Ist Gravitation eine Scheinkraft?

[quantom]

Gravitation (Schwerkraft) wird durch die Allgemeine Relativitätstheorie als ein Effekt erfaßt, interpretiert und mit guter Genauigkeit bestimmt, der durch die Krümmung des Raum-Zeit-Kontinuums zustande kommt.

Ist dies nun schon eine Erklärung dieser merkwürdigen Erscheinung "Gravitation", oder nur deren Beschreibung?

Beispiel: Können die thermodynamischen Gleichungen für einen Motor als seine Erklärung angesehen werden, oder eher als seine Beschreibung?

[Quantenmechaniker]

Zitat von quantom

Ist dies nun schon eine Erklärung dieser merkwürdigen Erscheinung "Gravitation", oder nur deren Beschreibung?

Das ist meines Erachtens eine Geschmacksfrage. Letztlich kann man auf jede Antwort wieder mit der Frage "Warum?" reagieren. Eine letzte Erklärung gibt es wohl nie.

Dass die Krümmung des Raumes den Teilchen die Bahnen vorschreibt, finde ich eigentlich eine ganz anschauliche, einleuchtende Erklärung. Zumal die Krümmung tatsächlich messbar und nicht rein Abstrakt postuliert ist.

Gruß,
Joachim

[quantom]

FrAGE: Wer krümmt den Raum? Standardanwort: Die Massen. Frage: Wie krümmen die den Raum? Antwort?

[Quantenmechaniker]

Zitat von quantom

FrAGE: Wer krümmt den Raum? Standardanwort: Die Massen.

Korrektur eines Besserwissers: Nein, der Energie-Impuls-Tensor krümmt den Raum.

Zitat von quantom

Frage: Wie krümmen die den Raum? Antwort?

Gut, dass du nicht fragst warum.

Wie die die unterschiedlichen Energieformen den Raum krümmen, ist eigentlich nur intelligent erraten. Kennt du den Landau-Lifschitz Theoretische Physik Band 2? Dort wird das ganz gut geschildert. Es werden erstmal Symmetrieforderungen gestellt. Der Raum muss so gekrümmt werden, dass das Gesamtsystem Lorentz-Invariant ist. Damit kommt nur ein Skalar, ein Vierervektor, ein Tensor oder gar etwas höheres in Frage. Nun braucht man aber um die möglichen Raumkrümmungen vollständig beschreiben zu können einen Tensor, daher kommt nur noch die Masse multipliziert mit irgend einem Tensor (zum Beispiel dem metrischen Tensor) infrage, oder eben ein Tensor. Ersteres bereitet das Problem, dass dann das Licht keine Trägheit und Schwere verursachen würde und damit die Energieerhaltung verletzt wird. Elektrische Felder und Wellen haben jedoch, ebenso wie massive Objekte, einen Energie-Impuls-Tensor, also ist dieser Tensor der Massenkrümmer unserer Wahl.

Es ist also sozusagen die Minimallösung unter gegebenen Nebenbedingungen: Man stellt die einfachste Gleichung auf, die keine Symmetrien verletzt und versucht dann experimentell zu verifizieren, ob das passt. Und siehe da, es kommt ganz gut hin.

Inwiefern ist das nun anschaulich? Es ist nicht so, dass man sagen kann: "Massen haben kleine Häkchen, mit denen sie sich im Raum-Zeit-Gefüge festkrallen und es verbiegen." Aber man kann sagen: "Es gibt in der Natur den Hang zu gewissen Symmetrien und die Raumkrümmung spiegelt eine gemeinsame Symmetrie von Raumkrümmung und Energieverteilung wieder."

Zudem ist es meines Erachtens einfach ersichtliach, dass die uns umgebenden Objekte irgendwie auf ihre Umgebung einwirken müssen um Wechselwirkungen mit anderen Objekten zu haben. Die ART ist ja eine lokale Theorie. Jede Energie krümmt den Raum nur genau dort, wo sie sich befindet.

Gruß,
Joachim

[quantom]

Ja, ja, ist ja schon gut. Aber ich habe ja gerade nicht gefragt, wie die Raumkrümmung beschrieben wird. Nicht nach Tmn, nicht nach dem Ricci-Tensor, nicht nach... Das kennt ja mittlerweile fast jeder.

Sondern was der physikalische Mechanismus ist. Nach soetwas sollte ein Physiker immer fragen.

[Quantenmechaniker]

Zitat von quantom

Sondern was der physikalische Mechanismus ist. Nach soetwas sollte ein Physiker immer fragen.

Also doch kleine Fingerchen, die an der Raumzeit biegen? Mit solchen Bildern kann ich nicht dienen. Sorry.

Ein Symmetrieprinzip als Mechanismus finde ich ganz zufriedenstellend.

Gruß,
Joachim

[quantom]

Macht ja nichts, kann ja noch werden. Symmetrieprinzip ist kein Mechanismus, bittschön, ist ein Prinzip, wie der Name schon sagt. Man sollte sich nicht immer gleich in Tensoren etc. flüchten, wenn man z. B. den Mechanismus einer Kinderschaukel erklären soll. Fragen zur Umweltphysik waren bei uns in Wien seinerzeit ganz beliebte, aber auch gefürchtete Fragen. Und Gravitation ist zweifelsfrei ein Bestandteil unserer Umwelt.

[Quantenmechaniker]

Nur mal so aus Neugier: Was wäre denn ein Beispiel für einen Mechanismus, den du akzeptieren würdest?

Interessant wäre natürlich eine Theorie, die Masse und Energie direkt auf Schwingungen oder andere Anregungen in der Raumzeit zurückführen. Stringtheorien gehen in diese Richtung. Aber davon diese zu beweisen sind wir noch weit entfernt. Und auch wenn wir sie haben, werden wir wohl nie Stringtheorie benutzen um die Kinderschaukel zu erklären. Da nimmt man Newtons F=GmM/r^2 als treibende Kraft und F=ma als Kraft-Beschleunigungsbeziehung. Besser noch arbeitet man mit Drehmoment und Drehimpulsänderung. Aber ein Mechanismus ist das auch nicht. Oder doch?

Gruß,
Joachim

[quantom]

Na ja. Erstmal habe ich Probleme mit dem Begriff Zeit, wie ich schon früher hier einmal geschrieben habe: m. E. ist Zeit nur ein Meta-Parameter zur Abbildung von Raumstrukturen und deren Inhalte aufeinander. Das nur so nebenbei. Also wäre die 4D-Struktur der Raumzeit ein Unsinn, denn Zeit wäre eine Funktion von xyz oder anderen Raumstrukturen und 4d-RZ dann in bezug auf die Zeit redundant.

Dann müsste man sich einmal vorstellen, was so ein Feld ist. Z. B. besteht es aus Gravitonen, die durch einfachen Stoß Impuls auf die Massen (Was ist Masse?) übergeben. Das ist ein Mechanismus. Wenn man soetwas aber erzählt, lachen sich die Leute aus der ART kaputt.

In der Kernphysik (Reaktorphysik) ist es Tagesgeschäft (Streuung, Absorption, Spaltung, Resonanzstreuung etc.). Bei den ART-Leuten geht so etwas nicht mehr, weil die Formalismen eingefahren sind und so lange nicht geändert werden können, bis einer z. B. feststellt, daß es gar keine Grenzgeschwindigkeit gibt. Dann beginnt das Spiel von neuem

Also Mechanismus ist z. B. elastischer Stoß oder Absorption.

Ein Fundamentalproblem haben wir - auch in der Quantenphysik: wir kennen in der Regel die Urdaten nicht, aus denen Theorien entwickelt werden. Beispielsweise waren die Messungen von Eddington am Beginn des 20. Jh. bei der Sonnenfinsternis in Afrika keineswegs so, daß die Einsteinsche Ablenkung des Sonnenlichtes ohne weiteres bestätigt wurde. Im Gegenteil, man hätte genauso klassische Ansätze heranziehen können, um diese Daten zu erklären.

Auch die Periheldrehung ist keinesfalls so genau bewiesen, wie immer dargestellt wird. Also: man kenn die Urdaten nicht oder nur selten. In der Quantenphysik sind dann wieder die Verschränkungsdaten sehr mager oder ungenau. Das kriegt man aber nur zu Gesicht, wenn man in der Arbeitsgruppe ist. Ich kenne das aus der Reaktorphysik sehr gut. Nur wenn man direkt an der Quelle ist und die Vielzahl der Daten hat und sich mit ihnen jahrelang beschäftigt, kann man sagen, ob die Schlußfolgerungen belastbar sind oder nicht.

Mechanismus also: Elastischer Stoß, und: Wo ein Ding ist, kann kein zweites mehr sein. In Erweiterung dann Paulisches Ausschlußprinzip.

[Quantenmechaniker]

Zitat von quantom

In der Kernphysik (Reaktorphysik) ist es Tagesgeschäft (Streuung, Absorption, Spaltung, Resonanzstreuung etc.). Bei den ART-Leuten geht so etwas nicht mehr, weil die Formalismen eingefahren sind und so lange nicht geändert werden können, bis einer z. B. feststellt, daß es gar keine Grenzgeschwindigkeit gibt. Dann beginnt das Spiel von neuem

Also Mechanismus ist z. B. elastischer Stoß oder Absorption.

Sorry, aber der Mechanismus von elastischem Stoß und Absorption wird, wenn man's richtig macht, genau so erklärt wie die Raumzeitkrümmungen in der ART. Es gibt eine einlaufende Welle (bei Photonenstoss eine elektromagnetische Welle, bei Elektronen, Protonen oder Alphas eine deBrogile-Welle). Diese Welle regt lokal ein Teilchen an, das eine sekundäre Kugelwelle erzeugt. Die Interferenz von einlaufender ebener Welle und auslaufender Kugelwelle erzeugt die Streuamplituden in verschiedenen Richtungen.

Kernphysikalische Wechselwirkungen sind reichlich kompliziert aber nehmen wir doch mal die elektromagnetische Anziehung: Ein positive Ladung wirkt lokal als Quelle des Feldes. Dieses Feld nimmt, einer Kontinuitäts-Bedingung folgend, mit 1/r^2 ab und bewirkt, dass eine entfernte negative Ladung angezogen wird.

Nun die ART: Eine Masse bewirkt eine lokale Krümmung der Raumzeit, diese Krümmung nimmt mit der Entfernung, einem ähnlichen Prinzip folgend, mit 1/r^2 ab und bewirkt, dass eine entfernte Masse angezogen wird.

Dass beim elektrischen Feld Streuversuche durch Reihenentwicklung in einzelne Quantenprozesse zerlegt werden können, macht aus dem selben Prinzip ein Mechanismus?

Gruß,
Joachim