Kann die Raumzeit (nach Einstein) auch nach außen gewölbt werden?
Also laut Einstein ist Gravitation ja keine Kraft, sondern verbiegen massive Objekte nur die Raumzeit und andere dinge "fallen" so in der Wölbung der Raumzeit zu dem Objekt. Kann es auch andersrum passieren, wo die Raumzeit in die andere Richtung gewölbt wird (nach außen)? Also dass Man dann von einem Objekt "abgestoßen" wird?
5 Antworten
Mit der Raumzeit argumentiert, ist es ein geometrisches Problem. Versuchen wir vorsichtig einen Vergleich in 2D: Blase mal einen Luftballon so auf, dass er keine konvexe sondern konkave Oberfläche erhält. Na? Geht nicht. Zurück in 4D: Entweder die Raumzeit ist flach (ohne Gravitation) oder sie ist gewölbt und dann geht das aber auch nur in eine Richtung. Das ergibt sich aus der Geometrie.
Und: Häufig werden Bilder von 3D-Gebilden gezeigt, die vertiefte Trichter haben, an deren Grund die Masseobjekte stehen. In 3D gäbe es keinen Grund dafür, warum diese Trichter nicht einfach nach oben zeigten. Das ist aber eine Unzulängliche des Bildes – und nur ein weiteres Beispiel dafür, wie Vereinfachungen schief gehen können.
Das 3D Bild ist sowiso falsch.
Zur Darstellung ,der 4D Raumzeit, sieht man ein 3D Objekt das eine Ebene (2D) einbäult.... suche den Fehler. Die Zeit ist dort nicht mal angedeutet.
Wenn man das so darstellen will dann müsste auch ein 3D Gitter um das Objekt gelegt werden
Damit dann Objekte auf die Erde fallen können muss das Gitter dann Richtung Erdmittelpunkt verbogen sein .
Die Raumzeit verbiegt sich dreidimensional und nach "aussen". Dadurch werden Objekte, welche quer zum Raum in der Zeit und längs zum Raum auf das Objekt zu in der "Bauchung" festgehalten.
Das Gegenteil wäre also eine Verengung. Die würde man aber, glaube ich, gar nicht merken, bin jetzt aber gerade nicht sicher. 🤔😅
Ergänzung: Du beziehst dich vermutlich auf folgende Abbildung, die suggeriert, die Krümmung könnte auch nach oben gebogen sein; das ist aber eine vereinfachte Darstellung, bei der die Zeitachse weggelassen wurde. Fügt man die Zeitachse hinzu, entsteht eine zweite "Krümmung" oberhalb der Kugel, welche tatsächlich "nach oben" gekrümmt ist.
Bezeichnenderweise finde ich keine Darstellung im Internet, aber in dem Physikbuch, das ich hatte, wurde das erklärt.
Es geht um die Darstellung im Internet, welche nicht nur eine der drei Raumachsen, sondern auch noch die Zeitachse weglässt und so zu einer falschen Vorstellung des Raumzeitgefüges führt.
Ich habe nun meinen Beitrag noch ergänzt.
Hallo 76980592952959,
es geht bei der Beschreibung der Gravitation nicht um Verbiegung der Raumzeit in einem Einbettungsraum höherer Dimension, "nach innen/ unten" oder "nach außen/ oben", was auch immer damit gemeint sei, sondern um die innere Geometrie der Raumzeit im Sinne von GAUß und RIEMANN.
Flächen und GeodätenSchon GAUß hatte herausgefunden, dass man die Krümmung einer Fläche komplett ohne Bezug auf den dreidimensionalen Raum beschreiben kann, im den sie eingebettet ist. RIEMANN erweiterte dieses Konzept auf mehrdimensionale Verallgemeinerungen von Flächen, die man Mannigfaltigkeiten nennt.
Eine besondere Rolle spielen dabei geodätische Linien, auch Geodäten¹) genannt. Das sind die geradesten innerhalb einer Fläche bzw. Mannigfaltigkeit verlaufenden Linien. In einer Zylindermantelfläche sind das Kreise (Umfang), Geraden (längs) und Schraubenlinien, auf einer Kugeloberfläche Großkreise. Übrigens erweist sich eine Zylindermantelfläche als geometrisch flach, man könnte sie längs aufschneiden und auf einem Tisch ohne Verzerrungen ausrollen.
Aus Geodäten kann man Dreiecke basteln und deren Innenwinkelsumme bestimmen. In einer geometrisch flachen Fläche ist diese 180°, in einer negativ gekrümmten (Sattelfläche) weniger und in einer positiv gekrümmten (Kugelfläche) mehr. Außerdem verlaufen in einer geometrisch flachen Fläche Geodäten, die an einer Stelle parallel sind, überall parallel, während sie in einer negativ gekrümmten Fläche auseinander- und in einer positiv gekrümmten zusammenlaufen. Ein Beispiel für Letzteres sind die Meridiane: Am Äquator sind sie parallel, zu den Polen hin laufen sie zusammen.
Geodäten in der RaumzeitDer Weg eines Körpers bzw. seines Schwerpunkts durch die Raumzeit heißt seine Weltlinie (WL). Sie ist geodätisch, wenn der Körper inertial ist, d.h keine Kräfte "spürt". Andererseits verlaufen die WLn zweier Körper, die sich relativ zueinander nicht bewegen, parallel.
Wenn sich zwei hinreichend massereiche Körper bereits nahe genug beieinander befinden, driften sie mit zunehmendem Tempo aufeinander zu; dabei "spüren" sie keine Kraft, sondern befinden sich im freien Fall aufeinander zu. Ihre WLn laufen also zusammen. Erst beim Aufeinandertreffen "spüren" sie eine Kraft, die sie daran hindert, weiter frei zu fallen.
Nehmen wir an, ich stehe auf einem Zehnmeterbrett. Dann ist meine WL parallel zu der des Erdmittelpunkts. Letztere ist geodätisch, ähnlich wie der Äquator einer Kugeloberfläche, erstere aber nicht, ähnlich wie ein höherer Breitenkreis. Mechanisch macht sich das dadurch bemerkbar, dass ich Gewicht spüre. Wenn ich abspringe, ändert sich das: Dieser WL- Abschnitt ist geodätisch, aber nicht mehr parallel zu der des Erdmittelpunkts, sondern läuft mit wachsender Neigung (=Geschwindigkeit) auf diese zu, bis die Wasseroberfläche meinen freien Fall wieder stoppt.
Abb. 1: Modell zu meinen Sprung vom Zehner; die Zeit ist durch die Richtung "Osten" dargestellt, d.h., eine Raumdimension bei konstanter Zeit wird durch den Längengrad dargestellt.
Warnung vor irreführenden ModellenEin beliebtes, aber hochgradig irreführendes Modell ist das eines Gummituchs, das durch eine schwere Kugel ("Stern") eingedellt ist und auf dem Murmeln als "Planeten" rollen.
Selbst Physiker verkaufen dies als Modell für Raumkrümmung oder bezeichnen das Gummituch sogar als Modell für die Raumzeit, was sie nicht ist, denn Zeit wird hier durch Zeit dargestellt.
Murmeln wiederum folgen der echten Gravitation der Erde unter dem Tuch und nicht der Krümmung des Tuches. Würde man es ausbeulen statt es einzudellen, so würde die Murmel von der Wölbung weg statt zu ihr hin rollen, obgleich die Krümmung des Tuches an sich exakt dieselbe wäre.
Etwas besser wäre es, wenn man stattdessen aufs Geradeausgehen programmierte Roboter-Ameisen benutzte, die an der Fläche haften und sich um die echte Schwerkraft nicht scheren würden. Sie würden durch eine Wölbung immer zu dieser hin abgelenkt, egal, ob diese "nach oben" oder "nach unten" erfolgte. Diese Ameisen stünden dann für Lichtsignale bzw. Objekte, die sich mit einem bestimmten Tempo bewegen (wobei das tatsächliche Tempo der Ameisen irrelevant wäre).
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¹) Singular " die Geodäte", nicht zu verwechseln mit "der Geodät" (Landvermesser), was denselben Plural hat. GAUß war z.B. auch Geodät.
Die Raumzeit ist nur eine Theorie.
Deine Frage ist eine von vielen, die man dazu stellen kann.
Frage mal was mit dem Raum passiert wenn die Zeit vergangen ist, die angeblich mit ihm verbunden ist.
Oder wieviel Zeit ist mit 1m^3 Raum verbunden?
Ist der Raum , auf der Erde, senkrecht nach unten gekrűmmt, weil alles senkrecht zu Boden fällt?
Wenn der Raum senkrecht nach unten gekrűmmt ist, warum kann ich dann waagrecht laufen und folge nicht der Krümmung?
Nimm ein Stück Raum und krümme ihn. Woher weiß dann ein Objekt in welche Richtung es fallen (beschleunigen) muss , wenn keine Kraft auf das Objekt wirkt?
Wenn Materie den Raum krümmt, mit welcher Kraft macht sie das und aus was besteht der Raum, woran die Kraft ansetzen kann?
Wenn Gravitation nur Raumkrűmung ist wie kann man dann zeichnerisch die Flugbahn von Raumsonden ermitteln? Die Raumkrűmungen müssen sich ja überlappen und so die Flugbahn ergeben.
Sieht man Gravitation einfach als Kraft an rechnet man die Flugbahn einfach aus und der Rest der Fragen ist hinfällig.
Die Raumzeit ist nur eine Theorie.
Der Satz enthält zwei Fehler:
- Der Ausdruck "nur eine Theorie" ist generell falsch. In den Naturwissenschaften ist eine Theorie sehr viel mehr als eine Hypothese, nämlich eine überprüfbare Beschreibung der Realität.
- Sofern es "Raum" und "Zeit" gibt, gibt es automatisch die Raumzeit. Umgekehrt haben Raum und Zeit nicht unbedingt eine eigene, von der Wahl des Bezugssystems unabhängige Existenz. Du siehst ja nicht einmal in den Raum hinaus, sondern, wenn Du in die Ferne siehst, siehst Du automatisch auch in der Zeit zurück.
Frage mal was mit dem Raum passiert wenn die Zeit vergangen ist, die angeblich mit ihm verbunden ist.
Nicht angeblich, sie ist es, schon allein wegen der Relativität der Gleichortigkeit zeitlich aufeinander folgender Ereignisse: Ob Dein erster und Dein letzter Schluck aus einer Tasse Kaffee am selben Ort stattfinden, hängt davon ab, ob Du das Café, wo Du ihn trinkst, als stationär ansiehst oder nicht.
Oder wieviel Zeit ist mit 1m^3 Raum verbunden?
Die Frage ist falsch gestellt, ähnlich wie: "Wie viel Höhenmeter sind mit 1m² Bodenfläche verbunden?" Darauf gibt es keine feste Antwort.
Ist der Raum , auf der Erde, senkrecht nach unten gekrűmmt, weil alles senkrecht zu Boden fällt?
Erstens tut es das nicht und zweitens ist schon der Ausdruck "nach unten gekrümmt" ein Zeichen dafür, dass Du nicht verstanden hast, was mit "Krümmung der Raumzeit" gemeint ist.
Wenn Gravitation nur Raumkrűmung ist wie kann man dann zeichnerisch die Flugbahn von Raumsonden ermitteln? Die Raumkrűmungen müssen sich ja überlappen und so die Flugbahn ergeben.
Deshalb kommt man ja mit "Krümmung des Raumes" als Beschreibung der Gravitation nicht aus. Es ist eben die Raumzeit, die gekrümmt ist. Dabei geht es um innere Krümmung und nicht um irgendwelche Zusatzdimensionen, in die hinein irgendwas verbogen sein soll.
die Feldgleichungen lassen so etwas an bestimmten Grenzen von Penrose-Welten zu, aber das heißt nicht, dass es das wirklich gibt.
Bei der Krümmung der Raumzeit geht es nicht um ein "nach innen" oder "nach außen", sondern nur um die innere Geometrie: