Warum Singularität?

[TiloS]

Natürlich wird man innerhalb des EH nie messen können. Aber man könnte es mit Modellen erklären (was man auch bei anderen Dingen macht, ohne es genau zu sehen). Das Modell RT kommt aber genau hier an seine Grenze. Da müssen eben andere Modelle her, welche natürlich die RT beinhalten müssen.

Tilo

 

[Orbit]

Das Modell RT kommt aber genau hier an ihre Grenze.

Die RT definiert diese Grenze. Der Schwarzschildradius ist die Lösung einer Einstein-Gleichung.

Da müssen eben andere Modelle her, welche natürlich die RT beinhalten müssen.

Meinetwegen. Man theoretisiert auch rund um dieses Thema:
http://de.wikipedia.org/wiki/Randall-Sundrum-Modell
Aber der praktische Nutzen dieser Spekulationen erschliesst sich mir nicht.
Was auch nichts heissen will; denn ich bin Physik-Laie.

Orbit

 

[Nathan5111]

Da müssen eben andere Modelle her, welche natürlich die RT beinhalten müssen.

Sehe ich genau so, warten wir also auf Fortschritte aus der "Quanten-Ecke".

 

[ralfkannenberg]

Was ist denn eine Singularität? Eigentlich nur ein anderer Ausdruck für - unbekannt, bzw. dafür, dass ein Modell an seine Grenzen gerät, und keine sinnvollen Ergebnisse mehr liefert.

Hallo TiloS,

eine Singularität ist einfach nur ein undefinierter "Punkt". Singularitäten ergeben sich beispielsweise dann, wenn ein Nenner gegen 0 strebt und der Zähler von 0 verschieden bleibt.

Es mag pedantisch tönen, aber bitte ersetze das Wort "unbekannt" durch "nicht definiert": Einen unbekannten Punkt könnte man durch bessere Forschung ausfindig machen, für einen nicht-definierten Punkt indes benötigst Du eine andere Theorie.

Es gibt jetzt 2 Möglichkeiten. Entweder es ist ein Kostrukt aus bisher unbekannten Teilchen. Oder, was ich für am wahrscheinlichsten halte, es ist ganau ein hochenergetisches Teilchen, welches die Masse des SL besitzt.

Im zweiteren Fall handelt es sich auch um ein unbekanntes Teilchen, so dass Deine entweder-oder-Unterscheidung unzutreffend ist. Ganz zu schweigen davon, dass Du beispielsweise den Fall, dass bislang unbekannte Gesetze zur Anwendung kommen könnten, in Deiner entweder-oder-Unterscheidung gar nicht angesprochen hast.

Du hälst eine der Varianten für "am wahrscheinlichsten". Wie begründest Du das ?


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[TiloS]

Hallo Ralf,

Im zweiteren Fall handelt es sich auch um ein unbekanntes Teilchen, so dass Deine entweder-oder-Unterscheidung unzutreffend ist. Ganz zu schweigen davon, dass Du beispielsweise den Fall, dass bislang unbekannte Gesetze zur Anwendung kommen könnten, in Deiner entweder-oder-Unterscheidung gar nicht angesprochen hast.

Du hälst eine der Varianten für "am wahrscheinlichsten". Wie begründest Du das ?

Ok, Du hast Recht, es wäre auch ein unbekanntes Teilchen.
Etwas ganz anderes bei unbekannten Gesetzen wäre dann die 3. Möglichkeit.

Am wahrscheinlichsten halte ich ein Teilchen, weil z.B. auf mehrere unbekannte Teilchen auch eine immer größere Kraft wirken würde, weswegen die Kräfte zwischen diesen Teilchen auch irgendwann überwunden werden. Letztendlich bleibt dann nur ein Teilchen übrig, welches nicht weiter komprimierbar ist.

Nicht weiter komprimierbar u.a. deshalb, weil Energie gequantelt ist (meiner Meinung inclusive dem Raum) und die Planck-Länge, die kleinste mögliche Länge ist.

Gruß
Tilo

 

[Frankie]

Hallo Ralf,

(...)Letztendlich bleibt dann nur ein Teilchen übrig, welches nicht weiter komprimierbar ist.(...)
Gruß
Tilo

Es kann doch sein daß eben kein Teilchen übrig bleibt, oder? Zum Beispiel weil ein unbekanntes Gesetz die Existenz von Teilchen über einer bestimmten (Energie - ?) Konzentration verbietet...

Grüße,
Frankie

 

[Bernhard]

Es kann doch sein daß eben kein Teilchen übrig bleibt, oder?

Hallo Frankie,

das würde doch der Energieerhaltung widersprechen und die kannst Du dann nur noch über ein Paralleluniversum oder ähnlich exotische Ansätze retten.
MfG

 

[Orbit]

Letztendlich bleibt dann nur ein Teilchen übrig, welches nicht weiter komprimierbar ist.

TiloS
Ich bleibe dabei: Ein Teilchen ist nicht möglich. Die Obergrenze für die Teilchenmasse ist die Planckmasse. Eigentlich sagst du das ja selbst:

Nicht weiter komprimierbar u.a. deshalb, weil ... die Planck-Länge, die kleinste mögliche Länge ist.

Die kleinstmögliche Wellenlänge entspricht der grösstmöglichen Ruheenergie eines Teilchen.
Die oben ausgeschnittene erste Begründung

...weil Energie gequantelt ist ...

trifft aber nicht zu; denn gequantelt ist zwar das Wirkungsquantum h (Einheit Js), nicht aber die Energie. Die ist kontinuierlich; denn es gibt keine längste em-Welle.

Vielleicht meinst du mit 'ein Teilchen' dies:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bose-Einstein-Kondensat
Das Bose-Einstein-Kondensat ist aber nicht ein Teilchen, sondern

ein extremer Aggregatzustand eines Systems ununterscheidbarer Teilchen, in dem sich der überwiegende Anteil der Teilchen im selben quantenmechanischen Zustand befindet.

Orbit

 

[TiloS]

Ein Teilchen ist nicht möglich. Die Obergrenze für die Teilchenmasse ist die Planckmasse.

Wie gesagt, das ist eine Definitionssache.

Eigentlich sagst du das ja selbst:
...die Planck-Länge, die kleinste mögliche Länge ist.

Das würde dem aber nicht wiedersprechen. Das Teilchen hätte dann die Größe der Planck-Länge.

Die oben ausgeschnittene erste Begründung
trifft aber nicht zu; denn gequantelt ist zwar das Wirkungsquantum h (Einheit Js), nicht aber die Energie. Die ist kontinuierlich; denn es gibt keine längste em-Welle.

Nach meinem Wissen ist die Energie gequantelt. Angenommen nur das Wirkungsquantum wäre gequantelt, das Wirkungsquantum = Energie mal Zeit, dann müsste auf jeden Fall die Zeit gequantelt sein, sprich auch die Raumzeit. Das würde dann zum selben Ergebnis führen.

Vielleicht meinst du mit 'ein Teilchen' dies:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bose-Einstein-Kondensat
Das Bose-Einstein-Kondensat ist aber nicht ein Teilchen

Das ist möglich, damit hatte ich mich noch nicht befasst. Wie ich das aber überblicke

wikipedia: Die Wahrscheinlichkeit jedes Bosons, es an einem bestimmten Punkt anzutreffen, ist also überall innerhalb des Kondensates gleich.

, ist es auch möglich, dass zu einem Zeitpunkt alle Bosonen in einem Ort existieren.
Das Bose-Einstein-Kondensat komprimiert auf die Planck-Länge wäre dann der Zustand. Ob man das dann als Teilchen sieht, oder als n Bosonen, ist dann wieder eine Definitionsfrage.

Gruß
Tilo

 

[Orbit]

Wie gesagt, das ist eine Definitionssache.

Wenn das so wäre, müsste aber noch geklärt werden, auf welcher Basis definiert wird. Versuchst du das auf der Basis von Teilchengrössen...

Das würde dem aber nicht wiedersprechen. Das Teilchen hätte dann die Größe der Planck-Länge.

...ist der Schiffbruch vorprogrammiert.

Nach meinem Wissen ist die Energie gequantelt.

Da liegst du halt falsch, glaub es mir.

Angenommen nur das Wirkungsquantum wäre gequantelt, das Wirkungsquantum = Energie mal Zeit, dann müsste auf jeden Fall die Zeit gequantelt sein, sprich auch die Raumzeit.

Die Zeit in Js kommt von der Frequenz:
h =E/f
Und weil die Energie proportional zur Frequenz ist, ist der Quotient daraus eine Konstante.

Zum Bose-Einstein-Kondensat sagst du...

Das ist möglich, damit hatte ich mich noch nicht befasst.

...glaubst aber trotzdem bereits den Überblick zu haben:

Wie ich das aber überblicke , ist es auch möglich, dass zu einem Zeitpunkt alle Bosonen in einem Ort existieren.
Das Bose-Einstein-Kondensat komprimiert auf die Planck-Länge wäre dann der Zustand.

Ich denke nicht, dass das so zutrifft.

Ob man das dann als Teilchen sieht, oder als n Bosonen, ist dann wieder eine Definitionsfrage.

Und auch hier gilt wie oben: Deine vagen Vorstellungen sind wohl keine geeignete Basis für eine brauchbare Definition.

Orbit

 

[jonas]

@TiloS

Irgendwie streitest Du hier um des Kaisers Bart Also ein Streit, der zu nichts führt, denn des Kaisers Bart ist des Kaisers und wird von keinem der streitenden jemals erlangt

Du sagtest ja schon weiter oben:

Natürlich wird man innerhalb des EH nie messen können. (...) Das Modell RT kommt aber genau hier an seine Grenze. Da müssen eben andere Modelle her, welche natürlich die RT beinhalten müssen.

Natürlich ist es in der Physik unbefriedigend, wenn eine Lösung in einer Singularität endet, so wie es in der RT bei den schwarzen Löchern passiert.

Ob im Kern eines SL nun ein nicht kompressives Einzelteilchen ist, eine Ansammlung von Quarks, von schwingenden Strings oder reiner Energie (also Bosonen), ist gegenwärtig mangels einer geeigneten Theorie, die das Allerkleinste (Quantenphysik) mit dem Makrokosmos (RT) verbindet, eben noch unklar.

Es gibt Ansätze, wie z.B. die Stringtheorie, die versuchen eine solche Verbindung zu schaffen. Nur hat sich noch keine dieser Theorien richtig durchgesetzt. Wohl auch deswegen, weil ein experimenteller Nachweis noch nicht realisierbar ist.

Ich spekuliere jetzt mal ins Blaue hinein: Wenn am LHC wirklich mini-SL erzeugt werden können, und diese nach einer Nanosekunde wieder zerstrahlen, vielleicht fängt dann einer der Detektoren etwas auf, was Rückschlüsse auf das Innere des schwarzen Lochs zulässt. Warten wir mal den Gang der weiteren Forschung ab, vielleicht zeigt sich ja was überraschendes.

 

[galileo2609]

Ob im Kern eines SL nun ein nicht kompressives Einzelteilchen ist, eine Ansammlung von Quarks, von schwingenden Strings oder reiner Energie (also Bosonen), ist gegenwärtig mangels einer geeigneten Theorie, die das Allerkleinste (Quantenphysik) mit dem Makrokosmos (RT) verbindet, eben noch unklar.

Und aufgrund der kosmischen Zensur auf Dauer nicht beobachtbar. Alternativkonzepte zu instrinsischen Singularitäten, wie der Gravastar, müssen sich zwar noch an den Singularitätstheoremen abarbeiten, zielen aber, wenn auch deutlich fundierter als die oben stehenden Spekulationen, auf denselben Sachverhalt.

Grüsse galileo2609

 

[Nathan5111]

Und aufgrund der kosmischen Zensur auf Dauer nicht beobachtbar.

Schöner Satz bei A. Müller:

Die nahe Zukunft wird in dieser Hinsicht sehr spannend!

Bis zum Quark-Gluonen-Plasma gehe ich mit, danach setze ich mich gemütlich an den Straßenrand und harre der Dinge, die da kommen.

Entspannt
Nathan

 

[Frankie]

Hallo Frankie,

das würde doch der Energieerhaltung widersprechen und die kannst Du dann nur noch über ein Paralleluniversum oder ähnlich exotische Ansätze retten.
MfG

Nun, prinzipiell sind ja nach Einstein Energie und Masse äquivalent - warum also nicht postulieren daß (Teilchen-) Massen über einer gewissen Grenze nicht existieren können und dann nur noch Energie in entsprechender "Konzentration" existieren kann? Die Energie bliebe ja erhalten, oder... ?

Übrigens mal nebenbei: Kann Gravitation auch an Energie gebunden sein? Anders herum: Angenommen die gesamte Masse der Sonne würde sich spontan in Energie verwandeln, aber diese Energie könnte aus irgendeinem Grund nicht abstrahlen - wäre dann noch Gravitation da? Immerhin hat ja auch ein Photon eine gewisse wenn auch geringe Ruhemasse... das müßte man doch berechnen können... ?

Grüße,
Frankie

 

[FrankSpecht]

Moin, Frankie,

Immerhin hat ja auch ein Photon eine gewisse wenn auch geringe Ruhemasse

Ui, jetzt wird's spannend!

 

[Frankie]

Mist jetzt muß ich ganz schnell zurückrudern:

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

(...) Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik wird für die Ruhemasse m0 eines Photons der Wert Null angenommen. (...)

Ich frage mich wie ich auf das schiefe Brett kommen konnte... -100 Punkte...



Ruhemasse also vergessen, die Frage war eh widersprücklich formuliert, denn das Photon ist ja auch ein Teilchen... also: gibt es Gravitation ohne die uns bekannten klassischen Teilchen?

Grüße,
Frankie

PS: Danke für den schnellen Hinweis, Frank.

 

[Orbit]

Nun, prinzipiell sind ja nach Einstein Energie und Masse äquivalent - warum also nicht postulieren daß (Teilchen-) Massen über einer gewissen Grenze nicht existieren können und dann nur noch Energie in entsprechender "Konzentration" existieren kann?

Die Obergrenze für die Energie eines Teilchens ist h mal Planckfrequenz:
Ep = hfp = hc/Lambdap = mpc^2

Übrigens mal nebenbei: Kann Gravitation auch an Energie gebunden sein?

Ja.

Anders herum: Angenommen die gesamte Masse der Sonne würde sich spontan in Energie verwandeln, aber diese Energie könnte aus irgendeinem Grund nicht abstrahlen - wäre dann noch Gravitation da?

Es würde zwar auf der Erde ziemlich kalt; aber sie verliesse ihre Bahn nicht.

Immerhin hat ja auch ein Photon eine gewisse wenn auch geringe Ruhemasse... das müßte man doch berechnen können... ?

Die 1e-18 eV sind lediglich eine Obergrenze. Ob das Photon eine kleine Ruhemasse hat oder nicht, ist bis heute nicht entschieden. Aber das spielt für deine Überlegungen hier keine Rolle. Gravitation entsteht durch Masse oder Energie, nicht nur durch Ruhemasse.

Orbit

 

[Frankie]

Also wäre denkbar, daß Teilchen ab einem bestimmten (Gravitations-) Druck in reine Energie übergehen, und daß diese Energie beliebig komprimierbar ist (also keinen "Entartungsdruck" wie z.B. durch das Pauliprinzip kennt)? Das wäre dann ja eine schöne Veranschaulichung einer Singularität, zusammen mit der in der Stringtheorie postulierten Quantelung des Raumes... eine Singularität wäre dann, wenn auf einem Knoten das Energieäquivalent mehr als eines Teilchens sitzen würde, was außerdem den Effekt hätte, daß jedes Teilchen innerhalb des Ereignishorizontes zu diesem Knoten gezogen und wegen o.g. Voraussetzung in Energie umgewandelt wird.

Zitat Wikipedia: Schleifenquantengravitation

Ein Quantenzustand des Raumes wird dabei durch ein Netz von Knoten beschrieben, die mit Linien verbunden sind. Den Knoten werden bestimmte Eigenschaften zugeordnet, die mathematisch denen des Spins von Elementarteilchen ähneln. Jedem Knoten lässt sich in gewissem Sinne ein Elementarvolumen zuordnen. Die Knotenabstände entsprechen der Planck-Länge. Damit enthält ein Kubikzentimeter 10^99 Knoten.

Interessant: Zitat Wikipedia: Atom
Der Durchmesser eines Heliumatoms (gerechnet Wahrscheinlichkeit des Aufenthalts der Elektronen) beträgt

einem Ångström, was 10^−10 m oder 0,1 nm entspricht.

Auf dem Durchmesser eines Heliumatoms hätten also ca. 5*10^29 Knoten nebeneinander Platz (Planck-Länge).

Hm. Kann ein Teilchen auch zwischen den Knoten existieren oder manifestiert es sich nur genau auf dem Knoten?

 

[Orbit]

und daß diese Energie beliebig komprimierbar ist (also keinen "Entartungsdruck" wie z.B. durch das Pauliprinzip kennt)?

Hallo Frankie
'Beliebig komprimierbar' würde ich nicht sagen. Photonen sind Bosonen und können sich grundsätzlich überlagern; aber die Beobachtung der hochenergetischen Höhenstrahlung zeigt, dass das bei Energien > 1e20 eV nicht mehr uneingeschränkt gilt. Bei hohen Energien beginnen die Unterschiede zwischen Fermionen und Bosonen zu verwischen. Ich nehme an, dass diese Unterscheidung spätestens bei der Planckmasse eines Teilchens nicht mehr gilt.

Orbit

 

[MGZ]

Und aufgrund der kosmischen Zensur auf Dauer nicht beobachtbar.

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

Es gab auch in einer der letzten Ausgaben vom SdW einen Artikel, der behauptete, dass reale Sterne im Einklang mit der ART in Computersimulationen so kollabieren können, dass eine nackte Singularität auftritt.

Ganz ehrlich - ich würde nicht anfangen, Töne über die tiefere Natur Schwarzer Löcher auszuspucken. Viel zu viele Dinge liegen noch im Argen, zB.

-Minimalgröße und Vernichtung. Wir haben das Gravitationsgesetz noch nicht auf Abständen von wenger als einem Millimeter vermessen. Da werden mögliche Extradimensionen interessant.

-Informationsbilanz der Hawking-Strahlung - Bleibt die Information erhalten oder schafft sie es irgendwie aus dem Loch heraus? Die bisherige Erklärung für den Erhalt ist noch auf sehr wackligen Beinen

-Wie verhält sich ein Schwarzes Loch in Bezug auf Dunkle Materie? Offenbar gibt es fast keine Schwarzen Löcher mit mehr als 10^10 Sonnenmassen. Warum saugen sie sich nicht mit Dunkler Materie voll?

-Existieren lokale Big-Rip-Ereignisse und können sie ein Schwarzes Loch zerstören?

Fragen über Fragen.