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Naturphänomene Kurioses und Rekorde aus der Tier- und Pflanzenwelt, atmosphärische und andere Naturschauspiele, verändertes Verhalten von Tieren ...

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Alt 10.05.2010, 14:40   #1
midstar*
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Ausrufezeichen Schwarzes Loch

Guten Tag,

ich bin eher noch ein Physiklaie und wage mich nur vorsichtig heran. Ich habe einiges über schwarze Löcher in betracht gezogen und weiß wieoft diese in Theorien miteinbezogen werden. Nun bin ich auf eine Theorie gestoßen die besagt, dass:

-Schwarze löcher ihre Gravitation durch absolute Kälte und das nicht vorhanden sein von Energie in den Atomen selbst beziehen

-diese "totale dichte" die Strahlungsspektakel bewirkt


Wenn man diesen Gedankengang fortsetzt finde ich ist er der Schlüssigste zur Theorie von SL.
Ab da kommt ihr ins Spiel:
-kann diese Theorie stimmen
-gibt es Widersprüche
-bin ich nicht auf dem neuesten Stand und stelle hier nur Müll zur Schau?
(-könnte mir jemand die funktionsweise von gravitation und ihre entstehung erläutern? entweder bin ich zu dämlich oder ich finde im www keine passende befriedigende Erklärung zum Thema Gravitation)

Wäre über jegliche Hilfe erfreut da mir diese Frage nach SL keine Ruhe mehr lässt aber ich noch zu unerfahren bin.

Geändert von midstar* (10.05.2010 um 14:44 Uhr).
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Alt 10.05.2010, 14:53   #2
Llewellian
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http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch

Und ja, die Theorie auf die du gestossen bist ist Müll.

Gravitation hat mit Temperatur eigentlich nix zu tun.

Und wenn "Kalte Atome" Schwarze Löcher erzeugen würden, hätten wir die schon längst... jedes mal wenn wieder einer ein Experiment mit Bose-Einstein Kondensat macht.

Und wir kriegen es definitiv kälter als im Weltraum ;o).
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Alt 10.05.2010, 15:09   #3
midstar*
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Nein.. das war anders gemeint...


Wenn der absolute 0punkt erreicht ist bedeutet dass den Stillstand in Molekülen.. vondaher liegt es nahe einmal anzunehmen dass dieser 0punkt nicht absolut ist sondern man den Elektronen die Energie zur Bewegung ebenfalls durch Temperaturabsenken nehmen kann. Das würde heißen durch die fehlende Zentrifugalkraft würden sich die Atome komplett zusammenziehen.

Wenn dieser Zustand erreicht werden könnte würden sich damit auch umliegende Atome anziehen und alles würde sich ins unendliche Komprimieren damit hätte man dann die Gravitationserscheinung und die Strahlungsbrechung belegt?

Llewellian mit soeiner Antwort geb ich mich nicht zufrieden.

Nurmal angenommen man schafft es durch eine starke Energiewelle zB einer Supernova ein totales Energievakuum kurzzeitig zu erzeugen in dem temperaturen von -273,15°C oder tiefer liegen, und welches dann automatisch ausgeglichen wird und ein schwarzes Loch entsteht dann fände ich diese Theorie nichtmal zuweit hergegriffen.. oder etwa doch?

Geändert von midstar* (10.05.2010 um 15:54 Uhr).
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Alt 10.05.2010, 16:02   #4
Llewellian
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Mann kann nicht an den absoluten Nullpunkt.

Das wäre eine Verletzung der Quantenphysik (Abschaffung der Heisenbergschen Unschärfe). Und man müsste quasi alle virtuellen Teilchen auch noch abschaffen...

Merke: In diesem Universum ist nicht mal Vakuum "leer". Es wird immer Fluktuationen um den Nullpunkt herum geben. Ein Feld ist niemals gleichzeitig 0 und hat eine Änderungsrate von 0 und ein Teilchen ist niemals gleichzeitig an einem fest definierten Ort und keiner Geschwindigkeitsänderung.

Und: Selbst ohne Energie können zwei gleiche Teilchen nicht am selben Ort sein. Das Pauliprinzip verbietet das.

http://de.wikipedia.org/wiki/Pauli-Prinzip



Dazu: Elektronen haben keine Zentrifugalkraft. Sie "kreisen" nicht um den Kern wie in einem Planetensystem, sie haben eine "Aufenthaltswahrscheinlichkeit" innerhalb eines bestimmten Bezirkes (Dem Orbital).

Und das ein Kern mal ein Elektron einfängt.... ist nicht unüblich. Elektroneneinfang ist ein üblicher Vorgang der Beta-Radioaktivität...

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektroneneinfang
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Alt 10.05.2010, 16:18   #5
midstar*
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Danke der schnellen Antwort

Dennoch stellen sich mir ein paar grundsätzliche fragen:

Woher nehmen die Elektronen die Energie zur Bewegung wenn nicht aus der wärme?

Ich ginge von der Energieleere aus.. wäre soetwas möglich?
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Alt 10.05.2010, 16:19   #6
Sir Lazarus
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Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
...vondaher liegt es nahe einmal anzunehmen dass dieser 0punkt nicht absolut ist
Es liegt nicht besonders nahe, einen thermodynamisch festgelegten Nullpunkt als beweglich anzusehen.


Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
sondern man den Elektronen die Energie zur Bewegung ebenfalls durch Temperaturabsenken nehmen kann. Das würde heißen durch die fehlende Zentrifugalkraft würden sich die Atome komplett zusammenziehen.
Da Elektronen aber nicht durch Zentrifugalkraft auf ihrer Bahn gehalten werden, gilt dies sowieso nicht. Und wenn ich Elektronen in den Kern presse, erhalte ich Neutronen (So etwas passiert bei der Bildung von Neutronensternen).
Atome würden durch den Einfang nicht zu Singularitäten.


Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
Wenn dieser Zustand erreicht werden könnte würden sich damit auch umliegende Atome anziehen und alles würde sich ins unendliche Komprimieren damit hätte man dann die Gravitationserscheinung und die Strahlungsbrechung belegt?
Ist im Grunde nur eine Umschreibung der Vorgänge, die zur Bildung eines schwarzen Loches führt. Wenn sich genügend Masse euf einem Haufen befindet, obsiegt die Gravitation.


Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
Nurmal angenommen man schafft es durch eine starke Energiewelle zB einer Supernova ein totales Energievakuum..
Ein was ?

Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
kurzzeitig zu erzeugen in dem temperaturen von -273,15°C oder tiefer liegen
Das ist keine Frage, was für ein Thermometer man verwendet. Die 0 K sind thermodynamisch begründet. Da gibts nichts tieferes.

Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
, und welches dann automatisch ausgeglichen wird und ein schwarzes Loch entsteht dann fände ich diese Theorie nichtmal zuweit hergegriffen.. oder etwa doch?
Das ist keine Theorie, sondern nur eine Überlegung. Die wirklichen Vorgänge, die zur Bildung von schwarzen Löchern führen, gehören zu den kompliziertesten Sachverhalten der Astrophysik.
So eine Erklärung (auch wenn sie falsch ist) taugt für einen Kindergeburtstag .

Welcher Teil der klassischen, populären Erklärung, die zur Bildung von schwarzen Löchern führt gefällt dir nicht ?
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"..Forget any ideas you’ve got about lost cities, exotic travel, and digging up the world. We do not follow maps to buried treasures and “X” never, ever, marks the spot! [Dr. Henry "Indiana" Jones Junior]

Geändert von Sir Lazarus (10.05.2010 um 16:26 Uhr).
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Alt 10.05.2010, 16:29   #7
Sir Lazarus
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Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
Woher nehmen die Elektronen die Energie zur Bewegung wenn nicht aus der wärme?
Stichwort: Nullpunktsenergie -> Siehe Wikipedia.
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Alt 10.05.2010, 18:37   #8
midstar*
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Danke der antwort ich weiß nicht ich bin hier so ziemlich am anfang und versuche es zu verstehen.. nur mir fehlen die anhaltspunkte um mich einfach durch Wikipediaartikel durchzulesen da ich nicht weiß welche ich benötige aber danke trotzdem falls noch fragen auftauchen meld ich mich weiter
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Alt 11.05.2010, 10:31   #9
Sakslane
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Willkommen in der verwirrenden Welt der Quantenphysik Ich fürchte, hier wird man mit Alltagserfahrung und Schulphysik alleine nicht besonders weit kommen, denn wie die Experimente der letzten 150 Jahre gezeigt haben, reichen diese "klassischen" Naturgesetze nicht aus, um die Ergebnisse dieser Experimente zu beschreiben. Dafür braucht es Dinge wie Quantenmechanik.

Eine besondere Eigenschaft der Quantenmechanik, die sie stark von der klassischen Physik unterscheidet, ist die Nullpunktsenergie. Wenn man bestimmte Systeme im Rahmen der Quantenmechanik beschreibt (wie z.B. das Wasserstoffatom), dann stellt man fest, dass es eine untere Grenze für die Energie eines solchen Systems gibt. Diese Energie kann man niemals unterschreiten, ganz egal, was man mit dem System auch anstellen mag. Es existiert einfach kein Zustand, in dem das System weniger Energie hat.

In der "klassischen Anschauung", dass ein Atom aus einem Kern besteht, um den Elektronen kreisen, klingt das unlogisch - aber das liegt daran, dass diese Anschauung einfach falsch ist. In einem Atom kreist kein Elektron um einen Kern so wie ein Planet um die Sonne. Dieses Modell (bekannt als Bohrsches Atommodell) beschreibt zwar, warum man aus einem Atom Elektronen herauslösen kann, aber es erklärt nicht, warum nur bestimmte Energien "erlaubt" sind. Niels Bohr hat einfach postuliert, dass es nur ganz bestimmte "Bahnen" gibt, auf denen das Elektron umlaufen kann, und dies als eine Art "Naturgesetz" hingestellt.

In der Quantenmechanik behandelt man die Sache nun aber ganz anders. Man betrachtet das Atom als ein "quantenmechanisches System". Dieses System kann verschiedene Zustände annehmen (das entspricht den "erlaubten Bahnen" bei Bohr, hat aber nichts mehr mit kreisenden Elektronen zu tun). Welche Zustände es gibt und welche Energie diese Zustände besitzen, hängt vom "Hamiltonoperator" ab - ein mathematisches Objekt, das die Dynamik des Systems beschreibt. (Etwas ähnliches gibt es auch in der klassischen Mechanik, die "Hamiltonfunktion" - die ganze klassische Mechanik lässt sich in diesem "Hamilton-Formalismus" beschreiben, da ist nichts wirklich unheimliches drin.) Vom Hamiltonoperator auf die erlaubten Zustände zu kommen, erfordert etwas Mathe - ganz genau wie man in der klassischen Mechanik mit etwas Mathe die Bewegungsgleichungen aus der Hamiltonfunktion herleiten kann. Aber wenn man das einmal durchrechnet, stellt man fest, dass es einen Zustand mit minimaler Energie gibt.

Jetzt kann man sich natürlich fragen: Wenn die Theorie das liefert, wer sagt uns dann, dass das auch wirklich so ist? Aber genau dafür macht man ja Experimente. Die Zustände des Wasserstoffatoms (und anderer Atome) hat man sehr genau gemessen, indem man ihre Strahlungsspektren gemessen hat. Und dabei hat man genau die Werte gefunden, die auch die Quantenmechanik liefert - und das so genau, dass man bis heute keine Abweichung davon messen konnte. (Um ganz genau zu sein, muss man hier noch einen kleinen Schritt weiter in der Theorie gehen, nämlich von der Quantenmechanik zur Quantenelektrodynamik, aber die zu erklären ist ein Kapitel für sich. Und ja, auch die hat eine Nullpunktsenergie )

Ein schwarzes Loch dagegen ist etwas völlig anderes. Zunächst einmal ist es eine Lösung der Einstein-Gleichungen, d.h. ein bestimmter (sehr schöner, weil rotationssymmetrischer, statischer Vakuum-) "Zustand" aus der allgemeinen Relativitätstheorie mit der besonderen Eigenschaft, einen "Horizont" zu besitzen, durch den kein Licht von innen nach außen gelangen kann. Das ist alles. Was dagegen im Inneren eines schwarzen Lochs vor sich geht, ist ein großes Rätsel. Hier bräuchte man eigentlich sowohl allgemeine Relativitätstheorie als auch Quantenmechanik, und beide passen nicht wirklich zusammen. Deshalb weiß man bis heute nicht genau, was dort eigentlich vor sich geht. Man findet (leider) immer wieder "Theorien" im Netz, die als ultimative Lösung dieses Problems angepriesen werden - aber absolut keine physikalische Grundlage haben. Diese Theorien scheitern für gewöhnlich schon daran, die Erfolge der bereits bekannten Theorien zu reproduzieren, oder sind einfach aus der Luft gegriffene "Ideen" mit vielen tollen und völlig falsch benutzten Fachbegriffen.

Tatsächlich gibt es aber Theorien, bei denen zumindest eine begündete Hoffnung besteht, dass sie das Problem einer Beschreibung schwarzer Löcher lösen können. Ein Kandidat dafür ist die Stringtheorie. Dabei beschreibt man die bekannten Teilchen als "schwingende Saiten" (eben Strings), aber auch das ist nur ganz grob und viel zu anschaulich gesprochen, denn in Wirklichkeit ist die Stringtheorie auch wieder eine Quantentheorie mit all ihren ungewöhnlichen Eigenschaften und Strings sind nur ein "klassisches Bild", so wie man sich klassisch Teilchen als Punkte vorstellt. Ein anderer Kandidat ist die Schleifenquantengravitation - dort werden Raum und Zeit durch völlig neue Objekte ersetzt, aber die zu erklären erfordert viel, viel mehr Mathe...

Vielleicht noch ein ganz kurzes Wort zum Thema Strings, Teilchen und Quanten: Ich hatte ja geschrieben, dass man sich Teilchen wie z.B. Elektronen nicht als klassische, punktförmige Objekte vorstellen darf, sondern dass sie den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegen. Genau so darf man sich Strings nicht wirklich als schwingende Saiten vorstellen, auch wenn man das oft liest. Warum also reden die Physiker von "Strings"? Naja, es ist eine Analogie. Wenn man sich z.B. einen Fußball vorstellt, kann man den recht gut mit der klassischen Mechanik beschreiben - als klassisches Teilchen. Wenn man ihn aber immer kleiner macht, dann wird diese Beschreibung immer schlechter, denn dann werden die Effekte aus der Quantenphysik immer stärker. Die waren von Anfang an vorhanden, aber einfach extrem klein bei einem so großen Objekt wie einem Fußball. Für ein winzig kleines Objekt, vergleichbar mit einem Atom oder noch kleiner, muss man sie aber berücksichtigen - und dann stellt man fest, dass eigentlich ganz andere Naturgesetze eine Rolle spielen als die der klassischen Mechanik. Ganz analog kann man sich auch eine Gitarrensaite vorstellen, die man zuerst klassisch beschreiben kann, aber dann immer kleiner macht, bis die Quanteneffekte dominant werden. Wenn man dann die Quantenphysik benutzt, kommt man zur Stringtheorie.

Ich schreibe schon wieder ganze Romane... Aber bevor ich jetzt auch noch die Natur der Gravitation von A bis Z erkläre, verweise ich auf das Buch von Einstein zu diesem Thema Oder meinen nächsten Beitrag hier... Ganz grob: Man kann sich Gravitation vorstellen wie eine Krümmung von Raum und Zeit, und wenn ein Objekt durch die Gravitation abgelenkt wird, folgt es einfach dieser Krümmung. Die Krümmung selbst wird durch die Materie verursacht.
Sakslane ist gerade online   Mit Zitat antworten
Alt 12.05.2010, 18:59   #10
Rationalist
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Zitat:
Zitat von midstar* Beitrag anzeigen
-Schwarze löcher ihre Gravitation durch absolute Kälte
Ich bin mir auch recht sicher, dass Schwarze löcher nochnicht einmal absolute Kälte haben, sondern ein bisschen Wärme strahlen, dass ist auch ein Grund warum sie irgendwann verschwinden werden
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