Was ist die Gravitation/ ist die Gravitation überhaupt eine Kraft?/Gibt es die Schwerkraft überhaupt?
Gibt es die „Schwerkraft“, so wie man sie sich immer vorstellt überhaupt ?
Man stellt sich ja vor, dass die Schwerkraft irgendetwas ist, was einen nach unten zieht. Also „schwerer Körper ziehen einen an“
ich habe nämlich gehört, dass es die Schwerkraft als so eine Kraft eben garnicht gibt, es also garkeine kraft ist.
Die Schwerkraft soll irgendwie dadurch zustande kommen, da im Universum Masse den Raum krümmt, also wenn wir uns mit nem Raumschiff in der Nähe der Erde GERADE AUS bewegen (zb im Weltall in der Nähe der Erde) bewegen, bewegen wir uns nicht wirklich gerade aus, sondern bewegen uns auf einem „gekrümmten Weg“, ähnlich wie ein Kreis, da die Masse der Erde ja die Raumzeit krümmt, weshalb wir irgendwann „in die Erde fallen“, es wirkt also garkeine Kraft, die uns zur Erde zieht, sondern dadurch, dass der Raum gekrümmt ist, „fallen wir“ in die Erde hinein?
Was ist die Schwerkraft dann überhaupt ? Gibt es sowas wie die Schwerkraft überhaupt?
13 Antworten
Hallo Halloich28,
die Gravitation kann durchaus als Kraft beschrieben werden, was sie im Rahmen der NEWTONschen Mechanik (NM) auch tatsächlich wird. Sie wird auch heute noch als eine der 4 Grundkräfte bzw. -wechselwirkungen bezeichnet. Sie hat nur besondere Eigenschaften (s.u).
Man stellt sich ja vor, dass die Schwerkraft irgendetwas ist, was einen nach unten zieht.
Es ist eigentlich genau umgekehrt: "Unten" ist per definitionem die Richtung, in die einen die Gravitation zieht.
ich habe nämlich gehört, dass ... die Schwerkraft ... also gar keine Kraft ist.
Das liegt daran, dass sie proportional zur Masse ist und sich damit ganz ähnlich verhält wie eine Trägheitskraft. Alles fängt mit GALILEIs Erkenntnis an, dass Körper verschiedener Masse grundsätzlich dieselbe Fallbeschleunigung erfahren.*)
Das ÄquivalenzprinzipAußerdem spürt man die Schwerkraft nicht, wenn man ihr widerstandslos folgen kann, d.h. im freien Fall bzw. in einem Orbit. Auf der ISS herrscht nicht wegen ihrer Entfernung zur Erde Schwerelosigkeit, sondern weil sie "um die Erde herum fällt".
Gewicht spürt man, wenn man beschleunigt, sei es gegen ein Gravitationsfeld oder, indem das eigene Raumfahrzeug im freien Weltraum immer schneller wird.
Gravitation als KrümmungDeshalb ist es überhaupt möglich, die Gravitation als innere Krümmung der Raumzeit (!) zu beschreiben.
Die innere Krümmung einer Fläche bzw. einer Mannigfaltigkeit (mehrdimensionale Verallgemeinerung einer Fläche) im Sinne von GAUß und RIEMANN ist eine Eigenschaft, die sich ganz ohne Bezug auf einen höherdimensionalen Einbettungsraum beschreiben lässt.**)
Ob und wie eine solche Fläche bzw. Mannigfaltigkeit gekrümmt ist, lässt sich am Verhalten Geodätischer (Linien) ablesen. Für jeden Punkt und jede Richtung ist das die geradeste durch diesen Punkt in diese Richtung verlaufende Linie. Auf einer Kugeloberfläche z.B. sind das die Großkreise.
Neben einigen anderem neigen Geodätische, die an einer Stelle in dieselbe Richtung verlaufen, auf negativ gekrümmten Flächen (z.B. Sattelflächen) dazu, auseinander und auf positiv gekrümmten dazu, zusammenzulaufen. Auf einer ungekrümmten**) Fläche bleiben solche Geodätische parallel.
Die Raumzeit......ist eine (1+3)D- Mannigfaltigkeit (1 Zeitdimension, 3 Raumdimensionen). Der Weg des Jetzt eines Körpers bzw. seines Schwerpunkts durch die Raumzeit heißt seine Weltlinie (WL). Parallele WL gehören zu Körpern, die sich relativ zueinander nicht bewegen. Geodätische Körper gehören zu Körpern, die keine Kraft "spüren".
Die WL des Zentrums der Erde ist geodätisch, wie der Äquator einer Kugel. Dasselbe gilt für meine WL während eines vertikalen Sprungs, wie für einen Großkreisbogen, zwischen zwei Punkten auf demselben Breitenkreis.
Während ich auf dem Boden stehe, ist meine WL parallel zu der des Erdmittelpunkts, wie der Breitenkreis parallel zum Äquator ist. Und ebenso wie er ist sie nicht geodätisch.
Abb. 1: Die "geradlinige" Reise zwischen zwei Punkten auf demselben Breitenkreis als Modell eines vertikalen Sprungs.
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*) Nur der Luftwiderstand bremst alle Körper in Abhängigkeit von ihrem Querschnitt ab, was sich bei einem Körper geringerer Masse stärker auswirkt, denn die Gravitationskraft ist proportional zur Masse. Wenn die Dichte eines Körpers allerdings klein genug ist, macht sich zusätzlich der Auftrieb in Luft bemerkbar und kann die Gravitationskraft sogar überkompensieren, s. Helium- oder Heißluftballon.
**) Umgekehrt kann eine Fläche im 3D- Raum gebogen und dennoch nicht gekrümmt sein; dies ist etwa bei einer Zylindermantelfläche der Fall. Man könnte sie längs aufschneiden und verzerrungsfrei auf einer Ebene ausrollen.
Bitte :) danke für die schöne Antwort. Das ist alles Echt total interessant
die Schwerkraft, besser Gravitation, ist tatsächlich eine allumfassende Kraft deren Ursache nicht bekannt ist, es ist die mit Abstand die kleinste Kernkraft.
Massen ziehen einander an, egal ob groß oder klein, es kommt rein auf die Umgebung an ob der Effekt zustande kommt oder nicht.
Massen krümmen auch den Raum, somit auch die Zeit, es ist allerdings wirklich viel davon nötig um die Abweichung feststellen zu können.
Nein, wir fallen nicht in die Erde, der Elektromagnetismus verhindert das zuverlässig.
Wissenschaftler suchen schon gefühlt ewig nach der verursachenden Kraft, allerdings eher erfolglos. https://mfe.webhop.me/astronomie-physik/weltraum/kosmologie-wir-versuchen-uns-an-den-kern-der-schwerkraft-heranzutasten/
mfe
...es ist die mit Abstand die kleinste Kernkraft.
Eine Kernkraft ist sie gar nicht. Zwei der vier Grundkräfte heißen "Kernkraft" (die Starke K. und die Schwache K.), da sich ihre Reichweite auf Atomkerne beschränkt.
+ Elektromagnetismus UND Gravitation, diese wird den Kernkräften zugeordnet, das obwohl noch nicht wirklich klar ist welche Kraft tatsächlich dahinter steckt....
Elektromagnetismus spielt zwar in Atomkernen und in deren Interaktion eine Rolle, ist aber wegen ihrer im Prinzip unendlichen Reichweite keine Kernkraft – warum sollte man sie so nennen?
Die Gravitation, die bei der Interaktion zwischen einzelnen Atomkernen bzw. Atomkernen und Elektronen keine Rolle spielt, ist erst recht keine.
Eine Korrektur ist angebracht: Die Wechselwirkung zwischen den Quarks innerhalb eines Nukleons heißt Starke Wechselwirkung genannt. Die "Ausläufer" (analog zu den VAN DER WAALS- Kräften beim Elektromagnetismus) als Kräfte zwischen mehreren Nukleonen wird Starke Kernkraft genannt.
Sie haben recht mit den Kräften, allerdings steht es in den Lehrbüchern so wie ich es widergegeben hatte.
Gravitation ist ein eigenes Thema, dazu hab ich auch meine eigen Theorie, dabei spielen die Neutrinos eine Rolle....
Wenn in einem Lehrbuch die Gravitation als Kernkraft bezeichnet wird, ist vielleicht nicht der Kern eines Atoms gemeint (für die Gravitation würde das gar keinen Sinn ergeben), sondern das Wort ist im Sinne von "Grundkräfte" gemeint. Wechselwirkungen, auf denen alle Kräfte beruhen.
ist/war ein Sammelbegriff, mittlerweile ist das deutlich differenzierter, mit Higgs hat sich einiges geändert....
Massen krümmen auch den Raum,...
Die Raumzeit. Was dabei überhaupt "der Raum" ist, hängt von der Wahl eines Bezugssystems ab, und das ist eigentlich schon in der NM so:
Zwei Ereignisse, die in einem Koordinatensystem gleichortig sind, finden in einem anderen an verschiedenen Orten statt.
...somit auch die Zeit,...
Die "Zeit an sich" ist 1D und kann daher keine innere Krümmung haben, denn dafür braucht es mindestens 2D, sodass es mehrere Geodätische Linien geben kann, die nicht identisch sind. Damit kann man z.B. Dreiecke basteln und die Summe ihrer Innenwinkel messen.
...es ist allerdings wirklich viel davon nötig um die Abweichung feststellen zu können.
Die Krümmung der Raumzeit ist schon im Alltag erfahrbar, da Massen frei aufeinander zu beschleunigt werden, dabei aber keine Kraft "spüren", d.h., ihre Weltlinien sind Geodätische. Die Krümmung des Raumes macht sich allerdings erst in der Umgebung von Objekten bemerkbar, die mindestens so kompakt sind wie die Sonne. Dann gibt es schon einen messbaren Gravitationslinseneffekt.
hier wird das ganz schön erklärt.
Gravitation ist Krümmung der Raumzeit, die gekrümmte Geodesics für Objekte als schwerelose Pfade erzeugt. Kraft misst man erst, wenn ein Objekt durch elektromagnetische Wechselwirkung mit anderen Objekten aufgehalten wird.
Gravitation als Kraft zu behandeln ist genau so ein Arbeitsmodell in der Physik wie Gravitation als eine Krümmung des Raumes zu betrachten.
Massen bringen diesen Raum zur Krümmung und diese Krümmung verändert die Pfade so wie etwa ein schweres Ding auf einem gespannten Tuch. Es entsteht eine Art Gefälle in der Raumzeit. Jede Masse krümmt den Raum und die Höhe der Masse entscheidet, wie stark die Krümmung ist. Da es ohne Masse keine Krümmung gibt, kann es somit auch als "Massenanziehung" betrachtet werden.
Wie die Raumzeit tatsächlich ausschaut, wissen wir nicht, genau so, wie wir nicht wissen, wie ein Lichtteilchen in der Realität "aussieht".
Also, ich habe mal mit einer Gravitationswaage die Gravitationskonstante bestimmt. Ich denke schon, dass da zwischen den Bleikugeln eine Kraft wirkt.
Vielen Dank für den Stern!