seeadler hat geschrieben:Denn auch hier geht meine persönliche Erkenntnis in eine etwas andere Richtung. Ich spreche hier von der Formel c² = (c-vb)² + ve² [dabei bedeutet vb die Geschwindigkeit im Bezug zur Gravitation, und ve die Geschwindigkeit in Bezug zur elektromagnetischen Kraft (also die Geschwindigkeit der Elektronen).
Verstehe ich nicht. Was soll "Geschwindigkeit im Bezug zur Gravitation" oder "Geschwindigkeit in Bezug zur elektromagnetischen Kraft" bedeuten? Geschwindigkeiten sind definiert in Bezug auf Koordinatensysteme. Stell dir ein vierdimensionales Koordinatensystem (x,y,z,t) vor. Stell dir vor, ein Körper bewege sich entlang einer Weltlinie. Stell dir zwei Punkte P und Q auf dieser Weltlinie vor, P habe die Koordinaten (x0,0,0,t0), Q die Koordinaten (x0 + Δx, 0, 0, t0 + Δt). Dann hat der Körper bezogen auf dieses Koordinatensystem den (Dreier-)Geschwindigkeitsvektor
(vx, vy, vz) = (Δx / Δt, 0, 0)
Sein (Dreier-)Geschwindigkeitsbetrag ist dann
v = (vx^2 + vy^2 + vz^2)^(1/2) = vx = Δx / Δt
Wo ist da jetzt irgendetwas "im Bezug zur Gravitation" oder "in Bezug zur elektromagnetischen Kraft"?
seeadler hat geschrieben:Jene Formel besagt nichts anders, als dass sich hier die Elektronengeschwindigkeit innerhalb eines stärker werdenden Gravitationsfeldes auch verändert
Welche Elektronengeschwindigkeit? Du unterscheidest ja zwischen zwei Geschwindigkeiten, einmal der Geschwindigkeit "im Bezug zur Gravitation" vb und andererseits der Geschwindigkeit "in Bezug zur elektromagnetischen Kraft" ve. Also hat auch jedes Elektron zwei solcher Geschwindigkeiten vb und ve. Welcher der beiden meinst du also?
seeadler hat geschrieben:oder anders ausgedrückt, jenes betreffende Atom nimmt entweder an Volumen zu, bei abnehmender Gravitation, oder ab, bei zunehmender Gravitation.
Warum sollte ein Atom bei abnehmender Gravitation an Volumen zunehmen (und umgekehrt)? Inwiefern soll das mit deiner Formel zu tun haben?
seeadler hat geschrieben:Und da das Volumen zugleich auch ein Indikator für die Massenzahl ist, verändert sich auch die Massenzahl der Atome innerhalb eines Gravitationsfeldes mit veränderter Gravitationsfeldstärke.
Wieso sollte das Volumen ein Indikator für die Massenzahl sein?
Ich stelle jetzt mal eine vage Vermutung an, wovon du da eigentlich redest: du betrachtest ein Atom, und mit "Geschwindigkeit in Bezug zur Gravitation" meinst du die Geschwindigkeit des Atoms als Ganzem, nicht irgendwie "im Bezug zur Gravitation", sondern in Bezug zu einem geeigneten Koordinatensystem S (in der Newtonschen Gravitationstheorie z.B. das Ruhsystem des Gravitationszentrums). Mit "Geschwindigkeit in Bezug zur elektromagnetischen Kraft" meinst du die Geschwindigkeit eines einzelnen Elektrons im Ruhsystem S' des Atoms. Jetzt behauptest du, dass sich die Geschwindigkeit des Elektrons, bezogen auf S', in Abhängigkeit von der Stärke des Gravitationsfeldes in einer Weise ändert, dass das Volumen des Atoms kleiner wird, wenn das Gravitationsfeld stärker wird. Dadurch, so deine Überlegung, würde sich die Masse des Atoms ändern.
Eine solche Überlegung wäre aber aus mehreren Gründen völlig abwegig. Zum einen sind wir hier ja in der speziellen Relativitätstheorie (SRT). In der kannst du natürlich nicht einfach so die Newtonschen Gravitationstheorie anwenden. Genauer gesagt kann in der SRT die Gravitation überhaupt nicht beschrieben werden. Um die Gravitations zu berücksichtigen, muss man entweder zur Newtonschen Mechanik zurückkehren (womit alle relativistischen Effekte verlorengehen, einschließlich der Massenzunahme), oder zur relativistischen Theorie der Gravitation übergehen, also zur allgemeinen Relativitätstheorie (ART). In der ist aber der Begriff des Bezugssystems nicht allgemein anwendbar, sondern nur im SRT-Grenzfall (d.h. bei schwachen Gravitationsfeldern oder auf lokalen Skalen). Ein "Ruhsystem des Gravitationszentrums" gibt es also nicht.
Zum zweiten: wenn wir annehmen, dass durch irgendeinen äußeren Einfluss - oder er gravitativer oder sonstiger Natur ist - das Volumen eines Atoms geändert wird, dann bedeutet das in keinster Weise, dass sich dadurch die Masse des Atoms ändern würde. Es ist zwar so, dass man bei Atomen, die keinem solchen äußeren Einfluss unterliegen, einen gewissen Zusammenhang zwischen Masse und Volumen feststellen kann (ein Uran-Atom ist unter den gleichen äußeren Bedingungen eben größer als ein Wasserstoff-Atom), dieser Zusammenhang gilt aber überhaupt nicht mehr, sobald eben doch ein äußerer Einfluss vorhanden ist, der sich auf das Atomvolumen auswirkt.
Zum Vergleich: ein Gas in einer Gasflasche hat bei Normaldruck (1 bar) und einer Temperatur von 20°C ein Volumen von 24 Litern pro Mol. Wenn du jetzt das Gas komprimierst (d.h. den Druck erhöhst), und dadurch sein Volumen auf ein Zehntel vermindertst, auf 2,4 Liter, dann heißt das noch lange nicht, dass jetzt plötzlich nur nur 0,1 Mol des Gases vorhanden wäre. Es ist nach wie vor 1 Mol vorhanden, nur gelten aufgrund des erhöhten Drucks keine Normbedingungen mehr, und damit wird auch die unter Normbedingungen gelten Beziehung zwischen Molzahl (Stoffmenge) und Volumen nicht mehr erfüllt.
Die Überlegung, aus einer Änderung des Atomvolumen würde per se eine Änderung der Atommasse folgen, ist also völlig abwegig.
Wir können uns ja mal ansehen, was die ART dazu sagt. In der gibt es wie gesagt kein "Ruhsystem des Gravitationszentrums", aber statt des Begriffs des Bezugssystems kann man den allgemeineren Begriff des Koordinatensystems verwenden. Man kann z.B. annehmen, dass das Gravitationsfeld durch die Schwarzschildmetrik beschrieben wird, dann kann man z.B. Schwarzschildkoordinaten verwenden. Nehmen wir ein Atom, das in Schwarzschildkoordinaten ruhe, also nicht frei fallend ist. Die räumliche Position des Atoms in Schwarszschildkoordinaten sei also konstant. Dann kann man davon ausgehen, dass die Atomhülle eine gewisse Deformation erfährt, z.B. im Vergleich zum Atomkern ein Stück in Richtung Gravitationszentrum verschoben wird. Es ist aber nicht davon auszugehen, dass sich das Volumen ändert. Gehen wir dazu in das Ruhsystem S' des Atoms. Da wir davon ausgehen können, dass das Atom sehr klein ist, können wir annehmen, dass das Atom mit der speziellen Relativitätstheorie (SRT) beschreibbar ist, und wir somit ein Bezugssystem für das Atom konstruieren können. Dieses ist allerdings ein beschleunigtes Bezugssystem, kein Inertialsystem, da das Atom nicht frei fallend ist. Wir können aber ein momentanes Inertialsystem für das Atom annehmen. In diesem herrschen für das Atom die gleichen Bedingungen wie für ein Atom außerhalb eines Gravitationsfeldes, es ist also mit Sicherheit auch nicht im Volumen verkleinert.
Jetzt gehen wir zurück in Schwarzschildkoordinaten und sehen uns an, wie das Atom dort aussieht. Der auffälligste Effekt ist, dass das momentane Inertialsystem S' des Atoms gegenüber den Schwarzschildkoordinaten einer gravitativen Zeitdilatation unterliegt, d.h. die Geschwindigkeit, mit der jedes Elektron um den Atomkern kreist, ist in Schwarzschildkoordinaten kleiner als in S'. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf das Atomvolumen, denn das elektromagnetische Feld des Atoms, das für den Zusammenhalt von Kern und Elektronen verantwortlich ist, ist von der gravitativen Zeitdilatation in der gleichen Weise betroffen. Das Atomvolumen bleibt daher unverändert.
Ganz ähnlich ist es, wenn wir von einem frei fallenden Atom ausgehen. Lediglich die durch das Gravitationsfeld hervorgerufenen Gezeitenkräfte verzerren die Form des Atoms, aber das Volumen bleibt unverändert.
Nur wenn wir ein Atom betrachten, dessen Kern sich genau im Gravitationszentrum befindet, dann wird das Atomvolumen verkleinert, weil die Elektronen nehmen der elektrischen Anziehung des Kerns noch der zum Gravitationszentrum hin wirkenden Gravitationskräften ausgesetzt sind.
Wir sehen also: die ART führt zu ganz anderen Ergebnissen als deine Überlegungen.
seeadler hat geschrieben:Sie wird um so kleiner, je sträker das Gravitationsfeld ausfällt, und kann sogar in den Minusbereich gehen, wie man dann bei der Sonne erkennt, wo man dann von einer anderen Beschaffenheit der Atome ausgehen muss. Zum Beispiel "Plasma".
Also das musst du jetzt aber mal erklären. Wo soll man bei der Sonne eine Masse im Minusbereich erkennen? Und was soll Plasma damit zu tun haben?
seeadler hat geschrieben:Agent Scullie hat geschrieben:Dass aber die Energie eines Körpers größer wird, wenn man den Körper beschleunigt, gilt nicht erst in der Relativitätstheorie, sondern schon in der Newtonschen Mechanik. Wenn es dir also darum geht, zu verstehen, warum die Energie eines Körpers mit wachsender Geschwindigkeit größer wird, solltest du dich erst einmal mit Newton beschäftigen statt da mit der Relativitätstheorie einzusteigen.
Wer meine zahlreichen Beiträge gelesen hat, weiß, dass ich dies schon seit zwanzig Jahren tue, und ich denke, dies bringe ich auch zum Ausdruck.
Also wenn du es für zielführend hältst, einen aus Konstituenten bestehenden Körper zu betrachten und von Prozessen in diesem auszugehen, die sich auf die Energieverhältnisse der Konstituenten (z.B. Atome oder Elektronen) auswirken, dann kannst du dich offensichtlich nicht besonders tiefgehend mit Newton beschäftigt haben. Denn sowohl die Newtonsche als auch die relativistische Mechanik gelten bereits für fundamentale Teilchen, nicht nur für zusammengesetzte Körper.
Rest im nächsten Posting