Krümmt Gravitation den Raum in eine neue Raumdimension?

10 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Wenn in den Anfängen eine Singularität unvermeidlich war ( so Hawking ), entstand nicht nur gekrümmter Raum sondern auch gekrümmte Zeit ,was wir heute als Vergangenheit kennen. Zeit als Linear gesehen , ist somit auch die Ausbreitung des Raumes und nicht eine Dimension. Wenn überhaupt dann eine 0 te Dimension , die den Raum in alle erdenklichen Dimensionen verbinden kann.

Krümmt Gravitation den Raum in eine neue Raumdimension?

Bei S.L. muss man davon sogar ausgehen . Ebenso für die Multiversentheorie.

Zeit ist deshalb nicht die 4te Dimension , nur weil sie unser Koordinationssystem verbessert. Das ist nur eine Sichtweise...

Wenn man von der 4 ten Dimension spricht , ergibt sich nur , Der Raum im Raum ,der sich durch die Krümmung umkehrt. Diesen Bezeichne ich auch als Hyperraum.

Vielen Dank für den Stern , auch wenns ein wenig spät geworden ist ... :)

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Raum und Zeit.

Ich habe gelesen... Mit dem verstehen hänge ich noch etwas hinterher, denn ich finde keine klare Frage. Aber ich schreibe dennoch mal etwas...

So weit ich es verstanden habe, hast du es richtig verstanden. Um die Gravitation richtig beschreiben zu können, braucht es eine weitere Dimension. Da der Mensch sich so etwas nicht vorstellen kann, wird oft eine Gummifläche als Modell verwendet: Eine große schwere Kugel liegt in der Mitte, und eine kleinere leichte Kugel wird hineingeschubst - das Ergebnis ähnelt dem was wir im Weltraum beobachtet können. Die Gummifläche ist dabei eine vereinfachte Darstellung des 3-Dimensionalen Raumes auf eine 2-Dimensionalen Fläche.

Ich kenne das Buch "Hallo Mr. Gott, hier spricht Anna" leider nicht. Das Wort Dimension hat in der Mathematik eine andere Bedeutung als in der Philosophie. Und daher halte ich nichts davon philosophische und physikalische Modelle miteinander zu vermischen. Solche Modelle haben immer einen sehr engen Gültigkeitsrahmen.

Ich versuche gerade das Modell der Gravitation mit dem der Raumexpansion miteinander zu verbinden - so, dass das Gravitationsmodell mit dem Gummituch als Teilausschnitt des kosmologische Luftballon-Modell über die Raumexpansion zu sehen ist - aber selbst dabei bin ich sehr vorsichtig, und würde es gerne erst von einem Fachmann überprüfen lassen.

Gute Antwort :)

Genau, man bringt die Gravitation anschaulich auf eine zweidimensionale Ebene.

Nun ja, viele antike Mathematiker waren gleichzeitig Philosophen. Ein wandelndes Verständnis der naturwissenschaftlich erfassbaren "Wirklichkeit" hängt zwangsläufig mit der kollektiven wie persönlichen Sicht über die Welt zusammen. Und das Buch "Hallo Mr. Gott, hier spricht Anna" ist bewusst erstaunlich wissenschaftlich :) (Das Mädchen Anna ist ein ungeheuer wissbegieriges kleines Genie.)

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Die Antwort ist: nein, es ist nicht zwingend notwendig, dass weitere Raumdimensionen existieren, nur damit man Raumkrümmung mathemathisch beschreiben kann.

Im 3-dimensionalen Raum ist das immer etwas schwer vorstellbar, leichter geht es mit einer Dimension weniger. Denken wir also an eine Kugeloberfläche. Die ist zweidimensional und gekrümmt. Natürlich kann ich sie in 3 Dimensionen, also einem 3 dimensionalen Koordinatensystem beschreiben.

Aber: Ich kann sie auch in einem zweidimensionalen Koordinatensystem beschreiben, über Winkelkoordinaten.

Und auch, wenn es die Vorstellung etwas strapaziert: genauso ist es in der Allgemeinen Relativitätstheorie: Man kann mathemathisch dreidimensionale, gekrümmte Räume in Dimensionen beschreiben. Das heißt aber nichts anderes als dass die ART hierfür einfach keine Einschränkungen macht. Weitere Raumdimensionen sind für die ART nicht nötig, werden von ihr aber auch nicht ausgeschlossen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Diplom in Physik, Schwerpunkt Geo-/Astrophysik, FAU

Richtig, dh.

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Gute Antwort!

Klar ist eine Kugeloberfläche zweidimensional und gekrümmt. Also in die dritte Dimension. Dass ein gekrümmter Raum aus räumlicher Sichtweise immer noch dreidimensional ist, bestreite ich nicht. Aber die Richtung, in die er sich krümmt, könnte eine vierte Richtungsdimension sein.

Das mit den Winkelkoordinaten finde ich allerdings sehr interessant. Vielleicht ist unser abstraktes Verständnis von Vektor-Dimensionen auch sehr anfällig für Missverständnisse. Jedoch: Ein dreidimensionaler Raum ließe sich dann mit zwei Winkelangaben beschreiben. Und ein n-dimensionaler Raum mit n-1 Winkeln. Die Art, auf die man Koordinaten definiert, erklären nicht, ob höhere Dimensionen möglich sind.

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"Raumdimension (NICHT Zeit, denn Zeit ist nach meinem Verständnis keine Richtung in dem Sinne, sondern ein Maß für Teilchenbewegung). "

Das sagst du so, allerdings gibt es in der Relativitätstheorie keinen grundlegenden Unterschied zwischen Raum-Dimensionen und Zeit-Dimensionen.

Die von dir beschriebene Krümmung wird ja auch in der 4-dimensionalen Raumzeit formuliert (-> Mikowski-Raum)

Es gibt ja auch noch die M-Theorie, ein Favourit auf dem Weg zu einer GUT ( Grand Unified Theory), die braucht sogar 11 Dimensionen zur Beschreibung (drei Dimensionen der Zeit und 8 Dimensionen des Raumes, wenn ich mich nicht täusche .. ist aber schon ne weile her, dass ich was drüber gelesen hatte)

Das Wort Dimension bedeutet ohne wenn und aber räumliche Ausdehnung. Am Ende müssen sich einige Physiker nicht wundern, daß es so viele Mißverständnisse gibt, wenn man versucht das Wort Zeit mit Dimension in einen Topf zu werfen. Auch wenn es eine Verknüpfung von Raum und Zeit gibt, so ist und bleibt Zeit eben keine Dimension im Sinne des Wortes Dimension. Das Wort Dimension wird im Ursprungsland immer noch eben ganz normal im Sprachgebrauch genutzt. Somit ist die deutsche Übersetzung "räumliche Ausdehnung". Zeit ist keine räumliche Ausdehnung. Zeit ist jedoch untrennbar mit dem Raum verbunden. Siehe Lorentz Transformation.

Daher ist es legitim, wenn der Fragesteller, um Missverständnisse vor zu beugen, deutlich macht, daß er eben eine 4. räumliche Ausdehnung meint! Also kann er es auch so sagen... nein, darum muß er es sogar so sagen.

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@Abahatchi

Wie kommst du denn bitteschön darauf, dass die Bedeutung von Dimension ausschließlich auf räumliche Ausdehnung begrenzt ist?! Das stimmt doch schlicht und einfach nicht.

Die in der Frage beschriebene Krümmung ist ja eine Idee der Relativitätstheorie. diese Krümmung ist aber nur im Minkowski-Raum formuliert, und eben jener ist so definiert, dass dort die Zeit eine eigene Dimension zugeordnet bekommt.

Wie wir das Wort Dimension im Alltag verstehen ist daher für diese Frage völlig egal, denn wenn wir uns mit Krümmungen der Raumzeit auseinandersetzten müssen wir die Zeit als Dimension betrachten.

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@to1990

Das ist nicht meine Idee. Bevor der Lehrer von Einstein die Idee von drei räumlichen Dimensionen hatte mit einer Zeit, die seiner Meinung hach auch eine echte räumliche Ausdehnung sei, wußten alle Menschen, die das Wort Dimension benutzen, zu welcher Sprache es gehört und was dies dann übersetzt auch bedeutet bzw. heißt. Das irgendwelche Wissenschaftler sich oft der Bedeutung von Worten nicht im klaren sind und diese dann ständig umdeuten bin ich gewohnt. Schlimm nur, wenn sich solche Fehldeutungen durchsetzen und dann vor allem bei Außenstehenden alles noch unverständlicher erscheinen lassen.

Nur damit wir uns nicht mißverstehen. Mir ist klar, was eigentlich gemeint ist, wenn von der vierdimensionalen Raumzeit gesprochen wird. Nur hätte man eben seinerzeit bedenken sollen, was das Wort Dimension tatsächlich seit Jahrtausenden bedeutete und wozu so eine Zweckentfremdung führt!

Wie kommst du denn bitteschön darauf, dass die Bedeutung von Dimension ausschließlich auf räumliche Ausdehnung begrenzt ist?!

Die Frage ist also, woher namen die Physiker seinerzeit die Arroganz, das Wort Dimension auch für etwas anderes zu benutzen als für räumliche Ausdehnung. Wenn Marmelade Marmelade ist, dann ist es ebenso unsinnig, wenn diese Wort Marmelade irgendwelche Physiker für etwas Sinnentfremden, nur weil sie nicht Kreativ genug sind, etwas eigenes auf die Reihe zu bringen.

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@Abahatchi

Du behälst auch gerne das letzte Wort, oder? Ich auch, aber nur wenn ich weiß, dass ich recht hab ^^

Also gut, wenn du jetzt so anfängst zu argumentieren:

Schon die alten Römer haben das Wort "dimensio" ganz allgemein als "Abmessung/Ausmaß" benutzt. Und zwar nicht nur im räumlichen Sinne, sondern in jedem denkbaren, unter anderem auch als zeitliche Abmessung oder ganz und gar Abstrakte.

Das hat jetzt allerdings rein gar nix mehr mit der ursprünglichen Fragestellung zu tun...

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@to1990

Du behälst auch gerne das letzte Wort, oder?

ungerne.

Um Dich zu beruhigen, die Römer haben das Wort Dimensio für Größen genutzt. geht es um Größen, ist wie Du sagst, "Abmessung/Ausmaß" richtig. Auch kann Zeit ein Ausmaß haben.

Ich widerspreche also nicht. Nur hatte Einsteins Lehrer (Hermann Minkowski) eben nicht das Wort Dimensio benutzt. Es gibt verschiedene Spachen, in denen Worte den gleichen Ursprung haben jedoch leicht unterschiedlich deuten und geschrieben werden. Auch ist es ein Vektorraum. Ich hatte hier schon mal bei einer anderen Frage mich ausführlich dazu geäußert. Einsteins Lehrer hat nicht gesagt, daß die Raumzeit ein vierdimensionalen Vektorraum darstellt sondern einen "realen". daß es drei übliche Raumdimensionen gibt und eine Zeit. Nur sprechen wir doch von einer vierdimensionalen Raumzeit und nicht von einer vierdimensioalen Raumzeit. Die Physiker hätten eben das Wort mit der richtigen Bedeutung aus der entsprechenden Sprache nehmen sollen und ich würde mich in den Sessel setzten und schnarchen. Also, nur Raumzeit ist für mich Akzeptabel oder auch vierdimensionale Vektorraumzeit.

Jetzt könntest Du noch sagen, dies wäre aber kleinkariert. Mag sein.

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@to1990

to1990: Daher schrieb ich ja explizit von "Raumdimension".

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@Wintergeist13

Darunter verstehe ich nach heutiger/naturwissenschaftlicher Definition etwas abstraktes Mathematisches und keine metaphorische Dimension, wie Abahatchi schon erklärte.

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@Wintergeist13

Ich verstehe die Aufregung auch nicht, gerade weil Du ja nur wirklich unmißverständlich und eineindeutig "Raumdimension" geschrieben hattest. Dies müßte dann selbst der dümmste Physiker verstehen.

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@Abahatchi

Wie die meisten Begriffe, hat auch "Dimension" in jeder Disziplin eine andere Bedeutung. Je nach dem, ob man Physik, Mathematik, Informatik oder sonstwas betreibt. In der Physik sind mit Dimensionen Länge, Zeit, Masse, Stromstärke, Temperatur, also alle physikalisch messbaren Größen gemeint. Hast du dich noch nie gefragt, was mit dimensionslosen Zahlen gemeint ist? In anderen Disziplinen sind mit Dimensionen alle Achsen gemeint, die eine Matrix braucht, um ein bestimmtes Problem oder ein Phänomen zu systematisieren. Ursprünglich kommt Dimension aus dem Latein und bedeutet ausmessen.

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@eddiepoole

Nö, auch in der Physik ist jede Dimension etwas räumliches, nur bedient sich die Physik auch der Mathematik, Geometrie und der Darstellung. Man kann als Physiker und dies tun wirklich fast alle Physiker, die Zeit als Dimension darstellen und in Formeln wie eine Dimension handhaben. Zur Erläuterung, nimm ein Blatt Papier und versuche einen Vektorraum darzustellen und füge nun in die Zeichnung noch die Zeit mit ein. In der Darstellung macht man einfach aus Zeit eine Dimension. 

Es ist also immer noch ein Unterschied, denn hier geht es um Darstellungen zum Verständnis oder in Formeln zum Berechnen mit Hilfe des Rechnens. 

Im anfänglichen Aufreger dieses Threads ging es aber nicht darum, ob man heute in den Wissenschaften zur Handhabung und Verständnis der Wirklichkeit, einfach als Hilfsmittel etwas wie eine Dimension handhabt, sondern ob jemand beim ersten Gedanken einer vierten Dimension wirklich an eine echte räumliche Ausdehnung dachte. 

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Zeit ist eine Dimension, da man auch eine Zeitkoordinate braucht, um den Aufenthaltsort eines bestimmten Objektes auszudrücken. Dies ist für viele auch schwer vorzustellen, da man Zeit ja als absolut kennt, sie ist aber, wie es schon die Relativitätsformel offen legt, relativ ist.

Massen ziehen sich nach dem gängigem Modell genau so an, wie es der Elektromagnetismus tut, durch Wellen und Teilchen. Diese Wellen kann man aber nicht so gut wie beim Elektromagnetismus entdecken. Die Teilchen beim Elektromagnetismus, die die Kraft übertragen (diese Teilchen heißen Eichbosonen) heißen Photonen (oder Licht). Bei der Gravitation ist das Eichboson das noch unentdeckte Graviton.

Massen krümmen den Vierdimensionalen Raum (3 Raumdimensionen + Zeit) in eine Vierte Raumdimension, die für uns unerreichbar ist. Wir können sie uns nicht vorstellen. Die Vierte Dimension ist in vielen Formeln der heutigen Physik vertreten (die Stringtheorie braucht ja mindestens 11), sie passt auch zum Standardmodell und ist rechnerisch plausibel, weshalb sie als anerkannt gilt.

Ich lass dir noch ein Bild da, mit einem Vier- und Fünfdimensionalen Objekt, einfach nur zum Spaß ;-)

Hoffe ich habe geholfen, LLG MImosa1

1D zu 5D - (Physik, Philosophie, Astronomie)

Dies ist für viele auch schwer vorzustellen, da man Zeit ja als absolut kennt, sie ist aber, wie es schon die Relativitätsformel offen legt, relativ ist.

Was genau meinst du damit?

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@pflanzengott

Wir kennen die Zeit halt absolut, also sie ist immer da und immer konstant. Deswegen denken viele nicht dran, das man auch eine Zeitkoordinate braucht, weil man sich ja nicht in der Zeit zurückbewegen kann...

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@Mimosa1

C=Weg/Zeit

Wenn die Lichtgeschwindigkeit eine konstante ist, dann steht der Wert für C automatisch fest. Demnach müssen die beiden Größen Weg (Raum) und Zeit variabel sein, deswegen fragte ich nach "Relativität der Zeit".

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Zeit ist eine Dimension, da man auch eine Zeitkoordinate braucht,

Zeit ist keine räumliche Ausdehnung, denn genau dies bedeutet das Wort Dimension. Eine Zeitkoordinate kann man auch haben, ohne das Wort Dimension zu entfremden. Wer mit Vektoren arbeitet tut sich da ganz leicht. Vor allem ist dann endlich mal mit dem kompliziert sein schluß. Viele denken ja, daß alles was mit Einstein in Zusammenhang gebracht wird kompliziert sei. Mißverständlich ist nur die Ausdrucksweise der "Gelehrten" die Worte nicht entsprechend der Bedeutung nutzen.

Ps. Dann nimm doch einfach zu den drei Raumdimensionen noch eine Zeitkoordinate. Du hast doch schon selbst den passenden und richtigen Ausdruck benutzt. Die Zeit wird in einem Vektorraum nur wie eine Dimension dargestellt. Dies bedeutet aber nicht, daß Zeit physikalisch eine Dimension ist. Man macht also für Berechnungen aus Zeit eine mathematische Dimension.

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@Mimosa1

Damit Du mich nicht falsch verstehst, es gibt durchaus namhafte Astrophysiker, die meinen, Zeit sei eine Dimension und verstehen diese auch Real als Dimension. Und dies ist seit Einsteins Lehrer so. Auch wenn man sich Diagramme schaft bzw. Vektoren, hat man ja eine Skala, die in eine Richtung gehen. Das sieht dann natürlich in der Darstellung so aus, als sei dann die Zeitskala eine Dimension. Gut, in diesem speziellen Fall handhabt man die Zeit wie eine Dimension um rechen zu können. Leider wird aber vielen Studierten und Studierenden nicht mehr klar, wo man dies vom Verständnis her trennen sollte. Real ist Zeit eben keine Dimension, da keine räumliche Ausdehnung, denn das Wort bedeutet in der Sprache aus der es stammt eben eineindeutig räumliche Ausdehnung.

Da selbst viele Professoren inzwischen dies alles vermengen, wundern die sich, wenn es "einfache" Leute nicht verstehen. Was nützt das eigene Wissen, wenn man nicht zum Teilen in der Lage....

Gruß Abahatchi.

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@Abahatchi

Ja, aber da kann mir niemand vorwerfen, dass es ungeheuerlich ist, dass ich es falsch verstanden habe ;)

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@Mimosa1

Dir mache ich keine Vorwürfe, es war nur ein Hinweis, um zu sehen, wo der Wurm begraben liegt.

Nehmen wir die Erde. Sie hat mehr Volumen, als Ihre Umspanende Hülle Vermuten läßt. Durch Masse gibt es die Gravitation und diese krümmte den Raum. Ja, und wohin krümmt sich der Raum? Wenn bei Raumzeit nur drei Raumdimensionen sind und eine Zeitkoordinate als scheinbar vierte Dimension?

Da liegt dann nicht nur der Wurm begraben, sondern das gesamte Missverständnis. In einer Zweidimensionalen Raumdarstellung, wird die Raumkrümmung durch die dritte Raumdimension dargestellt. Du hast doch bestimmt schon mal dieses Beispiel mit der Gummifläche als Raumgeometrie gesehen in die die Erde oder Sonne eine Beule reindrück. Also den Raum krümmt. Nur kann sich der Raum in der Realität nicht nach unten beulen, denn "unten" gehört zu einer der drei Raumdimensionen. Der Raum stauch oder dehnt sich. Aber wohin? Die ist dann die tatsächliche 4 Raumdimension. Nur ist Zeit damit so verknüpft, daß jegliche Änderung eine Änderung der anderen Koordinate bedingt.

Da Du viele gute Antworten gibst, wollte ich nur, daß Dir der Hintergrund deutlicher wird, warum so viele Menschen es nicht verstehen und es selbst viele studierte nicht richtig erklären können.

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@Abahatchi

Da du in diesen Dingen so überaus kompetent zu sein scheinst, wirklich!, nur eine kleine besserwisserische Blasphemie zu deinem Text von mir: Der Pudels Kern ist da, wo der Hund begraben ist oder der Hase im Pfeffer liegt. http://de.wiktionary.org/wiki/da_liegt_der_Hund_begraben

Wenn der Wurm begraben wäre, wäre da der Wurm drin, und das ganz ohne Wurmloch ;-)

nicht böse gemeint, nur im Sinne der Aufklärung und Sprachpflege, die mir am Herzen liegt. Nicht dass sich jemand im Sprichwortegewirr verläuft.

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@koch234

um zu sehen, wo der Wurm begraben liegt.

um zu sehen, wo der Wurm begraben liegt, müßte man ihn wieder ausgraben. Nur dann wäre die Aussage: dort liegt der Wurm begraben paradox.

Dies ist nicht böse gemeint, jedoch sehr wichtig zur Aufklärung und Sprachpflege, die mir so sehr am Herzen liegt. Nicht daß sich jemand im Sprichwortgewirr verläuft.

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Das Modell des Tesserakts und 5-D-Würfels kenne ich ^^

Ja, man braucht zwangsläufig 4 Koordinaten, das bestreite ich nicht. Muss Zeit deshalb aber eine "räumliche" Dimension sein... Fakt ist: Falls sie eine ist, dann frage ich mich, ob es noch eine 5. gibt.

Und das Graviton ist nicht nachgewiesen, sondern bislang ein fehlender Baustein, ein Hilfskonstrukt für spezielle Theorien der Physiker, die darauf angewiesen sind. Es steht also absolut offen, ob das Graviton überhaupt existiert. (Ich persönlich bezweifle es ehrlich gesagt.)

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@Wintergeist13

Naja, Würfel ist das nicht. Da die Linien nicht so nahe beieinander sind und so ein Durcheinander ergeben, habe ich sie in der 4 und 5 Dimension ein bisschen langgezogen, also ein 5D-Quader.

Du kannst auch einfach solche zeichnen. Wie du siehst, ist 0D ein unendlich kleiner Punkt. Verbindest du 2 Punkte, so erhälst du ein 1D-Objekt. Verbindest du 2 Striche an allen Enden, erhälst du ein 2D-Objekt. Verbindest du 2 Quadrate an allen Ecken, so erhälst du ein Würfel, ein 3D-Objekt. Nach dieser Logik muss ein 4D-Würfel das Ergebnis sein, wenn du 2 Würfel überall miteinander verbindest. Du siehst zwar ein 3D-Objekt, es ist aber eigentlich ein 4D-Objekt. Wenn du dich bemühst, kannst du im Würfel auch bloß ein 2D-Objekt sehen, was einem aber zu Anfang echt schwer fällt. Den 5D-Würfel erhälst du dann, wenn du 2 4D-Würfel an allen Ecken verbindest.

Und nach der Stringtheorie muss das Universum ja mindestens 11 Dimensionen haben, die nur so eng zusammengepresst sind, dass sie nicht wahrgenommen werden. Nach manchen Versionen der String-Theorie sind es sogar mindestens 25 oder 27 Dimensionen!

Zum Graviton: Es passt zu dem Standard-Modell. Alle anderen Grundkräfte werden auch durch Teilchen, den Bosonen, miteinander übermittelt. Und viele Teilchen, die vorhergesagt wurden, wurden auch entdeckt. Zum Beispiel das Up-Quark, Down-Quark, Charm-Quark, Strange-Quark, Top-Quark, Bottom-Quark, Neutrino, Myon, Myon-Neutrino, Tau, Tau-Neutrino, W- und Z-Boson und wahrscheinlich auch das Higgs-Boson (Messergebnise deuten darauf hin, muss aber noch genauer untersucht werden)

[Aus dem Gedächtnis ist das doch nicht schlecht, für einen 13-Jährigen] ;-)

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