Rückwärtslichtkegel

[mac]

Hallo Bynaus,

In praktisch allen Fällen wird die Kamera 2 also an den gleichen Ort zeigen wie Kamera 3.

verflixt und zugenäht, doch kein Sprachproblem!

Wieso? Wenn sich Gravitonen wie Licht ausbreiten, wieso sehe ich sie dann nicht unter den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie Licht?


verwirrte Grüße

MAC

 

[Dilaton]

"93* Grad zu dem beobachteten Quasar befindet, war dann vor 10 Milliarden Jahren das Universum schon mindestens 15 Milliarden Jahre alt? "

Schau mal in eine Richtung 14 Mrd zurück and dann in die entgegengesetzte Richtung 14 Mrd Jahre zurück.
Die Alltags-Logik sagt, beide Punkte müssen 28 Mrd Jahre auseinander liegen. Die Allgemeine Relativitätstheorie macht es möglich das diese Punkt 700 Mio Lichtjahre voneinander entfernt sind.

Dein Denkfehler: Du betreibst Geometrie im euklidischen Raum.

700 Millionen Jahre nach dem Urkall war die Raumzeit viel "kleiner" als heute und damit auch stärker gekrümmt. Der größtmögliche Abstand zwischen zwei Punkten betrug damals: 3.14*700 Mio Lichtjahre. Heute beträgt der größtmögliche Abstand 3.14*14 Mrd Lichtjahre.

Man kann sich den Sachverhalt bei einem Luftballon der aufgeblasen wird klarnmachen. Die Oberfläche des Luftballons sei der dreidimensionale Raum und der Radius sei die Zeitdimension.
Man beginnt bei einem Radius von 7 mm und zeichnet zwei Punkte im Abstand von 7 mm auf den Ballon. Nun lässt man Luft in den Ballon und zeichnet während dessen eine Verbindungslinie zwischen den Punkten. Diese Linie soll die Bahn eines Photons darstellen. Dabei ist das Verhältnis ziwschen Aufblaßgeschwindigkeit (Expansionsgeschwindigkeit) und Zeichengeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) von Bedeutung. Sind beide Geschwindigkeiten genau abgestimmt kann es passieren, dass die Verbindungslinie erst bei einem Ballonradius von 140 Miillimeter hergestellt ist. Das heißt die Verbindungslinie ( Weg des Photons zwischen den Punkten) ist wesentlich größer als 7 mm. Als das Photon von Punkt 1 emmitiert wurde befanden sich beide Punkt 7 mm auseinander. Als das Photon vom Punkt 2absorbiert wurde, waren beide Punkte schon viele Zenitmeter auseinander.

Dieser Effekt beruht auf der Zeitabhängigkeit der Dreiermetrik im Kosmologischen Modell.

"Wieso? Wenn sich Gravitonen wie Licht ausbreiten, ... "

´
Gravitonen werden nicht reflektiert, es gibt keine Dipolstrahlung, Gravitationswellen wechselwirken mit sich selbst, ... .
Also es gibt ne Menge Unterschiede.

 

[mac]

Gravitonen werden nicht reflektiert, es gibt keine Dipolstrahlung, Gravitationswellen wechselwirken mit sich selbst, ... .
Also es gibt ne Menge Unterschiede.

Hallo Dilaton,

keiner der drei Unterschiede hilft mir zu verstehen, was ich daran nicht verstanden habe.

Herzliche Grüße

MAC

 

[Bewegt]

@Dilaton
Danke für die Antwort

Schau mal in eine Richtung 14 Mrd zurück and dann in die entgegengesetzte Richtung 14 Mrd Jahre zurück.
Die Alltags-Logik sagt, beide Punkte müssen 28 Mrd Jahre auseinander liegen.

Ja, ich dachte sogar, diese beiden Punkte müssten noch weiter auseinander sein, weil sie sich sonst mit starker Überlichtgeschwindigkeit voneinander entfernt hätten, und Masse kann das ja nicht, weil dazu ja unendlich viel Energie nötig wäre.

Man kann sich den Sachverhalt bei einem Luftballon der aufgeblasen wird klarnmachen. Die Oberfläche des Luftballons sei der dreidimensionale Raum und der Radius sei die Zeitdimension.
Man beginnt bei einem Radius von 7 mm und zeichnet zwei Punkte im Abstand von 7 mm auf den Ballon. Nun lässt man Luft in den Ballon und zeichnet während dessen eine Verbindungslinie zwischen den Punkten. Diese Linie soll die Bahn eines Photons darstellen. Dabei ist das Verhältnis ziwschen Aufblaßgeschwindigkeit (Expansionsgeschwindigkeit) und Zeichengeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) von Bedeutung. Sind beide Geschwindigkeiten genau abgestimmt kann es passieren, dass die Verbindungslinie erst bei einem Ballonradius von 140 Miillimeter hergestellt ist. Das heißt die Verbindungslinie ( Weg des Photons zwischen den Punkten) ist wesentlich größer als 7 mm. Als das Photon von Punkt 1 emmitiert wurde befanden sich beide Punkt 7 mm auseinander. Als das Photon vom Punkt 2absorbiert wurde, waren beide Punkte schon viele Zenitmeter auseinander.

okay, danke, das habe ich verstanden. An dieser Erklärung finde ich allerdings etwas merkwürdig. Das würde bedeuten, das die damals abgesendeten Photonen von der Expansion ausgeschlossen wären, obwohl sie ja auch die ganze Zeit in dem expandierenden Raum unterwegs sind/waren. Wenn die Photonen nicht mitexpandieren würden, dann wäre doch ihre damalige Frequenz im Verhältnis zur heutigen Expansion geschrumpft, und meiner Meinung nach bedeutet kleinere Frequenz eher blau-verschoben als rot-verschoben. Wenn sie mitexpandieren, dann wären sie allerdings rotverschoben, dann hätten uns die Photonen aber schon nach 700 Millionen Jahren oder sogar weniger Zeit erreicht, weil ja zum damaligen Zeitpunkt der Raum, in dem sich jetzt das Sonnensytem befindet viel dichter dran war. Kann dann noch der Quasar 700 Millionen Jahre nach dem Urknall sein, wo unsere Sonne schon über 4 Milliarden Jahre leuchtet? Wie können wir also einen 14,3 Milliarden alten Quasar so stark ins Rote verschoben sehen, wenn die Photonen nicht in die Expansion integriert sind?

 

[Bewegt]

Das würde bedeuten, das die damals abgesendeten Photonen von der Expansion ausgeschlossen wären, obwohl sie ja auch die ganze Zeit in dem expandierenden Raum unterwegs sind/waren. Wenn die Photonen nicht mitexpandieren würden, dann wäre doch ihre damalige Frequenz im Verhältnis zur heutigen Expansion geschrumpft, und meiner Meinung nach bedeutet kleinere Frequenz eher blau-verschoben als rot-verschoben. Wenn sie mitexpandieren, dann wären sie allerdings rotverschoben, dann hätten uns die Photonen aber schon nach 700 Millionen Jahren oder sogar weniger Zeit erreicht, weil ja zum damaligen Zeitpunkt der Raum, in dem sich jetzt das Sonnensytem befindet viel dichter dran war. Kann dann noch der Quasar 700 Millionen Jahre nach dem Urknall sein, wo unsere Sonne schon über 4 Milliarden Jahre leuchtet? Wie können wir also einen 14,3 Milliarden alten Quasar so stark ins Rote verschoben sehen, wenn die Photonen nicht in die Expansion integriert sind?

@Dilaton
sorry, jetz hab ich gemerkt, das die Photonen ja schon mitexpandieren, wenn sie noch unterwegs sind, also erst leicht und gegen jetzt stärker ins Rote expandieren, weil unterwegs der Raum, den sie dann noch durcheilen schon grösser ist. Jetzt ist mir das mit dieser Rotverschiebung auch klar.

 

[mac]

... und Kamera 2 die Sonne, wo sie stehen würde, wenn sie sich dem Zeitpunkt an, das von Kamera 1 empfangene Licht ausgesandt wurde, in gerade Linie weiterbewegt hätte.

Hallo Bynaus und Dilaton,

unabhängig davon, dass ich die Ursache dieses Effektes nicht verstehe, konstruiere ich hier mal ein denkbares, wenn auch extremes Beispiel, um Sicherheit zu gewinnen, dass ich wenigstens die Folgen dieses Verhaltens begreife.

Zwei Neutronensterne je 2M0 umkreisen sich im Abstand von 20 km (sozusagen kurz vor der Vereinigung). Sie brauchen dazu rund 1 Millisekunde.
Unsere Kameras, auf der Kreisbahnachse in 1 astronomischen Einheit Abstand würden dann folgendes sehen:

Kamera 1: mit 1/2000 sek Belichtungszeit einen Halbkreis mit einem Winkeldurchmesser von knapp 28 Millibogensekunden.

Kamera 2: gleichzeitig mit Kamera 1 ausgelöst, gleiche Belichtungszeit, würde einen Halbkreis sehen, der in Drehrichtung 90 Grad weiter beginnt und einen Winkeldurchmesser von 21,7 Grad hätte.

Kamera 3: eigentlich das gleiche Bild wie Kamera 1, wobei ich mir spare den Winkelversatz (von Kamera 1) auszurechnen.

Das hätte aber auch folgende Konsequenz: Ich befinde mich in der Äquatorebene des Umlaufes, beide Sterne sind (in den ‚Augen von Kamera 3) gleich weit von mir entfernt, trotzdem übt der eine mehr als die doppelte Gravitationskraft auf mich aus, als der andere. Und noch exotischer, dieser Unterschied wird mit zunehmender Entfernung nicht kleiner.

So, und wenn ich mir das Ganze mit noch extremeren Bedingungen versuche vorzustellen, komme ich in den Bereich: So kann es nicht sein, also hab’ ich bisher rein gar nichts verstanden.

Noch viel ratloserer Grüße

MAC

 

[Joachim]

Hallo Bynaus, hallo mac,

ich glaube ihr verwechselt hier noch die Wirkung einer statischen Kraft einerseits und die Ausbreitung von Wellen oder Feldstörungen andererseits.

Das elektromagnetische Feld und das Gravitationsfeld sind gar nicht so verschieden. Falls es Gravitonen gibt, so werden sie sich wahrscheinlich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und die Gravitonenkamera (2) würde das gleiche Bild aufnehmen wie die Lichtkamera (1). Beide würden die Wellen von dort kommend registrieren, wo sie entstanden sind.

Das ist allerdings nicht identisch mit der Richtung aus der die Kraftwirkung kommt. Auch das Feld einer elektrischen Ladung zeigt nicht in die Richtung, in der sich der Körper vor der Zeit (Abstand durch Lichtgeschwindigkeit) befand, sondern in die Richtung, in der sich der Körper befände, wenn er sich seit dem geradlinig, gleichförmig bewegt hätte.

Gruss,
Joachim

 

[Bynaus]

Du hast völlig recht... Die "Gravitonenkamera" würde an den gleichen Ort wie die "Photonenkamera" zeigen müssen. Die Richtung, aus der die Photonen kommen, ist aber nicht identisch mit der Richtung der Kraftwirkung.

Vielen Dank für die Klarstellung.

 

[mac]

Das ist allerdings nicht identisch mit der Richtung aus der die Kraftwirkung kommt. Auch das Feld einer elektrischen Ladung zeigt nicht in die Richtung, in der sich der Körper vor der Zeit (Abstand durch Lichtgeschwindigkeit) befand, sondern in die Richtung, in der sich der Körper befände, wenn er sich seit dem geradlinig, gleichförmig bewegt hätte.

Hallo Joachim,

erstmal vielen Dank für Deine Erklärung!

Wenn ich das mal gelernt habe, habe ich es inzwischen so gründlich vergessen, daß ich wirklich keine Erinnerung mehr daran habe.

Deine Erklärung Joachim verwirrt mich allerdings noch mehr. Das kommt mir jetzt so vor als würdet Ihr mir erklären, daß sich Gravitonen wie Kanonenkugeln verhalten, die den Geschwindigkeitsvektor ihres Ursprungs beibehalten.

Wahrscheinlich habe ich eine völlig falsche Vorstellung von Gravitation und Gravitonen.

Herzliche Grüße

MAC

 

[Joachim]

Hallo MAC,

naja, zunächst mal sind Photonen und Gravitonen keine Kanonenkugeln, sondern Feldquanten. Sie werden theoretisch durch Zerlegung der Felder in harmonische Wellen und quantisierung dieser Wellen in Eigenzuständer harmonischer Oszillatoren dargestellt. Quantenmechanisch ist also (meiner Überzeugung nach) das Feld die grundlegendere Entität. Das Teilchenbild wird bei sehr kurzen oder sehr schwachen Wechselwirkungen wichtig. Bei der Anziehung von Planeten oder bei Kameraaufnahmen gitb das Wellenbild äusserst genaue Ergebnisse.

Du hast Recht. Das Feld hängt im allgemeinen nicht nur von der räumlichen Verteilung der Ladungen ab, sondern auch von ihren Geschwindigkeiten. Das geht direkt aus der speziellen Relativitätstheorie hervor. Wenn wir eine starke, punktförmige elektrische Ladung haben, dann wird eine Probeladung irgendwo im Raum geradlinig auf sie zu beschleunigt. Betrachten wir das ganze jetzt aus einem bewegten Koordinatensystem heraus, so muss die Beschleunigung auch geradlinig zur Ladung hin erfolgen. Also kann das Feld nicht in die Richtung zeigen, in der die Ladung vor (Abstand/Lichtgeschwindigkeit) war, sondern sie zeigt in die Richtung, in der die Ladung gerade ist. Theoretische Elektrodynamik kann ziemlich kompliziert werden, wenn man mit bewegten Ladungen arbeitet. Das Feld ist dann nicht mehr als Potential garstellbar, sondern man muss ein zeit- und ortsabhängiges (Vierer-)Vektorpotenzial verwenden.

Bei mir ist es auch lange her, dass ich das konnte, aber ich durfte es vor kurzem Auffrischen, als ich mit einer angeblichen widerlegung der Relativitätstheorie konfrontriert wurde.

Viele Grüsse,
Joachim

 

[mac]

Hallo Joachim,

ich danke Dir für Deine Antwort.

Im Augenblick glaube ich, das es genügt wenn ich diesen Vorgang geometrisch beschreiben kann ohne ihn vollständig zu verstehen? Was ich dazu allerdings noch immer nicht ausreichend sicher verstanden habe ist: Bezieht sich diese lineare Extrapolation nur auf die Richtung der Kraft oder versetzt sie auch den (meinetwegen virtuellen) Ursprung der Kraft an die extrapolierte Stelle?

Das erste kommt mir realistischer vor, während das zweite mir, aufgrund der Konsequenzen, eigentlich völlig ausgeschlossen erscheint.

Herzliche Grüße

MAC

 

[Joachim]

Hmm,

was heisst "virtueller Ursprung"?

Stell dir vor, man könnte eine Ladung plötzlich einschalten. Wenn eine 10 Lichtminuten entfernte Ladung zum Zeitpunkt 0 eingeschaltet wird, gibt nimmt man 10 Minuten lang kein Feld war und zum Zeitpunkt t=10 min spürt man plötzlich die Ladung. Man kann sich also eine Potenzialfläche vorstellen, die an der Ladung entsteht und sich zehn Minuten lang homogen ausbreitet und dabei ausdünnt (1/r)-Potenzial.

Nehmen wir jetzt an, dass die Ladung sich bewegt, so ist die Feldverteilung nicht mehr homogen. Die Potenzialline, die uns einen Moment nach der ersten erreicht, hatte einen anderen Mittelpunkt. Malt man sich das auf, so bekommt man eine Darstellung des Potenzials in Höhenlinien. Diese Höhenlinien sind in Bewegungsrichtung der Ladung dichter und nach hinten (von der Ladung) verdünnt. (Das ist eine Art Doppler-Effekt.) Die Kraft steht aber nun nicht mehr Senkrecht auf der einzelnen Linie, denn sie ist der Gradient, als die Richtung, in die sich das Potenzial am stärksten ändert. Damit Zeigt die Kraft nicht mehr dahin, wo dir aktuelle Potenziallinie entstanden ist, sondern weiter nach vorne. Berechnet man das genau, so zeigt sie dahin, wo die Ladung gerade ist.

Ich hoffe das war jetzt 1) richtig und 2) verständlich.

Gruss,
Joachim

 

[mac]

Hallo Joachim,

das hat's gebracht!!!

Jetzt hab' ichs denke ich verstanden! Ich bedanke mich ganz herzlich vor allem bei Dir für Deine Geduld aber auch bei Bynaus. Jetzt kann ich mir die Sache auch bildlich vorstellen.

Herzliche Grüße

MAC

 

[mac]

Nachtrag:

Deine Erklärung Joachim ist so anschaulich, daß ich damit ohne Probleme eine Simulation programmieren kann.

Ich bin total begeistert!

Nochmal herzlichen Dank!

MAC

 

[Joachim]

Echt? Das kann man? Kommt damit schon die Richtung richtig heraus? Geht die Kraft exakt dahin, wo die Ladung gerade ist? Jetzt bin ich über mein eigenes Gedankenmodell erstaunt!

Gruss,
Joachim

 

[mac]

Jetzt bin ich über mein eigenes Gedankenmodell erstaunt!

Hallo Joachim,

ob ich da zu entusiastisch bin, weis ich auch noch nicht.

Sobald ich dazu komme und was brauchbares herauskommt (oder auch nicht), sag ich bescheid!

Herzliche Grüße

MAC

 

[mac]

Hallo Joachim,

das hat mir jetzt keine Ruhe mehr gelassen. Ich hab' es aufgezeichnet.

Schade! Jetzt stehe ich wieder da, wo ich angefangen habe. Was ich da sehe, ist genau das Verhalten von Licht!

Also ist Deine Erklärung leider doch noch nicht ausreichend.
(hier fehlt mir jetzt ein Smilie mit hängenden Schultern)

Herzliche Grüße

MAC

 

[Bewegt]

Weil Gravitation nach der Relativitätstheorie keine Kraft ist, die von Teilchen übertragen wird, sondern auf die Krümmung des Raumes zurück zu führen ist.

, nur wo sich Teilchen sammeln, wird der Raum durch die Teilchen gekrümmt, oder gibt es gekrümmten Raum auch dort, wo sich keine Teilchen gesammelt haben?
der gerade leere Raum oder der gekrümmte leere Raum