Frage von NosUnumSumus, 279

Wie funktioniert Gravitation?

Müsste nicht ALLES miteinander verbunden sein, (in der 4. Dimension oder in einer anderen) damit sich vermeintlich voneinander getrennte Körper/Objekte anziehen können?

WAS GENAU IST DIESE KRAFT NAMENS "GRAVITATION" UND WIE ENTSTEHT SIE?

Und inwiefern unterscheidet sie sich vom Magnetismus?

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 119

Was ist Gravitation und wie entstehen sie ist eines der großen ungelösten physikalischen Probleme der Gegenwart.

Dazu gibt es zwei völlig unterschiedliche Ansätze, die sich gegenseitig ausschließen.

Der eine von den deterministischen Teilchenphysikern, die auf Basis der Kopenhagener Deutung arbeiten, vermuten, dass dafür ein Teilchen, das Graviton, verantwortlich ist. Dieses Teilchen konnte trotz intensiver Suche aber bislang nicht gefunden werden.

Der zweite Ansatz geht auf Basis der Theorie Dissipativer Strukturen davon aus, dass es ein solches Teilchen nicht gibt sondern Schwerkraft eine Emergenz von Masse darstellt.

Die Zukunft wird zeigen, welcher Ansatz korrekt ist.

Auf jeden Fall kann man aber feststellen, dass die Aussage von Einstein in seiner Veröffentlichung von E = m x c^2 (1905), dass "Masse ein Maß für den Energieinhalt eines Körpers ist", zu beiden Ansätzen passen würde.

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Physik & Universum, 142

Hallo NosUnumSumus,

Müsste nicht ALLES miteinander verbunden sein,...

Gravitation funktioniert nicht esoterisch, nein.

Die Gravitation ist eine der 4 fundamentalen Wechselwirkungen in der Physik.

Sie entsteht dadurch, dass Massen allein durch ihre Anwesenheit die Raumzeit um sich herum verändern. Dadurch bewegen sich Objekte, auch Licht, in der Nähe von Massen anders - sie folgen den "Dellen" in der Raumzeit. Ein Effekt, den Newton als "Kraftwirkung" beschrieb.

Und inwiefern unterscheidet sie sich vom Magnetismus?

Die elektromagnetische Wechselwirkung ist eine andere der 4 fundamentalen Wechselwirkungen in der Physik.

Sie ist um Größenordnungen stärker als die Gravitation.

Die Quellen des elektrischen Feldes sind die Elementarladungen der Elementarteilchen. Bewegte Ladungen erzeugen magnetische Felder. Permanentmagnete entstehen durch das magnetische Moment (Spin) der Teilchen.

Infolge der genannten Eigenschaften kann man elektromagnetische Kräfte anders als die Gravitation abschirmen (z.B. Faraday-Käfig als Baispiel) und sie haben keinen Einfluss auf ungeladene Teilchen, die ihr nicht unterliegen (wie das Neutrino zum Beispiel).

Grüße

Kommentar von NosUnumSumus ,

"Gravitation entsteht durch einen Knick in der Raumzeit."

Wie funktioniert das?

Kommentar von uteausmuenchen ,

NonUnumSumus,

wenn Du etwas in Anführungszeichen setzt, dann sieht das so aus, als würdest Du zitieren. Entsprechend solltest Du aber nur zitieren, was auch wirklich geschrieben wurde. Und dass Massen die Raumzeit knicken, das habe ich nirgends geschrieben. Und das würde auch kein Physiker so sagen.

Am ehesten spricht man von Krümmung, wobei auch das schon ein Zugeständnis an das menschliche Vorstellungsvermögen ist.

Die Idee ist, wie in diesem Bild dargestellt. Nur zeigt es das Bild für einen 2-dimensionalen Raum.

http://www.der-kosmos.de/pics/raumkruemmung_2.jpg

Ein Lichtstrahl oder ein kräftefrei fliegendes Objekt fliegt eigentlich immer geradeaus.

Das ist auch in der Nähe einer Masse so. Nur ist wegen der veränderten Raumgeometrie geradeaus "woanders".

Expertenantwort
von kami1a, Community-Experte für Kraft, 18

Hallo!

Jede Masse zieht jede andere Masse an. Abhängig von der Größe der Masse - und der Entfernung.

Masse / Größe : Wärst Du in der Schwerelosigkeit und würde man alle anderen Kräfte ausschalten so würde ein Kugelschreiber Dich umkreisen. Und zwar mit einer elliptischen Bahn im deren einem Brennpunkt Du Du Dich befindest.

Entfernung : Die Schwerkraft ist dem Quadrat der Entfernung umgekehrt proportional. Zunächst nur ein physikalisches Gesetz - aber ein Beispiel : 

Die Auswirkungen des Mondes sind Dir was die Schwerkraft betrifft bekannt - die Gezeiten gehören dazu. 

Aber ein dicker Mensch der direkt neben Dir steht übt - zumindest physikalisch - eine größere Anziehungskraft auf Dich aus.

Ich wünsche Dir ein gutes und schönes Wochenende.

Antwort
von Jszp89, 149

Magnetismus entsteht durch unterschiedlich geladene Teilchen. Gravitation ist das Resultat von Massewirkung auf den Raum bzw die Raumzeit. Jegliches massebehaftete Objekt krümmt den Raum in seiner Struktur. Dadurch entsteht ein Gravitationsfeld. Du hast also auch eine gewisse Anziehungskraft. Diese ist allerdings so gering das sie für uns nicht spürbar ist. Das wird eben in anderen Größendimensionen anders wie zB Sonnen. Da reicht das Gravitationsfeld schonmal um ganze 8 Planeten an sich zu binden :-) Gravitation ist also nur das Resultat von Masse im Raum.
LG

Kommentar von weckmannu ,

"nicht spürbar ist" --- ??

unser Körpergewicht ist eine direkte Wirkung der Gravitation, sprich Schwerkraft.

Schon Newton hat diese Kraft mit der Formel beschrieben:

F = g * m1 * m2 / ( r * r).

In Worten: 2 Körper ziehen sich gegenseitig an, und diese Kraft nimmt mit der Entfernung r quadratisch ab.

Antwort
von grtgrt, 84

Gravitation ist eine der 4 Grundkräfte der Physik

http://greiterweb.de/spw/Grundkraft-der-Physik.htm

Obgleich einiges darauf hindeutet, dass alle 4 nur verschiedene Ausprägungen einer einzigen Grundkraft sind (aus der sie sich schon zu Beginn der ersten Sekunde nach dem Urknall entwickelt haben), weiß man es nicht so genau.

Zudem gibt es physikalische Theorien (Stringtheorie), die nicht ausschließen wollen, dass die Gravitationskraft fundamentaler als die anderen drei Grundkräfte sein könnte.

Die Gravitationskraft wirkt übrigens nicht nur zwischen Massen, sondern ganz allgemein zwischen allen Anhäufungen von Energie (aus Materie bestehende Objekte sind nur das bekannteste Beispiel hierfür). 

Kommentar von Astroknoedel ,

Genauer gesagt: Experimente an Teilchenbeschleunigern lassen zeigen, dass die Kräfte bei hoher Energie Symmetrien zueinander aufweisen, bzw. dann nicht mehr voneinander zu unterscheiden sind.

Da in der Zeit nach dem Urknall so ein Zustand herrschte, nimmt man an, dass dort eine einzige Urkraft herrschte, die GUT-Kraft. Die Zeit heisst GUT-Ära. 

Die Gravitation soll die erste Kraft gewesen sein, die sich von der Urkraft abgespalten habe. 

Also ich persönlich sehe nicht, wo die Stringtheorie von einer fundamentalen Gravitationskraft ausgeht, (ausser in entsprechenden Bran-Modellen, wie dem Randall-Sundrum-Modell und der obsoleten Supergravitation), da ja die Stringtheorie alle vier Grundkräfte beschreiben muss und die Gravitation dann eben eine davon ist. Es ist ja eben das Ziel, dass die Gravitation nichts besonderes mehr ist, sondern alle Kräfte gleich beschrieben werden.

Masse ist nur eine bestimmte Form von Energie, deswegen wirken beide gravitativ.

LG, 

Antwort
von GTA5USER, 92


Müsste nicht ALLES miteinander verbunden sein, (in der 4. Dimension oder
in einer anderen) damit sich vermeintlich voneinander getrennte
Körper/Objekte anziehen können?

Müsste nicht ALLES miteinander verbunden sein, (in der 4. Dimension oder
in einer anderen) damit sich vermeintlich voneinander getrennte
Körper/Objekte anziehen können?

Seit wann müsste das so sein? Elektrische Felder brauchen doch auch nur 3 Dimensionen. Keine Ahnung woher du das hast.


WAS GENAU IST DIESE KRAFT NAMENS "GRAVITATION"

Ein Kraftfeld dass auf Gravitationsladungen wirkt, die man Masse nennt.

Mehr braucht man da nicht zu hinterfragen. Außer anderen Erklärungen wie Raumkrümmung in der ART gibt es da nichts Interessantes oder Wissenswertes. Das Gravitationsgesetz ist ein Naturgesetz.

UND WIE ENTSTEHT SIE?


Durch die Anwesenheit von Massen.

Und inwiefern unterscheidet sie sich vom Magnetismus?

1. In der Strahlungsart. Gravitation ist im einfachsten Fall eine Quadrupolstrahlung

2. Der Wirkung. Gravitation wirkt auf Gravitationsladungen (Massen).

Magnetismus wirkt auf bewegte und beschleunigte elektrische Ladungen.

3. In der Feldart.

Gravitationsfelder haben Anfang und Ende, wie elektrische Felder. Magnetfelder sind in sich geschlossen. Es existieren folglich keine magnetischen Monopole.




Antwort
von weckmannu, 46

Was Gravitation genau ist, weiss die Physik nicht, sie beschreibt aber ihre Wirkungen:

1. )Mit der Formel von Newton gibt man die Kraft zwischen zwei Massen m1 und m2 mit der Formel an:

F = g * m1 * m2 / ( r * r).

In Worten: 2 Körper ziehen sich gegenseitig an, und diese Kraft nimmt mit der Entfernung r quadratisch ab. Diese Kraft wird als Eigenschaft von Massen betrachtet.

2.) Nach Einstein entsteht diese Kraft durch Krümmung des Raumes - siehe

Allg. Relativitätstheorie.

___________________________

Der Unterschied zum Magnetismus besteht darin, dass Kräfte des Magnetismus zwischen elektr. Ladungen und durch Ströme erzeugte elektromagnetische Felder entstehen.

Magnet. Felder und Gravitation sind unabhängig voneinander und durchdringen sich im Raum ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Gemeinsam ist beiden, dass sie mit der Entfernung abklingen.

Antwort
von Coldnez, 82

Also um es den Laien zu erklären: Magnetismus ziehen nur einige Metalle an.
Gravitation zieht alles an sich, was Masse hat, und enstehen tut sie selbst durch Masse. Warum der Mond nicht auf die Erde fällt: Die Erde zieht den Mond zwar zu sich, aber nicht stark genug um seine Bewegungsrichtung auf die Erdmittelpunkt hin zu lenken. Der Mond bewegt sich sogar langsam von der Erde weg, ungefähr so schnell, wie das wachsen deines Fingernagels.

Kommentar von NosUnumSumus ,

Das ist mir alles absolut klar, doch Du hast meine Frage nicht beantwortet, Professor ;-)

Antwort
von ALEMAN2015, 69

Eine physikalische Erklaerung gibt es fuer die Gravitation leider (noch) nicht. Sie ist eine Eigenschaft der Masse und wurde von Newton mathematisch beschrieben. Sein Gravitationsgesetz gilt fuer Groessenordnungen unseres Sonnensystems und den hier herrschenden Bedingungen. Erweitert auf besondere Bedingungen, wie schwarze Loecher, wurde das Konzept der Gravitation von Einstein in der ART. Hier wird als mathematisches Hilfskonstrukt eine Raumzeitkruemmung angewendet.

Kommentar von weckmannu ,

Die ART gilt nicht nur in schwarzen Löchern, sondern  überall im All, auch wenn die Effekte im Sonnensystem d.h. Abweichung von Newtons Beschreibung, nur sehr gering sind. So dreht sich das Perihel der Merkurbahn in 100 Jahren um ca. 14 Gradsekunden schneller als nach Newton

Antwort
von PhotonX, 83

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie (und das ist leider das beste, was wir derzeit haben), ist Gravitation keine Kraft. Die ART besagt, dass Massen die Raumzeit krümmen. In dieser gekrümmten Raumzeit bewegen sich dann alle Körper "geradeaus". Aber wenn man sich zum Beispiel auf der Oberfläche der Erde immer geradeaus bewegt, dann bewegt man sich auf einem Großkreis, also einer gekrümmten Linie. Genauso funktioniert es auch mit den Bahnen aller Körper in einer gekrümmten Raumzeit.

Kommentar von NosUnumSumus ,

Und wieso zieht uns die Erde an? Wieso ziehen größere Körper kleinere an?

Danke schon mal für Deine Antwort! :-)

Kommentar von PhotonX ,

Im Rahmen der ART ist die Anziehung quasi eine Scheinkraft. Eigentlich würden wir uns gern auf einer "Geraden" (entsprechend dem Großkreis auf der Erdoberfläche aus unserem toy model) bewegen, diese Gerade ist eine sehr exzentrische Ellipse um den Erdmittelpunkt. Aber die Erdoberfläche ist leider im Weg, also werden wir von unserer Bewegung entlang der Ellipse abgehalten. Das ist dann die Kraft, die tatsächlich wirkt, die Kraft zwischen der Erdoberfläche und unseren Füßen, die uns daran hindert durch die Erde hindurch zu fallen. Wäre die Erde ein unendlich kleiner Massenpunkt, dann würden wir quasi kräftefrei um diesen Massenpunkt kreisen.

Kommentar von weckmannu ,

 Wenn wir zum Erdmittelpunkt fallen würden, wäre das keine Ellipse, sondern eine Gerade, auf der man zwischen hier und Neuseeland schwingen würde. Die Kompression auf einen Massepunkt würde nichts an den Keplerschen Gesetzen ändern, die uns nur im Spezialfall kreisen lassen, wenn die Bahngeschwindigkeit exakt auf den Bahnradius abgestimmt wäre.

Kommentar von PhotonX ,

Es wäre eine entartete Ellipse, deren kleine Halbachse Null ist. Eine Gerade ist es nicht, da dann der Körper aus dem Unendlichen kommen und ins Unendliche gehen müsste, statt Schwingungen auszuführen. Was die Kepplerschen Gesetze angeht, stimmt deine Aussage nur für Kreisbahnen, bei einer Ellipsenbahn kann man einem Bahnradius keine eindeutige Geschwindigkeit zuordnen.

Kommentar von GTA5USER ,

Alle Körper ziehen einander an. Beantworte die Frage mal für 2 Körper identischer Masse, dann ist dein vermeindliches Asymmetrie-Problem vielleicht geklärt.

Newton hat das Actio-Reactio genannt.

Kommentar von weckmannu ,

Körper ziehen sich immer gegenseitig an. Die Anziehungskraft hängt von der Grösse beider Körper ab - siehe Newtons Formel in meiner Antwort.

Kommentar von PhotonX ,

Newtons Formel ist nur eine Näherung, ich spreche hier von der Allgemeinen Relativitätstheorie, einer wesentlich exakteren Theorie.

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