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Thema: Verständnisfrage

  1. #1
    Registriert seit
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    29

    Standard Verständnisfrage

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    Hallo, habe da mal eine Verständnisfrage. Ich höre immer wieder in Dokus das die Gravitation schwarzer Löcher so groß ist, das selbst das Licht dieser Gravitation nicht entkommen kann. Nun ist imho ein Lichtquant oder Photon ein masseloses Teilchen, das nicht dem Grundsatz "Masse interagiert mit Masse durch gegenseitige Gravitation" folgt.
    Also stelle ich mir vor, ich würde theoretisch auf einem Photon reiten und hätte immer das Gefühl, geradeaus zu fliegen. Nur ist im Fall des schwarzen Loches der Raum um Dieses so stark gekrümmt, das das Lichtteilchen durch diese starke Krümmung nicht entweichen kann und nicht wegen der direkten Gravitationswirkung des schwarzen Loches. Oder sehe ich da was falsch ?

    VG
    Heinz

  2. #2
    Registriert seit
    04.07.2008
    Beiträge
    813

    Standard

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    Hallo Heinz,

    Du siehst das Ganze soweit richtig (nur der Ausdruck direkte Gravitationswirkung ist etwas unpräzise, denn es gibt keine indirekte Wirkung). Photonen haben keine Masse. Es gibt häufig noch den Begriff relativistische Masse, um ihn von der Ruhemasse zu unterscheiden, aber diese Sichtweise ist (obgleich weit verbreitet) problematisch. Besser ist, die Masse eines Teilchens durch seine Ruhemasse zu definieren, und die ist null.

    In der klassischen Mechanik nach Newton ist die Gravitation eine Kraft, die durch zwei Massen hervorgerufen wird. Detaillierter: eine Masse M erzeugt ein Gravitationsfeld, welches ein bestimmtes Gravitationspotenzial Φ(r) = -GM/r besitzt. Befindet sich ein zweites Teilchen der Masse m in diesem Feld, so wirkt eine Kraft auf das Teilchen, das gleich dem Produkt aus m und -Φ(r) ist.

    Damit eine Kraft wirkt, muss also m > 0 sein. Bei einem masselosen Photon ist dies nicht der Fall; nach Newton sollten Photonen also niemals abgelenkt werden. Dennoch erfahren Photonen eine Ablenkung, dafür gibt es diverse Beispiele, wie etwa die beobachtete Position von Sternen bei einer totalen Sonnenfinsternis, die Ablenkung durch ein Schwarzes Loch oder auch der Gravitationslinseneffekt. Sie führen zum Schluss, dass die newtonsche Beschreibung der Gravitation nicht ganz korrekt sein kann.

    In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Gravitation anders beschrieben. Dort ist sie keine Kraft im newtonschen Sinn, sondern eine geometrische Krümmung der Raumzeit. Alle Teilchen folgen dann dieser Krümmung, ganz gleich, ob sie eine Masse besitzen oder nicht. Die Krümmung wird vom verursachenden Körper festgelegt, also zum Beispiel vom Schwarzen Loch. Mehr oder weniger ist das vergleichbar mit einem gekrümmten Gummituch, auf dem Murmeln rollen.

    Warum auch masselose Murmeln dieser Krümmung folgen, kann man zum Beispiel mathematisch erklären. Die Bahn jedes Teilchens ist immer eine Geodäte, also die kürzeste Verbindung je zweier Punkte. Bei einer flachen Raumzeit ist dies natürlich eine Gerade; bei einer gekrümmten Raumzeit aber ist diese auch gekrümmt (vergleiche zum Beispiel die kürzeste Wegstrecke zwischen Berlin und Tokio). Geodäten sind Lösungen der so genannten Geodätengleichung, einer Differenzialgleichung. Aufgrund der Tatsache also, dass jedes Objekt stets einer Geodäten, also der kürzesten Verbindungsstrecke folgt, sehen wir diese Ablenkung der Photonen.
    Geändert von Infinity (11.05.2021 um 03:13 Uhr)

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