Ist die Gravitationskonstante G überall im Universum gleich?
g = G *m / r^2
G ist dabei eine konstante oder ?
5 Antworten
§1: laut der von sehr vielen Wissenschaftlern anerkannten Seite
http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?bg
ist es eine physikalische Konstante! Also überall konst. und von NICHTs abhängig.
ABER, da wir nur 5 Nachkommastellen genau kennen, zeigt genau das unsere Schwäche auf diesem Gebiet!!
§2: Das Gravitationsgesetz lautet momentan richtig:
F(m1,m2,r)=G*m1*m2/r²
Also ist die (Anziehungs-)Kraft zw. 2 Massen auch noch vom Abstand r abhängig.
Messungen an den äußeren "Armen" von Galaxien haben jedoch für sehr große Abstände ( r > 10000 ly )eine Abweichung gefunden:
https://de.wikipedia.org/wiki/Rotationskurve
Bis jetzt wird diese Abweichung auf "dunkle Materie" - also m2 geschoben.
Denkbar wäre auch eine Änderung von r² also z.B.:
r^(2+/-....?)
Eine Verschiebung gewisser Abhängigkeiten in die Konstante G - also zu einer Funktion G(...) - ist nicht geplant. Wenn neue Abhängigkeiten gefunden werden, kommen die vermutlich zum Gravitationsgesetz und nicht zur Konstanten hinzu:
F(m1,m2,r,...)=G* ...
§3: Auf dem langen Weg zur
https://de.wikipedia.org/wiki/Weltformel
konnten durch SI-Einheiten und Integralrechnung viele Einzel-Theorien zusammengefasst werden. Trotz der letzten Erfolge bei der
https://de.wikipedia.org/wiki/Stringtheorie
blieben jedoch über 34 Unstimmigkeiten über, die per
"Hilfskonstanten" mathematisch angepasst wurden und in der Physik "physikalische Konstanten" genannt werden. Bei einer ist es besonders spannend, da sie keine Einheiten hat: Feinstrukturkonstante:
http://www.gerdlamprecht.de/PhysikalischeKonstantenMathematisch.htm
zeigt unten viele mathematische denkbare Möglichkeiten, wie man sie beschreiben könnte... Bei G könnte es z.B.
32884*Pi/15479/10^11 sein...
Was ich dir jetzt erzähle, ist eine der größten Possen der Wissenschaftsgeschichte. Das Genie ===> Alfred Wegener hatte ja erklärt, was selbst 8-jährigen Kindern auffällt:
" Mammi Mammiii; Afrika und Südamerika passen ja zusammen ! "
Darauf hin tritt Wegeners Gattin in den Ehestreik
" Und hör endlich auf mit deiner ===> Kontinentaldrift. Du blamiiiiierst uns in aller Öffentlichkeit ... "
Nanü; woher kenne ich das Bettgeflüster im Hause Wegener?
Uns sind Waschkörbe voll Briefe von Wegener überliefert, adressiert an den Schwiegervater. Dieser möge seine Tochter von der Kontinentaldrift überzeugen ...
Wegeners Gattin kann erst wieder einen Orgasmus empfinden, wenn sie penetriert wird von dem Mann, der - für alle Welt sichtbar - bewiesen hat, was jedes Kind sieht ...
" Ich möchte doch aufschauen zu meinem Mann ... "
Dem Schwieger geht das erst mal voll am Aasch vorbbei. Bei den namhaftesten Geologen seiner Zeit holt er Expertisen ein:
" Sicher ein neckisches Gedankenspielchen. Doch leider Muster ohne Wert, weil sich diese Hypotese nicht beweisen lässt ... "
1 : 1 leitet der Schwieger diese Antworten an good ole Alfred weiter ...
Ich schick erst mal ab, weil dieser Editor so instabil ist. Es folgt aber noch eine Fortsetzung Teil 2 .
Was das mit deiner Frage zu tun hat? Schon oft baten uns Matheprofs in der Vorlesung um Geduld; oft dauert es Wochen, bis du alle Beweise zusammen hast, um eine eingangs gestellte, scheinbar einfache Frage zu beantworten. Halten wir fest: Die Vorstellung, dass die Gravitation wohl gemerkt SCHWÄCHER wird, geht zurück auf den Zufall, dass Wegeners Olle ihren ehelichen Pflichten nicht nachkommt. Sonst hätte nämlich die Physikgeschichte einen völlig anderen Verlauf genommen; ich werde gleich bringen, dass ein G Punkt mit der ART völlig unvereinbar ist. Niemand hätte eine Verwendung gehabt für G Punkt.
Dass auch Dirac so seine Problemchen hatte mit Frauen, hatte ich auch schon erwähnt. Dass Diracs Beitrag nichts als ein Witz sein sollte, erhellt bereits daraus, dass er keine matematisch fundierten Argumente für die Zeitabhängigkeit von G anführt.
In der Zeitschrift " Physik in unserer Zeit " wurde das noch viel anschaulicher beschrieben. Dem Vakuum kommt eine Elastizität zu ähnlich wie Stahl. Hier wird praktisch die alte Ätherteorie wieder zum Leben erweckt; der Äther sei feinstofflich, gleichzeitig aber eine Billion mal elastischer als Stahl.Die Gravitationskonstante G bestimmt nämlich, wie stark sich das Vakuum unter dem Druck der Materie verbiegt; je weniger, desto elastischer ist es. Und Philberth drehen jetzt die Frage um. Die Einsteingleichung lässt sich nämlich viel allgemeiner interpretieren, wenn du her gehst und sagst: Ich fasse G auf als Feld G = G ( r , t ) abhängig von Raum und Zeit. Welche Arten von G-Feldern sind vereinbar mit der Einsteingleichujng? Man höre und staune: keine außer G ( r , t ) = G0 = const . Das Aus für G Punkt.
4) die ===> Nutation. Es sollte mir schon gelingen, einem ungeduldigen Fragesteller einzuheizen. Mit der Nutation nähern wir uns einer ===> chaotischen Bewegungsform, die mit das schwerste darstellt, was die Mechanik zu bieten hat. Wäre hilfreich, wenn es da für euch Online Simulationen gäbe.
Die Idee für ein Experiment in der Schwerelosigkeit der ISS, das nix kostet, stammt von ===> Werner Martienssen. Es wurde in der Heute-Nachrichtensendung des ZDF übertragen.
Ein Astronaut hält eine Streichholzschachtel ( d.h. Quader mit drei unterschiedlichen Kanten ) zwischen Daumen und Zeigefinger über Eck und schnickt sie an; d.h. Drehachse ist die ===> Raumdiagonale Zwischen ( linearem ) Impuls p , Masse m und Geschwindigkeit v besteht die Beziehung
p = m v ( 1 )
analog zwischen Drehimpuls L , Trägheitsmoment T und Winkelgeschwindigkeit w
L = T w ( 2 )
Bei einem allgemeinen Quader sind aber die Trägheitsmomente um die drei ===> Hauptträgheitsachsen unterschiedlich mit dem Effekt, dass ZWISCHEN L UND w EIN WINKEL BESTEHT . Der L-Vektor präzediert auf einem Kegelmantel um die Drehachse.
So ich schick erst mal ab, weil ich total geschafft bin - da haste schon mal was. So bald ich wieder ausgeschlafen bin - man ist ja nicht der jüngste - erkläre ich dir den Rest; Ehrenwort.
So jetzt bin ich ausgeschlafen; du hattest angemault, dass ich mehr Physik bringe. Ich hatte dir von der Präzession des L-Vektors berichtet. L bleibt aber " Körper fest " , wie man das nennt. D.h. für den mit der Schachtel mit rotierenden Beobachter ändert sich L natürlich nicht. Und dieser Peäzession entspricht ein ===> Drehmoment M senkrecht auf der von L und w aufgespannten Ebene, welches die Drehachse aus ihrer Verankerung zu reißen und in Richtung auf L zu drehen sucht. Ursache dieses Drehmoments, das mit den Massen und der Drehzahl zunimmt, sind natürlich die bei asymmetrischer Massenverteilung auftretenden Fliehkräfte.
Was passiert jetzt, wenn der Raumfahrer Fingerchen weg nimmt? Wohl gemerkt; wir haben Schwerelosigkeit. Die Schachtel rotiert weiter und fällt nicht herunter. Für den Drehimpulsvektor L gilt ein Erhaltungssatz ( verallgemeinertes ===> 2. Keplersches Gesetz ) L bleibt " Raum fest " , diesmal unverändert für den nicht mit rotierenden Beobachter. Für das was ich dir hier erzähle, lege ich dir wärmstens ans Herz
" Classical Mechanics " ; ( Herbert Goldstein )
Wirklich vorstellen kannst du dir das nicht mehr. Es passiert nämlich genau das Umgekehrte. Die Winkelgeschwindigkeit w präzediert um den L-Vektor; und genau dieses sich anbahnende Chaos ist die Nutation. Jeden Augenblick verschiebt sich also die Drehachse; der mit rotierende Beobachter würde diagnostizieren, dass die beiden Pole seiner Schachtelwelt " wandern " Obgleich ich durch mein Physikstudium vorbereitet ( oder vorberitten? Der Knappe bereitet dem Ritter das Ross vor ) war, was mich erwartet, musste ich doch über die Fernsehdarbietung lachen. Es gleicht einer Zaubervorführung, dem ===> Hütchenspiel. Die Schachtel „ überschlägt sich “ , sie „ weiß nicht wohin “ Und plötzlich nimmt sie Fahrt auf; die Drehzahl wächst. Die Schachtel trachtet „ sich selbst zu überholen “
Im Volksmund bezeichnet man die Nutationsbewegung des Kreisels als Trudeln; mach deinen Physiklehrer mal an. Der soll sich ruhig mal ein Experiment mit Nutation ausdenken, damit ihr endlich mal was lernt ...
Etwas vertrauter als Drehimpulserhaltung wird dir der Energiesatz sein. Es liegt mir fern, dich zuzutexten. Recherchier ruhig mal selber, wie die Energie E ( rot ) von w und L abhängt ( Eigenleistung ) Und wenn du diese Formel gefunden hast. Wie ist es mit dem Energiesatz vereinbar, dass ich oben schrieb, nicht nur die Richtung, sondern auch der BETRAG des Vektors w ( Drehzahl ! ) ist veränderlich ( Konnte man mit bloßem Auge erkennen; w schwankt periodisch zwischen einem kleinsten und einem größten Grenzwert. )
Halten wir fest; es verhält sich genau UMGEKEHRT , wie Dirac unterstellt. Jeder Körper, auch ein Felsklotz, auch ein Asteroid, besitzt drei aufeinander senkrecht stehende Hauptträgheitsachsen ( HTA ) Wenn nun aber der Klotz zufällig um eine Achse rotiert, die keine HTA ist? Haben amerikanische Spähsonden längst beobachtet; Nutation ist gerade die Bewegungsform, bei welcher der Klotz allen Drehmomenten AUSWEICHT, die ihn zu zerfetzen bzw. die Drehachse aus ihrer Verankerung zu reißen trachten.
In dem Konkurrenzportal ===> Lycos kam öfters die Frage, woher man eigentlich die Masse der Erde kenne. einhellige Antwort
" Ich nehme an, man rechnet die Dichte der Oberflächengesteine hoch ... "
Haa - haaa - haa. Selten so gelacht.
Die relativen Massen aller Himmelskörper kennt man aus der Himmelsmechanik ===> 3. Keplersches Gesetz. Ihre absoluten kg-Masen sind immer nur so genau bekannt, wie du G gemessen hast. Und da kommt eben raus, was übrigens durch genauere Bebenmessungen untermauert wird. Der Hauptbeitrag zur Erdmasse konzentriert sich im Kern, nicht an ihrer Oberfläche.
Die Masse der Wegenerschen Kontinentalschollen bleibt vernachlässigbar gegen die gesamte Erdmasse. Im Übrigen hat sich die Situation gegenüber Pangaia qualitativ gar nicht mal verändert; asymmetrisch konzentrieren sich alle Wassermassen im Pazifik und der Hauptteil der Kontinente auf der Nordhalbkugel. Streng genommen ist das wirkliche ===> Geoid nicht mal symmetrisch zu seiner Drehachse angeordnet. Seine Nutation kannst du gerne in Wiki nachsehen; ich glaube 20 " / Jahr . Ich staune immer wieder, wie es da dem 19. Jh. gelingen konnte, die ===> Fixsternparallaxen zu bestimmen; sie alle sind weiter entfernt als ein ===> Parsec .
Und wesentlich heftiger wird die Nutation zu Zeiten von Pangaia auch nicht gewesen sein. Ich sag's ja; niemand hat eine Verwendung für G Punkt.
Und? Was kommt nun raus? Schau mmal nach unter dem Nobelpreis gekrönten Himmelslabor, dem ===> Russell-Hulse-Pulsar . An diesem Doppelstern ließen sich sämtliche ART Effekte mit nie gekannter Genauigkeit nachmessen. ( max Zeichen )
Und? Was kommt nun raus? Schau mmal nach unter dem Nobelpreis gekrönten Himmelslabor, dem ===> Russell-Hulse-Pulsar . An diesem Doppelstern ließen sich sämtliche ART Effekte mit nie gekannter Genauigkeit nachmessen. Du kannst ja nie sagen, eine physikalische Größe ist Null. Z.B. kannst du nicht behaupten, dass ein Suprastrom " ewig " fließt. Das einzige, was du im Experiment belegen kannst: In deinem Labor ist ein Suprastrom sagen wir ein Jahr lang geflossen und hat sich seitdem nicht um mehr verändert als höchstens ein Promille. Genau so hier; der Pulsar lieferte die Obergrenze
( 1/G ) ( dG/dt ) = ( d/dt ) ln ( G ) = (E-9) / Jahrmilliarde ( 2.1 )
Sind die Einheiten hinter ( 2.1 ) klar? Die Änderung einer beliebigen Größe - welcher Einheit auch immer - wird bezogen auf den Grundwert ( im Prinzip ganz popelige Prozentrechnung ) Die Einheit der Änderungsrate ist immer 1 / sec . Wenn du unterstellst, der Effekt sei echt und nicht nur eine obere Schranke. Die ===> Mantisse von G ist aber nur auf 4 Stellen bekannt; dann müsstest du 100 Billionen Jahre warten ( vgl. mit dem Weltalter ! ) bis sich dieser Effekt mit den heutigen Mitteln bemerkbar macht ...
" The effect is that it doesn't exist. "
um einen Psychologen zu zitieren, der in einem ===> Doppelblindversuch im Fernsehen statistisch untersuchte, ob es Wünschelruten gibt.
Ende. Wohl keine Antwort ist ausführlicher begründet als meine. Noch irgendwelche Fragen?
Ja, G wäre hier die gravitationskonstante und die Antwort auf die Frage, ob sie überall den selben wert hat ist "Jain"
Warum das ?
- Das gesammte Universum ist noch nicht vollständig erforscht, und die Algemeingültigkeit UNSERER Naturwissenschaften nicht bewiesen (wie den auch ) . So soll die enorme gravitation eines schwarzen Loches die Raumzeit derartigverzerren, dass die naturkonstanten sich ändern können.
- Es ist aber davon auszugehen, dass sie in 99 .9999 % des "raumes" den selben wert hat. Also für alle sichtbaren Galaxien Außerhalb von Himmelskörpern gilt.
Daran wird gearbeitet/geforscht, gegenwärtig geht man aber davon mal aus.
Eine andere Frage, welche die Physiker umtreibt ist: war sie (zu allen Zeiten) immer gleich?
Unsere gesamte Kosmologie verwendet die Annahme, dass der Gravitationsparameter eine (räumliche wie zeitliche) Konstante ist. Sollte sich dieser Parameter im Laufe der Geschichte unseres Universums um mehrere Größenordnungen geändert haben, müssen wir so ziemlich alles neu berechnen.
falls sich die Gravitation nur geringfügig ändern sollte gäbe es fatale Konsequenzen - zum Beispiel bei Verstärkung würde der Strahlungsdruck von Sternen versagen und diese kollabieren -
falls die Konstante also nach den Entstehungen der Grundkräfte verändert hätte wären wir wohl nicht hier da weniger Elemente entstanden wären und ganz andere Interaktionen entstanden - allerdings meine ich gelesen zu haben, dass die Gravitation sich nach dem Urknall in relativ kurzer Zeit als dominierende der vier Grundkräfte etabliert hat, von einem vorherigen Gleichgewicht? Nun, dunkle Energie wird oft in der Populärwissenschaft erwähnt, ob sie die Treibende "Kraft" der Expansion ist, das sollte hier ein Physiker beantworten, ich hüte mich lieber mit meiner Unwissenheit ^^
schau dir doch mal dieses Video an, ich denke diese Person wird öfters von Astrophysikern dafür empfohlen ;) https://www.youtube.com/watch?v=ZJiIqNClaSs
Da wir sie noch nicht überall im Universum nachgemessen haben, wissen wir das nicht genau. Aber die Wissenschaftler gehen davon aus, daß sie zumindest in unserem Universum überall gleich ist, denn es gibt nichts, was dagegen sprechen würde.
Die wohl berühmteste Parodie auf Alfred Wegener stammt von ===> Max Kruse und wurde von der Augsburger Puppenkiste eingespielt. Ich meine sein " Urmel aus dem Eis " Wegener wird hier zu dem Südseeprofessor " Habakuk Tibatong " ; und Wegeners Gattin mutiert " zu einem Hausschwein, das Fehler frei spricht "
Wegeners Gegenspieler vom Fach erscheinen verdichtet als " Zoodirektor Dr. Dr. Zwengelmann " Habakuk
" Ich werde Zwengelmann EINEN BRIEF SCHREIBEN . Und zwar auf Altgriechisch; denn darin stand Zwengel immer 5 .
' Sehr geehrter Kollege; äätsch. ( Was heißt das auf Griechisch? )
Sie sind widerlegt. Wir haben nämlich ein Urmel; ein lebendiges ... ' "
Und jetzt betritt ===> Paul Antoine Marie Dirac die Bühne. Wer das ist?
E = m c ² kennt jeder; und wer Einstein ist, pfeife die Buuwe uff die Gass. Auch Antimaterie ist allgemein geläufig; findet gar Eingang in popoläre Kinoreißer. Wenn man aber nachschlägt, wer denn der Entdecker der Antimaterie sein könnte, wird man auf einen Carl Anderson verwiesen. Kein Wort davon, dass Dirac sie am Schreibtisch vorher gesagt hatte ( und dafür mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde ) Gar nicht zu reden von der Peinlichkeit, wie man diesen Namen ausspricht ... Meines Wissens gibt es auch kein Paul-Dirac-Gymnasium.
Noch immer bewährt sich der alte preußische Grundsatz
" Mehr Sein als Scheinen "
Nach dem Tod des Urgesteins ===> Werner Heisenberg konnte man doch etwas frecher vom Leder ziehen; ein Kauz war dieser Dirac vom Schlage Monty Python. So ging Heisenberg anlässlich einer Vortragsreise nach Amerika auf seinem Luxusliner jeden Abend in die Tanzbar. Er war in Begleitung der ganzen Heroen der QM; da spricht ihn Dirac auf die Tanzbar an.
" Werner warum tust du dir das eigentlich an? "
" Weil man da nette Frauen kennen lernt. "
" Aber Werner. Gerade du als Physiker solltest doch Empiriker sein. Wie kannst du wissen, dass sie nett sind noch BEVOR du mit ihnen tanzt? "
Und auch auf Wegeners Eheprobleme weiß Dirac die richtige Antwort; sein ganzes Gewicht als Nobelpreisträger wirft er in die Waagschale. Er verffentlicht einen Juxbeitrag.
( Dazu muss man anmerken: An den renommierten britischen Colleges vom schlage Cambridge und Eton ist es Brauch, dass einmal im Semester ein " Humbug-Seminarvortrag " gehalten wird - damit die Herren studiosi lernen, ernsthafte Wissenschaft von Kokolores zu unterscheiden. )
Dirac
" Als auf der Urerde sämtliche Landmassen in ===> Pangaia vereinigt waren, erzeugte dies ein solches Ungleichgewicht in der Verteilung zwischen Land und Meer, dass es die Erdachse aus ihrer Verankerung gerissen und in das Weltall geschleudert hätte, wäre - ja wäre damals die Erdanziehung nicht erheblich stärker gewesen als heute ... "
Die G-Punkt-Teorie war geboren ( Man betont allerdings auf dem Punkt, nicht auf dem G ) Wenn du auf dem " G " betonst, landest du bei dem ===> Gräfenbergpunkt der Sexualwissenschaft, den es eben Falls nicht gibt. Und hier schließt sich wieder der Kreis von der Kontinentaldrift zu dem Bettgeflüster im Hause Wegener.
Gründe gegen G Punkt
1) der Energiesatz. Vor 4 Mrd. Jahren befand sich in 10 km Höhe ein Gewicht; langsam lässest du das selbe herunter auf Meereshöhe, um Strom zu speichern. Heute hebst du das Gewicht wieder an. Die Erdanziehung schwächelt aber, wie wir hörten. Die Differenz hast du gewonnen; genau so könntest du argumentieren, das Gewicht bleibt in 10 km Höhe, wo es ist, und aus einer rätselhaften Quelle speist sich dein Akku.
2) die kosmologische ===> Feinabstimmung; hier weiß die linke Hand echt nicht, was die rechte tut. Das ===> antropische Prinzip gilt als ===> Gottesbeweis: wäre die ===> Gravitationskonstante G nur um (E-7) kleiner als heute, wäre die Expansion des Weltalls so rasch erfolgt, dass keine Zeit mehr für die Entstehung von Sternen und Galaxien geblieben wäre ( Wir haben aber G nur auf 4 Stellen genau. )
Geburt und Tod der Sterne sind längst verstanden; da wäre unangenehm aufgefallen, wenn der Wert von G früher anders gewesen wäre.
3) Ich selbst lernte diese Teorie kennen mit 15 aus der Kosmoszeitschrift. Ja da liegt doch die Frage nahe: Was sagt Altmeister Einstein in seiner ===> ART über G Punkt? Die Antwort ist entwaffnend.
Ich zitiere " das All "
( Bernd & Karl Philberth bei Christiana / Stein am Rhein )
Jeder hat schon mal von der Einsteinschen Feldgleichung gehört; ihre Prosaaussage:
" Dichte ( und Druck ) der Materie krümmen den Raum. "
In der Zeitschrift " Physik in unserer Zeit " wurde das noch viel anschaulicher beschrieben. Dem Vakuum kommt eine Elastizität zu ähnlich wie Stahl. Hier wird praktisch die alte Ätherteorie wieder zum Leben erweckt; der Äther sei feinstofflich, gleichzeitig aber eine Billion mal elastischer als Stahl.
( max Zeichen; Fortsetzung folgt )