IronPhoenix

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Physikwissen: Physikstudium

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1

Mittwoch, 21. Juli 2010, 10:59

Schwarzschild-Radius

Der Schwarzschild-Radius für ein Schwarzes Loch ohne Drehimpuls und ohne (Netto-)Coulomb-Ladung ist bekanntlich

r_{S} = \frac{2GM}{{c}^{2}}

Betrachten wir ein solches Schwarzes Loch als homogene Kugel, so folgt:

V_{S} = \frac{4\pi}{3}r_{S}^{3} =\frac{32\pi}{3}\frac{G^{3}M^{3}}{{c}^{6}}
.

Demnach ist die kritische Dichte (untere Schranke der Dichte):

\rho_{c} = \frac{M}{{V}_{S}}=\frac{3}{32\pi}\frac{{c}^{6}}{{G}^{3}{M}^{2}} \propto M^{-2}

Das heißt die kritische Dichte geht mit steigender Masse von oben gegen Null.

Sitzen wir also alle in einem Schwarzen Loch???

.
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Physikwissen: Kein Vorwissen

2

Freitag, 23. Juli 2010, 05:25

Mangels zentraler Singularität nicht exakt
Geschlossene Räume von innen, müßten ein paar Nebenbedingungen erfüllen, zBsp expandieren wegen der Rotverschiebung
Günstig wäre auch eine nulldimensionale (statt 2-D) Trennfläche damit man keinen Außenraum braucht
Und metrische Koeffizienten die nicht von nachfolgenden Dimensionen abhängen (zBsp der Zeit, nicht vom Ort)
und ... und ...
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IronPhoenix

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3

Mittwoch, 28. Juli 2010, 11:42

Ok. Ok.
Also klassisch gehts wohl leider mal wieder nicht.
Außerdem sagt ja auch niemand, dass Drehimpuls und Coulomb-Ladung verschwinden.
Eine Bemerkung noch zur klassischen Betrachtung. Es ist des öfteren zu lesen, dass sich der Schwarzschild-Radius
R_{S} = \frac{2GM}{{c}^{2}}
aus der Rechnung nach Newton richtig ergibt. Das stimmt m.E. aber nur, wenn man die Masse des Photons als konstant annimmt.
Aber ohne Gravitatiosrotverschiebung wäre der Energieerhaltungssatz
d(E_{kin} + E_{pot}) = 0
nicht erfüllt.
Die Lorentz-invariante Masse des Photons muss also kontinuierlich variieren.
Angenommen das Schwarze Loch ist eine homogene Kugel und das Photon startet im Zentrum der Kugel. Dann wirkt gemäß der Potentialtheorie nur die innere Masse auf das Photon. Aufgrund der Bewegung des Photons ist diese aber nicht konstant, bis das Photon sich außerhalb vom Schwarzschild-Radius befindet. Bis es soweit ist nimmt die Lorentz-invariante Masse des Photons kontinuierlich ab.
Gemäß dieser Betrachtung müsste das Photon m.E. nach aus dem Schwarzen Loch rauskommen.
Kann das mal jemand rechnen? (ich machs auch selber wenn ich noch Zeit finde)
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Phys

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4

Mittwoch, 28. Juli 2010, 16:10


Angenommen das Schwarze Loch ist eine homogene Kugel und das Photon startet im Zentrum der Kugel. Dann wirkt gemäß der Potentialtheorie nur die innere Masse auf das Photon. Aufgrund der Bewegung des Photons ist diese aber nicht konstant, bis das Photon sich außerhalb vom Schwarzschild-Radius befindet. Bis es soweit ist nimmt die Lorentz-invariante Masse des Photons kontinuierlich ab.
Gemäß dieser Betrachtung müsste das Photon m.E. nach aus dem Schwarzen Loch rauskommen.
Kann das mal jemand rechnen? (ich machs auch selber wenn ich noch Zeit finde)


Ich vermute du verwechselst da was. Seh ich das richtig, dass du das Innere des Schwarzschildradius als homogen mit Masse gefüllt betrachtest?
Wenn dem so ist, dann hab ich da Einwände. Vom schwarzen Loch bis zum Schwarzschildradius dürfte sich keine Masse befinden. Die ist ja gerade zum schwarzen Loch kollabiert. Dein Photon würde sich also nicht durch eine homogene Massenverteilung bewegen, sondern durch Vakuum.
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doomguard

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5

Donnerstag, 29. Juli 2010, 16:30

zumindest van hat (zumindest mir) ja auch die augen dafür geöffnet, dass die masse invariant bleibt und sich nur raum und zeit verändern. also, dass das proton auf grund der "erhöhten masse" eine unterschiedliche anziehung erfährt, stimmt zumindest nach der relativitätstheorie wohl nicht (wobei die ja auch "nur" ein modell ist).

wie die masseverteilung in einem s.l. ist ist imo noch unbekannt. annzunehmen, dass sie sich als kugel homogen verteilt ist aber gewagt. man spricht ja nicht umsonst von singularitäten.

wenn ich nicht einmal gerade wieder unsinn rede (was mir aber bestimmt von den theoretisch kompetenteren dieses forum um die ohren gehauen wird ;) ) bedeutet s.l. nicht unbedingt zwangsweise singularität, sondern nur, das sich die dichte überhalb der von neutronensternen befindet, und dies in der ausdehnung unterhalb des schwarzschildradiuses liegt. inwieweit sich das aber als singularität manifestiert ist nach meinem bescheidenen kenntnisstand noch nicht bestätigt. mathematisch scheint es aber produktiv zu sein, von einer singularität auszugehen.
religion ist nicht opium für die massen, religion ist placebo für die massen!

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »doomguard« (29. Juli 2010, 16:35)

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vanhees71

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Donnerstag, 29. Juli 2010, 18:21

"Black holes have no (Abelian) Hair". Das macht die schwarzen Löcher in gewissem Sinne ganz einfach. Schwarze Löcher sind einfach Singularitäten der Raumzeit, die keine weitere Struktur als die durch die universellen Erhaltungssätze vorgegebenen intrinsischen Invarianten. Das sind die invariante Masse, der Drehimpuls und die elektrische Ladung des schwarzen Loches. Mehr Struktur hat es nicht.

Das ändert sich nur, wenn nichtabelsche Strukturen relevant werden, und das ist zumindest bei den makroskopischen Schwarzen Löchern nicht der Fall. Gravitation + nichtabelsche Materieeichtheorien lassen den Schwarzen Löchern nämlich durchaus Haare sprießen, d.h. sie können eine nichttriviale zusätzliche "Farbstruktur" aufweisen. Das ist allerdings wie gesagt pure Theorie. *smonster*
Physik-FAQhttp://theory.gsi.de/~vanhees/faq/index.html
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Physikwissen: Kein Vorwissen

7

Freitag, 30. Juli 2010, 07:02

Man muß bei Aussagen über SL mE extrem vorsichtig sein. Die formalen Ergebnisse (äusere und innere Schwarzschild-Lösung) sind nur ein (kleiner) Teil der ganzen Angelegenheit, und wïr können mE überhaupt noch nicht überblicken, welche 'komischen Effekte' und Unmöglichkeiten es insgesamt ergibt.

Solche Raumbereiche sicherlich keine solch einfachen Gebilde wie manche Leute meinen.

Ganz genauso wie im Geschwindigkeits-Raum die Lichtgeschwindigkeit und deren Konstanz und Unerreichbarkeit, schon bei kleinen Geschwindigkeiten beginnend durch die Trägheit, eine viel tieferliegende, grundsätzliche Schranke ist und Bedeutung hat, so haben im Orts-Raum Raumtrennungen möglicherweise eine erheblich tiefliegendere Bedeutung, die es in ihrem jeweiligen Sinne unmöglich ist sie auszutricksen. Inkompatiblitäten verschiedener Raumbereiche versucht die Natur hier gegeneinander abzugrenzen, wobei diese Abgrenzungen selbst aber ebenfalls in gewissem Sinne nicht möglich sind.

Dazu gehört mE auch, daß auserhalb und innerhalb des Raumgebietes zu unterscheiden sind, und zwar noch weitergehend als rein formal.

So ist zunächst einmal verdächtig, daß jedenfalls für den Außenraum effektiv nichts in ein Schwarzes Loch hineinfällt, keine Information hier verlorengeht. Ganz penibel gesagt, gibt es für den Außenraum kein fertig kollabiertes SL. Daran ändert es nichts, daß für ein reinfallendes Teilchen Zeit usw. endlich sind.
Schon daher sind dann jedenfalls für uns überflüssig weitere Fragen - etwa was garantiert, daß innen überhaupt dieselben Dimensionen existieren wie außen. Schon rein formal würden sie sich (in gewisser Weise) mindestens austauschen ...

Daher macht genaugenommen die Frage wenig Sinn, ob wir innerhalb eines SL sind oder nicht. Innen und außen sind einfach nicht vergleichbar. Nichts was außen reinfällt, taucht innen lokalisierbar irgendwo auf, nur halt sind bei Singularitäten sowieso Erhaltungssätze usw. verletzt sodaß selbst zBsp eine innen beobachtete Zunahme der Masse o.ä. sowohl mit als auch ohne Außenraum möglich ist; für reingefallene Sachen besteht bis zum unausweichlichen Erreichen der Zentralsingularität weiterhin eine 'andere Welt' und kein Kontakt zu (in deren eigenen Logik) anderen dort immer vorhanden gewesenen Sachen, wie immer man das meinen mag.

Es macht für uns keinen Sinn, dies anders als rein formal, sowie rein von außen zu sehen. Selbst dabei ist noch Sinn und Realität der Rechnungen fraglich, und zahlreiche heute noch nicht bekannte Effekte. Jedenfalls ist in diesem Sinne innerhalb eines SL nichts stabiles möglich.

Aber ebensowenig macht es Sinn, zu sagen, daß dort Leute sein können die schon dort geboren sind, denn von dieser 'zweiten' Welt ohne Kontakt mit reinfallenden, würde sich niemand innerhalb eines SL fühlen. Für die macht es ebensowenig Zweck darüber nachzudenken wie für uns übers Jenseits. Bereiche in Dimensionen wie Raum usw. begrenzen halt Wahrheit, Vergleichbarkeit usw selbst.

Möglich, denkbar, rechenbar ist alles. Aber man sollte Unsinniges rigoroser ignorieren. Und reine Spekulationen ohne Beobachtungen eindämmen, ihre Ausuferung ist mE eine Fehlentwicklung.

Man könnte nun fragen, ob für uns unsere Welt grob einem Innenraum ähnelt. Wie schon gesagt, ist für uns ein Außenraum Überflüssig, insbesondere gibt es keine zweidimensionale globale Trennfläche der Welt. Möglich ist zBsp ein nulldimensionaler Ursprung, jeder Dimension für sich, der gleichzeitig auch einen nulldimensionalen Rand darstellt, sodas sich der normale Raum sozusagen gegenüber diesem Rand aber doch von ihm ausgehend ständig neu bildet (expandiert) und sich dann krümmt und am Ursprung zusammentrifft - ähnlich einem Ballon der aufgeblasen wird von der Gegenseite des Nippels als Rand/Ursprung aus gesehen, der im Grenzfall unendlich klein und in mancherlei Hinsicht sogar überflüssig sein darf, aber eben nicht in jeder da er für Funktion, Nichtfunktion (Expansion, Schwung) usw des Ganzen verantwortlich ist..

Genaugenommen sind solche Fragen der Form oder metrischen Koeffizienten aber nichts Prinzipielles. Als Prinzipiell dagegen würde ich zBsp die Reihenfolge und Beziehungen zueinander der unterschiedlichen Dimensionen ansehen.
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