RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Der schwarze Körper / das schwarze Loch
Gehe zu Seite 1, 2  Weiter 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Sonstiges
Autor Nachricht
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 27. Aug 2023 15:44    Titel: Der schwarze Körper / das schwarze Loch Antworten mit Zitat

Wenn ein (idealer) schwarzer Körper alle von außen auf ihn eintreffenden em-Schwingungsfelder absorbiert und keine nach außen emittiert, dann kann es in seinem inneren doch eigentlich kein thermisches Gleichgewicht geben.
Die Ränder des schwarzen Körper nehmen von außen Energie auf und geben diese im inneren wieder ab. Das bedeutet der Rand muss energiereicher sein, als das Zentrum im inneren des Körpers?
Nur wenn die Absorbtion der äußeren em-Schwingungsfelder unterbrochen wird, stellt sich im inneren des schwarzen Körpers ein thermisches Gleichgewicht ein?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Aug 2023 16:46    Titel: Re: Der schwarze Körper Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Wenn ein (idealer) schwarzer Körper alle von außen auf ihn eintreffenden em-Schwingungsfelder absorbiert und keine nach außen emittiert, dann kann es in seinem inneren doch eigentlich kein thermisches Gleichgewicht geben.

Der schwarze Körper absorbiert 100%, d.h. er reflektiert 0%. Außerdem emittiert er gemäß der Planckschen Strahlungsformel.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 27. Aug 2023 17:06    Titel: Re: Der schwarze Körper Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Wenn ein (idealer) schwarzer Körper alle von außen auf ihn eintreffenden em-Schwingungsfelder absorbiert und keine nach außen emittiert, dann kann es in seinem inneren doch eigentlich kein thermisches Gleichgewicht geben.

Der schwarze Körper absorbiert 100%, d.h. er reflektiert 0%. Außerdem emittiert er gemäß der Planckschen Strahlungsformel.


Ok, verstehe. Wenn ein Körper tatsächlich nur Strahlung absorbieren kann, also nichts nach außen reflektiert oder emittiert wird, indem Strahlung und Materie durch die Gravitation am entweichen gehindert werden, dann hat das nichts mit einem schwarzen Körper im eigentlichen Sinn zu tun?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Aug 2023 17:10    Titel: Re: Der schwarze Körper Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Wenn ein (idealer) schwarzer Körper alle von außen auf ihn eintreffenden em-Schwingungsfelder absorbiert und keine nach außen emittiert, dann kann es in seinem inneren doch eigentlich kein thermisches Gleichgewicht geben.

Der schwarze Körper absorbiert 100%, d.h. er reflektiert 0%. Außerdem emittiert er gemäß der Planckschen Strahlungsformel.


Ok, verstehe. Wenn ein Körper tatsächlich nur Strahlung absorbieren kann, also nichts nach außen reflektiert oder emittiert wird, indem Strahlung und Materie durch die Gravitation am entweichen gehindert werden, dann hat das nichts mit einem schwarzen Körper im eigentlichen Sinn zu tun?

Genau.

Ein Schwarzer Körper und ein Schwarzes Loch haben zunächst mal NICHTS miteinander zu tun.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 785
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 27. Aug 2023 19:06    Titel: Re: Der schwarze Körper Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:

Ok, verstehe. Wenn ein Körper tatsächlich nur Strahlung absorbieren kann, also nichts nach außen reflektiert oder emittiert wird, indem Strahlung und Materie durch die Gravitation am entweichen gehindert werden, dann hat das nichts mit einem schwarzen Körper im eigentlichen Sinn zu tun?

Genau.

Ein Schwarzer Körper und ein Schwarzes Loch haben zunächst mal NICHTS miteinander zu tun.


Eben, ein schwarzer Körper wandelt das was er aufnimmt in Wärmebewegung um.
Ein SL strahlt auch ständig wieder ab, für uns halt unsichtbar weil die Frequenz(en) sehr hoch ist/sind.

Kurt
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Aug 2023 20:17    Titel: Antworten mit Zitat

Kurt hat Folgendes geschrieben:
Ein SL strahlt auch ständig wieder ab, für uns halt unsichtbar weil die Frequenz(en) sehr hoch ist/sind.

Wenn die hypothetische Hawkingstrahlung tatsächlich existiert, sind die Frequenzen extrem niedrig, die Strahlung ist extrem langwellig in der Größenordnung des Schwarzschildradius.




_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 785
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 27. Aug 2023 20:47    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Kurt hat Folgendes geschrieben:
Ein SL strahlt auch ständig wieder ab, für uns halt unsichtbar weil die Frequenz(en) sehr hoch ist/sind.

Wenn die hypothetische Hawkingstrahlung tatsächlich existiert, sind die Frequenzen extrem niedrig, die Strahlung ist extrem langwellig in der Größenordnung des Schwarzschildradius.





Wenn Materie ins SL fällt dann wird sie "zerrieben", also in ihre Grundbausteine zerlegt. Diese strahlen mit sehr hoher Frequenz, für uns immer noch unsichtbar.

Die Anregung der Strahlung erfolgt durch direkte Einwirkung der "gefressenen" Materie und durch innere Vorgänge im SL, also Resonanzschwingungen des SL. .
Bei der Strahlung sollte es also unterschiedliche Strahlungsintensitäten geben.

Kurt
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 27. Aug 2023 20:52    Titel: Re: Der schwarze Körper Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ein Schwarzer Körper und ein Schwarzes Loch haben zunächst mal NICHTS miteinander zu tun.


Warum "zunächst mal"?
Ich bin nur davon ausgegangen, dass im Grunde jeder Körper mit Temperatur größer dem absoluten Nullpunkt als schwarzer Körper angesehen werden kann.
Beim SL nur eben irgendwie als Sonderfall, in dem die innenflächen durch die Gravitation "verspiegelt" sind und somit nur im inneren ein ständiger Energieaustausch im Strahlungsgleichgewicht durch Absorbtion und Emmittierung stattfindet.
In Kapitel 5.1. unter folgendem link kann die Öffnung des Systems geöffnet und geschlossen werden.
https://qudev.phys.ethz.ch/static/content/courses/phys4/phys4_fs11/phys4_11_Kapitel5.pdf


TomS hat Folgendes geschrieben:

Wenn die hypothetische Hawkingstrahlung tatsächlich existiert, sind die Frequenzen extrem niedrig, die Strahlung ist extrem langwellig in der Größenordnung des Schwarzschildradius.





Ich dachte es handelt sich dabei um Mikrowellenstrahlung?
Wie kann eigentlich überhaupt em-Strahlung vom EH entweichen und gleichzeitig jede Strahlung und Materie am entweichen gehindert werden?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Aug 2023 23:24    Titel: Antworten mit Zitat

Kurt hat Folgendes geschrieben:
Wenn Materie ins SL fällt dann wird sie "zerrieben" …

In dem Fall strahlt jedoch nicht das SL sondern die Akkretionsscheibe außerhalb des EH.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 785
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 28. Aug 2023 12:10    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Kurt hat Folgendes geschrieben:
Wenn Materie ins SL fällt dann wird sie "zerrieben" …

In dem Fall strahlt jedoch nicht das SL sondern die Akkretionsscheibe außerhalb des EH.

Solange sie noch nicht "zerrieben" ist sehen wir diese Strahlung.
Ist sie zerrieben dann nicht mehr, sie strahlt deswegen aber immer noch.
Wie stark sie dann noch strahlt wenn sie im SL eingebunden ist das ist wohl noch nicht bekannt.

Frage:
Kann man einen Neutronenstern direkt sehen, also im sichtbaren und von uns erkennbaren Bereich, oder ist nur die Strahlung an den Polen erkennbar.

Kurt
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Aug 2023 13:13    Titel: Antworten mit Zitat

Jetzt wird's wieder indiskutabel.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
masterpie



Anmeldungsdatum: 13.11.2019
Beiträge: 410

Beitrag masterpie Verfasst am: 28. Aug 2023 19:38    Titel: Antworten mit Zitat

Geht halt nix über die Belustigung durch Kurts Volksverdummungsphysik. Er muss immer wieder zeigen, das er keine Ahnung hat, nicht bereit ist, was dazu zu lernen und seine Beiträge inhaltlich immer mehr unwissenschaftlich ausufern, wenn nicht dem ganzen Treiben vom Admin ein Riegel vorgeschoben wird.
Schade, das so interessante Themen und Diskussionen immer wieder nur gestört werden - wie man das als Troll halt so macht.

Gruß, Masterpie Tanzen

_________________
Wir denken zu viel und fühlen zu wenig. (Charlie Chaplin)
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 785
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 28. Aug 2023 21:26    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Jetzt wird's wieder indiskutabel.


Die Erde strahlt, es ist halt "nur" Wärmestrahlung", ein Stern strahlt, ist halt für und sichtbar, ein Neutronenstern strahlt, ist mehr oder weniger sichtbar.
Ein SL führt die Reihe fort, dessen Strahlung ist halt für uns (noch) nicht erkennbar.

Würde das mit dem EH stimmen dann würde nichts nach aussen dringen, weder Strahlung (ob für uns sichtbar/erkennbar oder nicht), noch die Wirkungen die das SL in seiner Umgebung zum SL machen.
Es wäre ganz einfach nicht da.

Kurt

.
nub
Gast





Beitrag nub Verfasst am: 28. Aug 2023 21:32    Titel: Antworten mit Zitat

Ja Kurt und wenn du einen Generator an steven hawkings sarg installierst bekommst du eine ewige Energiequelle weil der nur noch am rotieren is.
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 785
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 28. Aug 2023 21:41    Titel: Antworten mit Zitat

nub hat Folgendes geschrieben:
Ja Kurt und wenn du einen Generator an steven hawkings sarg installierst bekommst du eine ewige Energiequelle weil der nur noch am rotieren is.


Da gäbs wohl ein Geräuschproblem.

Kurt
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 28. Aug 2023 21:41    Titel: Antworten mit Zitat

Handelt es sich denn bei einem schwarzen Loch um einen physikalischen Körper? Sie sind doch genauso Himmelskörper, wie auch Sterne und Planeten.

Das Geheimnis der dunklen Körper:
https://www.mpg.de/11208542/geschichte-schwarze-loecher



https://qudev.phys.ethz.ch/static/content/courses/phys4/phys4_fs11/phys4_11_Kapitel5.pdf
Zitat:
Jeder Körper bei einer endlichen Temperatur T emittiert elektromagnetische Strahlung. Typische Beispiele dafür sind heisse Körper, bei einigen 1000 K, wie die Sonne oder die Glühwendel einer Glühbirne, die Strahlung im sichtbaren Frequenzbereich emittieren. Aber auch kältere Objekte emittieren Strahlung:
Zum Beispiel bei Raumtemperatur (300 K) vornehmlich Infrarotstrahlung oder
nahe dem absoluten Nullpunkt der Temperaturskala (∼ 4 K) Mikrowellenstrahlung. Daher spielt die allgegenwärtige thermische Strahlung eine wichtige Rolle in Wissenschaft und Technik.
Die elektromagnetische Strahlung entsteht dabei durch thermisch angeregte
Schwingungen von Ladungen (Elektronen, Atomkerne, Ionen) im betrachteten
Körper.
In einem Festkörper sind die Schwingungen der vielen Freiheitsgrade (Grössenordnung 10^23) sehr stark gekoppelt, was zu einem kontinuierlichen
Strahlungsspektrum führt. Die Form des Strahlungsspektrums hängt, wie wir
sehen werden, in guter Näherung nur von der Temperatur T und der Dimen-
sion (1D, 2D, 3D) des Körpers ab, nicht aber von seiner detaillierten Struktur
oder seinen chemischen Eigenschaften.


Die Temperatur eines SL sinkt immer weiter, je größer sein Schwarzschildradius ist bzw. je größer das SL ist. Das hängt auch nicht mit der Struktur des SL zusammen. In diesem Bild könnte man den CMB auch anders interpretieren. Schließlich könnte die Hawking-Strahlung der SL's im sichtbaren Universum von der Strahlung primordialer SL nach dem Urknall überlagert sein.

Abschnitt 5.2:
Zitat:
Unter der Annahme, dass ein idealer schwarzer Strahler realisiert ist, gehen Materialeigenschaften nicht in dessen spektrale Energiedichte u(ν) ein und u(ν) hängt nur von der Temperatur ab und ist zudem homogen und isotrop.
Ein weitgehend idealer schwarzer Körper lässt sich gut durch den in Ab-
schnitt 5.1 besprochenen Hohlraum realisieren. Wenn wir den Hohlraum mit
einer kleinen Öffnung versehen (siehe Abb. 5.1), können wir die austretende Strahlung nutzen, um die Energiedichte der Strahlung innerhalb des Körpers zu charakterisieren. Dabei soll die Öffnung so klein sein, dass sich die Energiedichte im Hohlraum nicht oder nur sehr langsam ändert. Gleichzeitig kann von aussen eintretende Strahlung die Energie im Hohlraum nur geringfügig ändern.


Ich verstehe das so, dass der ideale schwarze Körper einen abgeschlossenen Hohlraum darstellt, in dem sich ein physikalischer Körper befindet.
Das Loch wird dabei nur benötigt, um die Strahlung im Hohlraum messen zu können. Gerade weil ein Energieein- bzw. austritt durch das Loch möglichst minimiert werden soll, muss das Loch sehr klein sein. In diesem Bild befindet sich das innere im Strahlungsgleichgewicht mit den Wänden. Die Wände und der innere Körper emittieren und absorbieren gleichermaßen Strahlung.


Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was dagegen sprechen sollte bei den SL's das gleiche Modell anzuwenden? Gerade der Bezug rein zur Temperatur und die Beliebigkeit der Struktur kann doch nicht totaler Zufall sein. Sicher ist ein SL zu allererst ein Ergebnis der Gleichungen der ART und das ist zudem sehr passend zu den Beobachtungen und ein idealer schwarzer Körper nur eine Idealisierung.
Dennoch könnten sich doch so grundsätzliche physikalische Prinzipien wie die Gravitation und die Thermodynamik an dieser Stelle durchaus ergänzen oder ist das wirklich auch nur eine Geschichte?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5082

Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Aug 2023 11:23    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Handelt es sich denn bei einem schwarzen Loch um einen physikalischen Körper?


Nein, ein Schwarzes Loch besteht nur aus leerem Raum mit einer Singularität in der Mitte.

Zitat:
Ich verstehe das so, dass der ideale schwarze Körper einen abgeschlossenen Hohlraum darstellt, in dem sich ein physikalischer Körper befindet.


Der Hohlraumstrahler ist nur eine Möglichkeit, einen schwarzen Körper praktisch zu realisieren. Genau genommen ist es das Loch, das sich wie ein schwarzer Körper benimmt. Da muss sich auch nichts im Inneren befinden.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 29. Aug 2023 18:05    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Handelt es sich denn bei einem schwarzen Loch um einen physikalischen Körper?


Nein, ein Schwarzes Loch besteht nur aus leerem Raum mit einer Singularität in der Mitte.

Zitat:
Ich verstehe das so, dass der ideale schwarze Körper einen abgeschlossenen Hohlraum darstellt, in dem sich ein physikalischer Körper befindet.


Der Hohlraumstrahler ist nur eine Möglichkeit, einen schwarzen Körper praktisch zu realisieren. Genau genommen ist es das Loch, das sich wie ein schwarzer Körper benimmt. Da muss sich auch nichts im Inneren befinden.


Die äußere Lösung der Schwarzschildmetrik ist aber nur bis zum EH eindeutig und die Singularität eine unphysikalische, nicht eindeutige innere Lösung. Die äußere Lösung endet also in einem endlich ausgedehnten EH. Eigentlich tauchen in den Berechnungen ja sogar schon auf dem EH Singularitäten auf. Auch wenn der EH beim hypothetischen durchqueren keine scharfe Grenze darstellt, so ist er aber aus unendlicher Entfernung scharf berechenbar.

Richtig und wenn das Loch verschlossen wird, so gelangt weder Energie hinein oder hinaus. Das Loch macht man im Experiment ja nur rein, um das innere vermessen zu können. Man kann das theoretisch mit immer kleiner werdenden Kästen mit Löcher ineinander verschachteln, wie eine Matroschkapuppe. Wenn dann noch der innerste Kasten infinitesimal klein ist, so wird ein unendlicher Fluss der Strahlung von außen nach innen srömen, da das Strahlungsgleichgewicht bis zum kleinsten Kasten niemals erreicht wird.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Aug 2023 18:36    Titel: Antworten mit Zitat

Das folgende hat mit dem Thread eigentlich nichts zu tun.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Die äußere Lösung der Schwarzschildmetrik ist aber nur bis zum EH eindeutig ...

... und die innere ist innerhalb eindeutig (dort, wo sie existiert)

antaris hat Folgendes geschrieben:
und die Singularität ist ...

nicht Bestandteil der Mannigfaltigkeit, also nicht Bestandteil der Lösung.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Eigentlich tauchen in den Berechnungen ja sogar schon auf dem EH Singularitäten auf. Auch wenn der EH beim hypothetischen durchqueren keine scharfe Grenze darstellt, so ist er aber aus unendlicher Entfernung scharf berechenbar.

Er ist exakt berechenbar und stellt keine irgendwie geartet Grenze für die Lösung der Metrik dar (nur in ungeeigneten Koordinaten).

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 29. Aug 2023 20:54    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

... und die innere ist innerhalb eindeutig (dort, wo sie existiert)


Gibt es im inneren Bereiche an denen keine Lösung existiert?
Was bedeutet das?

TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
und die Singularität ist ...

nicht Bestandteil der Mannigfaltigkeit, also nicht Bestandteil der Lösung.


Also ist das der Punkt im inneren, an dem keine Lösung existiert?


TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Eigentlich tauchen in den Berechnungen ja sogar schon auf dem EH Singularitäten auf. Auch wenn der EH beim hypothetischen durchqueren keine scharfe Grenze darstellt, so ist er aber aus unendlicher Entfernung scharf berechenbar.

Er ist exakt berechenbar und stellt keine irgendwie geartet Grenze für die Lösung der Metrik dar (nur in ungeeigneten Koordinaten).


Dann gibt es einen stetigen Übergang von äußerer zur inneren Lösung?
nub
Gast





Beitrag nub Verfasst am: 01. Sep 2023 02:37    Titel: Antworten mit Zitat

Ich denke so ein schwarzes Loch ist etwas was TomS wirklich schlaflose Nächte bereitet, kann er doch nicht verstehen was im inneren vor sich geht, geschweige denn es zu berechnen. Das muss wirklich frustrierend sein.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Sep 2023 05:30    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Gibt es im inneren Bereiche an denen keine Lösung existiert?
Was bedeutet das?

Siehe

antaris hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
und die Singularität ist ...

nicht Bestandteil der Mannigfaltigkeit, also nicht Bestandteil der Lösung.

Also ist das der Punkt im inneren, an dem keine Lösung existiert?

Ja. Dort hat die Theorie sozusagen einen Defekt.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Dann gibt es einen stetigen Übergang von äußerer zur inneren Lösung?

Wenn man geeignete Koordinaten wählt, gibt es von vornherein nur eine einzige Lösung, die Außen- und Innenraum umfasst.

Am Ereignishorizont geschehen zwei Dinge: 1) der Außenraum ist vom Innenraum entkoppelt; aus dem Innenraum können keinerlei Signale in den Außenraum gelangen. 2) die Wahl spezieller Koordinaten führt zu einer Koordinatensingularität; dies ist ein Artefakt der Koordinaten und kann behoben werden.

https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_metric#Alternative_coordinates

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 01. Sep 2023 14:52    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Wenn man geeignete Koordinaten wählt, gibt es von vornherein nur eine einzige Lösung, die Außen- und Innenraum umfasst.

Am Ereignishorizont geschehen zwei Dinge: 1) der Außenraum ist vom Innenraum entkoppelt; aus dem Innenraum können keinerlei Signale in den Außenraum gelangen. 2) die Wahl spezieller Koordinaten führt zu einer Koordinatensingularität; dies ist ein Artefakt der Koordinaten und kann behoben werden.

https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_metric#Alternative_coordinates


Aber prinzipiell sind alle Lösungen mit den verschiedenen Koordinaten mathematisch richtig und dennoch kann maximal nur eine Lösung zutreffend sein? Die Lösung mit Schwarzschildkoordinaten erzeugt Oberflächensingularitäten und eine Singularität im Zentrum? Könnte das auch koordinatenfrei berechnet werden?
Was genau ist das unphysikalische an der Singularität?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Sep 2023 15:42    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Aber prinzipiell sind alle Lösungen mit den verschiedenen Koordinaten mathematisch richtig und dennoch kann maximal nur eine Lösung zutreffend sein?

Nein.

Alle Lösungen sind Lösungen, und sie sind innerhalb ihres gemeinsamen Gültigkeitsbereiches vollständig äquivalent. Das Zauberwort heißt Diffeomorphismeninvarianz, d.h. Invarianz unter Koordinatentransformationen. Z.B. ist in der flachen Raumzeit sowohl ein kartesisches als auch ein sphärisches Koordinatensystem möglich; beide sind äquivalent.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Die Lösung mit Schwarzschildkoordinaten erzeugt Oberflächensingularitäten und eine Singularität im Zentrum?

Die Singularität im Zentrum ist allen Lösungen gemein. Die Singularität am Horizont ist ein Artefakt, d.h. die Transformationen von dort regulären Koordinaten zu den bekannten Schwarzschildkoordinaten ist dort singulär.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Was genau ist das unphysikalische an der Singularität?

Die Singularität im Zentrum ist ein Defekt der ART, im Rahmen der ART beweisbar unvermeidlich. Die Singularität am Horizont ist ein Artefakt des ungeschickten Koordinatensystems.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 01. Sep 2023 21:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ok das ist dann alles im Schwarzschildbild aber damit lassen sich eher langsam rotierende Objekte beschreiben.
Zur Beschreibung der SL's reicht das nicht, da sie sehr schnell rotieren und darum muss die Kerr-Metrik genutzt werden?

Wenn mit geeigneten Koordinaten die Metrik bis an die Singularität heranreicht, wie sieht dann der Übergang von eindeutiger Lösung zu singulärer Lösung aus?

https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_singularity#Curvature
Zitat:
More generally, a spacetime is considered singular if it is geodesically incomplete, meaning that there are freely-falling particles whose motion cannot be determined beyond a finite time, being after the point of reaching the singularity. For example, any observer inside the event horizon of a non-rotating black hole would fall into its center within a finite period of time. The classical version of the Big Bang cosmological model of the universe contains a causal singularity at the start of time (t=0), where all time-like geodesics have no extensions into the past. Extrapolating backward to this hypothetical time 0 results in a universe with all spatial dimensions of size zero, infinite density, infinite temperature, and infinite spacetime curvature.


Die endliche Zeit, die eines frei fallenden Partikels benötigt, um innerhalb des EH die Singularität zu erreichen, kann nicht bestimmt werden bevor der Punkt der Singularität erreicht wurde? Die Geodäten sind keine Geraden auf der gekrümmten Raumzeit mehr? Gilt das für einen unendlich entfernten Beobachter und für die Eigenzeit des Partikels?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Sep 2023 22:36    Titel: Antworten mit Zitat

Die Singularität am Horizont nur der Koordinatentransformation geschuldet.

Stell dir vor, du hast eine Funktion f(x), oder ein Integral über diese Funktion. Nun betrachte die Koordinatentransformationen



Damit handelst du dir Probleme ein, die nicht an der Funktion selbst liegen.


Die geodätische Unvollständigkeit besagt letztlich nur, dass eine Singularität genau dann vorliegt, wenn man einer Geodäte folgt, und diese plötzlich endet.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8586

Beitrag jh8979 Verfasst am: 01. Sep 2023 23:16    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Ok das ist dann alles im Schwarzschildbild aber damit lassen sich eher langsam rotierende Objekte beschreiben.
Zur Beschreibung der SL's reicht das nicht, da sie sehr schnell rotieren und darum muss die Kerr-Metrik genutzt werden?

Die allgemeine Ignoranz an Wissen ist hier wirklich unglaublich: Ich hab was gelesen, daher weiß ich alles....
HeinrichUnverzagt



Anmeldungsdatum: 24.08.2023
Beiträge: 6
Wohnort: Baunatal

Beitrag HeinrichUnverzagt Verfasst am: 02. Sep 2023 03:07    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Das folgende hat mit dem Thread eigentlich nichts zu tun.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Die äußere Lösung der Schwarzschildmetrik ist aber nur bis zum EH eindeutig ...

... und die innere ist innerhalb eindeutig (dort, wo sie existiert)

antaris hat Folgendes geschrieben:
und die Singularität ist ...

nicht Bestandteil der Mannigfaltigkeit, also nicht Bestandteil der Lösung.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Eigentlich tauchen in den Berechnungen ja sogar schon auf dem EH Singularitäten auf. Auch wenn der EH beim hypothetischen durchqueren keine scharfe Grenze darstellt, so ist er aber aus unendlicher Entfernung scharf berechenbar.

Er ist exakt berechenbar und stellt keine irgendwie geartet Grenze für die Lösung der Metrik dar (nur in ungeeigneten Koordinaten).
Aruna_Gast
Gast





Beitrag Aruna_Gast Verfasst am: 02. Sep 2023 08:05    Titel: Antworten mit Zitat

HeinrichUnverzagt hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Das folgende hat mit dem Thread eigentlich nichts zu tun.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Die äußere Lösung der Schwarzschildmetrik ist aber nur bis zum EH eindeutig ...

... und die innere ist innerhalb eindeutig (dort, wo sie existiert)

antaris hat Folgendes geschrieben:
und die Singularität ist ...

nicht Bestandteil der Mannigfaltigkeit, also nicht Bestandteil der Lösung.

antaris hat Folgendes geschrieben:
Eigentlich tauchen in den Berechnungen ja sogar schon auf dem EH Singularitäten auf. Auch wenn der EH beim hypothetischen durchqueren keine scharfe Grenze darstellt, so ist er aber aus unendlicher Entfernung scharf berechenbar.

Er ist exakt berechenbar und stellt keine irgendwie geartet Grenze für die Lösung der Metrik dar (nur in ungeeigneten Koordinaten).


Nur Zitat ohne Eigenleistung?
Was will uns der Nichtautor damit?

grübelnd
Aruna_Gast
Gast





Beitrag Aruna_Gast Verfasst am: 02. Sep 2023 08:06    Titel: Antworten mit Zitat

sagen
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 02. Sep 2023 09:06    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Ok das ist dann alles im Schwarzschildbild aber damit lassen sich eher langsam rotierende Objekte beschreiben.
Zur Beschreibung der SL's reicht das nicht, da sie sehr schnell rotieren und darum muss die Kerr-Metrik genutzt werden?

Die allgemeine Ignoranz an Wissen ist hier wirklich unglaublich: Ich hab was gelesen, daher weiß ich alles....


Ich kann die Kritik nicht so recht einordnen. Der Tenor ist doch, dass nicht rotierende SL in der Natur nicht existieren? Sind die o.g. Aussagen auch auf die Kerr oder Kerr/de-Sitter Metrik anwendbar?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5082

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Sep 2023 15:11    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Ich kann die Kritik nicht so recht einordnen. Der Tenor ist doch, dass nicht rotierende SL in der Natur nicht existieren? Sind die o.g. Aussagen auch auf die Kerr oder Kerr/de-Sitter Metrik anwendbar?


Auch rotierende Schwarze Löcher bestehen aus leerem Raum und einer Singularität.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 02. Sep 2023 17:42    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
antaris hat Folgendes geschrieben:
Ich kann die Kritik nicht so recht einordnen. Der Tenor ist doch, dass nicht rotierende SL in der Natur nicht existieren? Sind die o.g. Aussagen auch auf die Kerr oder Kerr/de-Sitter Metrik anwendbar?


Auch rotierende Schwarze Löcher bestehen aus leerem Raum und einer Singularität.


Das hab ich doch gar nicht in Frage gestellt. Aber ok, wenn man nun ganz allgemein sagt, dass alle SL, vollkommen unabhängig von der verwendeten Metrik, aus leerem Raum und einer Singularität bestehen, dann ist das jetzt bei mir auch angekommen.
Aruna_Gast
Gast





Beitrag Aruna_Gast Verfasst am: 03. Sep 2023 08:47    Titel: Antworten mit Zitat

Tritt das Informationsparadoxon auch bei schwarzen Strahlern auf?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 03. Sep 2023 09:26    Titel: Antworten mit Zitat

Nein.

Das sogenannte Informationsparadoxon ist eine Umschreibung für den Verlust der Unitarität; dieser ist in der Quantenmechanik eine simple Konsequenz der Schrödingergleichung.

Wenn ein reiner Quantenzustand psi gegeben ist, entspricht dies dem Dichteoperator



mit der Projektoreigenschaft



Diese bleibt unter Zeitentwicklung sicher erhalten, da letztere durch den unitären Operator U(t) gegeben ist, d.h.








Bei einem schwarzen Strahler dürfen wir annehmen, dass er sich prinzipiell in einem derartigen reinen Zustand befindet, wir diesen jedoch aufgrund unserer Unkenntnis des Mikrozustandes praktisch durch den statistischen Operator



beschreiben. Dieser hat diese Projektoreigenschaft von vornherein nicht



allerdings ist dies kein intrinsisches Problem des Mikrozustandes sondern lediglich unserer mangelnden Kenntnis desselben.


Bei einem schwarzen Loch nehmen wir nun an, dass dieses durch Kollisionen zweier hochenergetischer Elementarteilchen entsteht.

Vor der Kollision haben wir dann zwei Teilchen in der näherungsweise flachen Raumzeit mit







und der Schwerpunktsenergie d.h. der invarianten Masse des Gesamtsystems



Dies entspricht einem reinen Zustand.

Nach dem vollständigen Verdampfen des schwarzen Lochs haben wir ein "Gemenge" thermischer Hawkingstrahlung (Gemenge, da sich die Temperaturen der Strahlung über die Dauer des Verdampfens ändert). Das entspräche jedenfalls prinzipiell einem gemischten Zustand.

Der Prozess des Kollapses sowie der anschließenden Verdampfung überführt demnach einen reinen in-Zustand der beiden Teilchen in einen gemischten out-Zustand der thermischer Hawkingstrahlung



wobei kein unitärer Operator U existiert, der diese Zeitentwicklung beschreibt. Das verletzt die Grundregeln der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie.

Da der o.g. Streuprozess zweier hochenergetischer Teilchen jedoch Gegenstand der Quantenfeldtheorie ist, führt dies auf folgende unhaltbare Situation:
1) Die Quantenfeldtheorie ohne Betrachtung der Gravitation führt sicher nicht auf schwarze Löcher, während die klassische Betrachtung dieser Kollision im Rahmen der ART ohne Quantenfeldtheorie ein schwarzes Loch der Masse M erzeugen muss.
2) Die Quantenfeldtheorie mit Betrachtung der Gravitation bzw. ART in klassischer Näherung führt für ein schwarzes Loch der Masse M auf einen thermischen Zustand der Temperatur T ~ 1/M, was wiederum die Regeln der Quantenfeldtheorie verletzt. (2) ist gerade der sogenannte Informationsverlust, da die Kenntnis des Eingangszustandes fast vollständig verloren geht; die thermische Strahlung sagt uns nichts über den Eingangszustand, außer der Masse M, während man diesen nach den Regeln der Quantenfeldtheorie prinzipiell exakt aus dem Endzustand ermitteln kann – Teilchensorten, Impulse Spin … – da U unitär und damit invertierbar ist.

Dieses Problem lässt sich auch nicht einfach reparieren. Es gibt bisher keinen Ansatz für eine Theorie der Quantengravitation, die es erlaubt, den unitären Streuprozess mittels geeignetem U für eine Situation zu berechnen, in der man klassisch ein schwarzes Loch erwartet, d.h.




Zurück zur thermischen Strahlung: Hier ist ein unitäres U bekannt, und ein reiner Zustand prinzipiell möglich, d.h. man könnte prinzipiell durch exakte Messung aller Photonen und weiterer Teilchen in und aus der Sonne den quantenmechanischen Zustand der Gaswolke, aus dem sie entstanden ist, exakt berechnen. Für ein mikroskopisches schwarzes Loch ist dagegen aus der Hawkingstrahlung nicht mal berechenbar, ob es aus zwei hochenergetischen Elektronen oder aus einem Elektron und einem Positron entstanden ist.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Aruna_Gast
Gast





Beitrag Aruna_Gast Verfasst am: 04. Sep 2023 06:14    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Zurück zur thermischen Strahlung: Hier ist ein unitäres U bekannt, und ein reiner Zustand prinzipiell möglich, d.h. man könnte prinzipiell durch exakte Messung aller Photonen und weiterer Teilchen in und aus der Sonne den quantenmechanischen Zustand der Gaswolke, aus dem sie entstanden ist, exakt berechnen. Für ein mikroskopisches schwarzes Loch ist dagegen aus der Hawkingstrahlung nicht mal berechenbar, ob es aus zwei hochenergetischen Elektronen oder aus einem Elektron und einem Positron entstanden ist.


Danke für die ausführliche Antwort.
Anschlussfrage:
Der Messprozess ist ja nicht unitär (beschrieben).
Bzw. wenn man ein QM-System in einem angeregten Zustand hat, bildet die Zeitentwicklung der Zustandsfunktion zwar alle möglichen Abstrahlungszeitpunkte ab, aber gemessen wird nur ein bestimmter.
Kann man dennoch von den gemessenen abgestrahlten Photonen auf die Photonen schließen, die zur Anregung des Zustandes geführt haben?
Bei der Information die eine absorbierte EM-Welle enthält, kann es ja auch auf die genaue zeitliche Reihenfolge ankommen.
Ist die Information dieser Reihenfolge noch nach einem Messprozess erhalten?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Sep 2023 07:45    Titel: Antworten mit Zitat

Nach dem Messprozess gemäß orthodoxer Kollapsinterpretation sind derartige Informationen sicher verschwunden, da für verschiedene Zeitentwicklungen n immer die selben Endzustände a resultieren:



In den Matrixelementen



d.h. in den Wahrscheinlichkeiten sind noch Informationen über die Geschichte des Zustandes kodiert.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 04. Sep 2023 20:25    Titel: Antworten mit Zitat

Also entsteht der Informationsverlust beim Kollaps zu einem SL, wenn die Materie verdampft und dann nach und nach über die Hawkingstrahlung abgegeben wird? Die verdampfte Materie ist dann inmaterielle Energie oder Wärmestrahlung?
Bisher dachte ich, die Hawkingstrahlung entsteht auf dem EH, wenn ein Teilchen außen und das Antiteilchen innen vom EH erzeugt wird, sodass sich dann aber beide nicht mehr annihilieren können.
Wie kann das SL überhaupt verdampfen und seine Energie über die Hawkingstahlung abgeben, wenn die gesamte Masse (gefangen?) in der Singularität und außen herum nur Vakuum ist?
antaris



Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 556
Wohnort: In einem chaotischen Universum

Beitrag antaris Verfasst am: 06. Sep 2023 20:19    Titel: Antworten mit Zitat

Habe ich wieder irgendwas falsch verstanden?
Ich verstehe nicht, wie das SL über die Hawkingstrahlung Strahlung abgeben und mehr oder weniger schnell verdampfen soll, wenn doch der Ursprung in der in der Raumzeit allgegenwärtigen Fluktuation der virtuellen Teilchen liegt. Entsteht ein virtuelles Teilchen(-paar) "genau" auf dem EH, so annihilieren sie sich nicht. Das Teilchen wird "abgestrahlt" und das Antiteilchen fällt in das SL.

https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/nachrichten/2014/stilles-loch-emittiert-hawkingstrahlung/
Zitat:
Hawkingstrahlung soll vom Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ausgehen, wenn dort ein virtuelles – also nicht real existierendes – Teilchen-Antiteilchen-Paar entsteht. Solche Teilchenpaare gehen gemäß der Quantenelektrodynamik ständig aus dem Vakuum hervor, doch vernichten sich Materie und Antimaterie für gewöhnlich sofort wieder gegenseitig. In der Nähe des Ereignishorizonts aber ist es möglich, dass das Antiteilchen in das Schwarze Loch hineinstürzt, während das Materieteilchen entkommt und das Schwarze Loch so tatsächlich Strahlung abgibt.


Liegt der Ursprung für die Energie der Hawkingstrahlung nicht in der Raumzeit, mittels der virtuellen Teilchen und nicht aus dem SL? Ich finde es schon bemerkenswert, dass bei diesem Prozess nur das Teilchen für uns sichtbar bleibt und so eben mal "aus dem Nichts" Materie entsteht. Das Antiteilchen fällt ja in das SL. Oder kann auch andersherum, das Teilchen in das SL stürzen und das Antiteilchen abgestrahlt werden?

Die ART beschreibt die Gravitationsenergie, welche im Zentrum des SL singulär wird aber was sind die empirischen Argumente, dass sich massebehaftete Materie genauso verhält und nicht ab genügend hoher Energien bzw. Drücke einen Zustand maximaler Dichte einimmt und die Materie sozusagen in ein Korsett aus Raumzeit "eingezwängt" wird?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18399

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Sep 2023 21:25    Titel: Antworten mit Zitat

antaris hat Folgendes geschrieben:
Entsteht ein virtuelles Teilchen(-paar) "genau" auf dem EH, so annihilieren sie sich nicht. Das Teilchen wird "abgestrahlt" und das Antiteilchen fällt in das SL.

Es geht nicht um virtuelle Teilchen oder Teilchen-Antiteilchen-Paare. Das findest du zwar allenthalben, ist aber in der Sache falsch.

Zitat:
Hawkingstrahlung soll vom Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ausgehen, wenn dort ein virtuelles – also nicht real existierendes – Teilchen-Antiteilchen-Paar entsteht. Solche Teilchenpaare gehen gemäß der Quantenelektrodynamik ständig aus dem Vakuum hervor, doch vernichten sich Materie und Antimaterie für gewöhnlich sofort wieder gegenseitig. In der Nähe des Ereignishorizonts aber ist es möglich, dass das Antiteilchen in das Schwarze Loch hineinstürzt, während das Materieteilchen entkommt und das Schwarze Loch so tatsächlich Strahlung abgibt.

Teilweise Käse.

Hawking's Rechnung basiert auf neutralen, freien Spin-Null Bosonen. Diese sind ihre eigenen Antiteilchen; das selbe gilt für Photonen. Eine Annihilation im Sinne der Quantenfeldtheorie findet nicht statt. Virtuelle Teilchen d.h. innere Linien / Propagatoren in Feynmandiagrammen kommen in der Rechnung nicht vor, da es sich um wechselwirkungsfreie Teilchen handelt.

Hawking-Strahlung - Erläuterungen zu Hawkings Originalarbeit | Wikipedia
Virtuelle Teilchen und Hawkingstrahlung | FAQ im Physikerboard

Vieles andere wird von Leuten erfunden, die in ihren ganzen Leben noch kein einziges Feynman-Diagramm berechnet haben.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Sonstiges