Frage von LadyTremain, 43

Wie funktioniert die Krümmung im Raum?

Hallo, Also eigentlich geht es um die entstehung eines Wurmlochs. Ich habe schon verstanden das dazu eine Krümmung im Raum erforderlich ist, kann mir aber nicht erkären wie das funktionieren soll und ob das ein Ausnahmezustand ist oder einfach immer so und ich mir den Raum falsch vorstelle.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Richard30, 13

Naja das Problem ist wohl, dass keiner so genau weiss, was genau die Raumzeit ist, also was genau. Man weiss das es eine geben muss, wenn die derzeitige Lehrmeinung stimmt und man weiss auch in etwa, wie sie sich verhalten sollte, aber das wars.

Aber ich versuche mal bissel zu erklären: Wir haben einmal Dimensionen, 3 kennst du ja, dazu noch die Zeitliche. Das ist ja relativ easy, aber was wäre ne 4. räumliche Dimension? Kannst du dir sicherlich nicht vorstellen, aber du kannst nen Gedankenexperiment machen. Ein Strichmensch, würde ja nur 2 Dimensionen kennen, aber egal wie er seinen Kopf drehen würde, er würde immer nur länge und breite sehen, er könnte ja nicht rausschauen aus seinem Blatt, aus seiner Perspektive würde es also nur 2 Dimensionen geben, mehr würde er nicht begreifen können.

Würdest du um ihn herum nen Kreis malen, würde aus seiner sicht aus dem Nichts um ihn herum was entstehen, was ihn einsperrt. Du könntest das Blatt nun zu nem Zylinder formen, das Strichmännschen könnte nun unendlich weit laufen, würde aber immer wieder, auch wenn es gerade aus geht aus seiner sicht, an der gleichen Stelle vorbeilaufen. Mit seiner Geometrie könnte er sich es nicht erklären. Du hättest quasi seinen Raum gekrümmt.

So ähnlich, also wirklich nur ähnlich, ist es halt auch bei uns. Unsere "Raumzeit" kann auch gekrümmt werden, wir sind aber auf unsere 3 räumlichen Dimensionen beschränkt. Wir könnten diese Krümmung also nicht wirklich sehen, wir könnten sie nur messen oder halt irgendwie warnehmen (Das Strichmännschen könnte z.B nen Laser nach vorne schicken, der ihn dann von hinten treffen würde, so würde er sehen: Sein Raum ist gekrümmt.

Kommentar von LadyTremain ,

Wow vielen Dank das ist super gut erklärt!

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 13

Zunächst einmal ist es die Raumzeit, die gekrümmt ist.

Zu dieser fasst man die drei Raumdimensionen x,y und z und die (mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit multiplizierte) Zeit c·t zusammen.

Dies ist zweckmäßig, denn die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) sagt aus, dass bei der Umrechnung zwischen zwei Koordinatensystemen K und K', wobei sich K' relativ zu K mit (v;0;0) bewegt, die Zeit mittransformiert werden muss:

(1.1) t' = (t – vx/c²)/√{1 – (v/c)²} =: γ(t – vx/c²)
(1.2) x' = (x – v·t)/√{1 – (v/c)²}   =: γ(x – vt)

Diese Gleichungen werden zu Ehren von Hendrik Antoon Lorentz als Lorentz-Transformationen bezeichnet. Bei im Vergleich zu c sehr kleinen Geschwindigkeiten ist γ ≈ 1, und (1.1), (1.2) gehen in die Galilei-Transformationen über.

Schreibt man freilich

(2) x₀ := ct; x₁ := x und β := v/c,

so kann man dies auch als

(3.1) x₀' = γ(x₀ – βx₁)
(3.2) x₁' = γ(βx₀ – x₁)

und mit der Rapidität

(4) ς := artanh(β) ⇒ γ = cosh(ς); γβ = sinh(ς)

als

(5.1) x₀' = x₀·cosh(ς) – x₁·sinh(ς)
(5.2) x₁' = x₀·sinh(ς) – x₁·cosh(ς),

was den Charakter der Lorentz-Transformation als Drehung in der Raumzeit offenbart. Dass Zeit doch keine gewöhnliche Raumdimension ist, zeigt sich darin, dass statt trigonometrischer Funktionen Hyperbelfunktionen auftreten und hier Abstände d nicht wie im Raum

(6.1) d² = (Δx₁)² + (Δx₂)²,

sondern durch

(6.2) (cΔτ)² = (Δx₀)² – (Δx₁)² = (cΔt)² – (Δx)²

definiert sind. Nur so ist eine Geschwindigkeit (im Grunde gleichbedeutend mit »Zeitrichtung«) ausgezeichnet, nämlich c. Jedenfalls sind nicht länger zeitliche und räumliche Entfernungen für sich, sondern nur diese raumzeitlichen Abstände Lorentz-invariant, was manchmal missverständlich als »Zeitdilatation« und »Längenkontraktion« bezeichnet wird, die aber mit Raum(zeit)krümmung nicht das geringste zu tun haben

Diese Idee stammt von Einsteins Lehrer Hermann Minkowski, nach dem auch die folgenden Diagramme benannt sind (https://de.wikipedia.org/wiki/Minkowski-Diagramm).

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Diese Raumzeit ist es, die gekrümmt ist, und zwar nicht etwa in einen höherdimensionalen Raum hinein - vielleicht sogar das, aber das spielt keine Rolle - sondern in sich.

Dies bedeutet, dass die innere Geometrie der Raumzeit derart verzerrt ist wie eine Weltkarte, auf der man versucht, eine annähernde Kugeloberfläche auf ein Rechteck zu projizieren, wodurch man die Ränder erheblich in die Breite ziehen muss.

Bei Dreiecken weicht die Winkelsumme von 180° ab, bei Kreisen der Umfang von U=2πr u.s.w.. Es war übrigens Carl Friedrich Gauß, der erkannte, dass man die Krümmung einer Fläche ohne Rückgriff auf die Einbettung in höhere Dimensionen mathematisch beschreiben kann, und nannte dies Theorema Egregium.

Dass die Raumzeit gekrümmt ist, bemerkt man als Gravitation. Beim Raum selbst, der gewissermaßen eine »Fläche« innerhalb der Raumzeit darstellt, macht sich Krümmung erst bei ziemlich starken Gravitationsfeldern bemerkbar, und zwar anhand von Gravitations-Rotverschiebung dem Gravitationslinseneffekt und einer größeren als erwarteten radialen Distanz zwischen zwei Punkten.

Antwort
von soissesPDF, 15

Wurmlöcher sind ein nicht bewiesene Theorie.
Die Krümmung entsteht durch das Vorhandensein einer Masse.
Daher die Theorie, dass am anderen Ende eines Schwarzen Lochs ein Weißes Loch sein könnte.

Selbst wenn dem so wäre, wäre das eine Einbahnstraße, ein "never Comback-Transport".
Abgesehen von dem Umstand, dass was einmal in einem Schwarzen Loch verschwand da nicht mehr herausfand.
U.a. mangels Weißer Löcher, die man noch nirgends entdeckt hat.

Die Zeit spielt dafür keine gesteigerte Rolle.
Gäbe es Wurmlöcher würde die Entfernung von Lichtjahren auf Sekunden verkürzt.

Antwort
von 1ueberfragter1, 27

Zunächst wird nciht der Raum sondern die Raumzeit gekrümmt.. Und ich bin mir sicher, dass du dir diese falsch vorstellst.

Kommentar von LadyTremain ,

Dann hilf mir auf die Sprünge, was ist die Raumzeit und wie kann ich sie mir vorstellen?

Kommentar von 1ueberfragter1 ,

der Raum ist die dritte Dimension. er entsteht wenn du unentlich viele Flächen aufeinander schichtest. Aber die Raumzeit zu erklären ist etwas schwierig. Wie schon hier erwähnt wurde wird sie gekrümmt durch Masse. Aber sich vorzustellen, was Raumzeit ist, geht nciht wirklcih leicht.. ich stelle es mir wie ein Netz vor, das alles umschlingt und dessen Form von in der Nähe befindlichen Massen beeinflusst wird

Antwort
von achimhausg, 9

Einstein-Rosenbrücke hin oder her, ist die sogenannte Raumkrümmung lediglich eine Raumkontraktion analog zur Längenkontraktion der SRT v. ART.

     

Antwort
von Gastnr007, 22

Die Raumzeit wird durch die Masse gekrümmt. Je mehr Masse umso stärker die Krümmung. Auch du und deine Masse krümmen nach dieser Vorstellung die Raumzeit, allerdings pro Masseeinheit sehr wenig.

Kommentar von 1ueberfragter1 ,

Raumzeit.. nicht Raum..

Kommentar von Gastnr007 ,

schon berichtigt ^^

Kommentar von DieMilly ,

Genauer: die Raumzeit wird durch Energie und Impuls gekrümmt. 

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