Was zum Teufel ist Gravitation?

[Pluto]

Folgt man Einstein, so existiert sie gar nicht, denn alles (jede Masse) bewegt sich auf eine Geodäte in der Raum-Zeit.

Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist Einsteins Äquivalenz Prinzip wonach Gravitation von einer gleichmäßigen Beschleunigung mit dem gleichen Betrag nicht zu unterscheiden ist.

Also, meine (leicht ironische) Frage: Was zum Teufel ist Gravitation?

[Zeus]

Folgt man Einstein, so existiert sie gar nicht, [/b]

Ich denke, dass der Albert lügt.
Aber mal im Ernst, das Raumzeit-Krümmungs-Modell kommt (anscheinent?) ohne die Gravitation aus, aber das heißt doch nicht zwingend, dass es die Gravitation nicht gibt. Oder?

[Halman]

Folgt man Einstein, so existiert sie gar nicht, denn alles (jede Masse) bewegt sich auf eine Geodäte in der Raum-Zeit.

Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist Einsteins Äquivalenz Prinzip wonach Gravitation von einer gleichmäßigen Beschleunigung mit dem gleichen Betrag nicht zu unterscheiden ist.

Also, meine (leicht ironische) Frage: Was zum Teufel ist Gravitation?

Laut Einsteins allgemeiner Relativitätsthreorie IST Gravitation die Krümmung der Raumzeit. Vereinfacht gesagt, Krümmen Massen die Raumzeit. Das Bild veranschaulicht die Krümmung des Raumes durch einen Planeten.

Grafikquelle
Solche Grafiken können nicht die Krümmung der Raumzeit darstellen, nur die Krümmung des Raumes. Was mir an dieser Grafik gefällt ist, dass die Krümmung relativ schwach ist. Nur sehr kompakte Objekte, wie Neutronensterne und Schwarze Löcher, krümmen die Raumzeit sehr stark, Planeten und Sterne krümmen sie nur schwach.
Die gelbe Linie in obiger Grafik folgt der Krümmung. Analog folgen alle Testmassen und sogar masselose Photonen der Krümmung der Raumzeit: Die Raumzeit beherrscht die Bewegung von Massen (und Photonen) und die Massen/Energien bestimmen die Krümmung der Raumzeit.
Dies ist natürlich populärwissenschaftlich ausgedrückt. Fachlich korrekter erklärte es Agent Scullie:

Anders als in der Newtonschen Gravitationstheorie ist in der ART nicht die Masse Quelle des Gravitationsfeldes, sondern der Energie-Impuls-Tensor. Dieser ist eine Größe mit 16 Komponenten (wobei 10 davon unabhängig sind), von denen eine die Energiedichte ist, drei die Impulsdichte bzw. Energiestromdichte bilden und neun die Impulsstromdichte (der Impuls hat drei Komponenten, von denen jede in jede der drei Raumrichtungen strömen kann, insgesamt kommen so 3 x 3 = 9 Komponenten zusammen).

Die Geometrie der Raumzeit ist also gekoppelt an:
- 1 x Energiedichte ρ
- 3 x Impulsdichte (Energiestromdichte)
- 9 x Impulsstromdichte

Ich stelle mir die Raumzeit wie ein extrem "zähes Geflecht" oder "Medium" vor: Es sind wahrhaft astronomische Energien notwendig, um sie merklich zu krümmen.

Folgt man Einstein, so existiert sie gar nicht, [/b]

Ich denke, dass der Albert lügt.
Aber mal im Ernst, das Raumzeit-Krümmungs-Modell kommt (anscheinent?) ohne die Gravitation aus, aber das heißt doch nicht zwingend, dass es die Gravitation nicht gibt. Oder?

Nein, natürlich nicht. Auch beim freien Schweben wirkt die Graviation. Das Gewicht ist etwas ganz anderes. Deutlich wird dies auch beim Bumerangprojekt.

Einsteins ART kommt natürlich NICHT ohne Graviation aus. Sie erklärt diese "Kraft" (Wechselwirktung) nur anders als Newton über eine geometrische Funktion. Graviation wird nicht durch die Krümmung der Raumzeit erzeugt, sondern Gravitation IST die Krümmung der Raumzeit. Einstein erkärt also, was sie eigentlich ist. So jedenfalls mein sehr bescheidenes Verständnis.

Es liegt mir übrigens fern, die belehren zu wollen. Dass Du als Ingenieur viel mehr über Physik und Mathematik weiß als ich, ist mir sehr wohl bewusst.

[ThomasM]

Also, meine (leicht ironische) Frage: Was zum Teufel ist Gravitation?

Gar nicht ironisch:
Das beantwortet die Physik nicht wirklich.
Was die Gravitation "ist" hängt nämlich von dem Modell ab, das man benutzt. Je nach Kenntnisstand und Näherungen kann sich das aber ändern. Das lässt sich an der Gravitation besonders eindrucksvoll zeigen.

Newton: Gravitation ist eine Kraft, deren Quelle die schwere Masse ist
Das Modell war zu seiner Zeit hervorragend und ist heute immer noch gut. Gilt aber nur bei kleinen Geschwindigkeiten und kleinen Massen.

Einstein: Gravitation ist die Krümmung der Raumzeit, die durch die Masse verursacht wird
Das beste heute bekannte Modell, aber auch nicht richtig im Grenzwert sehr starker Gravitationsfelder.

1. Versuch der Quantisierung: Gravitation ist das Ergebnis des Austauschs von Gravitonen.
Der Versuch musste als gescheitert angesehen werden, da das Ergebnis leider nicht renormierbar ist

xter Versuch der Quantisierung
Da ist man fleißig am Suchen, mit Supersymmetrie, mit Strings, mit n-branes, mit sonstwas. Aber alles im Stadium "noch nicht gelungen". Je nach Modell "ist" Gravitation dann immer etwas anderes.

[Pluto]

Danke, danke, danke für die herrlichen Meinungen auf meine etwas frivole Frage.

@ Zeus
Wahrscheinlich log Einstein nicht. Schließlich wurden alle seine Vorhersagen bestätigt.
Und vielleicht ist die Gravitation einfach nur eine Ausdrucksweise, um das Phänomen der relativen Bewegungen von Gegenständen zu erklären.

@ Halman
Stimmt. Einsteins Erklärung ist anders. Er kommt aber offenbar doch ohne die Newtons Erklärung als "Schwerkraft" aus.

@ ThomasM
Du legst den "Finger auf den wunden Punkt". Das Problem mit der Gravitation, bzw der ART, ist dass sie sich bisher nicht vollständig mit der Quantenfeld Theorie vereinen lässt.

Brauchen wir vllt. eine Neue Physik?

[Zeus]

@ThomasM:Brauchen wir vllt. eine Neue Physik?

Sicherlich, Stichwort: dunkle Masse und dunkle Energie.

[Münek]

Fragen eines Ahnungslosen:

1. Wie kann ein Raum gekrümmt werden? Da ist doch gar nichts zum Krümmen?

2. In Euren Beiträgen ist oft von der "Bewegung der Massen" die Rede. Die Schwerkraft wirkt doch immer - auch bei nicht bewegten Körpern.

[Pluto]

Fragen eines Ahnungslosen:

Tu doch nicht so! Du bist doch als Hobby-Astronom kein Ahnungsloser, oder?

1. Wie kann ein Raum gekrümmt werden? Da ist doch gar nichts zum Krümmen?

2. In Euren Beiträgen ist oft von der "Bewegung der Massen" die Rede. Die Schwerkraft wirkt doch immer - auch bei nicht bewegten Körpern.

• Die Geometrie sagt der Materie, wie sie sich bewegen soll, und die Materie diktiert der Geometrie, wie sie sich zu krümmen hat.
  - [John A. Wheeler]

Daraufhin könnte man die tiefere Frage stellen, Was ist es an der Materie, was die Krümmung der Raum-Zeit verursacht?

[Janina]

Folgt man Einstein, so existiert sie gar nicht, denn alles (jede Masse) bewegt sich auf eine Geodäte in der Raum-Zeit.
Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist Einsteins Äquivalenz Prinzip wonach Gravitation von einer gleichmäßigen Beschleunigung mit dem gleichen Betrag nicht zu unterscheiden ist.
Also, meine (leicht ironische) Frage: Was zum Teufel ist Gravitation?

In unserer beschränkten Perspektive sieht Gravitation aus wie eine Kraft. Die newtonsche Gleichung hat dieselbe Form wie die Coulombkraft, nur dass die elektrische Ladung durch die gravitative Ladung (die schwere Masse) ersetzt wird.
Einsteins Kunstgriff ist: Es gibt gar keine Gravitationskraft. Es gibt lediglich die Massenträgheit (träge Masse) in einer gekrümmten Raumzeit. Das wäre eine Erklärung für die Ununterscheidbarkeit von träger und schwerer Masse.
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84qui ... .C3.BCfung
Das wäre auch eine Erklärung dafür, dass die Gravitation sich nicht quantisieren lässt, d.h. dass man kein Austauschteilchen (Graviton) findet, weil es gar keine Gravitationskraft gibt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Graviton

[Münek]

Fragen eines Ahnungslosen:

Tu doch nicht so! Du bist doch als Hobby-Astronom kein Ahnungsloser, oder?

Nee, mein lieber Pluto, jetzt ganz im Ernst. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, wie Masse den sie umgebenden Raum krümmt. Was genau wird da gekrümmt? Da ist doch nichts, was gekrümmt werden könnte.