Warum kann Licht der Gravitation eines Schwarzen Loches nicht entkommen, wenn Photonen keine Masse haben?
7 Antworten
Die Physik beabsichtigt nicht die Realität zu verstehen, sondern Modelle zu entwerfen, welche die beobachtete, gemessene oder gerechnete Realität simulieren.
Was genau ist Masse in ihrer Essenz, in ihrer wahrhaft reinen Form eigentlich? Das weiß niemand, doch ein Modell davon beschreibt, dass Masse vielmehr ein Energieäquivalent als irgendeine Art "Schwere" oder Anhäufung von "Gewichten" ist, die man sich gerne vorstellt. Nur dann ergeben die Begriffe Ruhemasse und Bewegungsmasse sinn. Ansonsten verfällt man dem Gedanken, dass etwas, was im Ruhezustand eine bestimmte oder keine Menge an "etwas" besitzt, mehr von den "Etwas-Mengen" bekommen soll, nur weil es sich gerade bewegt, als würde es während immer schnellerer Bewegung immer mehr Dinge aufsammeln.
Mit dem Energiemodell ist das aber einfacher für den Verstand und das Energieäquivalent eines sich mit c bewegenden Photons reicht ab einer gewissen Nähe zum schwarzen Loch dann nicht mehr aus, um das Energieäquivalent ausgehend von der Gravitation des schwarzen Lochs zu überwinden. Auch für dieses Phänomen gibt es Modelle. Stichworte: Geodäten, Raumkrümmung.
All diese Modelle und sonstigen Begriffe werfen konsequent immer weitere Fragen auf, die auch nur mit weiteren Modellen beschrieben werden. Was genau ist eigentlich ein Photon? Wie sieht es aus? Wie sieht überhaupt eine elektromagnetische Welle in ihrer Natur aus? Hat sie eine? Feldschwankungen? Wie sieht ein Feld in Natur aus? Wie sieht ein Elektron aus? und und und.
Photonen haben keine Ruhemasse, darum können sie sich lichtschnell bewegen. Im bewegten Zustand haben sie jedoch Energie und damit Masse, wobei der Begriff Masse eigentlich falsch ist. Sprechen wir lieber von kinetischer Energie.
Ohne Masse hinzuzunehmen kannst du mit Hilfe der Relativitätstheorie bzw. durch die extreme Raumkrümmung (in sich selber) erklären, warum Licht innerhalb des Ereignishorizontes eines Schwarzen Lochs nicht entkommen kann.
Nebenbei bemerkt spielt bereits bei Newton die Masse bei der Gravitation keine Rolle, die Erdbeschleunigung ist immer gleich, egal ob die Masse 1 kg oder 1000 kg beträgt.
weil gravitation nichts direkt mit masse zu tun hat.
das ist nur in der alten Newtonschen gravitationstheorie so (wobei eigentlich sogar hier die gravitationsbeschleunigung - und das ist das relevante - unabhängig von der masse ist), und in der schule lernt man halt nur die.
aber sowohl für die beschreibung von schwarzen löchern als auch von photonen ist die Newtonsche theorie nicht mehr geeignet. hier muss man die allgemeine relativitätstheorie bemühen, welche die Newtonsche theorie als grenzfall enthält.
und hier ist die gravitation eine geometrische eigenschaft der raumzeit selbst, die selbstverständlich auf alles einen einfluss hat was sich in ihr bewegt, ganz egal welche masse.
PS: und bitte ignoriere die antworten die sagen es hätte damit etwas zu tun dass photonen aufgrund ihrer bewegung irgendwie eine art masse hätten. das ist ein klassisches beispiel von "für jedes problem gibt es eine lösung die einfach, klar und falsch ist".
Newton-Mechanik ist durch die Allgemeine Relativitätstheorie überholt. Massen brauchen bei den anderen Objekten, die sie anziehen, nicht deren Masse, sondern sie krümmen den Raum und damit die Geodesics, die für diese Objekte kräftefreie Bewegung bedeuten.
Sie haben gewissermaßen eine Masse durch ihre Bewegung.
den Photonen per E=mc^2 Masse anzudichten und sie dann rückwärts in Newton einzusetzen führt zu falschen Werten. Raumkrümmung ist der Weg.