Frage von Lulongwing, 67

Frage zur Vorstellung und Eigenschaft der Gravitation?

Hi, Die Gravitation wird ja oft veranschaulicht, indem man ein Tuch spannt das sich durch das Gewicht einer Kugel in der Mitte krümmt. Soll das also bedeuten, dass sich eine 2D Ebene in die 3. Dimension biegt, wenn ja biegt sich dann in unserer 3 Dimensionalen Realität der Raum in die 4. Dimension ?

Es ist ja bekannt das selbst Licht also Teilchen ohne Masse ab einer bestimmen Gravitation nicht mehr entkommen können. Ist die Gravitation also hier weniger die Anziehung zwischen 2 Massen als die oben beschriebene Kraft die den Raum zu einem Trichter krümmt auf dem die Photonen rollen. Wenn ja, lässt sich diese Vorstellung auch auf Massen anwenden zb. Planeten ?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von ThomasJNewton, 25

Wenn du nicht grad Physik studieren willst, und dich auf die ART spezialisierst, würde ich dieses Bild wählen.

Die Schwerkraft wird nun mal als Krümmung der Raumzeit beschrieben, und der Grund, warum deine Füße oder dein A... ständig eine Kraft von unten spüren, ist die Gegenkraft gegen die Beschleunigung des Raumes selbst, der du nicht folgen kannst, weil da halt ein Boden oder Stuhl/Sessel ist, der was dagegen hat.

Das Dagegenhaben fällt irgendwie unter Fermionendruck, der ist fast so prickelnd wie die ZDF-Werbung - irgendwie Harndrang, ... forte - nein, ich will das nicht vertiefen.

Danach ist aber auch Schicht im Schacht. Die ART kommt m.W. ohne zusätzliche Raumdimensionen aus.
Auch eine Leiter führt dich nicht aus einem Schwarzen Loch, weil am Ereignishorizont die Zeit stillsteht.
Also wenn du schnell kletterst, gilt das nur in deinem Bezugssystem, für Leute außen tut sich nix.

Man darf Bilder halt nicht überstrapazieren.
Es gab sehr bekannte Menschen, die sich Hilfe gesucht haben, um das korrekt zu Papier zu bringen.
Das wirst du sicher nicht in ein paar Stunden, Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren verstehen.

Ich finde das BIld jedenfalls gut, und hilfreich. Und wer das berechnen kann - ich gehöre nicht dazu - hat jedenfalls seit 100 Jahren keinen Fehler gefunden.
Realistisch gesehen sind wir beide wohl solche, die das mehr oder weniger verstehen oder begreifen.

Kommentar von SlowPhil ,

Ich habe in einer Bibliothek mal ein Buch "Schwarze Löcher zum Selberbasteln" gesehen, wo ohne viel Rechnerei Raumzeitkrümmung veranschaulicht wird.

Antwort
von Ysosy, 31

Allgemein wird als 4te Dimension die Zeit genannt. Eine 4te Räumliche Dimension welche Großräumig ist kann nicht bewiesen werden. Aber man kann annehmen das die Gravitation darauf kein Einfluss hat. Denn Das Gravitationsmodel funktioniert nicht im 4 Dimensionalen Raum. Es gibt keine Stabilen Umlaufbahnen für unsere Planeten. Es könnte aber eine 4-11 Dimension im aller Kleinsten geben. Mikroskopisch kleine aufgerollte Strukturen.

Man kann sich das Tuch Model auch so denken das Planeten in diesem Trichter rotieren.

Aber das Model der Gravitation ist schon fast überholt. Sinnvoller ist es, nicht von einer Kraft auszugehen welche das Licht und anderes abbremst oder ihre Richtung ändert. Sondern viel mehr von einem gekrümmten Raum. Dieser gekrümmte Raum sorgt für die Effekte die wir sehen.

Denn, damit Gravitation Licht auf 0 abbremsen kann, muss die Gravitation unendlich sein und unsere Physik mag keine Unendlichkeit. Aber wenn man annimmt das die Gravitation den Raum um ein Schwarzes Loch so weit Krümmt, das er ein Kreis beschreibt dann funktioniert das Model. Das Licht gerät zu nahe an den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs und somit auf den im Kreis gekrümmten Raum und kann nicht mehr entkommen.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Mathematik & Physik, 21

Das Bild mit dem Tuch dass sich krümmt, ist sehr mit Vorsicht zu genießen. Im Grunde genommen erklärt ist Gravitation mit Gravitation - nämlich der der Erde unter dem Tuch.

Dieses Bild des nach unten gekrümmten Tuches in das eine Murmel hinein rollt, lässt sich eher als Bild für den Potentialtrichter verstehen.
Würde man es nach oben statt nach unten ausbeulen, so würde ich jede Murmel dort wegrollen, angezogen durch die Gravitation der Erde unter dem Tuch. Das wäre dann also ein Bild für ein repulsives Potential.
Mit Raumkrümmung - oder besser Krümmung der Raumzeit - hat das ganze wenig zu tun.

Ich will nicht behaupten, es hätte gar nichts damit zu tun. Es ist nämlich tatsächlich so, dass die Umgebung einer schweren Masse tatsächlich nicht mehr euch ledig ist, in dem Sinne, dass der Abstand zwischen der Mitte O (wie Ursprung) und einem Punkt P weiter entfernt größer ist als der (2π). Teil des Umfangs eines Kreises um O durch P, und das wird durch dieses Bild der eingedellten Mathe durchaus wiedergegeben.

Aber Vorsicht: gekrümmt ist nicht allein der Raum, sondern insbesondere die Raumzeit.
Die Idee des Ganzen ist eben gerade nicht, dass ich ein Körper durch eine Kraft irgendwie in eine vierte Dimension gezogen würde, sondern, dass er der geradestmöglichen Linie durch die Raumzeit folgt und die krumm ist.

Damit ist nicht unbedingt räumlich krumm gemeint. Ein senkrechter Fall ist ja keine räumliche krumme Bahn, aber wenn man einen Raum-Zeit-Diagramm erstellt, dann sieht die Bahn durchaus krumm aus.

In jedem Fall ließe sich diese sogenannte Raumkrümmung auch mit einem Kristallgitter mit einem Fehler oder dergleichen darstellen, es bedarf keiner zusätzlichen Dimension zu tun.

Antwort
von OlliBjoern, 18

Gravitation wird zwar auch (!) durch Massen erzeugt, jedoch ist die moderne Theorie der Gravitation insofern umfassender, als dass auch nicht-massebehaftete Phänomene (wie das Licht) der Gravitation unterliegen. Dazu gibt es eine Gleichung (die mit sog. Tensoren arbeitet) von Einstein, die praktisch das Newtonsche Gravitationsgesetz als "Spezialfall" ergibt.

Insofern macht deine Vermutung durchaus Sinn. Das gilt freilich auch für Planeten (nur dürfte da wiederum der massebedingte Anteil höher liegen). 

Ob man die 4.Dimension als Raumkomponente oder Zeitkomponente sieht (beides ist denkbar) hängt von der Art der mathematischen Betrachtung ab.

Antwort
von Nick507, 32

Es ist so: Dieses "Handtuch" ist die Raumzeit. Die wird von Massen gekrümmt. Das ist nicht die Gravitation. 

Die 4.Dimension ist übrigends die Zeit. 

Ich hoffe ich konnte dir helfen. Wenn nicht, kannst du deine Frage nochmal präziser stellen, den ich würde dir gern helfen.

Kommentar von Lulongwing ,

was krümmt dann die Raumzeit ?

Kommentar von Nick507 ,

Massen. Also Planeten, Sterne, Schwarze Löcher auch. 

Antwort
von spirta, 10

ich verstehe deine frage nicht aber die gravitation bzw ihre auswirkung auf die raumzeit kann man nur in 3 dimensionen erklaeren..ja gravitation ist die geometrie der raumzeit i d naehe massereicher koerper wie sterne oder planeten..

Antwort
von shikotsumyaku, 16

Genau so wie du es schreibst, ist es, ja.

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