Ist die Gravitation ein perpetuum mobile?
Ich habe mir schon oft Gedanken darüber gemacht, woher die Gravitation ihre Energie herbekommt, da man ja zum bewegen von Materie Energie benötigt. Und ich glaube, dass die Gravitation eigentlich ein Perpetuum mobile ist.
7 Antworten
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 sei eine emergente Erscheinung von Materie und damit ein thermodynamisches Phänomen. 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 wirken soll. 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. Wenn Gravitation tatsächlich keine Grundkraft, sondern eine thermodynamische Erscheinung ist, wäre es auch weiters nicht verwunderlich, wenn Gravitation und Zeit direkt miteinander zusammenhängen. Denn auch der Zeitpfeil ist eine thermodynamische Erscheinung und ist eng an den 2. Hauptsatz der Thermodynamik bzw. an Entropieproduktion gekoppelt.
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.
"Energie" ist ein Begriff aus einer bestimmten Kategorie von Begriffen, die alle eine besondere Eigenart haben. Solange man sie im Alltag verwendet, ist jedem völlig klar, was gemeint ist. Sobald man aber anfängt, diese Begriffe genauer zu untersuchen, zu definieren oder zu erklären, werden sie immer unklarer, immer verschwommener und irgendwann entgleiten sie einem völlig. Je mehr man sich mit ihnen beschäftigt, umso weniger weiß man darüber. Irgendwann weiß man dann nur noch, was es nicht ist, hat aber keine Worte mehr dafür, was es ist. Weitere Begriffe neben "Energie" aus dieser Kategorie wären z.B. auch "Masse", "Zeit", "Liebe" oder "Seele".
Energie ist ein allgemeiner Oberbegriff, den eigentlich niemand absolut exakt definieren kann. Man kann zwar damit rechnen und kennt die Auswirkungen von Energie, aber was sie in ihrem innersten Kern wirklich ist, weiß niemand. Wer das rauskriegt, dem ist ein Nobelpreis sicher.
Was man weiß ist aber, dass "Energie" der wichtigste Begriff überhaupt in der Physik und allen Naturwissenschaften ist, denn ohne Energie bzw. Energiedifferenzen würde im Universum gar nichts passieren. Deshalb spielt Energie im Physikunterricht und in naturwissenschaftlichen Studienfächern eine so große Rolle.
Und nun endlich zu deiner konkreten Frage:
Ist die Gravitation ein perpetuum mobile?
Das wohl eher nicht. Unsere bisherigen Erkenntnisse über Gravitation und Energie sprechen eindeutig dagegen. Aber wie ich versucht habe darzustellen, tappen wir ziemlich im Dunkeln betreffs dieser beiden Begriffe, sobald wir die klassische Physik verlassen.
Ein sehr ausfuerlicher und hllfreicher Beitrag! Und das besondere hervorheben :den Begriff 'Energie' stellt tatsaechlich ein 'Schluessel fuer zur "Loesung: des Problem s 'Gravitation! Denn das 'Energie problem, richtig verstanden : heist doch ,jegliche Verbrennungs -Prossese auf die 'Zahl' zurueckgefuehrt und auf die Gleichung gebracht. Dies ist der 'wahre Weg zu einer Loesung : problem, Gravitation!
Dein Problem entsteht aus deiner Vorstellung über die Dinge, denn die Gravitation ist die Struktur des Raums, die eine Wirkung auf die Bewegung eines anderen Objekts hat. Die Energie besitzt aber das sich bewegende Objekt selbst.
Vielleicht fragst du dich nun, was denn mit der Struktur des Raums gemeint ist, denn jene Struktur beschreibt die Größe, die ein Objekt im Raum kennzeichnet. Ein Objekt bzw. ein Elementarteilchen oder eine Sonne ist nämlich nicht etwas, das den Raum verdrängt und dessen Substanz dann uns einer eigenen Erklärung schuldig bleibt. Nein, es ist der gekennzeichnete Raum selbst, dessen Abstände sich nach außen nicht linear skalieren, sondern sich die „Kräfte“ isotrop im Raum verteilen müssen, weil sonst eine unmögliche Unendlichkeit gegeben wäre.
Also die Skalierung muss dem umgekehrt proportionalen Quadrat der Entfernung entsprechen, weil nur so eine Endlichkeit garantiert werden kann. Jenes stellt dann letztendlich einen sphärischen 4D-Bereich dar, innerhalb dessen überhaupt etwas wirken kann.
Diese Art der Skalierung hat eine Kontraktion aller Abstände zur Folge, wo jede Bewegung eines anderen Objekts in Richtung Zentrum immer früher sein wird als auf den äußeren, längeren Strecken, weil es ganz verständlich ist, dass kürzere Strecken weniger Zeit verbrauchen.
Dafür wird also keine Energie verbraucht, sondern die Energie kennzeichnet doch bereits als Struktur den Raum, was wir aus einer anderen Perspektive heraus dann als räumliches Volumen betrachten und dessen Wirkung auf andere bewegte Objekte dann als Gravitation bezeichnen.
Daher ist es auch kein Perpetuum mobile, denn es verändert sich nicht oder das Volumen nimmt zu oder ab, sondern es ist absolut statisch. Für ein Perpetuum mobile benötigt man nämlich etwas, das Energie produziert.
Arbeit ist Kraft mal Weg. Wenn etwas herunterfällt, wird Weg zurückgelegt, aber nur einmal. Ein PM soll nicht Kraft liefern sondern Arbeit.
Nein, sie ist kein Perpetuum mobile. Wenn Du einen Stein zu Boden fallen läßt, dann beschleunigt er, gewinnt kinetische Energie und kann beim Aufschlag Arbeit verrichten. Aber damit kann man nicht unbeschränkt Energie gewinnen, weil er ja dann unten liegt und nicht mehr weiter fallen kann. Wenn Du ihn nochmals fallen lassen willst, dann mußt Du ihn erst hochheben und dabei genausoviel Arbeit verrichten, wie er beim Aufschlag freisetzt.
Die Gravitation ist eine Kraft, keine Energie. Willst Du, dass etwas herunterfällt, musst Du es zunächst anheben (bzw. die Massen auseinanderbewegen).