Es könnte aber durchaus sein, daß die Quarks sich in Energie umwandeln, also eine Form annehmen, die ihnen erlaubt, wiederum auf einen Punkt komprimierbar zu sein. Wenn dem so ist, so haben wir am Ende alle Quarks und Gluonen in einem Punkt vereint. Unser Gummituch zeigt jetzt einen Trichter, aus dem kein Licht mehr herauskommt. Auch die Zeit kommt für uns als äußere Beobachter hier zum Stillstand. Die Raumzeit des schwarzen Lochs hat sich hier aus der sie umgebenden Higgsfeldraumzeit verabschiedet. Da es schwarze Löcher unterschiedlichster Masse gibt, stellare, mittelschwere und sogar supermassive Schwarze Löcher mit 100 MIlliarden Sonnenmassen und mehr, meist in den Zentren von Galaxien, sieht unser Gummituch, wenn wir es von unten betrachten aus, als ob man von oben ein Nagelbrettt darauf gelegt hätte mit Nägeln ganz unterschiedlicher Länge. Als besonders lange Nägel erscheinen die Galaxienzentren. Aber hier sei angemerkt, daß keiner der Nägel eine unendliche Länge hat. Denn es ist uns kein Schwarzes Loch bekannt mit unendlichem Energieinhalt.
Hier enden meine Ausführungen. Vielleicht hilft die Schilderung, einen komplexen Sachverhalt etwas vorstellbarer und anschaulicher werden zu lassen.

Euer Thomas
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das gespannte Gummituch 21 Nov 2015 23:04 #1361

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Hallo Thomas,
schon Lange Spiele ich mit dem Gedanken es hier zu schreiben, nun gibt es ein Anlass. Hat der Raum eine eigene Spannung bei verformen?
Ich habe mir diese Kugelexperiment da nachgebaut und die Massen Zunahme mit einem Elektromagnet durch simuliert. Bei zusammenbrechen des Trichters wenn die Kugel ausrechend tief ist, gibt das Gummi nach und bewegt sich ein stück wieder nach oben, Ist das auch bei Schwarzen Löchern so?

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
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das gespannte Gummituch 23 Nov 2015 13:23 #1372

Hallo Chris,
nein, der Raum baut keine Spannung auf, er verformt sich lediglich. Die Energiedichte im Innern des Trichters ist für diese Verformung verantwortlich. Masse, die in den Trichter fällt, verspürt den Drang, weiter beschleunigt zu werden, nicht weil die Energie im immer diese Masse anzieht, sondern weil die Raumzeit diese Krümmung aufweist. Und wenn eine Masse beschleunigt wird, dann sagt uns das zweite newtonsche Gesetz: Kraft = Masse * Beschleunigung, daß hier eigentlich eine Kraft wirken sollte. Aber es sieht hier nur so aus. Es ist die Krümmung der Raumzeit und eben keine Kraftwirkung!
Mir ist auch klar, daß das nicht leicht zu verstehen ist, aber wenn man öfter darüber nachdenkt, bekommt man wenigstens eine Ahnung davon, was Einstein da für eine Abstraktionsleistung hingelegt hat. :lol:

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das gespannte Gummituch 23 Nov 2015 14:37 #1373

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Die Kinetische Energie, kann ich da leicht darauf anwenden, und eine weitere Kugel ins spiel bringen. also ich habe da keine denk Probleme um mir das bildlich alles vor zu stellen. Und die scheint sich laut der gegebenen Gesetze da zu verhalten. Fehlerfrei.

Jedoch geht es bei meiner frage um rein nur das verhalten von dem Trichter selbst ohne jeglicher Materie, also man betrachtet sich nur das Gummituch in dem Augenblick wo die Eisen Kugel so tief gesunken ist das sie vom Gummituch komplett umschlossen wird. wehrend das passiert steigt Horizont des Trichters nach oben, warum?....naja vorerst warum ist mir egal. Die frage ist ob es etwas derartiges auch draußen zu beobachten ist, um es mal auf die schnelle zu betiteln würd ich sagen eine art Potentialwall. Jedoch habe ich hier nur die üblichen Elektro Handwerker Materialien mein bestes stück ist ein "Hameg HM-205" also ich kann hier nicht viel anstellen, nur schauen und fragen, und astro-puzzeln.

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das gespannte Gummituch 24 Nov 2015 19:50 #1387

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Chris schrieb: … während das passiert steigt Horizont des Trichters nach oben, warum?

Nach oben? Du meinst nach außen, oder?

Weil die Summe aus Energie und Masse (E=mc²) des hineinfallenden Teilchens das Tuch noch weiter nach unten drückt und den "Durchmesser" der 'zur Hälfte umschlossenen' Kugel vergrößert. Oder?

PS: Nimm Tropfen aus Quecksilber statt Kugeln. ;)

Chris schrieb: mein bestes stück ist ein "Hameg HM-205"

Grins: Ich hatte jahrelang ein HM-204-2, aber da ist im Juni 2013 die Hochspannung für die Ablenkung zusammengebrochen. Nun habe ich ein RIGOL DS1054Z = DS1104Z. Sorry for Off-Topic.

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das gespannte Gummituch 24 Nov 2015 20:34 #1389

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das anheben macht sich jedoch nur unter bestimmten äußerlichen umstanden bemerkbar, welches auf eine Spannung des Raumes bei seiner Flexibilität schließen lässt. Jedoch soll ich diese da nicht in Betracht ziehen, da es scheinbar nicht der fall ist. Daher ist nun die frage, formt sich der raum zurück wenn eine Maße verschwindet?
Bei meinem Experiment ist nur eine Maße vorhanden, die kleine Eisen Kugel die immer weiter nach unten durch ein Elektromagnet gezogen wird, die obere Seite und die untere Seite kann ich mit Druckunterschied versehen, erst dann macht sich dieser Erhebung bemerkbar.

Eine Hameg macht sich mit der redundanten Funktion Sicherung bemerkbar... um da mehr als nur eine Sicherung durch zu brennen muss man ordentlich murks bauen, auch das falsche einstellen einer Spannungssonde verzeiht das Gerät.

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das gespannte Gummituch 25 Nov 2015 10:45 #1402

die Raumzeit kann sich nicht zurückformen, da die gespeicherte Energie im schwarzen Loch nicht verschwindet. Würde sie verschwinden, würde ja das schwarze Loch seine gravitative Aussenwirkung verlieren, was offensichtlich nicht der Fall ist. Ich hab übrigens in meiner Eingangsbetrachtung einen Fehler gemacht. Schwarze Löcher mit 100 Mrd. Sonnenmassen scheint es nach derzeitigem Stand nicht zu geben. Das schwerste von chinesischen Astronomen entdeckte Loch hat 13 Mrd. Sonnenmassen, dafür aber 420 Billionen Sonnenleuchtkräfte.(Nicht das Loch, sondern die es umgebende Akkretionsscheibe!) Na, das ist doch mal eine Ansage. Im übrigen möchte ich noch ergänzen, daß man öfter von der Größe schwarzer Löcher liest. Gemeint ist damit meist die Größe der Schwarzschildkugel, die so ein Loch umgibt. Diese Größe hängt direkt mit der Masse des Lochs zusammen. Je mehr Energie im Loch gespeichert ist, desto größer die Schwarzschildkugel. Die Singularität selbst hat keine räumliche Ausdehnung mehr. Das hat zur Folge, daß da auch das Planksche Wirkungsquantum keine Existenzberechtigung mehr hat, denn h braucht Platz. Anmerkung: Die Schwarzschildkugel ist derjenige Raumbereich um ein Schwarzes Loch, aus dem elektromagnetische Wellen nicht mehr entweichen können, oder anders gesagt, sie werden soweit ihrer Energie beraubt, daß für sie die Zeit stehen bleibt. Das ist jetzt eine hypothetische Überlegung, denn eigentlich sollten Photonen, wenn sie die Schwarschildgrenze überschritten haben, unmittelbar in die Singularität gezogen werden, denn diese macht keinen Unterschied zwischen einem Teilchen und einem Energiequant.
Irgendwie erscheinen mir diese Supermassiven SL wie ünglaublich schnell rotierende Abflussröhren, wie Gullis,, die die in ihrem Einflußbereich geratene Materie aufschlürfen und dabei immer schwerer werden.

Grüße
Thomas

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das gespannte Gummituch 25 Nov 2015 15:08 #1408

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JA doch also, man schnalle einem Photon eine Uhr um und lässt es mal von einer Seite zur anderen vom unser Galaxie reisen... dann ist auf der Photon Uhr keine zeit vergangen. So hab ich es hier gehört, gelesen und jetzt von dieser Ansicht nicht mehr weg zu bringen, hört sich nach Dogmatiker an, aber diese Rechnung passt mir grad recht gut, daher behalte ich diese noch bei.
@ Thomas:
Der Raum krümmt sich nicht mehr zurück bei Masseverlust, wieso erfahre ich das erst jetzt??? .......aber das ausdehnen ist da bis zum ______<<(beliebiges obszönes Wort einsetzen) bereits besprochen. Oder geht es da NUR um Löcher? mir geht es um Masseverlust im Allgemeinen sinne. "Denkmodell: Wir nehmen die Sonne raus, die Krümmung bleibt bestehen?".... ich hoffe nicht, oder? Ich kann mich mit beidem anfreunden aber welches stimmt?
Und diese Gullys scheinen da eine Erhebung an ihrem Rand zu bekommen, in dem Augenblick wo Raum in sich zusammen fällt, also einfach so scheint da nicht alles rein zu fallen es sei denn es ist auf dem direkten weg dahin, und überschreitet dem zuvor genannten Potentialwall.
@ Torsten C:
Das mit dem Quecksilber hab ich ja zum glück überlesen, wobei mische ich da Eisenpulver bei kann was daraus werden, Nää... da gehe ich lieber Isopropanol saufen. ;)

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das gespannte Gummituch 25 Nov 2015 17:33 #1412

Thomas schrieb: die Raumzeit kann sich nicht zurückformen, da die gespeicherte Energie im schwarzen Loch nicht verschwindet. Würde sie verschwinden, würde ja das schwarze Loch seine gravitative Aussenwirkung verlieren, was offensichtlich nicht der Fall ist.
Grüße
Thomas

Dazu habe ich mal eine Frage:
Wo kann man nachlesen, dass es sich bei der Gravitation um Energie handelt? Wer hat das Geheimnis der Gravitation entschlüsselt?

Mein Wissensstand ist der, dass es sich bei der Schwerkraft um eine Kraft handelt, die von der Masse von Materie ausgeht.

Die Singularität selbst hat keine räumliche Ausdehnung mehr.

Wenn das stimmt, wäre dieses Singularität jedoch kein Teil unseres Universums mehr, denn "etwas" muss IMMER eine irgendwie geartete Ausdehnung, ein Vorhandensein haben, um hier vorhanden zu sein. Ein ETWAS ohne jegliche Ausdehnung ist ............ verschwunden, nicht mehr da, weg.

Bei Schwarzen Löchern ist das aber nicht der Fall, denn die Gravitation wirkt ja nach wie vor, es MUSS also noch "etwas" da sein.

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 25 Nov 2015 18:56 #1413

Warum kann es sich bei der Gravitation als Ursache um Energie handeln? Naja, das geht so: Wenn man Masse oder deren Bestandteile als Energie auffasst, dann geht das nach der bekannten Gleichung E=mxcxc. . Masse ist also verdichtete Energie, so kann man das jedenfalls sehen. Wird nun die Energie ernom verdichtet, so wirkt sie genauso gravitativ, so als ob wir es mit Materie zu tun hätten.
Die Ursache für Gravitation ist nicht die Gravitationskraft, die von Massen ausgeht, sondern die Raumzeitkrümmung erzeugt den Versuch, alle massebehafteten Körper zum Gravitationszentrum hin zu beschleunigen. Dieser Versuch wird allerdings von der Oberfläche der Erde verhindert. Die elektromagnetischen Kräfte der Oberflächenmaterialien und unsere eigenen,-wir sind ja auch aus Substanz aufgebaut - verhindern, daß wir in die Erde hineinfallen. Die beschleunigende Wirkung der Raumzeitkrümmung, von der Masse der Erde verursacht , erweckt also den Eindruck, als ob es sich um eine Kraft handelt, die von der Erde ausgeht und uns anzieht. In Wahrheit gibt es diese Kraft also gar nicht. Die Anziehung ist eine Folge der Geometrie der Raumzeit. Man könnte folglich auch sagen: die Gravitation ist eine Scheinkraft. Die gekrümmte, verzerrte, Geometrie der Raumzeit übt auf uns massebehaftete Körper eine Beschleunigung aus, die wir nur zu gern als Anziehungskraft bezeichnen, auch weil wir gelernt haben, daß Kraft = Masse mal Beschleunigung oder Beschleunigung = Kraft pro Masse ist. Nach Newton ist das so, aber nach Einstein ist es eben anders.
Nun, was ich da versucht habe, mehr schlecht als recht zu erklären, ist nichts weniger als der Inhalt der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins, die die Beschleunigung der trägen Masse und die Masse im Schwerefeld als ununterscheidbar erklärt hat, mit besagten Folgen.

Grüße
Thomas

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das gespannte Gummituch 25 Nov 2015 19:36 #1414

Thomas schrieb: Warum kann es sich bei der Gravitation als Ursache um Energie handeln? Naja, das geht so: Wenn man Masse oder deren Bestandteile als Energie auffasst, dann geht das nach der bekannten Gleichung E=mxcxc. . Masse ist also verdichtete Energie, so kann man das jedenfalls sehen. Wird nun die Energie ernom verdichtet, so wirkt sie genauso gravitativ, so als ob wir es mit Materie zu tun hätten.

Grüße
Thomas

Du meinst also die Gleichsetzung/Ununterscheidbarkeit von Energie und Masse ab einem bestimmten Druck/einer bestimmten Temperatur?

Die Ursache für Gravitation ist nicht die Gravitationskraft, die von Massen ausgeht, sondern die Raumzeitkrümmung erzeugt den Versuch, alle massebehafteten Körper zum Gravitationszentrum hin zu beschleunigen. Dieser Versuch wird allerdings von der Oberfläche der Erde verhindert. Die elektromagnetischen Kräfte der Oberflächenmaterialien und unsere eigenen,-wir sind ja auch aus Substanz aufgebaut - verhindern, daß wir in die Erde hineinfallen. Die beschleunigende Wirkung der Raumzeitkrümmung, von der Masse der Erde verursacht , erweckt also den Eindruck, als ob es sich um eine Kraft handelt, die von der Erde ausgeht und uns anzieht. In Wahrheit gibt es diese Kraft also gar nicht.


Aha, es gibt also gar keine Anziehungskraft der Massen, diese Illusion stammt allein von der Raumzeitkrümmung, die durch eben diese Massen verursacht wird, interessant, das war mir noch nicht klar.

Zunächst mal vielen Dank für diese überaus lehrreichen und interessanten Ausführungen, dennoch bleibt meine Frage nach der Singularität ("hat keine Ausdehnung") dadurch leider vollkommen unbeantwortet.

Sollte "etwas", das ja gar nicht mehr da ist (da es keinerlei Ausdehnung hat) denn trotzdem noch durch seine Masse wirken, die auf die Raumzeit Einfluss nehmen kann?

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 26 Nov 2015 11:49 #1416

Hallo Udo,

es ist wirklich schwer sich vorstellen zu wollen, daß ein mathematischer Punkt eine so große gravitative Wirkung hervorbringen soll. Ich kann ja mal schildern, was ich mir dazu denke: Dieser Punkt ist ja nicht mehr Teil unserer Raumzeit. Er hat sich räumlich und zeitlich aus unserer RZ verabschiedet. Und ob die Energie dort auf einen Punkt zusammengepfercht ist oder doch eine Ausdehnung hat, stellt sich so gar nicht. Da es ja keinen Druck mehr gibt, der den Zusammensturz aufhalten könnte, kann man der Ansicht sein, daß die Energie auf einen Punkt zusammengefallen ist. Da wir da nicht hineinschauen können, kommt ja auch kein Licht mehr heraus, bleibt es das Geheimnis des schwarzen Loches, was da im Innersten wirklich passiert. Jedenfalls ist es nicht mehr Bestandteil unserer Raumzeit, lediglich die Wirkung ist noch da.
Was mir auch immer mal wieder durch den Kopf geht ist der Gedanke an den Vorläuferstern. Das ist z.B. ein Quarkstern. Was ist das denn? Naja, vor dem Quarkstern steht der Neutronenstern, Wenn wir auf den Materie schütten, wird er schwerer und erlaubt den Neutronen nicht mehr Neutronen zu sein. Die lösen sich auf und es entsteht ein sog. Quark - Gluon - Plasma. Die Gluonen sind die Kelbeteilchen, die im Neutron die Quarks zusammengehalten haben. Im Neutron, waren etwa 5% der Masse auf die Quarks verteilt und 95% der Neurtonenmasse gehen auf das Konto der Gluonen (Bosonen), von denen es 8 geben soll, sagen jedenfalls die Cern - Physiker. Diese Gluonen sind quasi charakteristische Energiezustände, die immer wieder in gleicher Form erkennbar werden und so kam man auf 8 dieser Gluonen. Einen Namen haben diese Gluonen bisher nicht, jedenfalls hab ich noch nirgendwo Namen gefunden. Vielleicht traut man sich deshalb nicht, Namen zu vergeben, weil man sich nicht sicher ist, ob es beim Gluon 1 sich tatsächlich immer um das Gluon 1 handelt oder ob es vielmehr so ist, dass das Gluon 1 im nächsten Augenblick Bestandteil des Gluons2 ist, und so fort... Ist aber jetzt auch nicht so entscheidend. Wichtig ist, daß es sich um Bosonen handelt, die nach den quantemechanischen Regeln alle aufeinander geschüttet werden können, ohne daß sie meckern. Nicht so die Fermionen. Jedes Fermion beansprucht einen eigenen quantenmechanischen Zustand, also Raum, in dem es existieren kann. Wenn nun also so ein Quarkstern zu 95 % aus diesen Gluonen besteht, ja dann gibt es nichts, was verhindern sollte, daß diese Gluonenschar auf einen Punkt zusammenschnurrt. Und was machen die Quarks? Wenn sie sich in reine Energie umwandeln lassen, gehen sie den Weg der Gluonen, wenn nicht, müssten sie im SL eine Art Quarkkugel bilden und das glaube ich nicht. Denn diese Quarks und die Gluonen brauchen einander. Keiner kann ohne den anderen. Wenn die Gluonen zusammenstürzen, reißen sie die Quarks mit. Also doch ein singulärer Punkt. Ich kanns drehen und wenden und komme doch immer wieder auf den Punkt.
Noch eine Bemerkung: Elektronen werden in der Theorie auch als Punktteilchen beschrieben. Trotzdem haben sie eine Wirkung, nämlich das elektrische Feld. Die Vorhersagen für Experimente sind so gut, daß man sich eigentlich hätte zurücklehnen können. Aber einigen Physikern war diese Vorstellung des punkförmigen zuwider. An die Stelle von Punkten setzten sie ganz kleine Schwingungen, die Stringtheorie war damit geboren. Leider konnte man bis heute keine überprüfbaren Aussagen ableiten. Aber lassen wir die Leute mal machen, vielleicht kommt doch noch etwas Prüfbares raus dabei.

Gruß
Thomas

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das gespannte Gummituch 26 Nov 2015 16:38 #1418

Deine Ausführungen sind sehr interessant und wohl auch ein Weg in die richtige Richtung ........... falls es nur einen Weg und eine Richtung geben sollte.

Wir wissen davon noch zu wenig und stehen vor dem Problem der Undurchdringbarkeit des Schwarzschildradiusses bzw. des Ereignishorizontes. So ein Mist!

Ich weiß aber nicht, ob wir es mit dem Inneren eines Schwarzen Lochs wirklich mit einer echten Singularität zu tun haben, die, wie du ausführst, ja nicht mehr Bestandteil unseres Raum-Zeit-Kontinuums wäre.

An diesem Punkt (welch Wortspiel) könnte man kontrovers diskutieren, denn wenn etwas aus unserem Kontinuum verschwindet ............ wie kann es dann denn immer noch Schwerkraftwirkungen haben? Andererseits haben wir das Wesen der Gravitation ja auch noch gar nicht in ihren Wirkmechanismen vollständig verstanden, hier fehlt uns einfach auch noch DIESER Teil zum Verständnis.

Übrigens ist auch ein mathematischer Punkt immer noch ein Punkt, zwar sehr klein, ganz klein, nicht sichtbar, aber immerhin noch ein Punkt, den man im Raum lokalisieren kann. Es ist also ein "Etwas" da, ansonsten wäre da nichts, was man als Punkt definieren könnte.

Ich lehn mich mal weit aus dem Fenster und behaupte:

"Wenn etwas hier im Raum bei uns in unserem eine Wirkung hat (Schwerkraft), dann ist da auch noch "etwas" da in unserem Raum-Zeit-Gefüge, so klein oder bizarr das auch ist, es MUSS was da sein!"

Ansonsten würde man das Prinzip Ursache und Wirkung vernachlässigen, wenn etwas, das aus unserem Raum-Zeit-Gefüge verschwunden ist, hier noch wirken kann. Um so etwas zu postulieren, müsste man doch die bis jetzt geltenden Einsteinschen Theorien mal beiseite lassen. Vielleicht gelten unsere Naturgesetze innerhalb Schwarzer Löcher nicht? Oder nicht vollumfänglich? Oder ergänzt durch ganz andere Regeln?

Schwierig.


Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 26 Nov 2015 17:40 #1419

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Hallo Udo. Probiere es damit ein Schwarzes loch als ein 1 Dimensionales Objekt zu sehen, eventuell hilft das dir da weiter. (Jedoch nur als Anschauung, keine Tatsache),... weist ja bescheid, Alles andere ist da in der tat nur voller Spekulationen und Theorien über Thesen. So gesehen ist es von unsere Raumzeit nicht verschwunden, sondern von der Raumzeit so umschlossen, das wir hier mit reinem sammeln der elektromagnetischen Strahlung nicht weiter kommen. Jedoch ist es eindeutig das es von da tief unten eine Wirkung nach draußen zeigt, Bewegung der Sterne um diese Masse und ob das auch eine Masse ist in dem sinne wie Materie, ist auch nicht zu beantworten. Und zur Singularität, zb WAR Licht so eine Singularität zur Galileo Galilei Zeiten. Und ja du beschreibst es mit "ganz anderen regeln" schon recht gut.... so eine Sonde mal da rein fallen lassen :D

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das gespannte Gummituch 26 Nov 2015 19:14 #1420

Chris schrieb: Hallo Udo. Probiere es damit ein Schwarzes loch als ein 1 Dimensionales Objekt zu sehen, eventuell hilft das dir da weiter.


Danke für den Hinweis ............ aber nein, das hilft mir auch nicht wirklich weiter, denn obwohl man rein mathematisch einen "1-dimensionalen Punkt" beschreiben kann, so hat diese Mathematik doch physikalisch keinen rechten Sinn, wir kommen dann wieder an den Punkt (schon wieder so ein Wortspiel), an dem wir zuvor schon waren: Eine Singularität. Und die kann es in unserem Universum gemäß Einstein nicht geben, weil unser gesamtes Universum ja aus eben einer solchen Singularität hervorgegangen ist mit all den Ereignissen, von denen wir ja wissen, wie primordiale Nukleosynthese, Expansion/Inflation mit Überlichtgeschwindigkeit usw. ................................ es macht jetzt keinen rechten Sinn anzunehmen, dass eine solche Singularität in jedem Schwarzen Loch vorhanden sein soll.

Müsste sich dann dort nicht auch dieser Universum-Schöpfungsprozess abspielen?

Oder gibt es verschiedene Arten von Urknällen? Kann ich nicht glauben, das würde ja bedeuten, dass ein jeder Urknall in jedem Schwarzen Loch mit viel weniger Anfangsmasse beginnen müsste, als unser Urknall, wie, wann und wo soll das enden?

Ergo: Ich bin geneigt anzunehmen, dass es in den Schwarzen Löchern KEINE Singularität gibt. Was sich da drin abspielt, weiß ich aber auch nicht.


Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 11:44 #1429

Ein mathematischer Punkt ist immer noch ein Nulldimensionales Objekt.

Das Leben ist kein Problem, dass man lösen muss, sondern eine Wirklichkeit, die es zu erfahren gilt.

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 11:49 #1430

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Klar recht hast du Länge/Fläche/Volumen eines Punktes entspricht Dimension 0....und dann ist da noch die Zeit... und 0+1 =

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 11:57 #1431

In der physischen/physikalischen Realität des Universums gibt es weder 0 noch 1 noch 2 dimensionale Objekte. Es gibt 3 dimensionale Objekte, die Veränderungen unterliegen, was als Zeit definiert wird.
Insofern kannst du gleich von 4 dimensionalen Objekten, bzw. 4 dimensionaler RaumZeit sprechen.
Das ist doch der tiefere Grund, warum eine Singularität selbst nicht zur 4 dimensionaler RaumZeit gehört.

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 15:01 #1433

Andique schrieb: Ein mathematischer Punkt ist immer noch ein Nulldimensionales Objekt.

Richtig. Gilt aber nur für die Mathematik. In dieser gibt es auch negative Geschwindigkeiten, unendliche Zahlen usw., alles Dinge, die es in der wirklichen Welt nicht gibt, nicht geben KANN. Es sei denn, Einstein hatte total unrecht.

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 15:04 #1434

Andique schrieb: In der physischen/physikalischen Realität des Universums gibt es weder 0 noch 1 noch 2 dimensionale Objekte. Es gibt 3 dimensionale Objekte, die Veränderungen unterliegen, was als Zeit definiert wird.
Insofern kannst du gleich von 4 dimensionalen Objekten, bzw. 4 dimensionaler RaumZeit sprechen.
Das ist doch der tiefere Grund, warum eine Singularität selbst nicht zur 4 dimensionaler RaumZeit gehört.

Vollkommen richtig.

Und genau deshalb kann eine echte Singularität nicht mehr in unserem Universum manifest sein, also auch keinerlei Gravitationswirkung ausüben.

Da jedoch von Schwarzen Löchern nach wie vor die Schwerkraft ausgeht, kann es sich bei dem, was immer da inmitten Schwarzer Löcher vorgeht, nicht um eine Singularität handeln.

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 19:22 #1437

Da man eben nicht hinter den Schwarzschildradius schauen kann, wird das, was dahinter bleibt immer irgendwie Spekulation bleiben.

Ein Elektron hat meines Wissens keine räumliche Ausdehnung (zumindest nicht in dem Sinne, wie wir Raum verstehen). Wenn das Innere von Schwarzen Löchern aus Bosonen besteht, dann würden alle Bosonen sich im Mittelpunkt konzentrieren. Das hätte dann vielleicht die selbe räumliche Ausdehung wie das Elektron, nur eine um viele viele Größenordnungen höhere Masse.

Ob dies dann eine Singularität darstellen würde, weiß ich nicht. Das Elektron ist ja auch keine.

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das gespannte Gummituch 27 Nov 2015 19:33 #1438

ClausS schrieb: Da man eben nicht hinter den Schwarzschildradius schauen kann, wird das, was dahinter bleibt immer irgendwie Spekulation bleiben.


Ja, so siehts aus. Dennoch wird man ja spekulieren dürfen. Aber eine Singularität? Wohl eher nicht.

Ein Elektron hat meines Wissens keine räumliche Ausdehnung (zumindest nicht in dem Sinne, wie wir Raum verstehen).

Ja, so ist das wohl, ein Elektron ist kein "Teilchen" in dem Sinne, sondern wohl eher eine Ladung, ein Energieniveau, das in einem bestimmten Abstand zum Kern dort, wo es seine "Wohlfühlzone" hat, seine ewigen Bahnen zieht, obwohl auch das ein wahrscheinlich kleinkindhafter, nicht wirklich stimmiger Vergleich sein dürfte.

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 10:28 #1443

udogigahertz schrieb:

Andique schrieb: Ein mathematischer Punkt ist immer noch ein Nulldimensionales Objekt.

Richtig. Gilt aber nur für die Mathematik. In dieser gibt es auch negative Geschwindigkeiten, unendliche Zahlen usw., alles Dinge, die es in der wirklichen Welt nicht gibt, nicht geben KANN. Es sei denn, Einstein hatte total unrecht.

Grüße
Udo

Ich weiss nicht, was Einstein zu diesem Thema gesagt hat.
Geschwindigkeiten, ob negativ oder positiv, sind eine physikalische Grösse. Dies wird leider umgangssprachlich sehr oft durcheinandergebracht. Auch manche Wissenschaftler bringen das manchmal durcheinander.
Dabei ist es sehr einfach mathematische Grössen oder Gleichungen von physikalischen Grössen oder Gleichungen zu unterscheiden:
Physikalische Grössen/Gleichungen haben (fast) alle Masseinheiten, während diese Masseinheiten bei mathematischen Grössen/Gleichungen fehlen.
Als Ausnahmen fällt mir in der Physik die Feinstrukturkonstante ein. Möglicherweise gibt es noch andere Ausnahmen, keine Ahnung.
Und dass bei der Feinstrukturkonstante die Masseinheit fehlt, hat sicher eine tiefere Bedeutung. Man bemerke, dass ich den Begriff "Dimension" anstatt "Masseinheit" vermeide, da ich finde, dass der Begriff "Dimension" in der Physik inflationär gebraucht wird.

Physik ist eine konkrete Wissenschaft, während Mathemaik eine abstrakte Wissenschaft ist.
Diese Unterscheidung mag pedantisch wirken, aber niemand fischt gerne im Trüben und wenn sich das Wasser geklärt hat, sieht man doch einiges viel klarer.
Man kann die Mathematik als eine "Metaebene" betrachten, die eine notwendige Voraussetzung für die "Basisebene" Physik ist.
Mathematik ist buchstäblich Metaphysik für die Physik.
Ich glaube, Max Planck war einer der ersten, die darauf hingewiesen haben, dass die Physik immer abstrakter wird, je mehr sie in die Tiefe der Materie vordringt. Hat man es in der makrokosmischen Physik noch mit handfesten Körpern zu tun, die einem schmerzvoll auf den Fuss fallen können, sind in der mikrokosmischen Physik eher mathematische Symbole Objekte der "Anschauung" geworden.
Man könnte es so formulieren: in der Welt des Kleinsten gibt die Physik den "Staffelstab" an die Mathematik weiter.
Ich empfinde das als sehr logisch:
Die Naturgesetze bilden eine "Metaebene" gegenüber der "Basisebene" der Materie, bzw. der materiellen Körper selbst.
Während wir materielle Körper mit unseren Sinnen wahrnehmen können, sind uns die Naturgesetze nicht direkt zugänglich.
Wenn die Materie/Natur ein selbstorganisierendes System ist, wovon wir ausgehen können, denn einen "Deus ex machina" sollten wir vorerst ausschliessen, dann sind die Naturgesetze ein notwendiger Bestandteil der Materie/Natur.
Wo aber sind die Naturgesetze zu finden? Sie liegen nicht unter einem Baum oder sind auf Stein geschrieben.
Sie können, da sie ein notwendiger Bestandteil der Materie sind, nur in der Materie selbst zu finden sein, in den materiellen Bausteinen.
In welcher Form auch immer! Naturgesetze selbst sind ja nicht materiell in dem gleichen Sinne wie materielle Körper, sonst könnten wir sie ja mit den Sinnen wahrnehmen oder messen.
Eine Basisebene ist immer eine hinreichende Bedingung für eine Metaebene. Es gibt ja nur die Basisebene als Ausgangspunkt und die Metaebene muss sich vollständig daraus ableiten lassen.
Eine Metaebene ist immer eine notwendige Bedingung für die Basisebene. Das heisst, um von der Metaebene zur Basisebene zurückzukehren, brauche ich noch irgendwas, irgendeine "Zutat"
Um von den Naturgesetzen (Metaebene) zur Materie/Natur (Basisebene) zurückzukehren, brauche ich Masse, Raum und Zeit, also die Grundpfeiler, auf denen die Physik beruht und zwar in "realer Form", nicht nur als mathematische Symbolik.
Ich persönlich bin davon überzeugt, dass man noch "Information" (in realer Form) mit aufnehmen müsste und zwar tatsächlich als Grundgrösse in die Physik.
Ich denke, nachfolgende Generationen von Naturwissenschaftlern werden das auch tun, was die Naturwissenschaften noch einmal einen enormen Schub nach vorne in ihren Erkenntnissen bringen wird.

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 13:06 #1444

Andique schrieb: Geschwindigkeiten, ob negativ oder positiv, sind eine physikalische Grösse.

Ich weiß nicht, ob das stimmt, meines Erachtens nach sind Geschwindigkeiten in der Physik, also der realen Welt, IMMER positiv, es ändert sich ja nur der Ort des Beobachters, abhängig vom Bezugssystem.

Nur in der Mathematik benötigt man "negative Geschwindigkeiten", z. B. um eine Verzögerung mathematisch ausdrücken zu können, in der Natur kommen jedoch keine negativen Geschwindigkeiten vor.

Wenn ich falsch liegen sollte, bitte ich um Quellenangabe mit Beispielen dazu.

Den übrigen Teil deiner Ausführungen finde ich sehr interessant, damit kann ich mich zum großen Teil durchaus anfreunden, wenn auch die Mathematiker jetzt etwas beleidigt sein werden, da du deren Fachgebiet als "abstrakte Wissenschaft" bezeichnet hast, das werden die Mathematiker sicherlich nicht so sehen.

Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 13:30 #1445

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Ich muss mal pupsen,... vom lauter Lachen, na beleidigen tut die aussage des abstrakten nicht. Es ist nur Lustig.
@Andique: Das Wort Abstrakt entspricht deiner Meinung nach scheinbar etwas anderes. wenn man sich 1+1=2 anschaut und es mit 2-1=1 vergleicht. Also es sei dir versichert egal wie schwer eine Formel ist in der Mathematik, es ist das LOGISCHSTE Werkzeug, wo wir haben. Es ist reine Logik. Das behalte ich aber bei als Witz der Woche,... Abstrakte Mathematik :D geil.
//:
Was da aber als Abstrakt bezeichnen werden kann ist: Mathematik ist das Abstrakte Messgerät der Astrophysik, so rum kann man es doch leicht betrachten, aber man sagt da eher das indirekte Messgerät, denn Abstrakt ist in der tat was anderes.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 14:24 #1446

@Chris:
Ich habe keine Ahnung, welche abstruse Vorstellung du vom Begriff "abstrakt" hast und nachdem ich deinen Beitrag gelesen habe, interessiert mich das auch nicht sonderlich.
Ich empfehle dir den Artikel "Abstraktion" bei Wikipedia zu lesen. Dort steht u.a.:
"Einmütigkeit der Auffassungen ist nicht erreicht worden. Lediglich darüber herrscht seit alters Einigkeit, auch unter den Philosophen, dass Mathematik und Logik rein abstrakte Wissenschaften seien. Heute gilt auch die Systemtheorie der Informatik als rein abstrakte Wissenschaft."
de.wikipedia.org/wiki/Abstraktion

@Udo:
So ganz hast du mich nicht verstanden. Selbst wenn man Geschwindigkeiten nur positiv definiert, Geschwindigkeit ist eine physikalische Grösse, da diese eine Masseinheit trägt, nämlich km/h oder auch m/sec
Mathematische Grössen haben eben keine Masseinheiten und genau deswegen sind sie abstrakt und physikalische Grössen haben eine Masseinheit und deswegen sind sie konkret.

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 14:32 #1447

Andique schrieb:
@Udo:
So ganz hast du mich nicht verstanden. Selbst wenn man Geschwindigkeiten nur positiv definiert, Geschwindigkeit ist eine physikalische Grösse, da diese eine Masseinheit trägt, nämlich km/h oder auch m/sec
Mathematische Grössen haben eben keine Masseinheiten und genau deswegen sind sie abstrakt und physikalische Grössen haben eine Masseinheit und deswegen sind sie konkret.

Ahh ja, jetzt habe ich verstanden, was du mit "abstrakt" meintest, da stimme ich zu und gehe mit dir konform.


Grüße
Udo

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das gespannte Gummituch 28 Nov 2015 15:21 #1449

udogigahertz schrieb:

Andique schrieb:
@Udo:
So ganz hast du mich nicht verstanden. Selbst wenn man Geschwindigkeiten nur positiv definiert, Geschwindigkeit ist eine physikalische Grösse, da diese eine Masseinheit trägt, nämlich km/h oder auch m/sec
Mathematische Grössen haben eben keine Masseinheiten und genau deswegen sind sie abstrakt und physikalische Grössen haben eine Masseinheit und deswegen sind sie konkret.

Ahh ja, jetzt habe ich verstanden, was du mit "abstrakt" meintest, da stimme ich zu und gehe mit dir konform.


Grüße
Udo

Das Thema ist sehr umfangreich und man könnte einige Bücher darüber schreiben.
Noch nicht geklärt ist u.a. welche Rolle die Geometrie dabei spielt.
Man rechnet die Geometrie zur Mathematik, obwohl dort eine Masseinheit auftaucht, nämlich die der Länge. Entweder centimeter (cm) oder Meter (m) auch allgemein Längeneinheiten (L.E.) oder auch Lichtjahr usw.
Die Geometrie ist abstrakter als die Physik, da hier mathematische Objekte wie z.B. "Punkt", "Gerade" oder "Ebene" auftauchen, die es in dieser idealisierten Form in der Natur nicht gibt. Wir hatten das ja schon: ein Punkt ist eine nulldimensionale, mathematische Entität, gibt es nicht in der 4 dimensionalen RaumZeit.
Die Geometrie ist konkreter als die (reine) Mathematik, da hier eine Masseinheit auftaucht.
Die Geometrie ist eine Art "(Ver)Mittler" zwischen Physik und (reine) Mathematik.
Wir wissen alle welch tiefgreifende Bedeutung die Geometrie in der Physik durch Einstein und seine Relativitätstheorien gewonnen hat. Aber auch in der physikalischen Wirklichkeit eines schwarzen Loches ist die Geometrie von fundamentaler Bedeutung.
Ich habe ja schon geschrieben, dass in der Quantenwelt die Dinge immer abstrakter werden ("Staffelstab").
Und genauso sollten wir eine Singularität auch betrachten: durchaus als ein mathematisches (abstraktes) Objekt, dass es in der realen RaumZeit nicht (mehr) gibt, aber Einfluss auf die Geometrie hat und damit eben auch auf die reale RaumZeit mit allen physikalischen Konsequenzen eines schwarzen Loches.
Wie gesagt ein sehr umfangreiches Thema.

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