Zeit im Schwarzen Loch?

Hallo zusammen!!

Eine Frage: je nach Ort, wo man gerade ist, vergeht die Zeit schneller oder weniger schnell, je nach Masse. Da ein Schwarzes Loch unheimlich viel Masse hat, nimmt es mich wunder, ob dort überhaupt noch Zeit vergeht?!? Wenn ja, dann nur ganz langsam, oder? Und noch etwas; von einem Schwarzen Loch können keine Strahlen weggelangen wegen der Gravitation. Stimmt das? Ist eigentlich das Licht die einzige Strahlenart, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzt?

Grüsse an alle

Von außen gesehen vergeht bereits am sogenannten Ereignishorizont keine Zeit mehr.

Wenn man noch weiter nach innen geht, passiert etwas interessantes: Der Radiusvektor wird zeitartig und zeigt in die Vergangenheit. Insofern kann man sagen, daß dort das Fortschreiten der Zeit dasselbe ist, wie die Bewegung zum Mittelpunkt. Deshalb "fällt" durt man auch garantiert in die Singularität: Sie befindet sich nicht irgendwo im Raum, wo man ausweichen könnte, sondern in der Zukunft – und die zu erreichen, ist unausweichlich.

@Timeout:
Interessante Interpretation, die mir bisher neu ist (aber logisch erscheint).
Wie muß man das sehen: verschmelzen zwei Dimensionen (eine zeitliche und eine räumliche) ununterscheidbar zu einer einzigen? Oder bleibt noch irgendwo die Information über die zweite Dimension erhalten?

@Herbert:
Es gibt bisher noch keine brauchbare Quantentheorie der Gravitation, aber man geht davon aus, daß sich die Gravitation (die NICHT durch Photonen übermittelt wird) ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit auswirkt.

Hier habe ich auch eine Frage, in die vielleicht Timeout etwas 'Licht' bringen kann:
Die Gravitation eines Schwarzen Loches (SL) wirkt auch außerhalb des Ereignishorizontes (EH), während Photonen nicht hinausgelangen (Nebenfrage: wieso ist dann die Elektrische Ladung des SL nach außen sichtbar?)
In Einsteins geometrischer Erklärung ist dieses Verhalten klar, aber was bedeutet es für die Quanten einer Quantengravitation, wenn sie außerhalb des EH wirken können? Etwa, daß sie erst außerhalb des EH entstehen?

Die Schwarzschild-Koordinate, die außerhalb des schwarzen Loches die Zeit beschreibt, beschreibt innerhalb eine Raumrichtung. Zur Zeitreise läßt sich diese Tatsache jedoch nicht nutzen, weil man ja nicht mehr aus dem SL rauskommt.

Das Gravitationsfeld wie auch das elektrische Feld außerhalb des SL stammt von der Materie, bevor sie ins SL hineingefallen ist. Das Feld ist sozusagen "eingefroren" (am Horizont steht ja von außen betrachtet die Zeit still).

Quantenmechanik mit schwarzen Löchern ist allerdings ein Thema für sich.

Sorry, ich hab's immer noch nicht ganz erfaßt:
haben wir es dann innerhalb des EH mit 4 Raumrichtungen zu tun, oder wird eine (oder merere)davon zu einem Punkt zusammengestaucht?

Es ist etwas (sehr) metaphysisch, aber ich habe früher das Vergehen der Zeit gerne mit einer Art Gravitation verglichen, die an uns entlang der Zeit zerrt anstatt entlang des Raumes.
Deine Darlegung läßt mich nun vermuten, daß diese naive Vorstellung evtl. doch einen wahren Kern besitzt.

Wir haben innerhalb des EH immer noch drei Raum- und eine Zeitrichtung. Nur, daß die Richtung, die durch "die Zahl t wird größer" beschrieben wird, innen keine Zeit- sondern eine Raumrichtung ist, während die Richtung, die durch "die Zahl r wird größer" beschrieben wird, keine Raum- sondern eine Zeitrichtung ist.

Wenn man andere Koordinaten einführt, dann kann man wieder eine Zeitkoordinate finden, die immer das Fortschreiten der Zeit beschreibt. Oder anders ausgedrückt: Das Problem ist in Wahrheit, daß wir Koordinaten genommen haben, die innerhalb des EH die Richtung "Zukunft" als "innen" und eine Raumrichtung als "später" bezeichnen. So ähnlich, wie wenn wir auf der Erde Polarkoordinaten am Äquator verwenden: Anfangs können wir vielleicht sagen, daß der Radius nach Osten und der Winkel nach Norden zunimmt. In einem gewissen Bereich ist also Radiuszunahme=Osten, Winkelzunahme=Norden. Aber wenn wir nur lange genug in Richtung des wachsenden Winkels "nach Norden" gehen, dann werden wir irgendwann feststellen, daß plötzlich die Sonne vor uns untergeht, wir also jetzt in Wahrheit nach Westen laufen.

Nach Einstein zerrt uns die Gravitation weder entlang des Raumes, noch entlang der Zeit. Sie verkrümmt ganz einfach die Raumzeit, und wir gehen stur geradeaus in die Zukunft (es sei denn, andere Kräfte lenken uns ab, wie z.B. die Kraft des Erdbodens, die uns daran hindert, geradewegs durch die Erde zu fallen).

Ja, nach Einstein bewege ich mich kontinuierlich auf Geodäten (oder versuche es).
Allerdings kann ich mich von der Idee der 'Gravitonen' nicht losreißen. Einsteins Raumkrümmung halte ich für eine Approximation.
Prof. Lesch sagt zwar, daß diese Quantengravitationskiste nur ein paar Freaks interessiert, dennoch scheint mir die Vorstellung, daß Gravitonen an mir zerren, nicht falscher zu sein als die Idee der Raum-Zeit-Krümmung.
Sie sollte zumindest als Alternative im Hinterkopf behalten werden.

Modran schreibt: "Einsteins Raumkrümmung halte ich für eine Approximation."
Ist es auch. Die Approximation wäre exakt, wenn das Plancksche Wirkungsquantum unendlich klein, sprich = 0, wäre. Ist es aber nicht.
Die anderen 3 Wechselwirkungen werden bereits durch sog. Eichbosonen erklärt. Diese Eichbosonen sind die Vermittler der jeweiligen Kräfte.
Photonen für die elektromagnetische Kraft
W,Z- Bosonen für die schwache Kraft ( Beta Zerfall )
Gluonen für die starke Kraft
Eichtheorien sind alle nach dem selben Strickmuster gemacht.
Nach gleichem Strickmuster müsste man auch eine Eichtheorie der Gravitation aufstellen können.
Ein Problem könnte sein, dass das Graviton kein Eichboson ist. ( spin = 2 , da rein anziehende Kraft )
Ich weiß nicht ob's die Theorie schon fertig gibt. Wahrscheins noch nicht. Wer es weiß bitte melden.

Für mich macht es irgendwie einen Unterschied, ob Anziehung durch Gravitonen oder Krümmung des Raumes hervorgerufen wird. Denn wenn es ein Austauschteilchen gäbe, müsste die Wechselwirkung ja eigentlich irgendwie "abgefangen" werden können, wenn ich mich also über einer dicken Platte bewege, werden die Gravitonen der Erde abgefangen und ich schwebe. Könnte allerdings sein, dass die Platte nur so viele Gravitonen abfängt, wie sie selber wieder "emitiert" ... alles nicht so einfach :o)

Beim Verständnis des Zusammenhangs zwischen Eichbosonen, Spin und Wirkung (anziehend, abstoßend, farb- oder flavour-wechselnd...) besteht bei mir noch dringender Nachholebedarf.

Was würde es denn für eine Eichtheorie der Gravitation bedeuten, wenn Gravitonen gar nicht anziehend wirken, sondern abstoßend, und die Anziehung ähnlich wie beim Casimir-Effekt durch das Fehlen von (virtuellen) Gravitonen zustandekäme?

@blcktrn:
Meines Wissens läßt sich Gravitation nur deshalb nicht abschirmen, weil wir nichts haben, um das Potential auszugleichen (Anti-Masse oder sowas). Sie abschirmen zu wollen wäre demnach ungefähr so, als wollte man das negative elektrische Potential eines Elektrons durch eine Wand aus Elektronen abschirmen.

Das Photon ist der Energieträger, das Gravitron der Massenträger

Für die Raumverschiebung braucht es einen Massenimpuls (über Gravitronen)
für Zeitbewegung einen Energieunterschied (Photon)

beides ist miteinander über Einsteins Energieformel verknüpft.
Also wenn Energie und Masse (Impuls) äquivalent sind, ist auch Zeit und Raum äquivalent.
Wie ich das Subjektiv erlebe, hängt alleine vom Bezugssystem aus.
In einer generell von Entropie getriebenen Welt überwiegt der Zeitliche Anteil deutlich, darum bewege wir uns in einem Entropiestom durch die Zeit mit einem gerichteten Zeitstrom.
Am Ereignisshorizont wird aber das Entropiestreben aber jäh unterdrückt, es findet keine Vergrösserung des Chaos durch Energieabstrahlung statt. Da die entropieänderung gegen 0 geht, geht auch die treibende Kraft für den Zeitstrom flöten und der Raumanteil überwiegt plötzlich. Das heisst ich werde hinter dem Ereignisshorizont in einen gerichteten Raumstom hin zur Singularität getrieben. Ich kann nicht in der Gegenraumrichtung reisen, wie ich ausserhalb des EH auch nicht gegen die Zeitrichtung reisen kann, Es findet eine Raumzeitinvertierung statt.
Der unterschied ist, wie Bereits gesagt, dass die Ereignisse innerhalb des EH Singulär gerichtet und räumlicher natur und ausserhalb des EH (wegen der Invertierung) ins unendliche gerichtet und zeitlicher natur sind. Wie gesagt sind aber beide Formen nur unterschiedliche Manifeste einer Raumzeit. Die Singularität wird am EH gespiegelt.
[:Hirnqualmzisch:]

Jetzt bin ich verwirrt.
Ich dachte, ebenso wie man das elektrische Feld in der Quantentheorie als Wolke virtueller Photonen darstellt, durch welche Beschleunigungskräfte auf im 'Feld' befindliche geladene Teilchen wirken, ebenso ließe sich das Gravitationsfeld als Wolke von Gravitonen darstellen (die halt nicht nur an geladene Teilchen, sondern an alle Formen von Energie koppeln).
In der ART wird die Erde nicht durch die Sonne beschleunigt, sondern bewegt sich gerade auf einer Geodäte - also beschleunigungsfrei. In einer Quantengravitationstheorie hätten wir statt der Geodäte doch wieder eine Anzahl einzelner winziger Beschleunigungen - oder nicht?

(P.S.: die am Ereignishorizont gespiegelte Singularität errinnert mich stark an die Riemannsche Zahlenkugel - Euch auch?)

Hi fastride,
du schreibst :"Das Photon ist der Energieträger, das Gravitron der Massenträger"
Ehrlich gesagt verstehe ich diese Aussage so wenig, dass ich ger nicht weiß, was ich dich dazu fragen soll.
Wie kann ich experimentell entscheiden, ob ein Teilchen "Energieträger" oder "Masseträger" ist?
Ist ein "Massenimpuls was anderes als ein Impuls?
Was ist ein Entropiestreben?

@zara

Ist zugegeben etwas profan ausgedrückt!
Ich meine damit, über welchen weg sich die Wechselwirkungen austauschen.

Eine Masse teilt sich über Gravitationswellen mit, dass sie da ist.
Eine Energie über EM-Wellen. Die Teilchen sind den entsprechenden Wellen zugeordnet.

Ein Schwarzes Loch macht sich z.B. nur über Gravitation bemerkbar, zumindest der Teil innerhalb des EH.
Ob eine Photonenansamlung eine Gravitation ausübt??
über die Austauschbarkeit von Gravitronen und Photonen und wie die miteinander verknüpft sind, weiss ich leider wenig (dieses Koppeldingens?), weiss jemand etwas darüber und kann es auch verständlich vermitteln?

Mit Entropiestreben meine ich, dass jedes System den günstigsten Energiezustand sucht und zwar "zeitgerichtet", so wie wir es im Alltag erleben. (z.B. ein Glass fällt zu Boden und zerbricht ist klar auf tiefere Energieniveaus ausgerichtet und hat eine klare Zeitrichtung, das Chaos wird grösser)

@Modran
ab wann sind eigentlich Photonen virtuell, und wie kann ich sie in einer Wolke halten?

Warum sollte die Gravitation eine Ausnahme von der Quantelung machen? das wäre nicht universel ! Ausserdem impiziert das Gravitron eine kleinste Gravitationseinheit.
as zeigt, dass ART und QT nicht ganz widerspruchsfrei sind (Das liegt nicht zulentzt and den Skalenunterschieden)
Unsere "Spekulationen" bauen ja oft auf Verknüpfung der beiden Theorien, ohne die genaue Brücke zu kennen.

Eine Masse ist auch Energie und Energie ist auch Masse, insofern kann ich mit dieser Unterscheidung nichts anfangen. Am besten wäre es wohl, du beantwortest meine obige Frage, wie man das experimentell unterscheiden kann.
Eine Masse erzeugt nur dann Gravitationswellen, wenn sie sich verändert.( z.B. wenn sie beschleunigt wird.)
Eine elektrische Ladung ( und nicht einfach Energie ) erzeugt nur dann elektromagnetische Strahlung, wenn sie beschleunigt wird.
Eine "Photonenansammlung übt eine Gravitation aus.
Die Austauschbarkeit von Photonen und Gravitonen regelt ( vielleicht ) die Supersymmetrie. Diese Austauschbarkeit war nur unter den Extrembedingungen des Urknalls gegeben. Heute sind die nicht mehr austauschbar.

Was ist Entropie?
Was ist Chaos?
Zu diesen Fragen sollte man mal einen eigenen Thread eröffnen.

Das mit der Riemanschen Kugel sieht schon ähnlich aus.

Nur wird hier keine Ebene auf eine Kugelfläche über den Pol projetziert,
sondern eine Raumzeit über eine Fläche in eine Singularität.

Der Gedanke ist aber Wert weiter gesponnen zu werden:

Was stellt in dem Fall jeder Punkt am EH dar?

Man könnte das zunächst auf eine 1-D-Raumzeit (eine Raumrichtung und eine Zeitachse)
mit einem Zahlenkreis reduzieren und versuchen das als Animation zu zeigen.

Ist auch so schon recht deftig zum vorstellen, wie die Inversion aussehen sollte.

Frage am Rande:

Hat die Masse eines schwarzen Loches ein räumliches Ausmass oder ist sie auf exact einen Punkt
(Singularität) konzentriert.
Der EH ist eigentlich nur das, das wir von aussen "nicht" sehen !!

Wenn es keine Singularität ist, wie kann man die Distanz zwischen EH und Materieoberfläche feststellen.
und gibt es ohne möglichkeit der Zeitmessung überhaupt eine möglichkeit einer Distazmessung ?

Wieder Fragen über Fragen ?

"Eine Masse teilt sich über Gravitationswellen mit, dass sie da ist.
Eine Energie über EM-Wellen. Die Teilchen sind den entsprechenden Wellen zugeordnet."

EM-Wellen (oder -Felder, was NICHT dasselbe ist) können nur von elektrisch geladenen teilchen ausgehen.
Eine ruhende elektrische Ladung erzeugt ein Statisches elektrisches Feld.
Eine ruhende Masse erzeugt ein statisches Gravitationsfeld.
Eine bewegte elektrische Ladung erzeugt (oder besser: ein bewegtes elektrostatisches Feld IST) eine elektromagnetische Welle.
Eine bewegte Masse erzeugt Gravitationswellen.

NUR Teilchen mit elektrischer Ladung Teilen sich über Photonen mit - nicht jegliche Energie. Man sagt deshalb: das Photon KOPPELT (nur) an elektrisch geladene Teilchen.
Aber jegliche Energie teilt sich über Gravitation mit - selbst die Energie des Photons.
Das Quant dieses Feldes, das Graviton, müßte also an ALLE Teilchen koppeln, selbst an Photonen (Koppeln bedeutet also: Einfluß auf etwas haben können).

Ein elektrisch geladenes Teilchen ist also von seinem elektrostatischen Feld umgeben, und dieses Feld wird in der Quantenmechanik durch eine Wolke von (virtuellen) Photonen erzeugt. Es ist also nicht völlig glatt, wie Maxwell es in seiner Formel darstellte, sondern körnig.
Virtuell nennt man die Photonen um das Elektron deshalb, weil sie mathematische gesehen 'Störtherme' sind: statistische Abweichungen, die von Heisenbergs Unbestimmtheitsprinzip herrühren.

Analog stelle ich mir Gravitonen vor: jegliche Masse (bzw. Energie) ist von einer Wolke von Gravitonen umgeben, die Einfluß auf andere Teilchen (Energien) haben - also an sie koppeln.
Oder (diesen Punkt möchte ich nocheinmal wiederholen, da ich hoffe, zara oder timeout könnten hierzu etwas sagen) die anziehende Gravitationswirkung beruht in Wirklichkeit auf abstoßend wirkenden Gravitonen, die zwischen zwei Massen verstärkt fehlen - wie beim Casimir-Effekt.
(Der Casimir-Effekt beschreibt eine anziehende Wirkung zwischen zwei Metallplatten, die dadurch zustandekommt, daß zwischen diesen Platten etliche virtuelle Photonen fehlen. Diese virtuellen Photonen können nicht entstehen, da ihre Wellenlänge nicht ganzzahlig in die Entfernung hineinpaßt. Dadurch gibt es außen mehr virtuelle Photonen als innen und es entsteht ein nach innen gerichteter Druck. Derzeit finde ich es äußerst interessant, mir die Gravitation in dieser Art vorzustellen. Könnte in diesem Fall das Graviton dasselbe sein wie das Fehlen virtueller Higgs-Teilchen?)

Hi Modran,

zunächst eine kleine Korrektur: Beschleunigte Ladungen strahlen elektromagnetische Wellen ab. Gleichförmig bewegte Ladungen haben ein elektrisches und magnetisches Feld, das sich schön brav mit ihnen mitbewegt (wenn sie strahlen würden, dann müßten auch ruhende Ladungen strahlen, da ja nach der RT zwischen Ruhe und gleichförmiger Bewegung nicht unterschieden werden kann).

Ganz ähnlich ist es auch mit den Gravitationswellen. Auch hier ist klar, daß ein einfacher Bezugssystemwechsel nicht die Abstrahlung von Wellen (die ja auch Energie abtransportieren!) ändern kann.

Aber den wesentlichen Punkt hast Du richtig: Das elektromagnetische Feld (das Photon) koppelt nur an (wechselwirkt nur mit) geladenen Teilchen. In der Tat sagt die elektrische Ladung, wie stark ein Teilchen mit dem Photon wechselwirkt. Ungeladene Teilchen (wie Neutrinos, Gluonen und die Photonen selbst) haben keine (direkte) Wechselwirkung mit Photonen.

Das Gravitationsfeld koppelt an den Energie-Impuls-Tensor und somit prinzipiell an alle Formen von Energie. Wobei in den Energie-Impuls-Tensor übrigens neben der Energie auch der Impuls (der steckt ja schon im Namen!), aber auch z.B. der Druck eingeht. Es ist also nicht so einfach, daß man sagen könnte "soviel Energie - soviel Gravitation".

Allerdings das mit der "Körnigkeit" beruht wohl auf einer zu simplen Vorstellung der virtuellen Photonen: Die gesamte Coulomb-Streuung im klassischen EM-Feld (= Streuung am elektrostatischen Feld einer Punktladung) wird durch den Austausch eines einzigen virtuellen Photons beschrieben, – das vollständige klassische elektrostatische Feld ist also gewissermaßen die "Ein-virtuelles-Photon-Näherung" der elektromagnetischen Wechselwirkung. Zwei-Photon-Wechselwirkungen (und andere komplexere Diagramme) beschreiben bereits Korrekturen zur Streuung am klassischen Feld (mal abgesehen von realen Photonen, die die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen beschreiben, die ja normalerweise auch bei der klassischen Beschreibung des Feldes als Korrektur berücksichtigt werden müßten).

Wenn Du die Gravitation über Higgs-Teilchen erklären willst, hast Du ein Problem: Higgs-Teilchen koppeln nicht an Photonen (die Kopplung an das Higgsfeld soll ja die (Ruhe-)Masse erzeugen, und Photonen sind masselos), und damit könntest Du die Lichtablenkung durch die Sonne nicht erklären.

Hatte das Universum bei der Entstehung auch ein Ereignisshorizont ?

Wenn ja, wie ist es da rausgekommen?

Wenn nein, warum nicht?

Hi Timeout

zur Abwechslung habe ich über diese Formulierung mal eine Weile nachgedacht, und bin zu dem schluß gekommen, daß auch eine bewegte Ladung als elektrische (ohne -magnetisch) Welle gesehen werden kann. 'Elektrostatische Welle' müßte es wohl heißen.
Während das Elektron an mir unbeschleunigt vorbeizieht, spüre ich sein Potential wie eine einzelne Welle, die an mir vorbeizieht.
Du hast recht: ich habe tatsächlich elektromagnetisch geschrieben, und das war falsch.

Um EIN EINZIGES virtuelles Photon handelt es sich pro einzelne Quantenwirkung, aber über die Zeit um MEHRERE, oder?
'Körnigkeit' sollte ich vielleicht so präzisieren, daß das Feld sich körnig 'verhält' (also gequantelte Wirkung ausübt, keine stetige) - mehr wollte ich damit nicht implizieren.

Die Elektrische Ladung ist ein Maß, wie stark Teilchen an Photonen koppeln.
Die Masse ist ein Maß, wie stark Teilchen an Gravitonen koppeln (wenn man die ART durch eine Quantengravitation ersetzt), korrekt?
Damit meine ich die Masse, die sich aus der Summe der Energie ergibt, also auch Photonen.

Da hast Du es genau erwischt. Higgsteilchen koppeln nicht an Photonen.
Bei der Gelegenheit mal noch eine Frage: wenn ich ein Photon vorwärts durch den leeren Raum schicke, und das einzige Objekt in diesem Raum eine Sonne ist, die irgendwo ganz weit weg von dem Weg liegt (z.bsp. ganz weit rechts), und wir die gravitative Raumkrümmung VÖLLIG AUSSER ACHT lassen: wird die Wahrscheinlichkeitsamplitude des Photons durch die Anwesenheit der Sonne abgelenkt?
Noch bevor ich das Problem mit Feynmans Pfadintegral-Methode durchrechne vermute ich, das die Anwesenheit der Sonne einen Einfluß hat. Allein aufgrund der QED. Obwohl nichts an dem Photon 'koppelt'.
Das ist jetzt nicht das, was ich haben wollte: eine indirekte Kopplung an Higgs-Teilchen. Aber es ist zumindest ein Hinweis, daß es eine Lösung dafür geben könnte.