Gravitation und Raumzeitkrümmung

HAEGAR · Anmeldungsdatum: 26.09.2004 Beiträge: 8

Gravitation und Raumzeitkrümmung

Die allgemeine Interpretation der Relativitätstheorie sieht die Ablenkung eines Lichtstrahls durch eine tangendierte Masse, wie z.B. ein Stern, als Beweis für eine Raumzeitkrümmung !
Wo sehen Wissenschaftler da eine Krümmung der Raumzeit ? Hier liegt doch nur eine Bestätigung der Quantentheorie vor, die besagt, das Licht Teilchencharakter besitzt und somit auch eine Masse, die mit anderen Massen in Wechselwirkung treten kann.Das wiederum bedeutet, die Bahn eines Lichtstrahls, deren Krümmung man besonders gut bei einer Sonnenfinsternis beobachten kann, wird einfach durch die Wechselwirkung der Photonen mit der Masse der Sonne beeinflusst, analog einer Eisenkugel die auf einer Ebene schnell an einem Magneten vorbei gerollt wird.
Dieser Effekt gleicht doch exakt der Ballistik einer Kanonenkugel, wo soll da die Raumzeit mit einbezogen werden?Zumal die Lichtgeschwindigkeit durch die Ablenkung ebenfalls nicht verändert wird und somit die Zeit als Bestandteil der Gleichung fehlt!

Als zweites habe ich nicht nicht verstanden wie Einstein die Gravitation mit der Beschleunigung verglichen hat und darüber zur Theorie der gekrümmten Raumzeit kam ?
Zwei Gegenstände ,die an gegenüberliegenden Punkten der Erde zu Boden fallen, werden durch ihre Gravitationswechselwirkung auf die Erde zu beschleunigt.Das ist ein erklärbarer „alter Hut“.Wozu muß man in diesem Fall die Raumzeitkrümmung bemühen ?Der Vergleich mit einem Beobachter, der einerseits in einer Rakete sitzt die im Raum beschleunigt wird und dann abbremst und andererseits in einem Fahrstuhl, der nach oben fährt und dann abstürzt, wirft doch Massenträgheitsmomente, Anziehung und Schwerelosigkeit aufgrund fehlender Wechselwirkung in einen Topf! Um keines dieser Phänomene zu erklären, muß man den Raum krümmen!?
Wieso kann man nicht akzeptieren, das ein Stein auf den Boden fällt und den Rest des Universums dabei in Ruhe lässt ? Klo

mr. black

Hallo reiner!

Wies aussieht bist du nicht grade ein
Freund der Algemeinen Relativitätstheorie.
Oder vielleicht täusche ich mich da auch.
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Sagt nicht auch das Standardmodell
für das Photon die masse NULL voraus?

Daher kann es nicht gravitativ wechselwirken,
jedoch nimmt das Licht immer den kürzesten weg in
der Raumzeit.
Es läuft auf sogenannten Geodäten.

Und da die ART auf Raumzeitkrümmungen basiert wird sie durch
die Ablenkung von Licht in der nähe von massiven Körpern
bestätigt.

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

@Haegar
Wie stellst Du dir die Gravitations-Wechselwirkung zwischen Photon und Sonne vor?
Soll das Newton'sche Gravitationsgesetz F=G*mS*mPH/r^2 gelten? Die schwere Masse
mS der Sonne kennen wir, aber was soll für die schwere Masse mPH des Photons
eingesetzt werden? In der Newton'schen Mechanik sind träge und schwerer Masse
äquivalent, so daß man auf die Idee kommen könnte, für die schwere Masse des
Photons E/c^2 einzusetzen, wobei E=hf die Energie des Photons der Frequenz f ist
und c die Lichtgeschwindigkeit. Zuerst erschien mir das auch plausibel, aber diese
Idee ist nicht wirklich überzeugend. Denkt man das zu Ende, dann muß man sich fragen,
ob die schwere Masse eines massiven Teilchens bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit
nicht beliebig zunimmt, denn diese müßte dann gemäß m=E/c^2=m0/sqrt(1-v^2/c^2) von
der Energie E, der Geschwindigkeit v und der Ruhemasse m0 des Teilchens abhängen.
Wäre das korrekt, dann könnte z.B. jeder Stern zu einem schwarzen Loch werden, wenn
nur die Relativgeschwindigkeit zwischen Stern und Beobachter hoch genug ist.
Das ist aber Unfug!

Ein wesentlicher Aspekt, den Einstein bei der Konstruktion der allgemeinen
Relativitätstheorie zu beachten hatte war die Tatsache, daß träge und schwere
Masse offenbar identisch sind. Die Beschleunigung, die ein Körper in einem
gegebenen Gravitationsfeld erfährt, hängt nicht von dessen Masse ab! Das führt
dazu, daß jeder nicht zu grosse und massereiche Körper im Schwerefeld der Sonne
bei gleichen Anfangsbedingungen die gleich Bahn durchläuft. Die im Schwerefeld
durchlaufenen Bahnen müssen also ausgezeichnet sein, sie hängen nicht von der
Beschaffenheit der sie durchlaufenden Körper ab . Eine geniale Idee Einsteins war es,
diese Bahnen als Geraden (genauer geodätische Linien) in einer geeignet gewählten
geometrischen Struktur zu interpretieren. Diese geometrische Struktur wurde in der
vierdimensionalen, gekrümmten Riemannschen Geometrie gefunden. Die Bahnen frei fallender
Körper und von Lichtsignalen, also die Geraden dieser geometrischen Struktur, definieren
diese wesentlich mit. Diese geometrische Struktur muß gekrümmt sein, weil es darin
sGeraden gibt, die mehr als einen Schnittpunkt haben; im Gegensatz zur flachen
euklidischen Geometrie, die das nicht erlaubt. Als Beispiel solcher Geraden kann man
die Bahnen von Körpern ansehen, die die Erde auf verschiedenen Großkeisen mit gleichem
Radius umlaufen. Betrachte z.B. zwei Körper, die ausgehend von einem Punkt im Abstand R
vom Erdmittelpunkt mit der gleichen Geschwindigkeit aber in unterschiedlicher
Richtung auf eine kreisförmige Umlaufbahn geschickt werden. Die beiden Körper
treffen nach einem halben Umlauf wieder zusammen, obwohl sie sich jeweils entlang
einer "Geraden" bewegt haben. In einer flachen geometrischen Struktur schneiden
sich Geraden aber höchstens einmal!

Und hier noch ein Zitat aus dem Artikel "Die Einsteinsche Relativitätstheorie",
der von Herman Weyl (1885-1955, galt als einer der letzten Universalisten, der die
wesentlichen Züge der gesamten Mathematik und Physik durchschaute) im Jahre 1920
vefasst wurde und in dem Sammelband "Gravitation" aus der Reihe
Spektrum der Wissenschaft:Verständliche Forschung (1987) auf Seite 30
erneut abgedruckt wurde:

Damit komme ich endlich zu der Hauptfrage der Theorie: das Gesetz ist zu ermitteln,
das anstelle des Newtonschen Gravitationsgesetzes zu treten hat, das Gesetz,
nach welchem Zustand und Verteilung der Materie das Führungsfeld bestimmen.
Da ist es nun das Wunderbare, daß die einzige Forderung, "es muß unabhängig sein
von dem in beliebigen Bewegungszustand begriffenen Bezugskörper, an dem wir uns
orientieren" mit zwingender Macht, ohne Befragung der Wirklichkeit, rein spekulativ
dieses Gesetz im wesentlichen determiniert. Leider ist seine Formulierung mit so
erheblichen mathematischen Schwierigkeiten verbunden, daß ich hier auf seine Darlegung
verzichten muß. Und siehe da, dieses Gesetz erklärt die Bewegung der Planeten mit
derselben überwältigenden Genauigkeit wie das Newtonsche Attraktionsgesetz, das
zuerst in der Menschheit den Glauben an die Gültigkeit strenger Naturgesetze befestigt
hat. Somit zeigt sich, daß der zweite Grundgedanke der allgemeinen Relativitätstheorie
"die Gravitation ist im Führungsfeld mitenthalten" gar keine neue Hypothese vorstellt;
sondern die Durchführung der Theorie ergibt für einen Körper, der sich in der Nähe
eines Massenzentrums wie der Sonne befindet, eine solche natürliche, allein durch die
Beharrungstendenz des Führungsfeldes zustandekommende Bewegung, wie wir sie an den
Planeten beobachten. Ja, Einsteins Theorie des Führungsfeldes liefert diese Bewegung
sogar noch genauer als die Newtonsche Theorie der Schwerkraft. Aus seinem Gesetz
ergibt sich nämlich eine geringfügige Abweichung von dem nach Newton berechneten Ort
der Planeten, eine Abweichung freilich, die selbst für den sonnennächsten Planeten,
den Merkur, (wo sie allein merklich ist), innerhalb eines Jahrhunderts erst den Betrag
von 40 Bogensekunden erreicht. In der Tat ist schon seit langem eine solche Abweichung
der Bewegung (Anm: Periheldrehung) des Merkur von der ihm durch die Newtonsche Theorie
vorgeschriebenen Bahn konstatiert worden, und es wurden von den Astronomen viele
seltsame Hypothesen zu ihrer Erklärung ersonnen. Sie liefert uns jetzt die erste
empirische Bestätigung der Einsteinschen Gravitationstheorie.

Gruß von Bruce