Wodurch existiert Gravitation - WIE zieht Masse andere Masse an?

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12 Antworten

Eine interessante Frage.  Die Gravitation ist "nur" eine Anziehungskraft - sie ist zwar bei weitem "schwächste" Kraft - aber trotzdem "hält" sie praktisch im makroskopischen Sinne das ganze Universum zusammen - sie fällt nur mit dem Quadrat des Abstandes der Massen ab und wenn nur genügend schwere Masse vorhanden sind, überwindet sie alle anderen Kräfte. Diese Massenverteilung bestimmt auch die Metrik (Raumverteilung) und Struktur des Raumes. Sie ist die Folge der geometrisch - topologischen Eigenschaften des Raumes als Feldeigenschaft. Das "Wie" dürfte vielleicht in der Bewegung der Massen zu finden sein - wie sich diese Massen (z.B. eine Galaxie oder ein Universum) bewegen wodurch ein Raum-Zeit-Format aufgebaut wird, das möglicherweise sich in und über die Gravitation stabilisiert, schnell aber auch chaotisch werden kann, wenn sich die "Massen" (z.B. eine Galaxie) zu "nahe" kommen.

Aber das waren nur theoretische Gedanken.

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Hallo,- erstmal Kompliment und Danke für die Frage und auch dafür wie du sie gestellt hast. Laß dir diese Einstellung nicht nehmen. Entdecken heißt Fragen stellen. Bin selbst mal Zeuge geworden wie ein Kind einen ausgewachsenen Prof. 5 x - glaube ich - hintereinander mit dem Fragewort "Warum" die Grenzen aufgezeigt hat. Es wurde klar, dass er bei jedem "Warum" die eigentliche Erklärung nur weiter "nach hinten" verschoben hatte -- bis er mit dem Rücken an der Wand stand.

Fürs erste denke ich, dass "SixthSCTF" die aktuell best mögliche Antwort gegeben hat.

Deine Frage würde auch nicht mit der Entdeckung der Gravitonen erklärt werden denn dann wäre ja die Frage: "Und warum können die das?!"

Aber >Raumkrümmung< / >Anziehungskraft< scheint ja was mit der Masse eines Objektes zu tun zu haben, in der Beziehung E=MxC2 unauflöslich miteinander verbunden zu sein und das vielleicht auch noch mit einer Wechselwirkung als >Feld< in welchem sie sich als jeweils eine der möglichen Ausprägungen dieser Gleichung befinden? Aber ich befürchte, dass man da wieder die alte, eigentlich abgehakte "Äthertheorie" aufmachen müßte. Vielleicht aber auch ein Hinweis zum Thema >Dunkle Energie?! - Ich glaube es gab mal oder gibt noch einen Physiker mit Nachnahmen Bohm. Der hat schon vor 30 Jahren seine Erkenntnisse so veranschaulicht:" Man muß sich das Ganze wie einen Brei vorstellen aus dem sich zeitlich-räumliche Ereignisse und Zustände mit unterschiedlichen Eigenschaften bilden." -- Egal: einfach neugierig bleiben und unbeeindruckt "freche" Fragen stellen. Vielleicht liegt da ein Ansatz, um die "Wand" wieder einen Schritt weiter nach hinten zu verschieben. ;-)

Gruß

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Kommentar von AvoidYesterday
05.11.2016, 18:51

Erstmal tausend Dank für die lange und informative Antwort! Ich werde mich mal über diese Äthertheorie und diesen Physiker informieren... Das scheint alles sehr interessant. Und Danke, dass du so offen bist für ein "Warum"! :)

(P.S.: Mist, jetzt müsste ich zwei Leuten einen Stern geben... Bin hin- und hergerissen zwischen dieser Antwort und SixthSCTF)

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Kommentar von Zoroastres
06.11.2016, 16:25

Niemand kann 'Warum' beantworten. Es ist damit keine Kunst jemanden damit an die Wand zu drängen. Ein bisschen mehr Respekt für den armen Professor bitte ^^

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Wie PhotonX auch schon geschrieben hatte: die Physik ist im Wesentlichen eine beschreibende Wissenschaft (und sie kann Folgerungen aus Beschreibungen ableiten), aber letzte "warum"-Fragen kann sie nicht beantworten. Insbesondere macht den Physikern die "Unsymmetrie" der Gravitation zu schaffen (sie wirkt immer anziehend, nie abstoßend; das unterscheidet sie von der Elektrostatik, wo es Anziehung und Abstoßung gibt). 

Ohne Gravitation hätten sich keine Sterne gebildet, auch keine Planeten. Unsere Erde ist in der "habitablen Zone" (bewohnbaren Zone) unserer Sonne. Diese Zone passt vom Temperaturbereich her. Auch viele andere Sterne haben Planeten, die in so einer Zone liegen. Daher gilt es als gut möglich, dass noch anderswo Leben existiert. Wissen tun wir das noch nicht.

Unser Sonnensystem ist nicht im Zentrum der Milchstraße, sondern recht weit außen. Zudem liegt es zwischen zwei Hauptarmen, und somit in einer recht sternarmen Zone. Das ist günstig, da wir daher Supernovae nur aus der Ferne sehen. Sternreiche Zonen (und zentrale Zonen der Milchstraße) sind für Leben eher ungünstig, da eine Supernova-Explosion weiträumige Zerstörung anrichtet.

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Die Gründe, warum es Gravitation gibt, kann ich dir nicht sagen, weil ich mit Physik relativ wenig zu tun habe, aber immerhin genug, um dir erklären zu können, warum Gravitation wirkt und wie sie funktioniert.

Grob kann man sagen, dass Masse den Raum krümmt. Das klingt jetzt etwas abstrakt, aber man kann es damit vergleichen, wie man eine Frischhaltefolie dehnt. Wäre das Universum eine Frischhaltefolie, hätte es immer dort, wo Sterne oder Planeten sind, eine kleine Delle. Diese Delle wirkt unendlich weit über die ganze Folie, aber mit abnehmender Stärke. Soll heißen, dass die Folie in der Mitte der Masse sehr stark gedehnt ist und weiter außen kaum noch.

Legt man nun zwei Massen in Form von Metallkugeln auf so eine Folie, rollen sie durch die Krümmung automatisch aufeinander zu. Da sie weiterhin gravitative Kraft ausüben, bewegt sich die Krümmung natürlich mit.

Jetzt kann man eine zweidimensionale Folie in einem dreidimensionalen Raum natürlich relativ leicht dehnen. Damit sich der dreidimensionale Raum im Universum dehnen kann, muss man sich eine vierte Dimension dazu denken, in die sich der Raum dehnen kann. Das klingt total verrückt, ist aber Realität.

Diese Krümmung des Raums sorgt aber nicht nur für die Anziehung von Objekten, sondern dehnt, wie es auch bei der Folie der Fall wäre, auch tatsächlich den Raum. Die Erde hat sozusagen mehr Volumen, als sie angesichts ihrer Oberfläche überhaupt haben dürfte.

Da starke Gravitation sogar die Zeit beschleunigt, kann man davon ausgehen, dass auch die Zeit letztlich ähnlich funktioniert, wie die drei Raumdimensionen.

Ich weiß nicht, ob deine Frage damit beantwortet ist, aber vielleicht konnte ich dir und anderen damit ja dennoch etwas interessantes zum Thema erzählen.

Liebe Grüße!

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Kommentar von Locuthos
05.11.2016, 18:12

Gut erklärt :) Aber (ja, das berühmte Besserwisser-Kommentarschreiber-Aber):

Die vierte Dimension ist nicht die Dimension, in der sich die 3. Dimension krümmt. Sie ist nämlich bereits die Zeit. Man bräuchte also eine 5. Dimension.

Starke Gravitation verlangsamt die Zeit, beschleunigt sie nicht.

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Im Gegensatz zu sehr vielen anderen Fragen ist dies Frage garnicht dumm.
Dumm war nur , sie (zuerst) in englisch zu stellen.
Erklärt wird diese Eigenschaft der Masse, daß sie den Raum krümmt (weiß auch keiner warum und wie) und sich die Massen auf dieser Krümmung dann irgendwie bewegen. (und das kann auch niemand nachvollziehbar erklären)
Fazit - es weiß keiner wirklich.
Im Äquivalenzprinzip
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenzprinzip\_%28Physik%29
ist ein nachvollziehbarer Ansatz der Erklärung für die Gravitationswirkung enthalten, welcher Einstein zur Entwicklung seiner ART veranlaßte.
Es gibt viele Gravitationstheorien. Diejenige welche am einleuchtesten wäre ist
die Le-Saga-Gravitation.
https://de.wikipedia.org/wiki/Le-Sage-Gravitation
Sie würde z.Bsp. auch erklären, warum Masse sich gegen Beschleunigung "wehrt" da sie Arbeit gegen das Strahlungsfeld des Raumes leisten muß. Diese Theorie wäre eigentlich unschlagbar, wenn man diesem Strahlungsfeld nicht Eigenschaften zuweisen würde die so garnicht sein müssen.
Doch dies wäre ein anderes Thema, mit welchem ich mich schon vor über 40 Jahren beschäftigt habe. Ich halte diese (modifizierte !) Theorie für weitgehend nachvollziehbar weil es eben auch die "Schwere" der Masse begründen würde.

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Kommentar von AvoidYesterday
05.11.2016, 21:26

Vielen, vielen Dank! Die Links waren wirklich hilfreich.
Nur, warum ist es dumm, dass ich die Frage erst auf englisch gestellt habe? :D Deutsche Wörter sind halt irgendwie nervig und anstrengend und so xD

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Aus https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation

Nach dem Äquivalenzprinzip kann die Wirkung der Gravitation nicht von der Auswirkung einer Beschleunigung des Bezugssystems unterschieden werden; insbesondere heben sich in einem frei fallenden Bezugssystem die Wirkungen von Gravitation und Beschleunigung exakt auf. Man sagt, die Gravitation sei durch den Übergang zu den neuen Koordinaten „wegtransformiert“. [...]

In diesem Sinne reduziert die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitationskraft auf den Status einer Scheinkraft: Wenn man auf einem Stuhl sitzend fühlt, wie man durch eine „Gravitationskraft“ zur Erde hin gezogen wird, deutet die ART dies so, dass man von der Stuhlfläche fortwährend daran gehindert wird, der Geodäte durch die von der Erdmasse gekrümmten Raumzeit zu folgen, was der freie Fall wäre.

Wenn man so will existiert die Gravitation also gar nicht als "Anziehung zwischen Massen", sondern stellt sich für uns nur so dar, weil wir ein so eingeschränktes Vorstellungsvermögen von vierdimensionalen Raumzeiten und gekrümmten Räumen haben.

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Kommentar von Viktor1
05.11.2016, 20:45
existiert die Gravitation ..nichtweil wir ein 
so eingeschränktes Vorstellungsvermögen von
vierdimensionalen Raumzeiten und gekrümmten
Räumen haben.

das ist nun mal eine "hervorragende" Logik, die Existenz der Gravitation von einem Vorstellungvermögen abhängig zu machen.
Ich weiß daß solche Argumentation nicht auf "deinem Mist" gewachsen ist und du dies dir nur angelernt hast. Damit wird sie aber nicht besser. Dies ist nichts anderes, wie es mit "Gottesbeweisen"
gehandhabt wird. 
Gott kann man sich auch nicht vorstellen.

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Kommentar von zalto
05.11.2016, 23:52

Stelle Dir eine Ameise auf dem sich drehenden Schallplattenteller vor. Die würde sich auch wundern, was das für eine Kraft ist, die sie nach außen drückt. Sie hielte diese Kraft für elementar. Für den Aussenstehenden ist sie dagegen nur ein Transformationseffekt wegen des rotierenden Bezugssystems. So dürfte es auch mit der Gravitation sein. Sie ist nur eine Scheinkraft. Real, aber nicht so fundamental wie man glauben könnte. Und vielleicht ist es mit den anderen für uns fundamentalen Kräften auch so: Die Beschreibung als Kraft ist nur ein vorläufiges Hilfskonstrukt. In Wirklichkeit steckt etwas Elementareres dahinter, das wir nur noch nicht erkannt und ausformuliert haben.

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Kommentar von Susanne88
07.11.2016, 12:50

"Wenn man so will existiert die Gravitation also gar nicht als "Anziehung zwischen Massen, sondern stellt sich für uns nur so dar"

"Wenn man so will"

Und wenn man nicht so will?

Was da beschrieben ist, ist lediglich das äquivalente Erscheinungsbild von Beschleunigung und Gravitation. das hat nichts mit einem "eingeschränktem Vorstellungsvermögen von vierdimensionalen Raumzeiten und gekrümmten Räumen" zu tun. Also mir zumindest ist klar, worum es sich in beiden Fällen handelt. Deine Behauptung ist damit schon obsolet.

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Harald Lesch (Google mal) beantwortet diese Frage wie folgt.

[Zitat]  "Wenn ich das wüsste, würde ich es aufschreiben, mich in mein Häuschen einschliessen und auf Nachricht aus Stockholm (Anm.: Nobelpreis) warten." [Zitat Ende]

Es ist eine der ungelösten Fragen der Wissenschaft. Man weis nur das es so ist, aber (noch) nicht warum.

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Kommentar von AvoidYesterday
05.11.2016, 17:48

Endlich jemand, der meine Frage kapiert hat, Danke! :D die Hälfte der Leute hier versucht mir irgendwie zu erklären, WAS Gravitation ist 😂
Ich weiß, wer Harald Lesch ist, aber das Zitat kannte ich noch nicht, das erklärt einiges.
Aber man kann ja weiterforschen, wer weiß, vielleicht findet irgendjemand es irgendwann. :)

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Einerseits gibt es da Newtons Gravitationsgesetz welches vereinfacht geschrieben lautet: F=G•(Mm/r). Das lässt einen die Gravitation berechnen. Die spezielle Relativitätstheorie folgert, dass E=mc^2 ist. Dass wiederum heißt das Maße auch Energie sein kann. Einstein sagte dazu, dass eine heiße Tasse Tee ein winziges bisschen wärmer wäre als eine kalte Tasse. Das stimmt, ist allerdings praktisch nicht nachweisbar.

Jetzt zu deiner eigentlichen Frage:
Du hast denke ich mal von der Findung des Higgs-Bosons (Eichboson, Elementarteilchen) gehört. Dieses Higgs-Boson das Trägerteilchen des Higgs-Feldes, welches allem Dinge seine Masse gibt. So interagieren Elektronen mit dem Higgs-Fels. Protonen und Neutronen allerdings nicht direkt, da sie aus Quarks bestehen, welche mit dem Higgs-Feld interagieren. Allerdings kommt die Masse nur zu etwa 1% Prozent vom Higgs-Feld und der Rest durch die Bewegungs- und Bindungsenergie welche freigesetzt wird wenn die Quarks mit dem Gluonen-Feld interagieren (was einfach immer dort ist).
Soviel dazu wie Teilchen Masse bekommen.

Die Anziehung ist laut Einstein nur eine Krümmung des Raumes und ein Objekt kann in dieses trichterartig gekrümmten Raum hinein "fallen". Auch kleinste Objekte verursachen solche Krümmungen (Mikrogravitation). Die Gravitation ist eine der 4 Grundkräfte und so weit man heute weis, die, die am wenigsten erforscht ist. Es gibt auch die Hypothese das es ein Trägerteilchen der Gravitation gibt, das Graviton. Doch das konnte bisher nicht nachgewiesen werden. Wie genau sie funktioniert ist dezent nicht bekannt. Selbst Stephen Hawking kann dir nicht exakt sagen wie so ein Apfel auf den Boden fällt.

Das wird die nächste, ultimative Hürde der Physik. Die Quantengraviation. Weil derzeit wird diese Kraft nur in der klassischen Physik (Einstein & Newton) beschrieben. Wenn eine Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantenmechanik gelingt, könnte es gut sein dass dies eine TOE (Theorie of Everything) ist.

Hoffe ich konnte helfen ;)

PS:
Es gibt schon Lösungsansätze wie
String Theorie (11 Dimensionen nötig)
M-String Theorie (26 Dim. nötig)
Schleifenquantentheorie
etc.
welche allerdings noch nicht ganz befriedigen sind

Für mehr Infos google einfach oder frag mich

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Physiker beobachten das Verhalten der Natur und denken sich Modelle aus, deren Verhalten das Verhalten der Natur möglichst gut nachbildet mit dem Ziel, es vorhersagbar zu machen.

Die Frage aber, WARUM die Natur dieses oder jenes Verhalten aufweist, kann auch die Physik ganz grundsätzlich NICHT beantworten.

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Kommentar von grtgrt
05.11.2016, 18:28

Niels Bohr hat es mal so ausgedrückt: 

Die Physik kann nicht ergründen, wie die Natur funktioniert. 
Aufgabe der Physik ist lediglich, zu untersuchen, wie die Natur sich uns zeigt.

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Physik beantwortet keine Warum-Fragen. Warum ziehen sich ungleichnamige Ladungen an und gleichnamige stoßen sich ab? Warum dehnt sich das Universum aus? Warum scheint die Sonne? Warum ist die Erde in etwa eine Kugel? Das alles kann und will die Physik nicht erklären.

Die Physik beantwortet nur Wie-Fragen: Wie funktioniert Elektromagnetismus? Nach der Maxwell-Theorie (mathematische Beschreibung der Theorie bitte dazudenken). Wie dehnt sich das Universum aus? Nach den Friedmann-Gleichungen. Wie scheint die Sonne? Mittels Kernfusion. Wie kommt es, dass die Erde nahezu kugelförmig ist? Durch die Isotropie der Gravitation.

Wie wirkt Gravitation? Wie von der Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben - durch Krümmen der Raumzeit. Warum wirkt sie so und nicht anders? Das frage lieber einen Philosophen!

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Kommentar von WiihatMii
05.11.2016, 18:20

Genau genommen erklärt die Physik sehr wohl, warum die Sonne scheint und warum die Erde eine Kugel ist. Die Sonne scheint, weil sie Wasserstoffatome fusioniert und die Erde ist eine Kugel, weil eine Kugel die Masse am besten um das gravitative Zentrum verteilt.

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Kommentar von AvoidYesterday
05.11.2016, 18:44

Ich meinte ja auch eher Wodurch als Warum... wie auch immer, vielen Dank für die ausführliche Antwort!

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Gravitation ist eine der vier elementaren Kräfte, neben starker und schwacher Kernkraft, sowie Elektromagnetismus.

Es gibt eine Theorie, dass Gravitation von sog. Gravitonen verursacht wird. Diese Teilchen haben wir noch nicht gefunden, aber z.B. in CERN sind sie auf der Suche.

Gravitation ist die schwächste der Kräfte, aber sie wirkt theoretisch unendlich weit und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit fort. Gravitationswellen hat man erst jüngst entdeckt, wahrscheinlich von der Kollision zwei schwarzer Löcher stammend.

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"WODURCH existiert Gravitation - WIE zieht Masse andere Masse an?"

WIE Masse eine andere anzieht, dafür gibt es Formeln.

WODURCH Gravitation entsteht, weiß man bisher nicht.

WIE findet man es heraus? Weiß man auch (noch?) nicht. Diverse Hypothesen zwar, keine ist bisher plausibel nachweisbar.

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