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Physik - im ganzen Universum gültig?

85 Beiträge, Schlüsselwörter: Universum, Physik, Zweifel

Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 00:24
@22aztek:

Wie ist das eigentlich mit schwarzen Löchern....können deren Entstehung durch die Theorien bis zu Quantenprozessen erklärt werden? Oder verhält sich die Materie ab einer bestimmten Dichte und hinreichender Masse plötzlich anders? Gibt es da eine "Grenze", wo dann "alles anders" ist, oder kann man schwarze Löcher auch durch entsprechend eingesetzte Werte in schon vorher bekannte Formeln voraussagen?

@all:

Naja, wie ist das mit der Gravitationskonstante? Ist die auch so konstant?


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Dr.Shrimp
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 02:53
@mastermind

Wenn Masse sich verdichtet, bei der Entstehung eines Schwarzen Loches, schafft dies durch seine hohe Masse und Massedichte ein "Gravitationsgefälle".
Die Entstehung ist ein Zusammenspiel aus der Stärke dieses Gravitationsgefälles und der Energie, die Teilchen noch aufbringen können, um zu entkommen.

Wenn ein schwarzes Loch einmal entstanden ist, hängt dessen Stabilität entscheidend davon ab, ob es schneller Masse aufnehmen kann als er durch Hawking-Strahlung verliert. Darum gab es z.B. auch beim LHC Entwarnung, weil so kleine Schwarze Löcher instabil sind.

Quelle: Wikipedia: Hawking-Strahlung
Im Gegensatz zur Klassischen Physik ist in der Quantenelektrodynamik das Vakuum kein „leeres Nichts“, sondern ein kompliziertes Gebilde von Vakuumfluktuationen. Diese Vakuumfluktuationen bestehen aus virtuellen Teilchen-Antiteilchen-Paaren, die nach der quantenmechanischen Unschärferelation für kurze Zeit existieren (Siehe dazu auch: Casimir-Effekt).

Die Erzeugung und Vernichtung von virtuellen Teilchen findet auch in der unmittelbaren Nähe des Ereignishorizonts Schwarzer Löcher statt. In diesem Fall kann es vorkommen, dass einer der beiden Partner den Ereignishorizont überschreitet, während der zweite Partner als reales Teilchen in den freien Raum entkommt.
Das (zweite) hineinstürzende Teilchen setzt damit eine potenzielle Energie frei, die für eine Paarbildung sowie das Hinauskatapultieren des anderen Teilchens aus dem Gravitationsfeld ausreicht. Als Folge des enormen Verlusts von potenzieller Energie durch das hineinstürzende Teilchen nimmt dabei die Masse des Schwarzen Loches wider Erwarten nicht zu, sondern sogar ab.
Schwarze Löcher geringer Masse sind von geringer Ausdehnung (Schwarzschildradius), ihr Ereignishorizont und die umgebende Raumzeit sind entsprechend stärker gekrümmt. Anders ausgedrückt: Je größer und damit massereicher ein schwarzes Loch ist, desto weniger strahlt es. Je kleiner ein schwarzes Loch ist, umso schneller verdampft es.


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Ashert001
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 11:30
Man kann Dinge nur auf Grund von Erfahrung und Wahrscheinlichkeit vorhersagen, den genauen Zeitpunk, den Ort und die letzte Kommastelle eine Sache, wird immer unbekannt bleiben!

Darum ist die Physik die wir kennen auch nicht im ganzen Universum gültig!
Da gibt es einfach zuviele Unschärferelationen wo kein Mensch weiß wie weit sie vom Standardmodell abweichen!

1+1=2 scheint z.B. im ganzen Universum gültig zu sein!

Aber ab wann gilt 2, wie lange brauch es für das Ergebnis und was geschieht mit den Summanden in der Zwischenzeit und in welchem Rahmen überhaupt?

Wie man sieht das Ergebnis könnte auch 3 sein, wir haben sie nur noch nicht gesehen, die Physik der anderen! :)


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Gamma7
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02.01.2011 um 12:02
@Ashert001
Das ist nicht ganz richtig, was Du da sagst.
Du sprichst hier lediglich die Definition, bzw. die Art, wie etwas bezeichnet wird an.
Aber Gesetzmäßigkeiten, die sich aufgrund von Naurkonstanten und den 4 Grundkräften
ergeben, sind überall im Universum universell gültig.

Ein Bewohner 'Plux' des Planeten 'Floxan' ist Mathematiker.
Die dortige Mathematik definiert die Zahl Zwei als 'Þ'. Bei uns steht dafür '2'.
Da liegen jetzt zwei Äpfel. Wir schreiben "2 Äpfel", Plux schreibt "Þ Äpfel".
Das ändert aber nichts an der Tatsache, daß da jetzt in beiden Fällen zwei Objekte
liegen. Es ist nur die Sache der Definition. Die Mathematik benutzt im Falle von 'Plux'
par definition nur andere Zeichen für Zahlen als wir, die Berechnungen sind letztenendes
dieselben und führen zu denselben Ergebnissen.


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Gamma7
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02.01.2011 um 12:12
Ashert001 schrieb:Man kann Dinge nur auf Grund von Erfahrung und Wahrscheinlichkeit vorhersagen, den genauen Zeitpunk, den Ort und die letzte Kommastelle eine Sache, wird immer unbekannt bleiben!
Du deutest hier die Heissenbergsche Unschärfe-Relation an. Auch diese ist universell
gültig, eben genau wie die Quanteneffekte.

Was die Nachkommastellen betrifft, so bekommt ,anhand unseres vorigen Beispiels, 'Plux'
dieselbe Zahl für irgendeine Naturkonstante raus. Lediglich die Genauigkeit seiner
verwendeten Fomeln zur Berechnung entscheiden, wie genau seine Konstante am
Ende dabei rauskommt, bzw ob sie genauer (mehr Nachkommastellen) ist, als wir
sie hier auf der Erde berechnet haben oder ungenauer (weniger Nachkommastellen).


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Gamma7
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 12:19
Jetzt auch nochmal zu schwarzen Löchern, allgemein zu Singularitäten (der Urknall zum
Zeitpunkt t=0 ist auch eine Singularität). In Singularitäten können wir nicht hineinschauen.
Es kommt da keine Information mehr heraus, die sich irgendwie einer Ursache gezielt
zuordnen lässt. Daher kann man auch keine Aussage machen, inwiefern unsere bisher
bekannte Physik Gültigkeit besitzt. Der Übergang von unserem Universum zu einer
Singularität ist ein Grenzfall. Diese Grenze können wir nicht überschreiten, also kommen
wir auch nicht an Informationen, die eine Aussage zulassen, ob Physik dort noch gilt.


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Q-Ball
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02.01.2011 um 12:22
Gamma7 schrieb:Was die Nachkommastellen betrifft, so bekommt ,anhand unseres vorigen Beispiels, 'Plux'
dieselbe Zahl für irgendeine Naturkonstante raus.
Da würde ich sagen, dass kann man so 100% nicht stehen lassen. Es kann doch durchaus sein, dass sich bestimmte Konstanten unterscheiden. Wir selbst mussten schon Konstanten revidieren. Nehmen wir die Hubblekonstante. Hubble selbst rechnete ca 500 km/Mpcs aus. Deutlich zu hoch, wenn man das Alter des Universums dagegensetzt. Aber inzwischen sind wir bei rund 75 km/Mpcs.


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Gamma7
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 12:39
@Q-Ball

Mhh, Solche Fälle gibt es auch. Aber da wurde in deinem Beispiel die Konstante
eben aufgrund von fehlehaften Daten oder fehlenden Informationen, die erst
später dazu kamen, bemerkt, daß die bisherige Berechnungsart für die Konstante
daher ein falsches Ergebnis geliefert hat. Evtl. ist die jetzt neu berechnete
Hubble-Konstante näher an dem tatsächlich korrekten Wert dran aber vielleicht
immer noch nicht ganz korrekt. Möglich wäre, daß da vielleicht immer noch
Teilinformationen fehlen, die Einfluß auf diese Konstante haben, bis jetzt aber
noch nicht gefunden oder immer noch übersehen wurden.

Die Naturkonstante selber ist ja vorgegeben und existiert.
Es ist nur die Frage, ob ich alle Informationen berücksichtigt habe, die ich in meiner
Formel verwurschteln muß, um näherungsweise so präzise wie möglich an den
tatsächloch korrekten Wert ranzukommen.

Ich hoffe, Du verstehst wie ich das meine. Die Konstante liegt schon vor.
Es muß nur erkannt werden, daß es sie gibt, alle Informationen müssen bekannt sein,
die notwendig sind, eine Formel zu entwickeln, mit der man dann auf das korrekte
Ergebnis kommt , um sie konkret als definierte Zahl ausdrücken zu können.

Aber hier, an Deinem Beispiel, zeigt sich wiedereinmal, wie echte Wissenschaft arbeitet.
Sie hat das Ergebnis aufgrund neuer Erkenntnisse, die diese Konstante beeinflussen,
neu berechnet und sie nicht falsifizieren können. Also gibt die Wissenschaft diesen "Fehler"
zu, berücksichtig die neuen Erkenntnisse zusätzlich, korrigiert soweit die Berechnungsformel
und berechnet den Wert neu. Sie nähert sich dadurch immer mehr dem tatsächlichen
Wert. Dieser Wert gilt dann solange wieder, bis man wieder neue Erkenntnisse gewonnen
hat, die einem sagen, der nun bisherige Wert ist immer noch nicht ganz richtig und
errechnet es erneut unter Einbeziehung der abermals neu gewonnenen Erkenntnissen.


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Q-Ball
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02.01.2011 um 13:05
Das sie vorliegt kann und darf ja keiner bestreiten. Es ist ja eine Beobachtung. Der Wert ergibt sich ja nur durch Berechnungen. Aber wie du schon sagst, es scheitert an der Möglichkeit sie genau zu bestimmen. Das heißt aber nicht, dass deine fiktiven Bewohner des Planeten 'Flox' nicht schon bessere Methoden haben und deshalb einen viel genaueren Wert haben.

Du schreibst ja selbst, dass es daran liegt wie man sie berechnet. Deshalb kann eine Naturkonstante durchaus komplett andere Werte haben. Was aber nicht heißt, dass sie nicht trotzdem überall Gültigkeit hat.


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Gamma7
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02.01.2011 um 13:34
@Q-Ball
Aber scheinbar hast Du recht, daß eine Naturkonstante nicht immer konstant ist.
Ich habe hierzu mal etwas gefunden.
Dort wird beschrieben, daß die Feinstrukturkonstante Alpha scheinbar nicht überall
im Universum konstant ist.

Nachzulesen hier (Artikel geht über 6 Seiten) - sehr interessant:

http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/wissenschafts-dossiers/tid-20150/naturkonstanten-sproesslinge-des-urknalls_aid_5...

Ich bin da nun doch ein bisschen verblüfft.


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Gamma7
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 13:58
Die Konsequenzen, wenn die Feinstrukturkonstante Alpha woanders im Universum
einen stark abweichenden Wert hat, würde z.B. die gesamte Chemie und Atomphysik
umkrempeln. Es gäbe in jenem Teil des Universums weniger oder mehr Elemente.
Die gesamte Elektronegativität der Atome ändert sich, somit ändern sich auch
die Bindungsarten. Bestimmte Verbindungen wären, so, wie wir sie hier schon
erforscht haben, nicht mehr möglich - und umgekehrt. Es gäbe evtl. kein Wasser
in der Form, wie wir es kennen, mit dem Bindungswinkel von 105°. Es wäre
zu unseren moderaten Temperaturbereichen gasförmig und nicht flüssig, wenn
der Bindungswinkel - sagen wir mal - 180° betrüge. Leben, das auf Wasser, wie
wir es kennen, angewiesen ist, um überhaupt existieren zu können, wäre unter
diesen Bedingungen garnicht möglich.


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02.01.2011 um 14:14
@Gamma7
Hab ich auch von gehört aber die Werte sollen doch nur minimal abweichen also nicht so gravierend das sich alles ändert.
Mich würd in dem Fall mal interessieren was denn passieren würde wenn man in diese Bereiche kommt also fängt dann ein Eimer wasser plötzlich ohne erkennbaren Grund an zu kochen?^^

Wie richtig die Ergebnisse sind muss man aber noch abwarten das würde nämlich dazu führen das eine Richtung ausgezeichnet ist und damit hat die RT ein Problem.^^

Mfg Matti15


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Gamma7
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Physik - im ganzen Universum gültig?

02.01.2011 um 14:28
matti15 schrieb:Mich würd in dem Fall mal interessieren was denn passieren würde wenn man in diese Bereiche kommt also fängt dann ein Eimer wasser plötzlich ohne erkennbaren Grund an zu kochen?^^
Wenn sich die Feinstrukturkonstante Alpha dahingehend ändert, das sich der Bindungswinkel
von Wasser (H2O) immer mehr vergrößert, dann wird das Dipolmoment immer geringer
(der Ladungsschwerpunkt der zwei partial positiv geladenen H gegenüber dem partial
negativ geladenem O würden ins Zentrum des Sauersoffatoms wandern) bis das Wasser-
molekül nach außen hin garkeinen Dipolmoment mehr aufweist. Es wäre nach außen
hin elektrisch neutral, es würden keine Culombschen Kräfte mehr für die gegenseitige
Anzeihung wirksam sein, sondern nur noch die Van-der-Vaals-Kräfte, die ja um ein
Vielfaches geringe als die Culombschen Kräfte sind. Das bewirkt, daß der Siedepunkt
von Wasser allmälich immer tiefer sinkt. Am Ende wäre er vielleicht weit unter 0°C.
Dann würde das Wasser natürlich, in einem Raumschiff mit einer Kabinentemperatur
von 20°C allmälich zu kochen beginnen, wenn der Ort erreicht ist, bei dem der
Siedepunkt durch die Wikelverschiebung auf 20°C nach unten gewandert ist.


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Q-Ball
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02.01.2011 um 14:30
Mir gings ja auch nicht darum zu behaupten, dass die Konstanten falsch sind, sondern dass sie nicht endgültig bestimmt sind.
Ja, im Moment sind sie relativ Konstant. Das heißt aber nicht, dass sie schon immer den Wert hatten oder haben werden. Gibt ja auch die Theorie, dass wir derzeit nur in einer für uns günstigen Feinabstimmung der Konstanten leben, dass diese Abstimmung Leben wie wir es kennen erst möglich macht.


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Gamma7
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02.01.2011 um 14:32
@Q-Ball
Stimmt, ich gebe Dir da ja recht. Ich glaube, ich habe da vorhin bei deinem Posting
wohl nur etwas missverstanden.


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02.01.2011 um 16:48
@Gamma7

Oh..Oohhh
Das Wasser im Raumschiff kocht bei 20°C.
Tee kochen kann ich dann wohl vergessen.
Schluck!
Und was macht das Wasser im Körper der Raumfahrer?
Ich nehme an das verhält sich ähnlich wie ein Wassertropfen auf einer heißen Herdplatte.

Also, Alles in Allem eine sehr unangenehme Situation.
Ich bin dann mal dafür das wir die Naturkonstanten noch ein wenig Konstant halten. :)

Immer wieder Nett, wie Allmy einem auf ungewöhnliche Art, Einblicke in die Grundlagen der Physik verschafft.
Ein Gesundes und Erfolgreiches 2011 @all
Gruß
Mailo


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02.01.2011 um 17:01
Ach ja vergessen Frohes neues jahr an alle^^

@Mailo

Ich denke aber nicht das es einen Ort gibt wo es so radikal ist. vielleicht weit die Temperatur irgendwo um 0,0001°C ab.^^

@Q-Ball
Es gibt Konstanten da kann man zeigen das sie seit dem urknall konstant sind vielleicht nicht seit dem Zeitpunkt 0 aber kurz dannach^^ Man kann natürlich auch sagen das sich die Physik so anders war das wir die veränderten Konstanten heute nicht messen können aber dann ist es auch uninteressant.^^

mfg matti15


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Q-Ball
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02.01.2011 um 17:06
Ja, streitet diese Hypothese ja auch nicht ab. Es geht ja um eine Feinabstiummung aller Konstanten.
Is ja auch nicht auf meinem Mist gewachsen. Fand es nur interessant.


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02.01.2011 um 17:17
@matti15

;)
Wir spielen doch nur ein wenig mit Extremfällen.

Interessant wird Es wenn man nun den Druck in die Berechnungen mit einbezieht.
Als Laie stelle ich dann mal folgende These auf.

Entscheidend sind immer nur die Relationen.
Will sagen, das die Naturkonstanten gar nicht Konstant sein müssen, Sie müssen nur immer im gleichen Verhältnis stehen.
Also:
Druck (*)(+)(-)(/)Temperatur = X
Kann man den Gedanken für normal Sterbliche weiter Spinnen?

Gruß
Mailo


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Q-Ball
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02.01.2011 um 18:06
Druck und Temperatur sind doch aber keine Konstanten. Es sind Maßeinheiten.


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