Gravitative Rotverschiebung

[Klaus]

Hi zusammen,
um eins klar zu stellen - mir geht es nicht ums Missionieren, sondern darum, eine fundierte Vorstellung zu bekommen, da viele Dinge ja oft von Leuten mit einer gesunden Portion Halbwissen in Form einer Halbwahrheiten vermittelt werden.

Zurück zum Gedankenexperiment mit dem Taktgeber. Wenn Sender und Empfänger sich nicht stetig voneinander entfernen, dann muß, der Empfänger die Signale des Senders in dem Rhythmus empfangen, in dem der Sender sie erzeugt, wobei der lokal gemessene zeitliche Abstand dem jeweiligen lokalen Zeitverlauf entspricht. Das gilt analog für die Spannungswechsel beim Generieren elektromagnetischer Wellen oder - bei etwas höherer Frequenz - z.B. Senden eines Laserstrahls. Zusätzliche Frequenzänderungen müßten das Signal gegenüber dem Rhytmus, mit dem der Sender es generiert verändern oder sogar inkohärent werden lassen. Allein deswegen wäre jede Rotverschiebung unabhängig von den bekannten Unterschieden im Zeitverlauf aus meiner Sicht reichlich krude.
Im Gegenzug bedeutet die Konstanz der Frequenz aber auch, daß sich die Energie der Photonen sowohl aus Sicht des Senders als auch des Empfänger zwischen Senden und Empfang nicht ändert.
Das bedeutet jedoch auch, das Photonen auch nicht mit irgendwelchen 'Gravitonen' welchselwirken müssen oder die Gravitation unmittelbar eine Art Beschleunigungskraft auf sie ausübt.

Wenn sich aber die Frequenz - und somit Energie - der Photonen nicht ändert, zum Empfang der Photonen aber so wie im Pound-Rebka Experiment eine ausgleichende Dopplerverschiebung benötigt wird, dann muß sich die Energie der Hyperfeinstrukturniveaus der Atome unterscheiden.
D.h. der Energieinhalt der Atome auf unterschiedlichem Gravitationsniveau ist unterschiedlich und damit steht die Sache auch wieder im Einklang mit dem Energieerhaltungssatz, weil Hubarbeit somit offenbar den Energieinhalt von Materie ändert und nicht einfach ins Nichts entschwindet.

MfG Klaus

[Klaus]

Wenn sich aber die Frequenz - und somit Energie - der Photonen nicht ändert, zum Empfang der Photonen aber so wie im Pound-Rebka Experiment eine ausgleichende Dopplerverschiebung benötigt wird, dann muß sich die Energie der Hyperfeinstrukturniveaus der Atome unterscheiden.
D.h. der Energieinhalt der Atome auf unterschiedlichem Gravitationsniveau ist unterschiedlich und damit steht die Sache auch wieder im Einklang mit dem Energieerhaltungssatz, weil Hubarbeit somit offenbar den Energieinhalt von Materie ändert und nicht einfach ins Nichts entschwindet.

Wenn Licht rein auf Grund eines anderen Zeitverlaufs mit veränderter Frequenz registriert wird, wird es wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit dort mit reziprok zur Frequenz veränderter Wellenlänge gemessen.
Da die Atome haben im Verhältnis daher dann eine andere Größe. Wie verhält es sich bei so etwas mit der Energie?
Ich denke, man kann dafür mal die Berechnung des Energieinhaltes des elektrischen Feldes eines Elektrons heranziehen. Wenn man vom Elektron als ein kugelförmiges geladenes Objekt ausgeht,
dessen elektrisches Feld senkrecht von seiner Oberfläche in alle Richtungen bis ins Unendliche geht, dann entspricht es dem Feld eines Kugelkondensators, dessen Innenkugel mit einer Elementarladung geladen ist und dessen Außenkugel einen unendlichen Durchmesser hat.
Die Kapazität eines Kugelkondensators im Vakuum ist

C = 4 pi ep0 r R / (R - r)

wobei die Dielektrizitätskonstante ep0 gegeben ist mit

ep0 = 10^7 / (4 pi c²)

Bei R gegen unendlich nähert sich (R - r) zunehmend R und es ergibt sich eine Kapazität von
-> C = 10^7 r / c²

weiterhin ist die Kapazität eines Kondensators bekanntlich

C = Q / U

und die Energie eines geladenen Kondensators

W = 0,5 C U²

-> W = 0,5 Q² / C

-> W = 0,5 Q² c² / (10^7 r)

Gemäß E=mc² ergibt sich als das zugehörige Masseäquivalent der Energie des Feldes eines Elektrons
zwischen dem klassischen Elektronenradius und dem Unendlichen somit die Masse von

m = 0,5 e²/(10^7 re) und daher die halbe Elektronenmasse.

R = Radius der Außenkugel, ist unendlich da sich das Feld ins Unendliche ausbreitet
r = Radius der Innenkugel (= Elektronenradius)
W = Energie
Q = Ladung (= Elementarladung e)
U = Spannung
c = Lichtgeschwindigkeit
e = Elementarladung
m = Masseäquivalent des Feldes des Elektrons
re = klassischer Elektronenradius

Das ist jetzt keine wundersam neuartige Erkenntnis, da der klassischer Elektronenradius ja genau so festgelegt wurde, daß die Energie des Feldes bis zu ihm, dem halben Masseäquivalent des Elektrons entspricht.
Wichtig für unsere Betrachtungen ist aber natürlich, daß sich die Feldenergie reziprok zum Radius verhält.
Außerdem ist ggf. interessant, daß Punktladungen entsprechend eine unendliche große Energie hätten und sich der Hauptanteil der Masse innerhalb weniger Elektronenradien konzentriert.

Wenn jetzt aber Photonen bei unveränderter Frequenz im Gravitationsfeld mit verkürzter Wellenlänge registriert werden, bedeutet dies auf Grund der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit natürlich,
daß atomare Teilchen im G-Feld um das Verhältnis der Frequenzänderung der Photonen größer und gleichzeitig energieärmer sind.
Eine Paarzerstrahlung auf Höhe des Meeresspiegels setzt dadurch weniger Energie frei als eine auf Höhe der ISS und der Energieinhalt und somit das Masseäquivalent der Teilchen sind
entsprechend des Unterschiedes in der Frequenz der freigesetzten Photonen unterschiedlich.

[TomS]

So langsam ist das ein Kandidat für “Gegen den Mainstream”.

[ralfkannenberg]

Hallo zusammen,

ich habe im Bereich "Gegen den Mainstream" folgendes Thema eröffnet: Gravitative Rotverschiebung, Zeitdilatationen und die Geometrie der Raumzeit

Ich schlage vor, der Übersichtlichkeit zuliebe beide Threads zu nutzen und bei Bedarf zu beantragen, den GdM-Thread länger als die vorgesehenen 30 Tage nutzen zu können.


Freundliche Grüsse, Ralf

[Bernhard]

Wenn Licht rein auf Grund eines anderen Zeitverlaufs mit veränderter Frequenz registriert wird, wird es wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit dort mit reziprok zur Frequenz veränderter Wellenlänge gemessen.
Da die Atome haben im Verhältnis daher dann eine andere Größe. Wie verhält es sich bei so etwas mit der Energie?

Eigentlich völlig trivial: Wegen E = hf bewirkt ein Verlangsamung der Zeit eine Energieerhöhung.

[Klaus]

Eigentlich völlig trivial: Wegen E = hf bewirkt ein Verlangsamung der Zeit eine Energieerhöhung.

Sicher? Eine 'Verlangsamung' muß sich auf etwas beziehen, dem gegenüber sich etwas verlangsamt und ein Zeitverlauf existiert nur für die Materie
an Hand derer letztlich auch die Zeit oder Frequenz gemessen wird. Wenn sich der Zeitverlauf (gegenüber vorher oder woanders) verlangsamt,
verliert Materie in Relation Energie, da sich dafür ja die Frequenz und somit Energie der Materiewellen verringern muß.
Nur Photonen sind zeitlos obgleich ihre Energie natürlich relativ ist...

[Bernhard]

Sicher?

Ja

Eine 'Verlangsamung' muß sich auf etwas beziehen, dem gegenüber sich etwas verlangsamt

Versuche mal zwei Atomuhren auf unterschiedlicher geodätischer Höhe (Meter über Normalnull) zu synchronisieren. Dabei stellt man nunmal fest, dass die unterschiedlich schnell ticken.