Woher kommt die Feldenergie der Gravitation?
Also, worauf ich bei einem, mir nicht untypischen, Gedankenspaziergang gestoßen bin ist folgende Frage:
Jedes Feld braucht zum Entstehen und zur Aufrechterhaltung Energie. Bei dem E-Feld ist das die Spannung und somit der Potentialunterschied. Beim B-Feld ist es die beschleunigte Ladung etc.
Woher bezieht sich aber die Energie der Gravitation!? Wenn ein Stein herunter fällt, so braucht er dafür energie, welche in Form seiner Potentiellen Energie vorhanden war und dadurch in kinetische Energie umgesetzt wurde. Er nimmt diese aus dem Feld (laut Einsteins Überlegung, obwohl bei Newton auch mit Kraft mal Weg = Energie argumentiert werden kann), aber woher nimmt das Feld diese?
Aus der Masse (e=mc^2) kann es ja nicht kommen, da sonst die Erde immer kleiner werden müsste. Ist hier die Energieerhaltung etwa verletzt?
Vielen Dank im Voraus!
1 Antwort
Die Gravitation ist immer noch eines der größten Rätsel der Physik und man weiß so gut wie gar nichts über sie, auch wenn die Physik selber teils einen gegenteiligen Eindruck erweckt.
Das einzig sichere ist die Auswirkung der Gravitation innerhalb des Mesokosmos, also des mittleren Raumes. Dort wird die Auswirkung der Gravitation recht treffend mit den Newtonschen und Einsteinschen Gesetzen beschrieben.
Alles andere ist völlig unsicher und letztlich nur Spekulation sowie Gegenstand der aktuellen Diskussion innerhalb der theoretischen Physik.
So ist überhaupt nicht klar, was Gravitation genaugenommen ist und wie sie erzeugt wird. Die Mehrheit der immer noch deterministisch (= reduktionistisch) orientierten klassischen Teilchenphysiker vermutet, dass sie durch ein Teilchen erzeugt wird und einen in allen Skalenbereichen, also vom Mikrokosmos (Teilchenphysik) über den Mesokosmos (unsere tägliche Welt) bis hin zum Makrokosmos (Astrophysik), immer gleich wirkenden naturgesetzlichen Charakter hätte. Aber selbst das ist nur eine völlig unbewiesene Annahme. Auf der Basis dieser Annahme gilt die Gravitation als eine Grundkraft, Materie als ein Grundbaustein der Universums, es werden Thesen wie die Stringthese, die Mulitversenthese oder auch die Quantenschleifengarvitation diskutiert. Auf dieser Basis wäre ein Antiteilchen zum Graviton durchaus denkbar. Die hartnäckige Suche nach einem solchen Graviton ist bislang allerdings erfolglos geblieben und einige Indizien sprechen eher dafür, dass es ein solches Teilchen gar nicht gibt. Die gesamte deterministische klassische Physik des vergangenen Jahrhunderts leidet allerdings unter dem erheblichen Mangel, dass sie die Erkenntnisse der Thermodynamik, insbesondere des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik (Entropiesatz) weitgehend völlig ignoriert. Innerhalb dieser Physik kann nicht einmal erklärt werden, was eigentlich Masse ist und wie sie zustande kommt.
Neuerdings setzt sich aber mehr und mehr die moderne indeterministische (irreversible) und nichtlineare Physik durch, die auf den thermodynamischen Erkenntnissen der Theorie Dissipativer Strukturen beruht, für die Ilya Prigogine 1977 den Nobelpreis erhielt. Einer ihrer renommiertesten Vertreter, der Physiker Erik Verlinde behauptet, Gravitation gibt es gar nicht als Grundkraft, sondern sie ist eine emergente Erscheinung von Materie. Materie wiederum ist kein Grundbaustein des Universums sondern eine emergente Erscheinung von Energie. In diesem Modell verliert die Gravitation ihren naturgesetzlichen Charakter, d.h. dass sie überall und in allen Skalen gleich wirkt. Auch in der energetischen Betrachtung Prigogines ist die Gravitation nichts anderes als eine Erscheinungsform von Energie und zwar der Gegenspieler der Wärme. Zwischen diesen beiden extremen Erscheinungsformen von Energie, der Gravitation als der hochwertigsten aller Energieformen und der Wärme als der wertlosesten aller Energieformen, spielt sich alles im Universum ab von der Entstehung von Sternen, Materie bis hin zur Entstehung von Leben und Zivilisationen. Bei dieser Betrachtungsweise könnte eventuell sogar die Forderung nach einer dunklen Materie entfallen, denn dann ließen sich diverse Beobachtungen auch ohne diese erklären. Stringhypothese (fälschlicherweise oft als Stringtheorie bezeichnet), Multiversenhypothese, Quantengravitation und sogar viele Teile der Urknallhypothese vor der Entstehung der Hintergrundstrahlung wären damit hinfällig. Das Problem der sogenannten Singularität würde ebenfalls entfallen.
Das könnte man in der Tat so zusammenfassen. Demjenigen, der dem Ursprung der Gravitation bzw. der Gravitationsenergie auf die Schliche kommt, ist ein Nobelpreis sicher.
dass sie durch ein Teilchen erzeugt wird und einen in allen Skalenbereichen, also vom Mikrokosmos (Teilchenphysik) über den Mesokosmos (unsere tägliche Welt) bis hin zum Makrokosmos (Astrophysik), immer gleich wirkenden naturgesetzlichen Charakter hätte. Aber selbst das ist nur eine völlig unbewiesene Annahme.
Diese Annahme wird aber dann wahrscheinlich, wenn man das bewiesene Äquivalenzprinzip
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenzprinzip_(Physik)
gelten läßt und darüber hinaus für beide Erscheinungen die gleiche Ursache setzt. Denn es ist ebenfalls noch ein großes Rätsel, warum Masse sich der Beschleunigung überhaupt widersetzt.
Nimmt man aber an , daß bewegte (Geschwindigkeitsspektrum !)Teilchen im Raum sich gegen die Veränderung der Geschwindigkeit der Masse stellen dann versteht man auch, daß eine "ruhende" Masse durch solche Teilchen beschleunigt werden kann wenn diese durch die Nähe einer anderen Masse zu dieser Masse teilweise einseitig abgeschirmt werden. (Schattenwirkung !)
https://de.wikipedia.org/wiki/Le-Sage-Gravitation
Die Einwände gegen diese Theorie lassen sich durch entsprechende Modifikation des Teilchenfeldes beheben.
Sehr interessant alles, vielen Dank! Heißt das also zusammengefasst, man weiß es nicht ;) ?