Warum genau vergeht die Zeit an bzw. in einem Schwarzen Loch langsamer?
Ich zerbreche mir nun seit einigen Stunden darüber den Kopf, warum genau die Zeit an einem Ort, bei welchem eine höhere Gravitationskraft als bei einem andern herrscht, für außenstehende langsamer vergeht.
Kurzes Beispiel:
Ich fliege mit einem Raumschiff in ein schwarzes Loch, für mich selber vergeht die Zeit so wie immer, jedoch bemerke ich, dass alles außerhalb des Schwarzen Lochs schneller vergeht. Für einen außenstehenden eben genau andersrum, alles was in dem Schwarzen Loch passiert ist viel langsamer.
Ich weiß, dass durch die Gravitation die Raumzeit/das Zeitnetz verkrümmt wird und dass eben dadurch die ganzen Vorgänge und Wechselwirkungen langsamer vonstatten gehen (Stoffwechsel usw.). Aber meine Frage ist was genau bewirkt dass. Also warum bin ich "verlangsamt". Was genau ist der auslöser dafür, dass sich der Stoffwechsel verlangsamt. Ist es aufgrund der sich langsamer bewegenden Teilchen? Und warum wird das Zeitnetz verkrümmt.
Es kann gut sein, dass ich hier einige dinge durcheinandergewürfelt habe, da ich hier einfach nichtmehr durchblicke. Falls jedoch eine Antwort zu meiner Frage schon besteht würde ich mich freuen, wenn ich diese durch euch erfahre.
4 Antworten
Hallo Clemens43,
es ist nicht nur für Schwarze Löcher so, dass in ihrer Nähe "die Zeit langsamer vergeht", da ist das Phänomen nur besonders ausgeprägt.
... warum genau die Zeit an einem Ort, bei welchem eine höhere Gravitationskraft als bei einem andern herrscht, für außenstehende langsamer vergeht.
Es kommt nicht auf die Gravitationsfeldstärke an, also darauf, wie stark die Gravitation an einem Körper zieht, sondern auf das Gravitationspotential.
Plausibel machen kannst Du Dir das über die Quantentheorie des Lichts und die Energieerhaltung. Jedes Photon in einem elektromagnetischen Signal der Frequenz f hat bekanntlich eine Energie h∙f, wobei h eine universelle Konstante ist.
Zwar haben Photonen keine Masse, d.h. keine Ruheenergie, wohl aber haben sie aufgrund ihrer Energie eine Art "Effektivmasse" h∙f⁄c² und auf dem Potential Φ die potentielle Energie hfΦ⁄c².
Die Energieerhaltung verlangt nun, dass sich die Gesamtenergie
(1) h∙f₀ = h∙f(1 + Φ⁄c²)
nicht ändert (wohl bemerkt, es ist Φ < 0).
Das heißt, beim "Abstieg" muss die Frequenz – wie sie ein jeweils lokaler Beobachter messen würde – größer und beim "Aufstieg" kleiner werden.
f₀ ist die von einem fernen Beobachter, wo Φ ≈ 0 ist, beobachtete Frequenz, und dass ein auf dem tieferen Gravitationspotential eine höhere Frequenz beobachtet, bedeutet auch, dass der Zeittakt seiner Uhr länger sein muss. Jeder seiner Uhren.
Allerdings heißt das nicht, dass die Anziehungskraft eine Verlangsamung der Zeit bewirke. Es spricht vieles dafür, dass es genau umgekehrt ist.
Ich weiß, dass durch die Gravitation die Raumzeit/das Zeitnetz verkrümmt wird ...
Das trifft den Punkt nicht ganz. Gravitation ist die Krümmung der Raumzeit.
Das beste Bild dafür ist nicht das berühmte Gummituch- Bild, schon gar nicht, wenn man Murmeln darauf rollen lässt. Deren Verhalten hat nämlich nichts mit der Krümmung des Gummituchs zu tun.
Abb. 1: Ein passables Bild für einen vertikalen Sprung ist das einer Flugreise zwischen zwei Orten auf dem selben Breitengrad. Der direkteste Weg führt – für Kartenleser überraschend – nicht den Breitengrad entlang, sondern über höhere Breiten, nämlich entlang eines Großkreises.
Der Großkreis ist eine Geodätische Linie, die geradestmögliche Linie, die es auf einer Kugeloberfläche gibt. Entsprechend gibt es I der Raumzeit Geodätische Weltlinien; sie gehören zu Körpern, die keine Kräfte "spüren" – auch und gerade die Gravitation nicht, der sie nämlich widerstandslos folgen.
Die Krümmung der Raumzeit sorgt für eine Tendenz geodätischer Weltlinien, zusammenzulaufen. Springe ich hoch, ist meine Weltlinie auf kurzem Abschnitt geodätisch und von der des Erdschwerpunkts weg gerichtet, tendiert aber wie der Großkreis im Bild dazu, wieder auf sie zuzulassen.
Im Schwarzen Loch sind Masse, Raum und Zeit eins geworden. Das nennt sich Singularität. Dort ist die Zeit gar nicht mehr definiert. Sie steht praktisch still.
Wenn sie steht bewegt sich nichts mehr. ... es kann nicht mehr hinein. ...
Die Singularität entzieht sich jeder direkten Erforschung, und wir wissen nicht einmal, ob es sie wirklich gibt.
Für einen fernen Beobachter steht allerdings die Zeit schon am Ereignishorizont still, deshalb ist er ja auch schwarz.
Du weist nicht das Gravitation die Raumzeit krűmmt.
Das hat noch niemand erlebt.
Du hast nur von dieser Theorie gehört.
Die Frage die du stellst gilt auch fûr Zeitdilatation durch Geschwindigkeit.
Die Theorie wackelt schon wenn man fragt : Durch welche Kraft krűmmt Masse den Raum und woraus besteht Raum, das eine Kraft ansetzen kann?
Gravitation kann es nicht sein, das ist ja, laut den gleichen Theoretikern, die Krűmmung des Raumes. ...
Die Nächste Frage ist : Wenn Raum und Zeit verbunden sind, wo ist die Formel dazu?
....es gibt noch mehr Fragen dazu, das reicht erst mal.
Deine Frage anders formuliert lautet :
Zwei Atome schwingen gleich schnell.
Warum Schwingt ein Atom davon in einer stärkeren Raumkrűmung langsamer als das andere? Welche Kraft bremst die Schwingungen?
Die häufigste Antwort hier : Weil die Zeit langsamer läuft.
Zeit ist aber keine Kraft. Sie ist definiertals Sachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen.
Die Antwort lautet dann: Weil der Sachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen langsamer ist, ist das Ereigniss langsamer.
Getoppt wird die Logik noch dadurch das "die Zeit " im Loch stehen soll.
Das bedeutet das es keine Ereignisse mehr gibt. Dann gibt es auch keine Veränderung mehr......nichts bewegt sich .....wie kommt dann noch was rein?
Eine richtige Antwort habe ich nicht, aber vieleicht hilft es dir die Theorie neu zu hinterfragen.
....Zeit vergeht ständig : warum vergeht der Raum nicht mit, wenn sie doch verknűpft sind?
Die Zeit im Loch steht nicht still. Nur fast. Um die Zeit anzuhalten muss eine Masse auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Dies ist nicht möglich. Die komplette Energie unseres Universums würde nicht ausreichen um eine Masse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Soviel zu meinem kurzen Beitrag.
Leider kann ich auch nicht sagen warum sich die Raumzeit so verhält.
Falls hier irgendjemand eine eine Antwort auf alle diese Fragen findet und belegt...
Schreibt mir ne Nachricht. Ich wäre gerne bei der Nobelpreis-Verleihung dabei :P
wikipedia erklärt besser als ich, soviel ist sicher. Und Lehrer unterscheiden sich ebenso gewaltig voneinander wie ihre Schüler. Ich kann mich noch gut an einen Mathematiklehrer erinnern - als der kam, verbesserten sich meine Noten schlagartig um zwei Stufen, die der restlichen Klasse verschlechterten sich um zwei Stufen.
amk wikipedia erklärt schlechter als die Lehrer