Photon am Ereignishorizont
 

Das am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches stationäre Licht (sofern man die radial nach außen gerichtete Komponente betrachtet) wurde hier schon einige male erwähnt. Ich möchte die Deutung dieses Effektes nochmal zur Diskussion stellen.

Zunächst ein paar Beiträge dazu:

@Edward R. Harrison, Kosmologie, 1984, S.300
@G. Beyvers, E. Krusch, Kleines 1x1 der Relativitätstheorie, 2007 S.303
Bei Kip S. Thorne in "Gekrümmter Raum und verbogene Zeit" ist es eine Gummihaut, die mit c einfällt.

@Ed Bertschinger, MIT
Mit dem Licht "bewegt" sich auch der EH radial mit c nach außen. Der mit c einfallende Raum ist nur ein Bild. Gemäß der ART wird die Raumzeit bei entsprechender Bewegung von Massen zwar tangential mitgezogen (frame dragging), aber nicht radial angesaugt. Schade, denn dann gäbe es kein Verständnis Problem.

Nach dieser Beurteilung von Joachim

@Joachim, Link von Marco Polo erhalten
scheint nichts dagagen zu sprechen, sich Koordinatensysteme einzurichten. Massen überqueren den EH mit c, weshalb nicht ein mit c einfallendes Koordinatensytem definieren, unabhängig davon, ob es Massen mitführt oder nicht?

Aber gewinne ich damit mehr Verständnis? Das Licht bewegt sich lokal mit c, relativ wozu?

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
Ich danke Dir! Ich glaube ich werde diese mir bis dato unbekannten Jungs lieben! ;)
Relativ zu: s.u. ;)
Verständnis? Wir hätten ein Ruhesystem für Photonen. Und damit verginge für Photonen Zeit. Und wir müssten erklären können "wie" das Photon am EH ruht. ...
Zitat von Timm:"[...] aber nicht radial angesaugt."
Wird sie aber doch!

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hi SCR,

Ich weiß, wie verführerisch diese Vorstellung ist!

Das Photon ruht aber nicht, es bewegt sich lokal mit c.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
Du hast mich durchschaut ;).
EDIT:
Dr. Gottfried Beyvers
Edward R. Harrison (Muß mich korrigieren: Von Harrison hatte ich doch schon gehört)
Kip Stephen Thorne

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

wir können uns ja mal überlegen, ob der Raumeinfall wie ein Kartenhaus in sich zusammenfällt, wenn man sich einige Konsequenzen anschaut.

Was schließt der entfernte Beobachter? Unter der Annahme, der Raum überschreitet den EH mit c, könnte er auf die Idee kommen, daß der Raum zwischen ihm und dem schwarzen Loch expandiert.

Dann plaziert er gedanklich zwischen sich und dem SL Sterne, die vom Raum mitbewegt radial Richtung SL fallen und stellt fest, daß deren Rotverschiebung mit zunehmender Entfernung zunimmt, in Analogie zu den vom expandierenden Raum mitbewegten Galaxien. Am EH und am kosmischen Horizont geht die Rotverschiebung gegen unendlich. Objekte jenseits beider Horizonte entfernen sich mit ÜLG.

Die Nichteinholbarkeit der Sterne und Galaxien durch ein Lichtsignal. Gilt für beide Szenarien, sofern der zeitliche Abstand hinreichend groß ist.

Gezeitenkräfte. Physiker behaupten, daß in fernster Zukunft, sollte die Beschleunigung der Expansion unvermindert anhalten, chemische Bindungen und selbst Atome zerrissen werden. Martin Bojowald vergleicht die Separierung von Teilchen in der Phase der inflationären Expansion des Universums mit jener am EH eines schwarzen Loches (in "Zurück vor den Urknall").

Das sind aber nur Belege dafür, daß Gravitation und Expansion zu ähnlichen Phänomenen führen. Man könnte einwenden, Objekte, die Richtung SL fallen, beschleunigen - im Gegensatz zu den mitbewegten Galaxien - relativ zum Mikrowellen Hintergrund, was der entfernte Beobachter allerdings nicht feststellen kann.

Was gibt es sonst noch Stichhaltiges, womit die Vorstellung vom einfallenden Raum als reine Krücke entlarft wird?

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,

na, da fragst Du ja genau den Richtigen :D.

Aber ich schaue einmal, was ich für Dich tun kann:
Falls der Raum tatsächlich in ein SL einfällt dann würde er es auch meines Erachtens am EH mit c tun (?).

Da wir im Universum eine generelle Raumexpansion beobachten müsste so ein Einfall des Raums in ein SL im Umkehrschluss (Achtung!) für einen entfernten Beobachter in meinen Augen aber mit einer Raumkontraktion einhergehen.
Es wird aber nirgendwo eine solche Kontraktion beobachtet - Ganz im Gegenteil: der Raum expandiert immer schneller und egal in welche Richtung man schaut.

Damit ist ein Einfallen des Raums in ein SL meines Erachtens definitiv widerlegt.

Gut so? Ansonsten hätte ich noch ein paar Zitate auf Lager ;).

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Ich habe eh so meine Probleme mit dem "fallenden Raum"; Fallen impliziert Bewegung; Bewegung liegt dann vor, wenn sich die Koordinaten irgendwelcher Objekte mit der Zeit verändern.

Was um Himmels Willen sind denn die Koordinaten des Raumes, die sich dann da auch noch zeitlich ändern sollen ?
Wogegen bewegt sich denn der Raum ?

Ich schätze, die Sache mit dem fallenden Raum ist nur ein Bild, das man nicht zu ernst nehmen darf, das einem aber als Eselsbrücke dienen kann, sich manchen Sachverhalt besser zu merken. Soll verdeutlichen, warum nichts - nicht mal Licht - herauskommt.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo,

ein Paar Überlegungen von mir, einfach in die Runde geworfen.

Ein SL der ART ist vor allem ein "zeitliches" SL. Ein Vorgang am EH dauert aus der Ferne betrachtet ewig.

Eine "ruhende" EM-Welle? Das könnte ein statisches E-Feld sein.
Ein konstant änderndes E-Feld - Magnetfeld.
Ein nicht konstant änderndes E-Feld - EM-Welle.

Könnte man eine EM-Welle bei geeignet gewählter Geschwindigkeitsänderung als ein statisches E-Feld wahrnehmen?


Gruss, Johann

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Uli,

o.k. - Gehen wir davon aus: Alles, was sich bewegt, bewegt sich nur gegen die (Koordinaten der) Raumzeit.

1. Die ART begründet doch die Gravitation (und die damit einhergehende Bewegung/Beschleunigung von Materie) alleine durch die Krümmung der Raumzeit, d.h. die Geodäten sind zum SL hin gekrümmt - Ist das erst einmal richtig?
2. Eine Geodäte ist zudem meines Wissens keine Einbahnstraße - Ist das auch richtig?
3. Und falls das beides stimmt:
Jetzt führen auf jeden Fall von außen Geodäten in das SL - Sonst würde dort ja nichts "hineinfallen". Und egal wie stark sie gekrümmt sind - Es besteht durch sie eine Verbindung von (weit außerhalb) zum Inneren des SL.
Also müsste doch irgendetwas (Prädestiniert auf Grund seiner Masse: Eben das Photon) eine dieser Geodäten auch in umgekehrte Richtung nutzen können - Was hält es zurück?
4. Und zu guter Letzt: Wie erklärt man "mit klassischen Mitteln" das ruhende Photon am EH?
[EDIT:] Sehe gerade JoAx hat schon "vorgelegt" - Lasse es gerade "wirken" ;).

Danke!

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

seine träge Masse hält es zurück. Einem Photon kann man zwar keine Ruhemasse zuschreiben, aber eine träge Masse. Ein Apfel fällt aufgrund seiner trägen Masse zu Boden, weil er der "Einbahnstraße" folgt. Warum die Raumzeit-Geodäte eine Einbahnstraße ist und keine Zweibahnstraße, konnte bisher noch niemand erklären. Hast du eine Idee?

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Photon am Ereignishorizont
 

@SCRGenau das ruft so ein Bild auf den Plan. Denn dann bewegt das Photon sich lokal mit c.

@Uli
Es sind die Koordinaten der vom einfallenden Raum mitbewegten Materie.

Nochmal, ich will dieses Bild nicht verteidigen, das wäre ganz falsch verstanden. Vielmehr erhoffe ich mir Lerngewinne durch dessen Widerlegung. Gefolgt von einer physikalisch richtigen und dennoch verständlichen Erklärung des seltsamen Verhaltens dieses Photons. Mehr nicht.

@Uli
Wogegen bewegt sich denn das Photon?

@Uli
Das ist so, selbstverständlich.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Bauhof,
Ja: An der Geodäte wird (in Richtung Gravi-Zentrum) gezogen und dagegen muß das fliehende Photon erst einmal ankommen.

EDIT:
Und bezüglich der Koordinaten: Im Ergebnis sollte es doch egal sein ob ich das Koordinatensystem zum Objekt oder das Objekt zum Koordinatensystem bewege -
Das ist doch schon der Kern des Relativitätsprinzips bezogen auf Materie untereinander.
Im konkreten Fall "Photon am EH" ist die Bewegung des Koordinatensystems in meinen Augen sogar eine äußerst plausible (die?) Lösung um die reale Beobachtung in in Einklang zu bringen mit "Das Photon bewegt sich mit c".

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,

wenn die Raumzeit sich nicht relativ zu Materie bewegen soll dann sollten wir die Frage einfach so formulieren:
Wenn ich beobachten kann, dass in Bezug zu mir etwas stillsteht/sich nicht bewegt/ruht - bezeichnet man dann nicht das beobachtete Objekt und mich als ein Ruhesystem? :cool:

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

selbst wenn du beobachtest, dass sich etwas relativ zu dir gleichförmig bewegt, kannst du dich auch als in einem Ruhesystem befindlich ansehen. Ausnahme: Du spürst Beschleunigungkräfte an deinem Körper.

Das Wörtchen "man" (im obigen Zitat) kann als weiteres Inertialsystem angesehen werden. In dem kann der darin ruhende Beobachter dich sehr wohl als bewegt sehen.

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Johann,

gut, daß Du die EM-Welle erwähnst. Die Autoren, die bildhafte Erklärungen anbieten, sprechen von Phtonen oder Lichtblitzen. Marco Polo hat in einem anderen Thread zurecht daraufhin gewiesen, daß man besser von EM-Wellen sprechen sollte, die sich von A nach B bewegen.

Allerdings weiß ich nicht, ob das an der Diskussion viel ändert. Ich hoffe es ist richtig zu sagen, auch die EM-Welle breitet sich lokal mit c aus. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, daß man von einem "statischen E-Feld" sprechen kann. Vielleicht können Uli oder Marco Polo oder andere Experten sich dazu äußern.

Wenn sich die EM-Welle aber von A nach B bewegt, würde das ja bedeuten, daß A mit B koinzidiert, da sich A und B auf dem EH befinden. Was aber auch nur unterstreicht, daß die EM-Welle nicht vorankommt, obwohl sie mit c unterwegs ist.

Ich will den einfallenden Raum nicht als Physik verteidigen, ich wurde hier fürchte ich mißverstanden. Es lag mir daran, herauszufinden, ob man dieses so ungemein hilfreiche Bild - ohne die Einsteinschen Gleichungen bemühen zu müssen - mit einer halbwegs intuitiven Argumentation als unphysikalisch widerlegen kann. Z.B. A beobachtet die Objekte B und C. Beide entfernen sich antriebslos beschleunigt. Zwischen A und B dehnt sich der Raum aus, C ist im freien Fall in Richtung eines Gravitationszentrums. Mit welchem Recht kann A nicht behaupten, beide fallen, oder der Raum dehnt sich in beiden Fällen aus. Natürlich ist diese Situation präpariert. Unterstellt, A ist darauf angewiesen, Messungen mit B und C zu machen, wie kann er Unterscheidungen treffen?
Aber es müßte etwas besseres geben.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Wenn damit ein "elektrostatisches Feld" gemeint ist, dann hat das sicherlich keine Wellennatur: eine "elektrostatisches Feld" ist eine Idealisierung - es beschreibt die statische Situation, die sich nach langer Zeit einstellt, wenn eine elektrische Ladung einen Ort erreicht hat und dort ruht. Probeladungen erfahren dann eine zum Produkt der Ladungen proportionale und zum Quadrat der Entfernung inverse Kraft.
Es findet keine Ausbreitung statt - in diesem idealisierten Grenzfall ist alles statisch.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Uli,

stimmst Du zu, daß besagtes radiale Photon (bzw. EM-Welle) lokal (gemäß SRT) sich mit c durch das Vakuum bewegt. Ich vermeide bewußt "durch den Raum" zu sagen. Bei meinen Quellen ist zwar von Raum die Rede, aber das mag ja ungenau sein. Vielleicht hast Du eine andere Vorstellung?

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Ja Timm: das ist ja eines der beiden Basis-Prinzipien der Speziellen Relativität: die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. In allen Koordinatensystemen, die im Sinne der Speziellen Relativität inertial sind, pflanzt sich Licht im Vakuum mit derselben Geschwindigkeit c fort.
Geht man zu beschleunigten Koordinatensystemen über oder nimmt die Gravitation mit hinzu, dann kommt die von dir genannte Einschränkung einer lokalen Messung hinzu.
Und zwar misst man relativ zu dem gewählten Koordinatensystem. Die Aussage "relativ zum Vakuum" macht m.E. keinen Sinn, denn das Vakuum definiert kein Koordinatensystem.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo,

Das weiss ich auch nicht. Ich dachte mir nur, dass da bei der Zunahme der Gravitation, diese sich immer mehr in der zeitlichen Komponente äussert, dass ein Schwarzes loch zwar zeitlich, aber nicht räumlich isoliert wäre. Dafür könnte auch sprechen, dass ein SL elektrisch geladen sein kann. Das elektrostatische Feld (zeitunabhängig) kann "raus", das EM-Feld (zeitabhängig) dagegen nicht. In diese Richtung wollte ich weiter überlegen. :)

Das ist das Problem der Singularität (imho). Alles, was in radialer Richtung (zeitlich?) getrennt sein müsste, befindet sich in einem Punkt. Stimmt's?


Gruss, Johann

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Uli, das ist eigentlich der Kern meiner Frage. Könntest Du bitte definieren, welches Koordinatensystem Du genau meinst. Es kann ja nicht dasjenige des EH sein, auf dem das Photon sich befindet.

Volle Zustimmung. Aber es bleibt die nervige Frage, relativ zu welchem Koordinatensystem dann.

An der Sache selbst gibt es nichts zu rütteln. Und man kann sagen, das ist so, fertig. Das Photon ist bei r = 2M stationär, bewegt sich aber mit c. Eine halbwegs der Intuition zugängliche Erklärung scheint es nicht zu geben.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Koordinatensysteme sind frei wählbar: in einem beliebigen Koordinatensystem bewegt sich Licht lokal mit c.
Wenn du von weit draußen auf den Ereignishorizont schaust, scheint das Photon still zu stehen; aber das ist auch keine lokale Messung. Du musst schon hingehen und wenn du dann da bist, dann läuft eine Uhr derart ab, dass du wieder c misst.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Dann wähle ich das Koordinatensystem so, daß es den EH radial mit c überschreitet, wie einfallende Massen auch. Dann wäre dieser Nebenschauplatz abgehakt.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Johann,

Du sprichst wahrscheinlich die Umwandlung von Raum und Zeit in einem SL an. Eine äußerst kuriose Sache. Ich vermute, daß die elektrische Ladung eines geladenen SLes auch außerhalb meßbar ist, wie die gravitative Wirkung auch. Diese Feldlinien verlaufen radial, haben also im Vergleich zu den EM-Wellen keine transversale komponente. Das könnte der Grund sein. Wobei mir die Bezeichnung "entweichen" nicht so gut gefällt.

Aber ich finde, der unmittelbar einleuchtende Grund ist der: Die Fluchtgeschwindigkeit ist > c, deshalb kann Licht nicht entweichen.


Ich bin mir nicht sicher, ob Du die Singularität meinst, oder ob Du sagen willst, die Singularität ist für den EH verantwortlich?

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
Dann müsste das aber auch für ein Graviton gelten - Oder?

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Wir haben zwar noch keine Theorie der Gravitonen; aber ich würde davon ausgehen, dass das so ist wie du sagst - zumindest für reelle Gravitonen. Für Gravitationswellen ist der Ereignishorizont sicherlich ebenso durchdringlich wie für Licht.

Um das statische Feld zu erzeugen, das Objekte anzieht, müssen schwarze Löcher keine Gravitonen abstrahlen. Beim Kollaps zum schwarzen Loch ist eine entspechende Toplogie der Raumzeit derart entstanden derart, dass keine Geodäten den Ereignishorizont kreuzen.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

Uli hat schon alles gesagt.

In manchen Darstellungen ist noch von einem fossilen Gravitationsfeld die Rede. Damit soll ausgedrückt werden, daß sein Zustand beim Kollaps, also beim erstmaligen Entstehen des EH eingefroren ist. Ich finde das allerdings weniger glücklich, diese Sicht ist auf den entfernten Beobachter beschränkt. Für ihn bleibt tatsächlich am EH die Zeit stehen (unendliche Rotverschiebung).

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Uli,
Dem kann ich nicht zustimmen: Es führen Geodäten in ein SL hinein - Damit kreuzen Geodäten den EH.

Weiterhin: Nähern / Vereinigen sich zwei SL (oder ein SL und eine "größere" Masse), beeinflussen beide die Krümmung der Raumzeit - das Gravitationsfeld eines SL kann deshalb in meinen Augen nicht als statisch betrachtet werden.

Und als generelle Anmerkung:
Die Beobachtungen an einem SL werte ich als einen sehr deutlichen Hinweis darauf dass es sich bei der Gravitation um eine Nah- und nicht um eine Fernwirkung handeln muß - Denn es kann (bis evtl. auf die Hawking-Strahlung an den Polen eines rotierenden SL) NICHTS einem SL entkommen.
(Unter "Nahwirkung" fällt bei mir auch Druckgravitation - Die scheidet in meinen Augen aber wegen anderer Gründe aus)

P.S.: Sorry, jetzt sind wir schon wieder bei der Gravitation - Passt das noch zum Thread-Titel?

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Stimmt natürlich: Geodäten führen hinein, aber nie hinaus - sie sind ja zeitlich gerichtet.
Ich wollte eigentlich nur gesagt haben, dass die derart sind, dass nichts herauskommt, aber wie ich es sagte, war es platt falsch. :(

AW: Photon am Ereignishorizont
 

???
Es wurde noch nie ein SL oder die Hawkingstrahlung beobachtet.
Das sind rein hypothetische Objekte.
Wenn ein SL verdampfen wuerde, so muesste die Information der Objekte die in das SL gefallen sind wieder zum Vorschein kommen.
Aber ohne einen physikalischen Traeger. (Remanents)
Oder die Strahlung muesste Informations sogenannte Biophotonen enthalten. Zu Biophotonen man koennte sie auch Hawkingphotonen nennen gbt es einen Eintrag bei Esowatch :-) Hawking selbst steht noch nicht drin.

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo richy,
Falsch: Ein SL habe ich doch schon selbst im Fernsehen gesehen ;).
Ernsthaft: Du hast selbstverständlich Recht -> Alles zum SL ist hypothetisch.

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR und richy,

die Hinweise, die die Existenz SLer nahelegen sind ziemlich erdrückend. Sterne umkreisen das Zentrum der Milchstraße so schnell (die Bahnen wurden mit hoher Genauigkeit vermessen), daß die dafür verantwortliche gewaltige Masse nur mit der Annahme eines SLes verträglich ist.

Das Informationsparadoxon scheint mir nicht endgültig gekläert, obwohl Hawking die Wette zurückgenommen hat. Das schließe ich aus den etwas spekulativen Versuchen von Martin Bojowald, das Thema mir der SQG aufzuarbeiten.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
1. Wie soll selbst aus Sicht eines entfernten Beobachters für etwas die Zeit stillstehen das zeitlos ist? Das Photon dürfte meiner Meinung nach durch den Zeitaspekt gar nicht berührt werden (und dann auch nicht für einen externen Beobachter) bzw. in dieser Form gar nicht existieren.
Wahlweise:
2. Der Beobachter und das Photon bilden ein Ruhesystem. Damit vergeht für ein Photon Zeit.

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

für ein Photon gibt es kein "Ruhesystem". Es ist in jedem Inertialsystem mit der Geschwindigkeit v=c unterwegs.

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Bauhof,
das hattest Du zuvor aber anders beantwortet:
Und laut (gängiger) Definition eines Ruhessystems war diese Antwort meines Erachtens nach korrekt.

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

dazu ein paar Gedanken. Stellen wir uns eine Uhr vor, die vom entfernten Beobachter B aus radial in Richtung SL fällt und und bei jedem Tick einen Lichtpuls aussendet. Da sich die Uhr beschleunigt entfernt, kommen die Lichtpulse in immer größerem zeitlichen Abstand bei B an. Unmittelbar vor Erreichen des EH sendet die Uhr den letzten Puls, der gerade noch entweichen kann. Beim nächsten Tick ist sie schon auf dem EH und der Puls bleibt stehen, das aber nur aus der Sicht von B. Dies ist der Effekt der Zeitdilatation. Für B bleibt die Zeit auf dem EH stehen, da zwischen 2 mal Tick unendlich viel Zeit vergeht.

Aus der Zeitdilatation leitet sich unmittelbar die gravitative Rotverschiebung ab, kontinuierlich von der Uhr abgestrahltes Licht kommt immer stärker rotverschoben bei B an und wird unendlich, wenn der EH erreicht ist. Man kann ja Licht als schnell gehende Uhr auffassen. Obwohl die Uhr den EH mit c durchquert (weil am EH die Gravitationskraft unendlich ist), erscheint sie B wie "eingefroren". Weil am EH ist die gravitative Zeitdilatation unendlich ist. Im Umkehrschluß würde ein Beobachter in der Nähe des EH Sterne in windeseile kommen und vergehen sehen.

Ich fürchte, ich habe etwas zu weit ausgeholt.

"gar nicht existieren" würde ich nicht sagen. Dieses Photon ist vom Beobachter zwar raumartig getrennt (dessen nach innen geneigter Lichtkegel verläuft tangential zum EH). Der Beobachter kann es sich aber als "ganz normal" existierendes Photon vorstellen, das sich dort lokal mit c bewegt, wie Eugen schon sagte.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

..ist es nicht so, dass die photonen auch am EH für alle betrachter C besitzen??
die tatsache, dass kein sichtbares licht abgestrahlt wird würde ich der durch die zeitdilatation hervorgerufene änderung der frequenz nahe 0 zuschreiben.. (extremste rotverschiebung)

beste grüsse,
andre

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo andreD,

auch in beschleunigten Systemen kann man die SRT lokal anwenden. Deshalb hat die Aussage, dieses Photon bewegt sich mit c, nur lokale Gültigkeit. Für den entfernten (streng genommen unendlich entfernten) Beobachter ist seine Frequenz und damit seine Energie = 0, er kann es sich nur lokal vorstellen. Die Tatsache, daß es nicht entweichen kann, ist Folge der Fluchtgeschwindigkeit > c bei einem SL, die das Photon nicht hat und das hat mit der Zeitdilatation nichts zu tun. Diese betrifft die Wahrnehmung des entf. Beobachter.

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

hier die Definition eines Ruhesystems laut dem Lexikon der Physik:
"...dasjenige Inertialsystem, in welchem ein sich beliebig bewegter Körper im betrachteten Moment ruht".

Nun muss man dabei beachten:
(1) Alle Inertialsysteme bewegen sich relativ zueinander mit Geschwindigkeiten, die kleiner als c sind. Alle Beobachter bewegen sich deshalb relativ zueinander mit v<c.

(2) Das Photon ist kein "beliebig bewegter Körper", denn es bewegt sich in allen Inertialsystemen mit v=c.

(3) Aus (1) und (2) folgt, dass es kein Inertialsystem gibt, in dem das Photon ruht. [1]

Ich kann keinen Widerspruch zu meinem früheren Beitrag finden.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Deshalb ist auch die oft gebrauchte Redewendung "Aus der Sicht eines Photons" nicht konform mit der SRT, sondern metaphysisch.

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
Willst Du mir also sagen
a) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 1.000 km/h zischt förmlich an Beobachter B vorbei,
b) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 0,5 c erscheint Beobachter B dagegen viel langsamer - wegen der größeren ZD und
c) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 0,8 c kriecht letztendlich an Beobachter B vorbei - wegen der noch viel größeren ZD?

Aber vielleicht stehe ich auch wieder einmal auf dem Schlauch.

Und zu Deinem "Uhr mit Lichtblitz"-Beispiel:
Bewege Dich als Beobachter B doch einmal paralell zur fallenden Uhr mit (Aber aufpassen: Du mußt seitlich am SL vorbei - sonst ... ;)).
Wie sieht es denn dann Deiner Meinung nach aus?

Nein: Licht ist keine Uhr - Licht ist zeitlos (s.u.).
Da gebe ich Bauhof vollkommen recht:
Also muß es sich auch in dem IS des Beobachter B mit c bewegen (und nicht nur "lokal mit c").
"Rotverschoben": Klar. "E bis nahzu 0": Ja. Aber immer und stets mit v=c auf mich zu unterwegs - Und nicht mit v=0:
Das wäre nämlich dann - und da widerspreche ich Dir vehement, Bauhof - ganz klar ein Ruhesystem nach gängiger Definition (Oder - was ich schon sagte - Das Photon existiert eben gar nicht).
Die Punkte 1-3 sind von Dir, Bauhof, oder?

Aber ich bin ja durchaus lernwillig (und hoffentlich auch -fähig ;)).
Wie muß ich mir das jetzt also vorstellen:
Bis ganz knapp vor dem EH hat jedes Photon für den Beobachter B noch v=c, am EH plötzlich v=0 - Oder gibt es da irgendwo einen fließenden Übergang?
Und wie sieht es denn hinter dem EH aus? Haben die Photonen dort dann v>c oder v=c oder v<c? Oder fliegt jedes Photon mit c auf die Mitte des SL zu? (Statt über v alternativ gerne auch über die ZD erläutert - "Fluchtgeschwindigkeit dort >c" kann als bekannt vorausgesetzt werden: Aber Was machen die Photonen in einem SL "anstatt zu entkommen"?).

P.S.:
- Eine ZD geht immer mit einer LK einher - Die betrachten wir die ganze Zeit nicht mit.
- Am SL sprechen wir vom freien Fall - Ich möchte zu manchen diesbezüglich bereits besprochenen Inhalten an dieser Stelle auf den Thread "ZP und grav. ZD" verweisen.
- Ich bezweifle dass am EH ist die Gravitationskraft unendlich ist.
- Masselose Teilchen = kein Ruhesystem = bewegen sich immer mit c = zeitlos = kein Spin (nur Helizität).

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo zusammen,

wenn ich auch kurz Stellung beziehen darf.

Man muss zwischen einer Uhr und einem Photon am EH unterscheiden.

Ein Freifall-Koordinatensystem ist auch am EH lokal ein Inertialsystem.

Die Zeit vergeht also in diesem lokalen Inertialsystem völlig normal.

Das kann man aber nicht auf ein Photon am EH übertragen.

Es wird auch immer wieder behauptet, dass aus unendlicher Entfernung (flache Raumzeit) ein Objekt quasi am EH einfriert, wenn es sich diesem nähert.

So wie ich das verstanden habe, gilt dies aber nur für Schwarzschildkoordinaten, also für die äussere Metrik.

Für die innere Metrik müssen angeblich die Kruskal-Szekeres-Koordinaten verwendet werden, wenn man Wikipedia Glauben schenkt.

Ein Photon kann den EH anhand dieses Koordiantensystems von innen heraus nie erreichen, braucht also unendlich lang.

Lokal gesehen bewegt es sich aber stes mit c.

Man muss also bei der ART genauso wie bei der SRT auf die Wahl und die damit verbundenen Eigenheiten, bezüglich des verwendeten Bezugssystems acht geben.

Weiter möchte ich mich dazu aber nicht hervorwagen. :o

Gruss, Marco Polo

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Marco Polo,
Warum nicht? Das war gut - Sehr gut. Zumindest aus meiner Sicht.
Von daher stimmt es also dann wieder schon ... ;)

EDIT: Morgen frage ich Dich aber noch was - Jetzt erst einmal Gute N8!

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

Die Lichtgeschwindigkeit c ist in der ART keine Konstante mehr.
Sie ändert sich mit der Gravitation (rs) und mit dem Winkel (φ).
Für r -> ∞ erhält man den Wert für c der in der SRT eine Konstante ist.

c(φ) = c [1-rs/r(1+cos²φ)]

Wenn φ=90° oder φ=0° ist(LG senkrecht oder in Richtung der grav.Kraft) erhält man:

c(90°) = c (1-rs/r)
c(0°) = c (1-2rs/r)

Schwarzschildradius rs=gm/c² mit g=grav.Konstante(Newton)

Die LG wird in Richtung auf ein schwarzes Loch im Abstand vom doppelten rs gleich Null(bleibt stehen).
Die LG wird im Winkel von 90° dazu dann Null(bleibt stehen), wenn das Licht den rs tangiert.

:confused:
Das kann nicht sein! z.B.:
Photon: Ruhemasselos, Spin=1, keine Händigkeit/Helizität

Gruß EMI

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Guten Morgen EMI,

anscheinend lässt du dich nicht davon überzeugen, dass der Schwarzschildradius rs=2GM/c² ist. Und nicht GM/c².

2GM/c² ist sowohl nach ART als auch Newton massgeblich. Besonders interessieren dürfte dich die Tatsache, dass Schwarzschild sich bei der Berechnung von rS von Laplace inspirieren liess. :D (Insider-Gag)

GM/c² gilt aber nur für Kerr-Löcher mit max. Drehzahl. Man nennt dies dann aber natürlich nicht den Schwarzschildradius, sondern den Gravitationsradius rG, der erst für den Grenzfall der Schwarzschildlösung rS entspricht.

Das sollte man unterscheiden. Jetzt gibts bestimmt wieder Haue. ;)

Gruss, Marco Polo

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Dann rechne mal vor, auch wenns Off-Topic ist. Oder gib einen Link an, bei dem du dies schon mal berechnet hattest.

Spiesse drehe ich übrigens nur auf dem Grill um. :D

Grüsse, MP

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo EMI,
Ein Photon kann entweder Helizität +1 oder -1 haben. Da man meinen Aussagen aber nie trauen sollte bin ich selbstverständlich zum Nachweis verpflichtet ;). Also: Siehe z.B. hier
Oder z.B. Theoretische Physik 4, 2. Auflage, Florian Scheck, Springer-Verlag 2001, S. 114:
Oder mit meinen Worten: kein Ruhesystem -> kein Spin (bzw. Spin nur in einem Ruhesystem).

Den Rest von Dir "verdaue" ich gerade noch - Werde selbstverständlich meine dabei möglicherweise auftretenden Verdauungsbeschwerden hier kundtun ;).

Doch, kann man. Aber nachdem wir bei den Spießen sind ziehe ich diese Frage zurück und frage Marco Polo lieber "Warum denn nicht?" ;).

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo SCR,

es ist klar, daß diese bizarre Lösung der Einstein'schen Feldgleichungen ziemlich anti-intuitiv ist. Deswegen sind die Menschen von den außergewöhnlichen Eigenschaften der SLer auch so fasziniert. Edwin F. Taylor, der Verfasser des sehr informativen Buches "Exploring Black Holes" unterscheidet strikt zwischen "Bookkeeper coordinates" nennen wir sie mal Bc) und "Schwarzschild coordinates". Er will damit ausdrücken, daß der bookkeeper (der entfernte Beobachter) nicht die lokale Wirklichkeit beschreibt.

Bestes Beispiel dafür: In Bc nimmt die Lichtgeschwindigkeit bei Annäherung an das SL ab und ist am EH = 0, wie EMI das schon dargestellt hat.

EMI, in der Tat ist der Schwarzschildradius 2GM/c^2, oder Taylor und andere irren sich.

Ich muß mich genauer ausdrücken. Licht, genauer das E-Feld des Lichtes, schwingt mit einer definierten Frequenz f. Wenn nun das in Richtung EH fallende Objekt Licht einer bestimmten Frequenz aussendet, imitiert das eine Uhr. Diese tickt ja auch mit einer bestimmten Frequenz. In Bc tickt die Uhr zunehmend langsamer, sprich, die Frequenz des Lichtes nimmt ab und dessen Wellenlänge = c/f nimmt zu -> Rotverschiebung.

Mach ich gern. Zunächst stelle ich fest, daß die weit-weg-Zeit , immer schneller vergeht. Kurz vor dem EH sende ich Dir als Tschüß einen letzen Lichtpuls. Den erlebst Du allerdings nicht mehr, denn je nach dem, wir nahe ich schon dran bin, kommt der bei Deinen Nachkommen erst in Millionen oder sogar Milliarden Jahren an. Ich schaue Richtung Sonne und sehe sie explodieren, schade. Dann falle ich durch den EH, sage aber nicht hoppla, denn ich merke nichts davon. Ich habe mir nämlich ein besonders großes SL ausgesucht. Im Vergleich zu dem ich so klein bin, daß ich noch keine Gezeitenkräfte spüre. Ich entferne mich nun von Deinen Nachkommen mit Überlichtgeschwindigkeit (mit SRT kein Problem), jetzt, Moment, oh je es fängt an zu ziehen, eigentlich woll i --

Nähert man sich mit einer ultrastarken Rakete einem SL und kehrt zurück, dann landet man in der entfernten Zukunft.

Die Newtonsche Gravitationskraft GmM/R^2 erhält den Korrekturfaktor (1-R'/R)^-1/2. Dabei ist R' der Schwarzschildradius 2GM/c^2 und R der Radius vom m. Bei großem R geht dieser Faktor gegen 1, geht R gegen R', so wird er unendlich.

Jetzt muß ich erst mal Pause machen,

Gruß, Timm

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Man bezeichnet das Photon schon als Spin 1 -Teilchen ("Vektorboson").

I.a. erwartet man nun für eine Teilchen mit Spin S insgesamt (2S+1) Polarisationszustände. Das wären bei Spin 1 Teilchen also 3: Sz = -1, 0, +1.
Die Besonderheit bei masselosen Vektorbosonen ist, dass es nicht 3, sondern nur 2 Polarisationszustände gibt.

Die Projektion des Spins auf die Bewegungsrichtung
h = S . p / |p|
bezeichnet man als Helizität.

Nutzung der Helizität macht besonders für masselose Teilchen Sinn, denn nur für diese ist sie unabhängig vom Referenzsystem; für massive Teilchen lassen sich immer Systeme finden, die "schneller sind als das Teilchen", sodass die Bewegungsrichtung und damit die Helizität ihr Vorzeichen ändern.

Gruß,
Uli

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Hallo Timm,
Danke für Deine ausführliche Antwort. Diese Ausführlichkeit zeigt mir: Der Beobachter muß nicht sehen, was passiert - Er kann es sich im Detail vorstellen: Und da ruht das Photon eben zu ihm.
Und bei "LG ist am EH = 0" kann man das nun trotzdem nicht als Ruhesystem ansehen weil ...?
Und ist dieses LG=0 nun "echt" oder nur die "Erscheinung" für den Beobachter? (Schließlich haben wir immer noch als Aussage "Das Photon bewegt sich lokal mit c" da stehen)
Falls das so ist wird dort alles unendlich bescheunigt - und führt dort nun zu was: v=0, v=c oder gar v>c?
@EMI/Timm/Marco Polo:
Frage: Ist "in der klassischen Formel" die LK bereits berücksichtigt bzw. hat das EMI dadurch korrigiert (und falls ja: Korrekt ;))?

AW: Photon am Ereignishorizont
 

ok, aber müsste man dann nicht photonen mittels masse verlangsamen können?!
würden photonen die in der nähe grosser massen "erzeugt" wurden nicht langsamer bei uns ankommen?
das wurde doch bisher nicht beobachtet, sondern nur eine rotverschiebung der frequenz, oder?!

beste grüsse,
andre

AW: Photon am Ereignishorizont
 

Radarechos von Planeten, die nahe an der Sonne vorbeilaufen, kommen tatsächlich zeitverzögert zurück, aber nicht langsamer. Sie kommen mit c an. Die Gravitationsverschiebung dürfte sich annähernd kompensieren, vermute ich mal. Bei Annäherung an die Sonne ist das Signal blauverschoben, bei Entfernung rotverschoben,

Gruß, Timm