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Raum-Zeit-Krümmung selbst messen ...

Thema erstellt von Raumzeit-fuer-alle 
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Beiträge: 1.477, Mitglied seit 16 Jahren
Hallo Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2212-80:
"Beschleunigung" ist aber üblicherweise1) als Zunahme der Relativgeschwindigkeit gegenüber einem Referenzkörper innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit definiert. In diesem Sinne bewegt sich ein frei fallender Körper relativ zur Erdoberfläche beschleunigt.


üblicherweise – im sinne der klassischen Bewegungslehre.
Ich denke aber nicht im Sinne der ART.
Dort stellt die Gravitation keine Kraft dar, sondern die Geometrie der Raumzeit. Formulierungen wie Lichtablenkung gehen nicht konform mit der ART.
Mir scheint, es geht in diesem Thread ein wenig hin und her zwischen Newton und Einstein und es ist nicht immer klar, wer gemeint ist.
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Claus (Moderator)
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Hallo Okotombrok,

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2212-81:
Formulierungen wie Lichtablenkung gehen nicht konform mit der ART.

Dennoch spricht man z.B. davon, die "Lichtablenkung" an der Sonne um 1,75" bestätige Richtigkeit der ART...

Du hast natürlich recht: Die Darstellungen der Gravitation als Kraftwirkung versus der Darstellung als Raumgeometrie basieren auf zwei verschiedenen Paradigmen. Wenn man sie durcheinander würfelt, kann es konfus werden.

Mir ging es in diesem Thread vornehmlich darum, Seraph in seiner Argumentation gegenüber Henry-Dochwieder zu unterstützen, dass man die klassische Beschleunigungsformel näherungsweise auch auf Licht bzw. masselose Teilchen anwenden darf - und dass das Licht unter Einfluss der Gravitation von seiner "Geradlinigkeit" abweicht und in Bezug zur Erdoberfläche eine vertikale Geschwindigkeitskomponente vy erhält, obwohl c die Geschwindigkeitsobergrenze darstellt.
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 16 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2212-80:
Mir ist natürlich klar: Das Bezugssystem eines frei fallenden Körpers gilt als nicht beschleunigt, weil auf den Körper keine Kräfte wirken.

"Beschleunigung" ist aber üblicherweise1) als Zunahme der Relativgeschwindigkeit gegenüber einem Referenzkörper innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit definiert. In diesem Sinne bewegt sich ein frei fallender Körper relativ zur Erdoberfläche beschleunigt.

Hallo Claus,

ein Lichtstrahl von der Sonne fällt senkrecht auf die Erde. Werden die Photonen von der Erde beschleunigt, wenn sie in die Nähe der Erde gelangen?

M.f.G. Eugen Bauhof
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Morgen alle zusammen,

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2212-81:
Mir scheint, es geht in diesem Thread ein wenig hin und her zwischen Newton und Einstein und es ist nicht immer klar, wer gemeint ist.
Das Verständigungsproblem hatte ich glaube ich auch schon mir Henry.

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-83:
ein Lichtstrahl von der Sonne fällt senkrecht auf die Erde. Werden die Photonen von der Erde beschleunigt, wenn sie in die Nähe der Erde gelangen?

Natürlich nicht bei senkrechter Bewegung auf die Oberfläche zu,
bisher haben wir in diesem Zusammenhang aber auch von Bewegungen tangential an der Erde vorbei gesprochen.
Dabei werden die Photonen dann allem Anschein nach etwas zur Erde hin "beschleunigt".

PS: Man muss nur den Referenzkörper geschickt setzen ;-).
Beitrag zuletzt bearbeitet von Seraph am 02.08.2015 um 11:49 Uhr.
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Claus (Moderator)
Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Hallo Seraph, hallo Bauhof,

Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-84:
Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-83:
ein Lichtstrahl von der Sonne fällt senkrecht auf die Erde. Werden die Photonen von der Erde beschleunigt, wenn sie in die Nähe der Erde gelangen?

Natürlich nicht bei senkrechter Bewegung auf die Oberfläche zu,
bisher haben wir in diesem Zusammenhang aber auch von Bewegungen tangential an der Erde vorbei gesprochen.
Dabei werden die Photonen dann allem Anschein nach etwas zur Erde hin "beschleunigt".

Genau. So sehe ich es auch.
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 16 Jahren
Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-84:
Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-83:
ein Lichtstrahl von der Sonne fällt senkrecht auf die Erde. Werden die Photonen von der Erde beschleunigt, wenn sie in die Nähe der Erde gelangen?

Natürlich nicht bei senkrechter Bewegung auf die Oberfläche zu,
bisher haben wir in diesem Zusammenhang aber auch von Bewegungen tangential an der Erde vorbei gesprochen.
Dabei werden die Photonen dann allem Anschein nach etwas zur Erde hin "beschleunigt".

Hallo Seraph,

dass die Photonen bei der tangentialen Bewegung etwas zur Erde hin "beschleunigt" werden, halte ich für die falsche Sprachregelung. Dabei entsteht der Eindruck, als hätten die Photonen eine Masse, die von der Erde gemäß Newton angezogen wird. Photonen haben keine Masse. Auch nicht bei der Newtonschen Betrachtung.

Richtig ist, dass die Photonen gemäß der ART ganz einfach der durch die Erde vorgegebenen Raumzeitkrümmung folgen. Richtig ist auch, dass ein weit entfernter außenstehender Beobachter eine Ablenkung des Lichtstrahls hin zur Erde bemerkt. Das war eine Voraussage von Einsteins ART bei der Ablenkung des Lichts durch einen Stern, die sich bestätigt hat.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hi Bauhof,

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-86:
dass die Photonen bei der tangentialen Bewegung etwas zur Erde hin "beschleunigt" werden, halte ich für die falsche Sprachregelung. Dabei entsteht der Eindruck, als hätten die Photonen eine Masse, die von der Erde gemäß Newton angezogen wird. Photonen haben keine Masse. Auch nicht bei der Newtonschen Betrachtung.

Richtig ist, dass die Photonen gemäß der ART ganz einfach der durch die Erde vorgegebenen Raumzeitkrümmung folgen. Richtig ist auch, dass ein weit entfernter außenstehender Beobachter eine Ablenkung des Lichtstrahls hin zur Erde bemerkt. Das war eine Voraussage von Einsteins ART bei der Ablenkung des Lichts durch einen Stern, die sich bestätigt hat.

Das, die aus Newtons Sicht existente, Ablenkung eigentlich nur eine Befolgung einer Geodäte in der gekrümmten Raumzeit ist, habe ich schon verstanden.
Der Begriff "Beschleunigung" war in meinem Beitrag ehr Mittel zum Zweck.
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 16 Jahren
Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-87:
Das, die aus Newtons Sicht existente, Ablenkung eigentlich nur eine Befolgung einer Geodäte in der gekrümmten Raumzeit ist, habe ich schon verstanden. Der Begriff "Beschleunigung" war in meinem Beitrag ehr Mittel zum Zweck.

Hallo Seraph,

Ja.
Aber Newtons Sicht der Dinge ist seit der ART überholt. Sie ist nur noch interessant für historische wissenschaftstheoretische Betrachtungen. Nicht aber für Laien, denn Newtons Sicht stiftet bei Laien nur Verwirrung und verstellt den Blick für die Relativistik Albert Einsteins. Die Physik-Profis können Newtons Sicht und Einsteins Sicht genau auseinanderhalten, im Gegensatz zu uns Laien hier im Forum. Aber vielleicht bist du ja ein Physik-Profi?

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hi Bauhof,

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-88:
Aber Newtons Sicht der Dinge ist seit der ART überholt.
Schon klar, ich tat das auch nicht mit der Intention der Verwirrung andere Forumsteilnehmer, sondern ehr der Vollständigkeit halber.

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-88:
Aber vielleicht bist du ja ein Physik-Profi?
Interessante Annahme, aber mehr physikalischer Ausbildung als den Leistungskurs habe ich auch nicht genossen.
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Claus (Moderator)
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Hallo Bauhof, hallo Seraph,

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-88:
Aber Newtons Sicht der Dinge ist seit der ART überholt. Sie ist nur noch interessant für historische wissenschaftstheoretische Betrachtungen.

Ich finde gar nicht, dass Newtons Sicht überholt ist. Wenn in der Schule Physik gelehrt wird, dann zu über 90% nach Newton. Weil man mit Newton für fast alle Alltagsprobeme gut zurecht kommt. Sicherlich hat Einstein gezeigt, dass Newtons Theorie nicht "korrekt" im Sinne von "der Wahrheit letzter Schluss" ist. Einsteins Theorie kommt zu genaueren Resultaten - und ich gebe zu: wenn es um hohe Relativgeschwindigkeiten bzw. Energien geht, muss man Einstein nehmen, weil Newton versagt. Aber wenn es bspw. um extrem hohe Energien auf kleinstem Raum geht, zeigt die Unvereinbarkeit der RT mit der Quantenmechanik, dass Einsteins Theorie vielleicht auch noch nicht die letzte Wahrheit ist.

Auch in der Chemie wird bspw. weiter das Bohrsche Atommodell gelehrt, obwohl es durch das quantenmechanische Orbitalmodell "überholt" wurde. Dennoch ist das Bohrsche Modell viel anschaulicher und kann die meisten grundlegenden Eigenschaften der Atome und Moleküle nach wie vor gut erklären.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2212-90:
Hallo Bauhof, hallo Seraph,

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-88:
Aber Newtons Sicht der Dinge ist seit der ART überholt. Sie ist nur noch interessant für historische wissenschaftstheoretische Betrachtungen.

Ich finde gar nicht, dass Newtons Sicht überholt ist.

Dem stimme ich vollkommen zu. Um zum Mond und zu den Planeten zu gelangen, ist der alte Newton noch immer ausreichend. Und leider gehorchen dem auch noch alle Raketen und sonstigen Mordinstrumente, die uns immer noch bedrohen, wenn sie abgefeuert werden.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 02.08.2015 um 19:17 Uhr.
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Hallo Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2212-90:
Ich finde gar nicht, dass Newtons Sicht überholt ist. Wenn in der Schule Physik gelehrt wird, dann zu über 90% nach Newton. Weil man mit Newton für fast alle Alltagsprobeme gut zurecht kommt.

dem kann ich auch zustimmen, aber nur bedingt.

Zitat:
"Auch in der Chemie wird bspw. weiter das Bohrsche Atommodell gelehrt, obwohl es durch das quantenmechanische Orbitalmodell \"überholt\" wurde. Dennoch ist das Bohrsche Modell viel anschaulicher und kann die meisten grundlegenden Eigenschaften der Atome und Moleküle nach wie vor gut erklären."

Als Ausbilder für Elektrotechnik verwende auch ich das Bohr'sche Atommodell um zum Beispiel den Unterschied zwischen Leiter und Nichtleiter zu verdeutlichen. Aber ich vergesse nicht zu erwähnen, dass es sich nur um ein Modell und kein Abbild der Welt im Kleinen handelt, dass Bohr wohl selber der erste war, der sein Modell ad acta legte und warum.
Aber hier im Forum geht es doch nicht darum, für einen technischen Beruf das notwendige Handwerkszeug zu lernen, sondern um zu einem besseren Verständnis der Zusammenhänge in der Welt zu kommen, und dazu ist die Newton'sche Mechanik nicht geeignet.

Auch finde ich nicht unbedingt, dass das Bohr'sche Atommodell anschaulicher ist als das Orbitalmodell, wo keine Teilchen beschrieben werden, die sich auf Kreisbahnen um einen Kern bewegen.

mfg okotombrok
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Hallo Eugen Bauhof,
Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2212-86:
dass die Photonen bei der tangentialen Bewegung etwas zur Erde hin "beschleunigt" werden, halte ich für die falsche Sprachregelung.

Vielleicht läßt sich dies auch wie folgt erklären:

In einem geradlinigen (euklidischen) Koordinatensystem erscheint eine Kurvenbewegung als beschleunigte Bewegung. In einem nichteuklidischen gekrümmten Koordinatensystem, wie es die gekrümmte Raumzeit darstellt, erscheint die Bewegung des Lichts in Übereinstimmung mit der durch die Sonne verursachte Krümmung der Raumzeit als Bewegung auf einer Geodäte und damit unbeschleunigt (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit).

Dies entspricht dem "Freien Fall", den man sowohl als beschleunigt, wie als unbeschleunigt (inertial) auffassen kann, je nach Wahl des bezogenen Koordinatensystems.

MfG
Harti
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Wichtig ist, dass man nicht aufhört zu fragen. A.E.
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Hallo Seraph,

Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-84:
. . . bisher haben wir in diesem Zusammenhang aber auch von Bewegungen tangential an der Erde vorbei gesprochen.
Dabei werden die Photonen dann allem Anschein nach etwas zur Erde hin "beschleunigt".

nicht allem Anschein nach, sondern nur von beschleunigten Beobachtern wie uns auf der Erdoberfläche.
Nicht das Licht, sondern der Beobachter ist beschleunigt, und das absolut und nicht relativ.

Zitat:
. . . aber mehr physikalischer Ausbildung als den Leistungskurs habe ich auch nicht genossen.

Da habe ich dir einiges voraus!
Ich habe nämlich gelernt, wie man Schlitze kloppt um eine Zuleitung für die Waschmaschine unsichtbar verlegen zu können und ich gehe jede Wette ein, dir darin weit überlegen zu sein. :D

mfg okotombrok
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Guten Abend Okotombrok,

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2212-94:
nicht allem Anschein nach, sondern nur von beschleunigten Beobachtern wie uns auf der Erdoberfläche.
Nicht das Licht, sondern der Beobachter ist beschleunigt, und das absolut und nicht relativ.
Das werde ich wohl noch ein paar mal lesen müssen, um zu verstehen, wie du das meinst.

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2212-94:
Da habe ich dir einiges voraus!
Ich habe nämlich gelernt, wie man Schlitze kloppt um eine Zuleitung für die Waschmaschine unsichtbar verlegen zu können und ich gehe jede Wette ein, dir darin weit überlegen zu sein. :D
Hm, also mit solchen Qualitäten kann ich nicht glänzen :smiley30:.
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Beiträge: 952, Mitglied seit 9 Jahren
Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-95:
Guten Abend Okotombrok,

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2212-94:
nicht allem Anschein nach, sondern nur von beschleunigten Beobachtern wie uns auf der Erdoberfläche.
Nicht das Licht, sondern der Beobachter ist beschleunigt, und das absolut und nicht relativ.
Das werde ich wohl noch ein paar mal lesen müssen, um zu verstehen, wie du das meinst.

Hi, Seraph! Etwas zur Anschauung.

Das (von einigen ungeliebte) Fahrstuhlbeispiel Einsteins, ein Gedankenexperiment:

Stell dir einen Fahrstuhl vor, durch den du die hintere Wand des Fahrstuhlschachtes sehen kannst. Im Fahrstuhl befindet sich eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl quer zur Fallrichtung sendet. IM Bezugssystem des Fahrstuhls siehst du den Lichtstrahl gerade von der Lichtquelle zur gegenüberliegenden Wand laufen. Du als Beobachter innerhalb des Fahrstuhls markierst an der Schachtwand (in Gedanken) den Verlauf des Lichtstrahls, es wird eine Kurve sein, denn der Lichtstrahl bewegt sich mit der Kabine nach unten (oder nach oben). (Eine Kurve würde auch ein Beobachter messen, der sich außerhalb von Fahrstuhl und Fahrstuhlschacht befindet.)

Die Bewegung des Fahrstuhls in nun äquivalent zu einem Objekt, das sich in einem Gravitationsfeld befindet. Der Gedanke ist, dass der Beobachter im Fahrstuhl ohne weitere Information nicht weiß, ob der Fahrstuhl (z. B. mechanisch) bewegt wird, oder ob er durch eine Masse (z. B. die Erde) angezogen wird.

Der Verlauf der Kurve an der Schachtwand ist abhängig 1. von der Geschwindigkeit des Fahrstuhls, je schneller der Fall, desto stärker ist die Kurve gekrümmt. Und der Verlauf der Kurve ist 2. abhängig von der Geschwindigkeit des Lichtes? Jein, denn das Licht hat ja nur eine Geschwindigkeit (Postulat). Aber es HAT eine Geschwindigkeit, die höchstmögliche. Jedes andere Objekt, das durch den Fahrstuhl fliegt (z. B. ein Pfeil) hat auch eine Geschwindigkeit, und jedes andere Objekt fällt mit dem Fahrstuhl bzw. hinterlässt auf der Schachtwand eine gedachte Kurve. Die Kurve ist umso flacher, je schneller sich ein Objekt im Fahrstuhl bewegt, eine Gewehrkugel hinterlässt eine flachere Kurve als ein Pfeil.

Bei unserer Überlegung spielt die Masse der Objekte im Fahrstuhl keine Rolle, es geht nur um die Geschwindigkeit.

Aber die Masse spielt sehr wohl eine Rolle, denn wie uns Newton sagt, ziehen MASSEN sich gegenseitig an. Und Licht hat keine Masse, Licht hat Energie! Aber, wenn nun E=mc²? Dann hat Licht ja doch eine Masse, wenn auch keine Ruhemasse.

Wie soll man nun aber fassen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante ist? Schließlich haben wir angenommen, die (mechanisch beschleunigte) Bewegung des Fahrstuhls sein – ohne weitere Informationen – nicht von der Beschleunigung in einem Gravitationsfeld zu unterscheiden.

Was, wenn wir annehmen, die Kurve des Lichtstrahles, die durch ein Gravitationsfeld hervorgerufen wird, sei gar keine Beschleunigung, wenn wir annehmen, das Licht folge tatsächlich einer Kurve, eine Kurve, die durch den Raum vorgegeben ist, wobei die Krümmung wiederum durch eine Masse hervorgerufen wird? Und die Energie, die durch die vorgebliche Beschleunigung in das Licht investiert wird, zeigt sich durch eine Blauverschiebung, wenn das Licht sich auf ein Massezentrum zubewegt, seine Frequenz wird erhöht, nicht aber seine Geschwindigkeit. (Und eine Rotverschiebung bzw. die Frequenz wird verringert, wenn Licht ein Massezentrum verlässt.)

Und das ist dann die Idee der ART, die Gravitation ist eine Krümmung der Raum-(Zeit).

Und dass der Beobachter und nicht das Licht beschleunigt sei – das kann so nicht richtig sein und ist auch gar nicht als Annahme notwendig. Das Licht beschreibt auf jeden Fall eine Kurve, wenn es sich nicht senkrecht auf ein Massezentrum zubewegt, das ist nicht relativ. Und bewegt es sich senkrecht darauf zu, wird es in der Frequenz verschoben.

Die Raumkrümmung hängt allein von der vorhandenen Masse ab, und die ist nicht relativ, also auch nicht vom Beobachter abhängig.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 04.08.2015 um 13:34 Uhr.
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Seraph schrieb in Beitrag Nr. 2212-95:
Das werde ich wohl noch ein paar mal lesen müssen, um zu verstehen, wie du das meinst.

Hallo Seraph,

vergiss Hernrys Beitrag, da steht viel dummes Zeug. Er wird Einsteins Fahrstuhl nie verstehen.

Ich werde heute abend zeigen, was ich meinte.

Siehe auch Beitrag Nr. 13-523 und folgende

bis dann okotombrok
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Okotombrok am 04.08.2015 um 14:20 Uhr.
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Für Interessiert bzgl. der Raumzeitkrümmung anhand des Fahrstuhlgedankenexperimentes : http://www.phydid.de/index.php/phydid-b/article/vie...

http://www.weltderphysik.de/detektor/physik-pur/die...

http://www.deutschlandfunk.de/allgemeine-relativita...

Wer möchte, kann sich entsprechende Erläuterungen selbst raussuchen, die Welt ist voll davon.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 04.08.2015 um 14:38 Uhr.
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Korrektur zu meinem Beitrag Nr. 2212-96:


"Und dass der Beobachter und nicht das Licht beschleunigt sei – das kann so nicht richtig sein und ist auch gar nicht als Annahme notwendig"

diese Aussage ist nicht richtig, denn gerade weil der Beobachter auf der Erdoberfläche eine Beschleunigung erfährt, wird er den Lichtstrahl gekrümmt wahrnehmen, die Wahrnehmung ist äquivalent zu der Beobachtung im beschleunigt bewegten Fahrstuhl. Siehe dazu auch den Artikel Allgemeine Relativitätstheorie in Wikipedia. https://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%...

Allerdings ist nicht Kurve nicht eine Folge der Beobachtung, sondern die Kurve folgt aus der Tatsache, dass Masse den Raum krümmt und das Licht dieser Krümmung folgt.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 04.08.2015 um 16:18 Uhr.
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Stueps (Moderator)
Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
Hallo Leute,

was ich mich schon länger frage:

Inwieweit unterscheiden sich Beschleunigung und Gravitation?
Ich kann bis heute keinen echten Unterschied ausmachen, bin allerdings auch nicht sattelfest, was Gravitation betrifft.
Für mich gibt es verschiedene Indizien, dass Gravitation und Beschleunigung ein und das selbe sind, und nicht nur ähnlich oder vielleicht äquivalent. Wenn dem so wäre, hätte das für für mich erstaunliche Konsequenzen. Ist das vielleicht sogar einen neuen Thread wert?

Beste Grüße
Signatur:
Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
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