Fragen zur Zeit, Masse, SL & co.

Guten Tag allerseits!

Ich hätte da als 16-j. alter Jüngling noch viele Fragen aufzuklären... Nur, wer Lust hat :-)

-Kann Masse überhaupt entstehen und vergehen? Wenn ja, kann es den Urknall ja gar nicht gegeben haben...?!?

-Eine vielleicht blöde Frage, aber da ein Schwarzes Loch Lichtteilchen anzieht, weshalb zieht es da nicht die Gravitionen (oder wie die heissen) selbst an?

-Werden die Lichtteilchen im SL "gefangen"? Und schleudert es diese bei der Explosion wieder hinaus ins All?

-Und noch etwas: gibt es ein Maximum der Gravitation?

-Zur Zeit: Wenn ein Schwarzes Loch explodiert, wo ist dann die Zeit geblieben (die ja im SL stillgestanden ist)? Holt die sich irgendwie wieder auf? :-)

-Hat die Zeit eine obere Grenze? Ich meine, wie schnell kann die Zeit vergehen?

-Kann die Lichtgeschwindgkeit genau bemessen werden? Wenn ja, die Reaktionszeit der Messinstrumente läuft ja mit Verzögerung ab, oder nicht?

-Kann ein Raum ohne Zeit existieren und/ oder umgekehrt?

Masse kann entstehen und vergehen. Zum Beispiel können ein Elektron und ein Positron (beide haben nichtverschwindende Masse) in Photonen (masselos) zerstrahlen. Wobei ich hier unter "Masse" die Ruhemasse verstehe. Wird hingegen unter "Masse" die relativistische Masse aka Energie verstanden, so ist dieser Prozeß natürlich masseerhaltend (wegen der Energieerhaltung). Allerdings ist in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Energie nur lokal erhalten, die Energie des Universums als Ganzes ändert sich hingegen mit der Expansion (an dieser Stelle kenne ich mich aber selbst nicht so gut aus). Aber warum der Urknall nicht möglich sein soll, wenn Masse entstehen und vergehen kann, will mir nicht recht einleuchten.

Was das schwarze Loch angeht: Das zieht durchaus Gravitonen an. Auch mit Gravitationswellen kann man keine Hilferufe aus einem schwarzen Loch senden :-) Um gleich die Anschlußfrage vorwegzunehmen: Die Gravitation des schwarzen Loches stammt von der Materie, bevor sie ins schwarze Loch gefallen ist (und das elektrische Feld, falls das SL geladen ist, ebenfalls).

Die Lichtteilchen treffen irgendwann auf die Singularität in der Mitte. Was dann dort passiert, kann kein Mensch sagen, denn eine Singularität ist schlicht ein Ort, wo unsere Gleichungen prinzipiell versagen. Ein "klassisches" SL (also ohne Berücksichtigung der Hawking-Strahlung) explodiert überhaupt nicht. Ein aufgrund von Hawkingstrahlung explodierendes SL sendet neu erzeugtes Licht (und neu erzeugte Materie) aus. Was aus der vorher hineingefallenen Materie wird, weiß wiederum kein Mensch (obgleich sich viele damit beschäftigen).

Ich würde mal annehmen, daß ein SL das Maximum an Gravitation darstellt.

Was die Zeit beim Zerstrahlen eines SL genau macht, werden wir wohl erst wissen, wenn wir eine funktionierende Quantengravitation haben. Es wäre aber äußerst unwahrscheinlich, daß sie wieder vollständig "aufgeholt" wird.

Das mit der "Höchstgeschwindigkeit" der Zeit ist etwas komplexer; bei Quizshows darf man ja manchmal Fragen zurückstellen, darf ich das hier auch? :-)

Die Lichtgeschwindigkeit kann man ziemlich genau messen, deshalb beruht auch heute die Meter-Definition auf der Lichgtgeschwindigkeit – ein Meter ist per Definition die Strecke, die das Licht in 1/399.792.458 Sekunden zurücklegt. Daraus folgt auch, daß die Lichtgeschwindigkeit exakt 399.792.458 m/s beträgt (strenggenommen mißt man bei Lichtgeschwindigkeitsmessungen Längen). Was die Reaktionszeit der Meßgeräte angeht: Die kann man vorher messen und dann herausrechnen. Beziehungsweise man mißt die Zeit für zwei Strecken und kann dann aus der Differenz die Lichtgeschwindigkeit bestimmen (die Reaktionszeit des Meßgeräts hängt ja nicht davon ab, wie weit das Licht vorher unterwegs war).

Ein berühmtes Experiment ging auch so, daß das Licht durch die Zacken eines sich drehenden Zahnrads auf einen entfernten Spiegel geschickt wurde, und auch beim Rückweg durchs Zahnrad mußte. Hatte sich das Zahnrad in der Zwischenzeit so weit gedreht, daß sich ein Zahn vor das Licht geschoben hat, dann sah man es nicht, wenn es wieder auf eine Lücke fiel, schon. Aus der Sichtbarkeit in Abhängigkeit der Zahnradgeschwindigkeit kann dann die Lichtgeschwindigkeit berechnet werden – ohne daß überhaupt eine Reaktionszeit ins Spiel kam.

Ob ein Raum ohne Zeit existieren kann? Das kommt ganz darauf an, was Du unter "ein Raum", unter "ohne Zeit" und vor allem unter "existieren" verstehst :-)

-Hat die Zeit eine obere Grenze? Ich meine, wie schnell kann die Zeit vergehen?

Meiner Meinung nach vergeht die Zeit am schnellsten dort, wo es keine (oder nur wenig) bremsende Gravitation gibt. Also irgendwo zwischen Galaxienhaufen.
Am langsamsten vergeht die Zeit nahe schwarzen Löchern. Und die sind unterschiedlich groß (und von uns überhaupt nicht zu sehen). Die schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien sind wohl die größten Zeitbremser.

@beide

Herzlichen Dank für die Antworten!

Also, das mit dem Urknall: vor dem Urknall gab es ja nichts. Keine Masse, keine Zeit. Wie konnte dann so plötzlich so viel Zeit und Masse entstehen? Zugegeben, hab's etwas "schlappig" formuliert ;-)

sicher kann man Fragen zurückstellen. Um ehrlich zu sein, ich konnte es mir schon vorstellen, dass die eine oder andere Frage unbeantwortet bleibt... *g*

Also, ich dachte, dass ein Raum - also ein "Etwas" - vielleicht nur existieren kann, wenn die Zeit da ist. Und Zeit alleine ohne ein "Irgendetwas" gibt es nicht. Stimmt das?

Ich habe durch Doks erfahren, dass die Schwarzen Löcher - wenn sie "überladen" sind - am Schluss explodieren und wieder neue Materie ins All schleudern. Nun fragte ich mich nur, wo denn diese Zeit geblieben ist, die ja auch "verschluckt" worden ist? Vielleicht überlege ich mir das einfach falsch... ;-)

Und da fiel mir noch eine Frage ein: angenommen, eine Person lebt in einem Schwarzen Loch (*gg*, muss dort echt eng sein *gg*), und eine andere im freien Weltraum. Wer wird schneller älter? Also, kriegen beide gleich schnell graue Haare? Gibt es nur auf der Stoppuhr eine Zeitverschiebung oder auch bei der biologischen?

Einfache Frage: ist die Zeit überhaupt logisch?!? *g*

Viele Grüsse

Dani

Es gab nach der Urknalltheorie nicht nur nichts vor dem Urknall, es gab kein "vor dem Urknall". Denn für ein "vor dem Urknall" hätte es ja vor dem Urknall Zeit geben müssen. Insofern ist die Aussage "vor dem Urknall gab es keine Masse" genauso falsch wie "vor dem Urknall gab es Masse".

Im schwarzen Loch kann man nicht leben, weil man in endlicher (Eigen-)Zeit in die Singularität fallen würde. Vor allen läßt sich aber nicht sagen, wer "langsamer" lebt, weil eine Kommunikation zwischen beiden nicht möglich ist. Hier haben wir nämlich schon die Komplexität des Problems mit der "schnellen" und "langsamen" Zeit: Man kann "Zeitgeschwindigkeiten" nur dann wirklich vergleichen, wenn man die Uhren vorher und nachher zusammenbringt. Die vergangene Zeit ist so etwas wie der zurückgelegte Weg in der Raumzeit. Welcher Weg ist länger: Der am Nordpol oder der am Äquator?

Das mit den "überladenen" Löchern hast Du vermutlich falsch verstanden. In der Tat sind die "überladenen" = großen Löcher die langlebigsten. Vielleicht hast Du es mit der Entstehung verwechselt, wo SL nur aus besonders schweren Sternen in Supernova-Explosionen entstehen?

Die einzige mir bekannte Möglichkeit, wie ein SL "explodieren" könnte, ist die Hawking-Strahlung. Die ist aber um so intensiver, je kleiner das Loch ist (deshalb kommt es ja auch zum Schluß zur "Explosion", weil nämlich die Strahlung extrem ansteigt, und das Loch so vollständig zerstrahlt). Große schwarze Löcher strahlen so schwach, daß man diese Strahlung vernachlässigen kann.

Bei der Raum/Zeit-Frage ist der Haupt-Knackpunkt wirklich, was Du unter "kann existieren" verstehst: In unseren Universum gibt es eine Raumzeit, da ist also immer und überall Raum und Zeit. Umgekehrt ist es natürlich mathematisch kein Problem, Räume ohne Zeit zu beschreiben, oder zeitabhängige Systeme ohne Raum. Aber ich vermute, keins von beiden ist das, was Du eigentlich mit Deiner Frage gemeint hast.

Ich denke nicht, daß die Masse eines schwarzen Loches nach dessen verdampfen die Zeit irgendwie aufholt.
Wenn sich ein Körper sehr schnell bewegt und dann wieder stehen bleibt, ist er auch weniger gealtert. Nachdem er wieder stillsteht, altert er wieder normal. Er hat keine Chance, die verlorene Alterung aufzuholen, denn stiller als stillstehen kann er ja nicht.
Höchstens könnte das gesamte Universum die Bewegung nachmachen - danach wären dann alle wieder auf dem gleichen Stand.

Hoi

Einige Theorien besagen ja, dass es bereits mehrere Universen gegeben hat (?!?). Und da müsste doch auch Masse vorhanden gewesen sein, dann wieder verschwunden, und mit dem "aktuellen" Urknall wieder plötzlich hergekommen sein. Oder ist diese Theorie gleich total falsch?

Das mit dem schwarzen Loch habe ich wohl wirklich mit der Supernova verwechselt und mit der Hawking-Theorie verwechselt.

Zur Raum-Zeit-Frage: ich weiss nicht, ob es Raum ohne Zeit wirklich gibt... vielleicht ein bisschen schwierig zu formulieren, aber wenn etwas geschieht, so gibt es auch Zeit. Und Zeit ohne dass etwas geschieht habe ich noch nie beobachtet... ;-) Ich meine, ein vor dem Urknall (ja, stimmt, habe ich letztes Mal falsch formuliert) gibt es ja gar nicht. Also gab es weder Zeit noch Raum, und es gab überhaupt nichts. Nach dem Urknall war alles da... irgendwie... :-) Mathematisch kann es schon einen Raum geben ohne Zeit, und umgekehrt. Aber in der Praxis?!?

Vielen Dank für die Antworten!

Grüsse

Dani

Stephen Hawking vergleicht den Urknall mit dem Südpol der Erde:
Auf der Erde kann man sich immer weiter Richtung Süden bewegen, aber irgendwann erreicht man den Pol, und wenn man dort nicht zu laufen aufhört, bewegt man sich automatisch wieder nach Norden - da kann man gar nichts gegen machen.
Analog der Urknall: wenn wir uns (gedanklich) in der Zeit rückwärts bewegen auf den Urknall zu, bewegen wir uns automatisch wieder in die Zukunft, sobald wir an ihm vorbei sind, ohne daß wir dabei die Richtung ändern müssten.

Man kann sich natürlich streiten, inwiefern dieser Vergleich hinkt, aber ich halte ihn für sehr aufschlußreich.