Frage von xwcwx, 181

wenn die Gravitation auf die Entfernung abnimmt, wie kann sie dann eine unendliche Reichweite haben?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Viktor1, 101

Solange die Entfernung nicht unendlich ist ist die Reichweite auch endlich .Ihre Wirkung geht bei größerer Entfernung aber "gegen" 0 , ist aber nicht 0
So ist z.Bsp.die Gravitationskraft der Sonne ( Masse ca 2*10^30 kg) auf eine einzelne Masse von 1kg im Abstand von nur einem LJ ca 1,5*10^-12 N.
Diese bewirkt eine Beschleunigung von 0,0000000000015 m/s^2.
Dies erscheint wenig, ergibt aber in einem Jahr eine Geschwindigkeit von 0,0000473m/s und immerhin eine Bewegung von ca 1500m zur Sonne.
Nach 1000 Jahren, was astronomisch sehr wenig ist, haben wir also schon mind. v=0,0473m/s und einen Weg zur Sonne von ca 1,5 Millionen Kilometer zurück gelegt.
(wenn ich mich hier nicht verrechnet habe)
Bei Entfernungen von Millionen oder Milliarden von Lichtjahren ist eine "Wirkung" wohl nicht mehr festzustellen.

Kommentar von xwcwx ,

Das heißt also die Reichweite der Gravitation ist praktisch nicht unendlich, wenn ich dich richtig verstanden habe?

Kommentar von Viktor1 ,

Das kann ich nicht 100%ig beantworten, das weiß keiner genau.
Die relevante Wirksamkeit ist wohl begrenzt.Schau mal hier
https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle
Gravitation breitet sich auch nicht ohne Störung im Raum aus. Sie ist auch nicht "präsent" in Bezug auf die momentane Position des Objektes.

Kommentar von xwcwx ,

Vielen Dank, du hast mir ziemlich weiter geholfen! Ich denke jetzt auch, dass die Frage mit den derzeit gegebenen Mitteln und Erkenntnissen nicht zu 100%  beantwortbar ist. Es macht mich halt stutzig dass man der Gravitation, dessen Austauschteilchen noch unentdeckt ist, einfach eine experimentell nicht nachweisbare Eigenschaft zuspricht... Ich will mich nicht aufspielen, denn mit der unendlichen Reichweite des Lichts kann ich ja wiederum sehr wohl etwas anfangen. Aber dessen Eigenschaften sind auch im Verhältnis zur Gravitation ausreichend bekannt.

Kommentar von Hamburger02 ,

Na ja, ob es überhaupt ein Austauschteilchen gibt, ist fraglich. Inzwischen wird in der Physik immer häufiger diskutiert, ob Masse und Gravitation nicht etwa emergente Eigenschaften von Energie sind und nicht, wie in der reduktionistischen Physik Einsteins, dass Masse eine andere Form von Energie sei. Zwischen einer anderen Form und einer emergenten Eigenschaft bestehen erhebliche Unterschiede.

Gegen die unendliche Reichweite der Gravitation spricht eigentlich nichts. Da darf man jetzt nur nicht die Annahme Newtons unterstellen, die Gravitation sei eine Kraft die unendlich schnell wirkt. Da wurde Einstein durch die Entdeckung der Gravitationswellen bestätigt, dass Gravitation den Raum krümmt und sich daher nur mit annähernd Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann.

Das Licht ist übrigens nicht unendlich. Spätestens wenn es auf ein Hindernis trifft, wird es sehr schnell endlich. Gravitation lässt sich dagegen nicht abschirmen oder aufhalten, das ist mit unendlich gemeint. Gäbe es eine Masse in unendlicher Entfernung, würde diese unendlich weit wirken. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit würden wir das aber nur mit unendlicher Zeitverzögerung merken.

Kommentar von xwcwx ,

Das freut mich zu hören! ich habe selbst nämlich auch schon mal den Gedanken gefasst, dass sich die Gravitation eventuell auf eine spezielle und vielleicht sogar einzigartige Weise verhält!

Das Licht wird schon ebenfalls als unendlich angegeben! wobei du natürlich recht hast, dass es von Hindernissen beeinflusst werden und endlich werden kann. Aber da wird ja, wenn man so etwas behauptet, immer von Idealbedingungen ausgegangen :)

Kommentar von Viktor1 ,
Gegen die unendliche Reichweite der Gravitation 
spricht eigentlich nichts.

Und was spricht dafür ?

dass Gravitation den Raum krümmt und sich daher
nur mit annähernd Lichtgeschwindigkeit
ausbreiten kann.

Eben, und darüber wissen wie wenig bis nichts, auch nicht über die Raumkrümmung !

Ohne Objekte keine wahrnehmbare Gravitation. Diese bewegen sich, "verschwinden" ! Die Wahrnehmung erfolgt dann doch auch ohne Objekt.(Gravitationswellen ?)
Wenn der Raum sich ausdehnen sollte ! welche Interaktion hat er mit der Gravitationserscheinung nach Milliarden von Jahren ?
Dehnt er sich auch schneller aus als sich die Gravitationswirkung bewegt ?
Wir wissen also nichts über die Reichweite oder gar eine "Verzerrung" dieser Wirkung wie beim Licht.

Kommentar von xwcwx ,

Du hast echt ein paar gute Argumente! find ich gut, dass du solche Gedankengänge hast. Zur Zeit befassen sich scheinbar relativ viele Leute mit Astronomie (vor allem wenn es um Schwarze Löcher geht, irgendwie) und grade deswegen finde ich es gut, dass du u.a. das mit der Raumkrümmung hinterfragst. Wird immer alles einfach so hingenommen hab ich das Gefühl manchmal... Ich meine, man sollte sich schon mal fragen was Raum eigentlich ist? oder als noch ein Beispiel, die Zeit? Kann man diesen 2 Dingen wirklich physikalische Eigenschaften zusprechen, nur weil dann eine anerkannte Theorie damit noch weiter bestätigt wird? Denn für mich sind sie nur imaginär.

Jetzt bin ich zwar eigentlich vom Thema abgekommen, aber ich will damit auch zeigen, welche Absicht hinter meiner Frage hier steht ;)

Kommentar von SlowPhil ,

Solange die Entfernung nicht unendlich ist ist die Reichweite auch endlich…

Das scheint mir ein Missverständnis des Wortes »Reichweite« zu sein. Die Reichweite einer Kraft, die ein Körper A ausübt, ist nicht die Entfernung, in der sich ein anderer Körper B tatsächlich befindet, sondern die Obergrenze r₀ der Entfernung, bis zu der A maximal noch Einfluss auf B ausüben könnte.

Wenn man also sagt, die Reichweite sei endlich, heißt das

∃ r₀: r_[AB] > r₀ ⇒ F_[AB] = 0.

Eine derartige Obergrenze r₀ gibt es aber nicht.

Kommentar von Hamburger02 ,

Bei Entfernungen von Millionen oder Milliarden von Lichtjahren ist eine "Wirkung" wohl nicht mehr festzustellen.

Innerhalb der linearen Dynamik der klassischen Physik stimmt das.

Bei der Betrachtung komplexer Systeme mit der neuen nichtlinearen Dynamik, bei der deterministisches Chaos auftritt, ist der Einfluss durch den Lorentz-Effekt (Schmetterlingseffekt) erstaunlich hoch.

So hat ein Physiker folgendes ausgerechnet (Quelle habe ich gerade nicht zur Hand):

Er hat einen idealen Billiardtisch mit einer Kugel angenommen und exakte Ausgangsbedingungen festgelegt. Dann hat er mit den Newtonschen Gesetzen die Bahn der Kugel bei einen idealen Stoß durchgerechnet.

Anschließend hat er nichts geändert außer den Anfangsbedingungen. Die wollte er um den nahezu geringstmöglichen Betrag ändern und hat dazu den gravitativen Einfluss eines Elektrons in 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung angenommen. Dann hat er die Bahn der Kugel erneut berechnet.

Die Frage, die er sich gestellt hatte war: nach wievielen Stößen an der Bande weicht die Bahn im zweiten Fall soweit ab, wie es der Diagonale des Tisches entspricht. Denn dann kann man sagen, dass die Bahn der Kugel ab da völlig unvorhersehbar ist, es herrscht (mathematisches) Chaos. Sie könnte sich theoretisch überall mit gleicher Wahrscheinlichkeit aufhalten.

Und jetzt kommt das erstaunliche: das System stürzt bereits nach dem 16 Stoß an der Bande ins Chaos. Es verhält sich völlig unvorhersehbar, sprich indeterministisch, denn den angenommenen Einfluss wird man nie ausschließen können.  Letztlich liegt es daran, dass sich die Abweichung exponentiell in der Rechnung bemerkbar macht.

Kommentar von Hamburger02 ,

ups...bei

Bei Entfernungen von Millionen oder Milliarden von Lichtjahren ist eine "Wirkung" wohl nicht mehr festzustellen.

hat die Zitatfunktion nicht gegriffen.

Kommentar von Hauptschule11 ,

Hä? Was hat das damit zutun? Die Reichweite ist theoretisch unendlich! Was hat eine endliche Entfernung damit zutun? Eine Funktion f(x) = 1 / x  für x --> inf.  geht gegen 0. Sie wird aber nie null.

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 82

Im Prinzip hast du recht. Rein mathematisch gesehen geht die Gravitation bei unendlicher Entfernung gegegn Null.

Die Frage ist aber, gibt es oder kann es eine unendliche Entfernung im Universum überhaupt geben?

Kommentar von xwcwx ,

Wobei ich mir gerade da nicht sicher bin, ob ich auf der mathematischen Ebene recht habe. Ich stelle fest dass dort mit der Unendlichkeit etwas flexibler umgegangen wird. Deswegen sind diese Antworten für mich nicht zufriedenstellend (nichts für ungut natürlich, ich will nicht undankbar sein).

Selber erkläre ich mir die unendliche Reichweite bis jetzt nur so, in dem ich von einer hypothetischen ebenfalls unendlich großen Masse ausgehe. Aber ich bezweifele dass das die offizielle Naturwissenschaftliche Begründung ist...

Kommentar von xwcwx ,

Mit ,,diese Antworten sind für mich nicht zufriedenstellend´´ meinte ich übrigens die anderen auf rein mathematischen Grundlagen bezogenen Antworten. Ich bin mir nämlich nicht sicher ob das richtig rüberkam, wenn ich meinen eigenen Kommentar so lese :)

und mich zu bedanken hab ich auch vergessen... also danke für deine Antwort!

Antwort
von marty55, 44

Die Gravitation nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Also die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten ist proportional dem Produkt der Massen der Objekte geteilt durch r^2. r kann noch so groß werden, die Gravitationskraft wird nie Null. Es gibt nur ein Problem: Die Entfernungen im Universum sind sehr groß. Also hat der nächste Stern kaum Einfluss auf die Verhältnisse in unserem Sonnensystem, da die Kräfte zwischen der Sonne und den Planeten um Größenordnungen größer sind als die Gravitation durch den nächsten Stern- obwohl diese trotzdem da ist Nur spielt sie halt keine Rolle mehr.

Antwort
von dompfeifer, 76

Die Stärke der Gravitation nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab, wie z.B. auch bei Schall und Licht. Da wird die Null rechnerisch erst bei unendlicher Entfernung erreicht. Siehe Wiki "Asymptode".

Antwort
von BurkeUndCo, 31

Die Abnahme der Gravitationskraft erfolgt mit 1/Abstand².

D.h. auch im 1000-fachen Abstand ist sie noch vorhanden, wenn auch um den Faktor 1000x1000 kleiner.

Beim 1-Millonen-fachen Abstand wäre die Kraft auf 1/1MillionxMillion abgefallen, aber eben immer noch größer als Null.

Erst im unendlichen Abstand ist die Gravitationskraft genau auf 0 abgefallen, aber da keiner einen unendlichen Abstand erreichen kiann ....


Kommentar von xwcwx ,

Recht gute Antwort finde ich, dank dir!

Ja, ich wäre mit der Bezeichnung unbegrenzt wahrscheinlich zufriedener gewesen als mit unendlich. Klingt für manche vielleicht wie das gleiche, aber ich finde es passender.

Kommentar von BurkeUndCo ,

Physikalisch hast Du mit Deiner Unterscheidung zwischen "unbegrenzt" und "unendlich" recht, aber hier wollte ich haltz auf die Mathematik hinweisen. Und der Wert von 1/r² wird halt mathematisch nur dann exakt gleich Null, wenn r tatsädchlich "unendlich" wird.

Und da das Universum zwar eventuell begrenzt sein kann, aber sich nicht größer ist als "unendlich" wird die Gravitationskraft nie wirklich verschwinden (exakt gleich 0 werden).

Messbar wird sie natürlich schon viel früher nicht mehr sein, denn schon ein Lichtjahr ist sehr groß, aber das hängt natürlich auch von der Masse ab, die die Gravitation verursacht.

Kommentar von xwcwx ,

nein, nein, dir mach ich keinen Vorwurf! ich meinte eigentlich die Artikel die ich gelesen habe, in welchen unendliche Reichweite bei der Gravitation steht.

Da hab ich mich leider unpräzise ausgedrückt :)

Aber dort meinte ich, wäre es mir persönlich lieber gewesen, wenn man unbegrenzt statt unendlich geschrieben hätte..

Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 71

Weil sie, je größer die Entfernung ist, immer langsamer abnimmt, und zwar so sehr langsamer, daß die Null nie erreicht wird.

Antwort
von karajan9, 90

Das liegt daran, weil sie nicht linear abnimmt. Falls dir das nichts sagt:

Angenommen die Gravitation wäre bei 0 km Entfernung 100 (die Einheiten sollen uns jetzt mal egal sein). Linear hieße dann: Alle, sagen wir 10km nimmt die Gravitation um 0,5 ab. So ist klar, dass du nur weit genug weg gehen musst, damit sie irgendwann bei 0 ist.

In der Realität funktioniert es aber eher so: Für alle 10 km, die du weggehst, halbiert sich die Gravitation. Selbst wenn sie irgendwann nur winzig wäre, 10 km wäre sie nicht 0 sondern winzig geteilt durch zwei. Deswegen wird sie bei steigender Entfernung immer schwächer, hat aber eine unendliche Reichweite.

Tatsächlich war meine Beschreibung nicht physikalisch korrekt (die Gravitation nimmt proportional zu 1/r² ab), aber als Erklärung müsste es reichen ;-)

Antwort
von ThomasJNewton, 38

Genau so, wie du eine positive Zahl - und danach das Ergebnis usw. - immer wieder durch 2 teilen kannst, dein ganzes Leben lang, und du doch nie bei Null ankommst.

Und Taschenrechner gildet nicht!

Kommentar von xwcwx ,

Jo, danke erst mal, somit wäre die Frage aber nur rein mathematisch beantwortet. Ich denke dass es aber auf physikalischer Ebene nicht so einfach ist, weil dann würden wir ja irgendwann von einer unendlich kurzen Reichweite reden? Und ich glaube dass das ist mit der unendlichen Reichweite nicht gemeint ist.

Auch weil selbst wenn dem so wäre, würde doch ein in Richtung unendlich gehend kleiner Wert, letztlich an der Plancklänge hängen bleiben? die ja auch für die Gravitationskonstante gilt und somit physikalisch nicht unendlich klein sein kann (sofern ich das richtig interpretiert habe zumindest).

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du kannst nicht gleichzeitig von Planck-Längen reden und solch primitive Fragen stellen.

Ich will mich nicht aufspielen

Warum tust du es dann?

Kommentar von xwcwx ,

,,Du kannst nicht gleichzeitig von Planck-Längen reden und solch primitive Fragen stellen.´´

offensichtlich kann ich es!

Kommentar von xwcwx ,

ich will mich nicht aufspielen, war doch nur eine Redewendung...

Antwort
von LothardeDecker, 27

Hallo,

nach dem Gesetz der Energieerhaltung hängt ALLES im Weltall miteinander zusammen - und hält auch alles zusammen -, vom sobatomaren Teilchen bis zu den größten Galaxien. Wenn alles miteinander koagiert, gibt es auch einen Gravitationseinfluss aller Beteiligten. Die Gravitation wird mit zunehmender Entfernung zwar abnehmen, der Einfluss untereinander immer geringer werden - aber nie gänzlich aufhören.

Daher ist der gravitative Einfluss unendlich.

Antwort
von QuizduellPro, 61

Wenn du die Gravitation mit einem Graph beschreiben würdest wäre dieser eine Hyperbel, die Gravitation nähert sich also immer weiter der Null an, erreicht diese aber nie. Kannst ja mal Hyperbel googlen.

Antwort
von MindShift, 58

Ich könnte mir das durch beschränktes Wachstum (kennst du vielleicht aus der Mathematik) erklären.

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