[2020-03] [Kaláte] Was ist eigentlich Gravitation?

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    • [2020-03] [Kaláte] Was ist eigentlich Gravitation?

      Erstmal was in Kaláte bisher fixiert ist:
      ~ Es gibt Gravitation, die unbeeinflusst genauso tut, wie in unserer Welt.
      ~ Es gibt künstliche Gravitation, die nur auf kurze Distanz wirkt.
      ~ Es gibt eine Möglichkeit, Masse vorzutäuschen und somit auch künstliche Gravitation, die universumweit wirkt.

      Die erste Entscheidung, die ich nun treffen muss, ist folgende: Ist die Gravitation eine echte Kraft und die Raumkrümmung ihre Folge? Dann wäre der Raum wirklich wie das dehnbare Gummituch, das man sich oft vorstellen darf. Dann gäbe es vermutlich Eichbosonen, mit denen ich Schabernack anstellen könnte. Oder ist die Gravitation die Folge der Raumkrümmung, die ihrerseits die Folge von der Energiedichte ist? Dann müsste ich irgendwie mit der Raumkrümmung Schabernack anstellen, um die Gravitation zu beeinflussen.
      Vermutlich wäre es einfacher zu erklären, wenn meine Weltbewohner mit Eichbosonen umgehen könnten. Neue Teilchen herzustellen, das kennt man ja aus dem CERN, man müsste das nur etwas verkleinern - und vor allem erstmal schaffen, dass da die Eichbosonen der Gravitation rauskommen. Im CERN ist das jedenfalls bisher nicht passiert, also, nicht, dass man wüsste, jedenfalls.
      Vielleicht ist ja auch nicht die Gravitation die Folge der Eichbosonen, sondern nur die Raumkrümmung, und die Gravitation dann als Scheinkraft die Folge der Raumkrümmung. Dann könnte man auf zweierlei Art Schabernack spielen.

      Egal, ob ich jetzt Eichbosonen brauche oder irgendwas anderes, was an der Raumkrümmung strickt, ich habe eine Zutat zur Verfügung, die es im CERN nicht gibt: Trilit.
      Diese Substanz ist es ja auch, die den Überlichtflug ermöglicht. Ein Teil von diesem Zeug befindet sich nicht im Normalraum, sondern im Überlichtraum, und das macht es natürlich ziemlich besonders.

      Aber welchen Schabernack machen meine Weltbewohner, um die Gravitation zu beeinflussen? Wenn es Eichbosonen für die Gravitation gibt, welche und wie viele sind es?

      *schnipp*

      Es ist vergleichsweise einfach zu verstehen, was das Eichboson Photon macht: Es wird von Teilchen A ausgesandt und von Teilchen B absorbiert, nachdem es auf dem Weg als Welle mit allem möglichen Zeug interferieren kann. Die Anzahl ist abzählbar, die Energie eines Photons quantifizierbar. Mir erschliesst sich allerdings nicht, wie das beim Graviton sein soll. Dadurch, dass die Gravitation nicht abschirmbar ist, müssten die Gravitonen überall durchgehen. Aber weil sie auf jede Masse wirken, müssten sie dann eben doch interagieren.
      Wenn das Graviton jetzt allerdings nicht weit reist, sondern nach sehr kurzer Reise bereits seine Wirkung an der Raumkrümmung tut, dann haben wir dieses Problem gelöst. Das würde für die dritte Variante (Masse => Graviton => Raumkrümmung => Gravitation) sprechen. Variante zwei (Masse => Raumkrümmung => Gravitation) ist noch nicht weg vom Fenster - nur braucht man dann keine Eichbosonen, an denen meine Weltbewohner dann schrauben könnten.
      Allemal ist die Gravitation dann eine Scheinkraft.

      Oder hat da jemand weitere Einblicke in die Physik unserer Welt und möchte sie mit mir teilen?
      Wer das liest, ist auch nicht schlauer als vorher.
    • *schnipp*

      Das wird jetzt vielleicht ein bisschen philosophisch und es ist ganz und gar nicht tragisch, wenn ich das am Ende gar nicht festlege. Die Frage ist, wie ein Teilchen (ob Eichboson oder "normale" Teilchen) Einfluss auf die Form der Raumzeit nehmen kann.
      Die Vorstellung des Gummituches ist zwar verlockend, hat aber den grossen Haken, dass sich das Gummituch in der Veranschaulichung ja nur krümmt, weil es die Gravitation gibt. Wir können die Gravitation bzw. die Raumkrümmung nichtmal anschaulich darstellen, ohne auf die Gravitation als Hilfe zurückzugreifen.
      Nein, das muss anders gehen.

      Ich muss die Zeit besser im Auge behalten. Das Gummituch veranschaulicht ja nur den Raum, aber die Zeit krümmt sich ja auch, und zwar in die andere Richtung. Wo der Raum verkürzt wird, verlängert sich die Zeit, und umgekehrt.
      Insofern ist die Veranschaulichung durch das Gummituch eigentlich auch noch recht verkehrt, weil der Raum um eine Masse ja gestaucht wird und nicht gedehnt. Gedehnt wird die Zeit. Erst in Kombination ergibt sich dieselbe Wirkung auf eine "gerade" Bahn, wie beim Gummituch.
      (Oder hab ich was falsch verstanden? :kopfkratz: )

      Allemal, Abstände werden kürzer, Zeitspannen länger. Und zwar so, dass der Gesamtbetrag (laut Lorentztransformation) gleich bleibt. Na das ist doch mal was. Ich hoffe bloss, das stimmt so. Müsste aber eigentlich, weil Äquivalenzprinzip und so. (Beschleunigung is a bitch.)
      *wirr*
      Naja, Zusammenfassung: Masse (oder das Eichboson) schraubt an diesem Punkt Raumzeit an der Durchreisedauer betrachtet von innen und von aussen herum. Denn das sind die Eigenschaften die Raumzeit hat: Wie lange glaubt man, dass man beim Durchfliegen braucht? Was erzählen einem die Kollegen nachher?

      Meine Raumzeitvisualisierung hat sich hiermit gerade massiv geändert:

      Man nehme ein Schachbrett und stelle auf jedes Feld einen Zylinder mit 2r=h. Der Durchmesser ist, wie lange man glaubt, dass man braucht, und die Höhe ist, wie lange andere sehen, dass man braucht. Dieses Setup ist der leere Raum. Wenn man rumfliegt dauert alles von aussen betrachtet genauso lang, wie man von innen meint.
      Die Wirkung von Masse (/Eichboson) ist dann, dass die den Zylinder höher und schmaler macht (nicht im selben Ausmass - die Formel ist ein Ungetüm und ich hab sie soweit noch nicht kapiert). Die Anzahl der Schachbrettfelder bleibt aber gleich.

      Dummerweise ist damit aber die eigentliche Gravitation weg vom Fenster, denn eine Masse lenkt eine andere nicht mehr vom Weg ab. Verdammt aber auch! Physik ist echt kompliziert.
      Oder vielleicht geht es ja doch? Man muss ja mehrere Schachfelder berücksichtigen! Wenn der linke Flügel vom Raumschiff aus seinem Schachfeld schon raus ist, aber der rechte noch nicht, dann zieht das Raumschiff natürlich nach rechts. Das Problem bleibt nur bei punktförmigen Massen erhalten - damit wäre postuliert, dass alles räumliche Ausdehnung haben muss. (Dummerweise bin ich nicht in der Lage, auszurechnen, ob sich daraus der richtige Wert für die "Kursabweichung" ergibt. Blöd.)

      Aber he! Irgendwie ergibt das gerade erschreckend viel Sinn.
      Ich glaub, ich muss darüber mal eine Runde schlafen.

      Edit: Es muss Eichbosonen geben. Ansonsten wäre die Wirkung einer Masse auf die Raumzeit auf ein einzelnes Schachfeld begrenzt.

      Edit 2: Die Durchflugzeiten durch ein Schachfeld müssen natürlich mit der Strecke durch das Schachfeld abhängig vom Durchflugwinkel multipliziert werden. Diagonal durch dauert sqrt(2)-mal so lang wie gerade durch. Sonst wäre der Weg diagonal durch das Schachbrett genauso kurz wie der gerade. Ist ja logisch.
      Und wo wir grad dabei sind: Ein diagonal durchfliegendes Eichboson hat natürlich auch eine sqrt(2)-mal so hohe Chance, absorbiert zu werden und den Zylinder höher und schmaler zu machen.
      Es ist also anhand der Wirkung auf das Raumschiff nicht ersichtlich, wie rum das Schachbrett liegt. Oder ob es sich um Bienenwaben handelt. Oder um irgendeine andere Kachelung.
      Wer das liest, ist auch nicht schlauer als vorher.
    • So, da bin ich wieder.

      Ich habe zwar die gravitative Ablenkung erklärt, aber noch nicht die gravitative Anziehung. Wenn ich nämlich zwei Massen auf dieses Schachbrett pflanze, dann beeinflussen die jeweils die Ausdehnung der anderen und den Abstand dazwischen, weil ja die Zylinder schmäler und höher werden. Aber danach war es das, es tut sich nix mehr.
      Also ... vorausgesetzt, diese Massen sind völlig statisch, was sie ja, wie wir wissen, nicht sind, niemals sein können. Alles muss sich bewegen, denn was ganz still steht, hat sowohl einen eindeutigen Ort als auch eine eindeutige Geschwindigkeit, und das hat uns Heisenberg verboten.
      Das bedeutet, dass alles irgendwie über dieses Schachbrett wandert und entsprechend auch abgelenkt wird.

      *schnipp*

      Was machen denn nun die Eichbosonen? Wie entstehen sie und wie wirken sie? Wie viele davon gibt es? Und was macht das Higgs-Feld? Und warum rede ich eigentlich die ganze Zeit von Masse, wenn das alles für jegliche Energie gilt?
      Also, je Einheit Energie entsteht eine bestimmte Anzahl Eichbosonen, die gleichverteilt in alle Richtungen davonfliegen. Ihre Lebensdauer ist völlig zufällig - und wenn sie zerfallen, interagieren sie mit dem Schachfeld, in dem sie gerade sind: Sie machen den Zylinder schmaler und höher. Der Zylinder fluppt aber gleich wieder zurück in seine normale Form, es braucht also VIELE Eichbosonen.

      Oh, guck mal, ich hab grad schwarze Löcher erklärt: Das ist, wenn ein Schachfeld von Eichbosonen derart zugespammt wird, dass der Zylinder nicht mehr die Gelegenheit hat, zurückzufluppen, sondern nur immer und immer schmaler und höher wird, und weil alle Schachfelder zwischen ihm und der Eichbosonquelle so schnell immer schmaler und höher werden, wandert es auch (nach Summe der Zylinderdurchmesser) immer näher an die Quelle ran, dass es auch immer mehr und mehr Eichbosonen abkriegt. Ein Gleichgewicht gibt es erst dann, wenn die der Quelle näherliegenden Schachbrettfelder gleichbleibend viele abkriegen - weil die Durchflugzeit der Eichbosonen ja kleiner wird, wechselwirken weniger davon mit diesem Feld (mit noch mehr Eichbosonen, d.h. noch mehr Masse an der Quelle, werden die Eichbosonen dann aber auch wieder mehr - aber einen ungebremsten Kollaps gibt es nicht).

      So, zurück zum Kerngeschäft. Eichbosonen entstehen, wenn Energie mit dem Higgs-Feld interagiert. Unter irgendwelchen bestimmten hochenergetischen Bedingungen entsteht dann auch mal ein Higgs-Boson, aber das ist sehr selten. Und dann gibt es noch den Umweg über den Überlichtraum: Wenn Trilit mit dem Higgs-Feld interagiert, entstehen andere Eichbosonen, die man im Normalfall nicht zu Gesicht kriegt. Das supergeile dran ist, dass man das kontrollieren kann, in dem man z.B. Strom durchjagt oder so.
      Wer das liest, ist auch nicht schlauer als vorher.