Schwarze Löcher existieren nicht

28. Mai 2008 von Andreas Müller in Schwarze Löcher

Diese provokative Behauptung soll zum Nachdenken anregen. Gibt es klassische Schwarze Löcher, die Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie sind, tatsächlich in der Natur? Tausende Doktorarbeiten wurden über "Black Holes" geschrieben (u.a. meine eigene) - ist das alles Makulatur? Nachdem es in den letzten Jahren bahnbrechende Erfolge in der Erforschung Schwarzer Löcher gab; nachdem ich mich seit zehn Jahren intensiv mit der Forschung auf dem Gebiet Schwarzer Löcher beschäftigt habe, bleibt eine gute Portion Skepsis, ob die klassischen Schwarzen Löcher der Relativitätstheorie (einer immerhin unquantisierten Gravitationstheorie) in der Natur existieren. Ich möchte in diesem Beitrag kurz vorstellen, weshalb Skepsis gerechtfertigt ist. 

Einsteins Feldgleichungen
Die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) lauten vereinfacht G = T, wobei G der Einstein-Tensor und T der Energie-Impuls-Tensor sind. Diese Gleichung bedeutet, dass Masse und Energie (rechte Seite) die Raumzeit krümmen (linke Seite). Gravitation ist nach Einstein nichts anderes als eine geometrische Krümmung der Raumzeit. Körper fallen im Schwerefeld, weil sie der Raumkrümmung folgen müssen und zwar entlang von Geodäten. Die Feldgleichung ist nur scheinbar einfach; tatsächlich handelt es sich in voller Schönheit ausgeschrieben um einen Satz von zehn partiellen, nicht-linearen, gekoppelten Differentialgleichungen. Mathematiker können für solch ein Ungetüm keine geschlossen vollständige Lösung hinschreiben (das unterscheidet sie von gewöhnlichen Differentialgleichungen). Es bleibt den Relativisten nichts anderes übrig, als Speziallösungen zu entdecken. Diese Speziallösungen sind gekrümmte Raumzeiten, in denen die Gravitation eine spezielle Gestalt und u.U. spezielle Symmetrien annimmt.

Das klassische Loch
Ein klassisches Schwarzes Loch ist gerade eine spezielle Form einer Raumzeit, die die obige Einsteinsche Feldgleichung löst. Die wesentlichen Schwarze Löcher in der Astrophysik werden durch die Schwarzschild-Lösung (statisch und kugelsymmetrisch) und die Kerr-Lösung (rotierend und achsensymmetrisch) beschrieben. Es handelt sich dabei sogar um Lösungen der vereinfachten Feldgleichung G = 0, der so genannten Vakuumfeldgleichung. Hier verschwindet der Energie-Impuls-Tensor T auf der rechten Seite, weil es keine Quellen der Gravitation geben soll. T = 0 bedeutet in Worten, dass es ein (relativistisches) Vakuum gibt. Das muss in der ganzen Raumzeit gelten! Physiker sagen, dass es eine globale Eigenschaft sei.
Das Schwarzschild-Loch ist nichts anderes als eine Punktmasse mit nur einer einzigen Eigenschaft: der Masse M. Das Kerr-Loch ist ein Ringstrom, aber dennoch punktförmig und hat zwei Eigenschaften: Masse M und Drehimpuls J. Drehimpuls besagt gerade, dass das Loch rotiert.
Untersucht man nun die Eigenschaften der klassischen Löcher à la Schwarzschild und Kerr, so findet man zwei Strukturen, die beiden gemein ist: Sie haben (mindestens) einen Ereignishorizont und eine Krümmungssingularität im Zentrum. Der Ereignishorizont markiert eine kugelförmige Zone um das Loch, ab der es kein Entrinnen mehr gibt und Körper in das Loch hineinfallen müssen. Die Krümmungssingularität zeichnet sich dadurch aus, dass hier die Krümmung der Raumzeit unendlich wird. Dies folgt aus der Diskussion von mathematischen Krümmungsgrößen in der Einsteinschen Theorie, die Krümmungsinvarianten (Riemannsche Invarianten und Weylsche Invarianten) genannt werden.

Bedeutung des Vakuums
Mir kommt es hier besonders auf folgenden Umstand an: Schwarzschild- und Kerr-Raumzeit sind Vakuumraumzeiten, d.h. es gilt global T = 0. Wesentlich ist das Attribut global, das uns sagt, dass selbst in der Singularität gilt: G = 0 und T = 0. In der zentralen Singularität herrscht ebenso Vakuum, genauso wie überall in der Raumzeit. Global.
Wie passt nun die unendliche Krümmung in der Singularität zur Gleichung G = 0? G ist ein Tensor 2. Stufe, der sich aus einer Differenz des Ricci-Tensors 2. Stufe und des metrischen Tensors 2. Stufe zusammensetzt. Das komplizierteste Gebilde der Einsteinschen ART ist der Riemannsche Krümmungstensor 4. Stufe. Er enthält alle Informationen über die Krümmungseigenschaften der Raumzeit, auch die unendliche Krümmung in den Singularitäten. Nun ist es aber so, dass der Ricci-Tensor 2. Stufe aus dem Riemannschen Tensor 4. Stufe hervorgeht, wenn der Riemann-Tensor mit dem metrischen Tensor multipliziert wird. Relativisten nennen dieses Produkt eine "Verjüngung". Damit geht auch ein "Informationsverlust" über die Krümmungseigenschaften einher, weil der Ricci-Tensor 2. Stufe viel weniger Komponenten hat, als der Riemann-Tensor 4. Stufe. Vor allem geht die Information über die unendliche Krümmung verloren, so dass die linke Seite der Feldgleichung G = 0 ist, also regulär ist.  

Kandidaten für Schwarze Löcher im Kosmos
Widmen wir uns nach so viel relativistischer Mathematik - sind Sie noch da? - nun der Astronomie. In Einsteins Kosmos wimmelt es offenbar von Schwarzen Löchern. Ehrlicherweise sollten wir sagen, dass es von Kandidaten für klassische Schwarze Löcher wimmelt. Astronomen messen hohe Massenkonzentrationen auf kleinstem Raum, z.B. in Röntgendoppelsternen und in Zentren von Galaxien. Sind das wirklich klassische Schwarze Löcher? Haben diese kosmischen Gebilde wirklich einen Ereignishorizont und eine zentrale Krümmungssingularität? Astronomische Beobachtungen werden so zur Bewährungsprobe des klassischen Lochs. Fakt ist, dass bislang weder Ereignishorizont, noch Singularität experimentell verifiziert wurden! Wie können wir dann sicher sein, dass es wirklich ein klassisches Loch ist? Wir können nicht sicher sein! Aber auf der anderen Seite muss man zugestehen, dass rotierende Schwarze Löcher, beschrieben durch die Kerr-Metrik, viele beobachtete kosmische Phänomene und viele theoretische Mechanismen exzellent beschreiben. Kerr-Löcher sind derzeit das beste Modell in der Astrophysik, das wir für Schwarze Löcher haben. Eine (z.B. quantisierte) Alternative zum Kerr-Loch muss erstmal ebenbürtige Leistungen vollbringen. Eine solche Alternative ist nicht in Sicht.
Ein zweiter Aspekt: Passt das globale Vakuum zur kosmischen Wirklichkeit? Hier darf Kritik angemeldet werden, weil in der Natur ein solches Vakuum sicher nicht realisiert ist. In der Umgebung von kosmischen Kandidaten für Schwarze Löcher gibt einfallende Materie, die ihrerseits die Raumzeit verbiegt, z.B. wenn ein massereicher Torus (eine Art Materiering) um das Loch kreist. In der ART gibt es keine selbstkonsistente Lösung der Gleichung G = T mit einem Schwarzen Loch im Zentrum und einer massereichen Materiescheibe in der Umgebung.
 
Singularitätentheoreme fordern Existenz klassischer Löcher
Sie mögen einwenden, dass Stephen Hawking und Roger Penrose Mitte der 1960er Jahre doch mit den Singularitätentheoremen gezeigt haben, dass Schwarze Löcher existieren müssen. Es handelt sich dabei um mathematische Sätze, die unter einigen Voraussetzungen auf die notwendige Existenz von Singularitäten hinauslaufen. Aber die Voraussetzungen der Singularitätentheoreme müssen vielleicht nochmals für ein mikroskopisches Regime geprüft werden. Gelten die Singularitätentheoreme auch in der Quantenwelt?

Warum ist Gravitation nicht quantisiert?
Ein anderer Besorgnis erregender Befund ist, dass es bislang nicht gelungen ist, die Gravitation zu quantisieren. Für alle anderen Naturkräfte gibt es eine Quantenfeldtheorie - nur nicht für die Schwerkraft. Müssen wir das hinnehmen? Oder sind wir gerade dabei den Quantencharakter der Schwerkraft bei der Entwicklung der Loop-Quantengravitation und der Stringtheorien zu verstehen? Klassische Schwarze Löcher sind jedenfalls Objekte einer unquantisierten Gravitation und damit eventuell nicht der Weisheit letzter Schluss.

Ausweg Gravitationwellenforschung
Mittels elektromagnetischen Wellen bzw. Photonen wird es den Astronomen niemals gelingen Ereignishorizont und Singularität nachzuweisen. Die Singularität ist nun einmal hinter dem Schleier des Ereignishorizonts verborgen und daher prinzipiell unsichtbar (Raum-Zeit-Diagramme zeigen: "Singularitäten liegen in der Zukunft des Beobachters."). Der Ereignishorizont ist eine Zone mit exakt null elektromagnetischer Emission. Dadurch dass es bei Helligkeitsmessungen immer einen messtechnischen bedingten Fehlerbalken gibt, wird man eine exakt verschwindende Emission niemals nachweisen können, selbst mit dem besten Auflösungsvermögen von Teleskopen. Ich sehe derzeit nur die Möglichkeit, dass die genauen Eigenschaften der Raumzeit mittels Gravitationswellen möglich ist. Ihre Wellenform erlaubt es, die "Haare des Lochs" (Masse, Drehimpuls, auch elektrische Ladung) zu messen. Leider ist der direkte Nachweis von Gravitationswellen bislang nicht gelungen. Das sollte jedoch innerhalb der nächsten Jahre passieren. Messungen an vielen Gravitationswellendetektoren (LIGO, Geo 600 etc.) laufen ja bereits.

Der erhobene Zeigefinger
Bewahren wir uns daher eine gesunde Skepsis und glauben wir nicht die vollmundigen Behauptungen in Pressemitteilungen à la "Wieder ein Schwarzes Loch entdeckt". Den Begriff "Schwarzes Loch" muss man hier als Platzhalter für ein kompaktes, dunkles Objekt sehen, das vielleicht weder Ereignishorizont, noch Singularität besitzt. Bleiben Sie kritisch - Haken Sie nach - Suchen Sie Alternativen zum Loch. Im Allgemeinen entpuppt sich die Natur als komplizierter, als das vom Menschen gemachte Modell.

 


17 Kommentare zu “Schwarze Löcher existieren nicht”

  1. peter Antworten | Permalink

    Schwarzes Loch

    Wahrscheinlich haben Sie Recht und es gibt keine Schwarzen Löcher. Ich bin der festen Überzeugung, dass die Natur viel zu langweilig ist um so etwas wie Schwarze Löcher mit Horizonten und Singularitäten hervorgebracht zu haben. Dann doch eher etwas reguläres und nicht ehrfurchteinflößendes wie Fuzzballs, Gravasterne oder Co.

  2. Tobias Röser Antworten | Permalink

    unquantisierte Gravitation

    Kompakte Objekte oder Schwarze Löcher - ein hoch spannendes Thema. Der Beitrag zeigt klar, weshalb Skepsis angebracht ist. Dabei gibt der Text einen guten Überblick ohne zu sehr ins Detail zu gehen. Stets verständlich und neutral geschrieben. Mich hat der Beitrag zum Nachdenken angeregt. Sehr schön, Danke.

    Als Nicht Physikstudent würde mich einmal interessieren was darauf hindeutet, dass Gravitation in Quanten auftritt.

    Ich meine bei Licht gibt es den Photoeffekt. Es gibt ein minimales Lichpacket, das Photon. Natürlich ist das ganze für Gravitation nahe liegend, aber gibt es einen Effekt, Versuch oder eine bewährte Theorie der/die darauf hindeutet?
    Bei mir tut sich da so ein Schwarzes Loch an Unwissenheit auf. Vielleicht kann es etwas jemand zerstrahlen.

  3. Andreas Müller Antworten | Permalink

    @Peter
    Die alternativen Modelle, die sie ansprechen – Fuzzballs, Gravasterne etc. – sind für sich genommen ebenfalls problematisch. Es mag begrüßenswert erscheinen, das sie weder Ereignishorizont, noch Singularität besitzen, aber wie entstanden sie? Darüber schweigen sich die Erschaffer dieser Modelle mehr oder weniger aus.

    Ich darf daran erinnern, dass im letzten Kapitel der "Bibel über Schwarze Löcher", nämlich Chandrasekhars "The Mathematical Theory of Black Holes" Stabilitätsbetrachtungen der Raumzeiten von Schwarzen Löchern durchgeführt wurden. Dabei stellte sich heraus, dass die Schwarzschild-Lösung eine Art Grundzustand ist, weil sie stabil ist. Vereinfacht gesagt: Stört man diese Metrik geringfügig, so schwingt sie wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Bei Gravasternen & Co funktioniert das nicht! Zumindest konnte das niemand rechnerisch zeigen. Das heißt: Gravasterne sind zwar Lösungen der Einstein-Gleichungen, aber sie sind nicht stabil, was ihre Existenz in der Natur bezweifeln lässt.
    Deshalb erachte ich die Schwarzschild- und Kerr-Lösung bislang als das beste, was wir in der Astrophysik haben.

    @Tobias Röser
    Vielen Dank für die freundlichen Worte. Die Quantisierung der Gravitation wird dadurch motiviert, dass es für alle anderen fundamentalen Naturkräfte eine quantisierte Version gibt: die Quantenelektrodynamik für die elektromagnetische Kraft, die Quantenchromodynamik für die starke Kraft, die elektroschwache Theorie für die schwache Kraft. Im Bild dieser Quantenfeldtheorien werden die Kräfte durch Austauschteilchen (Eichbosonen) vermittelt. Zwei Ladungen spüren sich, weil sie das jeweilige Eichboson austauschen. Sie heißen Photonen bei der elektromagnetischen Kraft, Gluonen bei der starken Kraft und W- und Z-Bosonen bei der schwachen Kraft. Warum sollte das nicht ebenso allgemein für die Gravitation gelten?

    Einen Namen für die hypothetischen Austauschteilchen der Gravitation gibt es schon: Gravitonen. Die Stringtheorien erlauben es, die Teilchen mit Spin 2 in ein theoretisches Konzept einzubetten. Daher sind die Stringtheorien ein Anwärter auf eine Quantengravitationstheorie. Daneben gibt es als Alternative die Loop-Quantengravitation. Hier wird die Raumzeit selbst quantisiert in sog. Loops. In dieser Theorie gibt es auch Zeitquanten, die ebenfalls hypothetisch sind.

    Experimentell gibt es meines Wissens keine Hinweise auf das Graviton; auch nicht auf Loops. Aber beide Theorien haben ihre Reize, die ihre Erforschung motiviert. Ob die Schwerkraft die Krümmung einer glatten, stetigen Raumzeit ist (Einstein) oder Wechselwirkung von Massen über Gravitonen (Stringtheorien) oder die Erscheinung eines in Loops gequantelten Raumzeitschaums (Loop-Theorie), ist damit nicht klar.

    Gruß,
    Andreas Müller

  4. Susanne M Hoffmann Antworten | Permalink

    "Singularität nicht verifiziert"

    kann man überhaupt verifizieren?

    zerlegt in Teilfragen:

    1. Ist es überhaupt möglich, in der Wissenschaft verifizieren oder vielleicht nur falsifizieren? (siehe Schriften von Carl Popper, und auch auf Thomas Kuhn)

    2. Wie kann man beweisen, dass etwas *nicht* da ist? Singularitäten sind doch (nach meinem Verständnis) Stellen - hier: der Raumzeit - , in denen mathematisch irgendwas schlimmes passiert. d.h. entweder kann man nicht gescheit intergieren oder hier laufen eben bestimmte physikalische Größen gegen null und damit (per Division) andere gegen unendlich.

    Abstrakta wie unendlich sind aber nicht visualisierbar und mithin nicht wirklich vorstellbar. Null ist zwar vorstellbar, aber nicht zeigbar: also, wenn ich einen Apfel habe, kann ich ihn zeigen, aber wenn ich null Äpfel habe, ist das eine (betrübliche) Tatsache, aber ich kann eben "null Äpfel" nicht aus der Tasche holen und vorzeigen.

    Insofern ist a priori doch eine Singularität "nur" eine mathematische Beschreibung des Unbeschreiblichen, also dessen, was sich unserer normalen Beschreibung entzieht - oder?

    (Es sei denn, die Singularität ist hebbar, aber das wäre im weiteren Diskurs gesondert zu betrachten.)

    Was heißt das für unsere Schwarzen Löcher? - Nun, wahrscheinlich heißt es, dass sie eben nicht direkt, sondern nur indirekt nachweisbar sind. - Und wenn mich nicht alles täuscht, hat man dies bereits (z.B. in Gestalt von Sternbewegungen um Galaxienzentren, die eine Bestimmung der Zentralmasse ermöglichen etc.)

    Oder?

  5. Andreas Müller Antworten | Permalink

    Wissenschaftstheorie & Singularität

    Liebe Susanne,

    herzlichen Dank für diesen sehr wertvollen Kommentar. Sie sprechen hier eine wissenschaftstheoretische Frage an, die auch für die Naturwissenschaften große Bedeutung hat.

    Richtig, Theorien kann man nicht beweisen. Dieser Aussage möchte ich mich voll und ganz anschließen, weil ich Befürworter von Poppers kritischem Rationalismus bin (und meine Vorstellung nicht mit dem logischen Positivismus nach Carnap, Schlick etc. vereinbaren kann). Nach Popper können sich Theorien nur bewähren, und zwar in dem sie sich bei experimentellen Tests jedesmal auf's Neue nicht falsifizieren (widerlegen) lassen. Mit Einsteins Relativitätstheorie haben wir in der Physik eine solch mächtige Theorie, die sich vielfach bewährt hat (eine weitere ist die Quantentheorie).
    Allerdings kommt nicht allen mathematischen Lösungen der Feldgleichungen eine Entsprechung in der Natur zu. Die entscheidende Frage in Bezug auf klassische Schwarze Löcher ist, ob diese Lösungen mit Singularität tatsächlich in der Form in der Natur vorkommen.

    Mit meiner provokativen Aussage im Titel möchte ich auch Anstoss für einen weiteren wissenschaftstheoretischen, genauer erkenntnistheoretischen, Aspekt geben: Physiker bilden die komplexe Natur auf vereinfachte Modelle ab. Wir dürfen nicht der verführerischen Idee erliegen, das Modell mit der Natur gleichzusetzen! Mir fallen da viele Querverbindungen zu den Geisteswissenschaften ein, so zur Philosophie (Platons Höhlengleichnis) und zur Kunst. So sagte einmal Picasso sinngemäß: "Wenn es nur eine einzige Wahrheit gäbe, könnte man nicht hundert Bilder über dasselbe Thema malen.".
    Ich will sagen: Wir als Naturwissenschaftler schauen (um den Terminus der Philosophie zu benutzen) viele Modelle, die Abbilder eines Aspekts der einen, wirklichen Natur sind. Das ist jedenfalls meine Überzeugung.

    Lassen wir nun die Wissenschaftstheorie beiseite. Singularitäten befinden sich nach dem Verständnis der Relativitätstheorie in der Zukunft! Ein äußerer Beobachter hat also gar keine Chance eine Singularität zu beobachten. Die Relativisten drücken das so aus, dass ein äußerer Beobachter und die Singularität nicht auf der gleichen raumartigen Hyperfläche mit konstanter Zeit liegen. Singularitäten beobachten geht im Rahmen der Relativitätstheorie prinzipiell nicht. Das ist wirklich ein Dilemma!

    Meine Hoffnung ist daher, dass man als astronomischer Beobachter möglicherweise indirekt auf ein klassisches Schwarzes Loch schließen kann oder sich davon überzeugen kann, dass es etwas anderes ist. Ich sehe derzeit nur in den direkt zu beobachtenden Gravitationswellen einen Weg, die entweder zu einem klassischen Loch passen oder nicht. So könnte ein Astronom indirekt auf die Existenz oder Nicht-Existenz der Singularität schließen. Ihre Umgebung muss sie gewissermaßen verraten, falls es sie gibt.

    Die Infrarotgruppe am MPI für extraterrestrische Physik um Prof. Genzel hat die Sternbewegungen um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße über Jahre verfolgt. Sie messen eine zentrale dunkle Masse von etwa 3 Mio. Sonnenmassen mithilfe der Kepler-Gesetze. Die Forscher konnten mit ihren exzellenten Daten viele Alternativen zum klassischen Loch ausschließen - nur der sog. Bosonenstern (oder Bosonenball) kann nicht ausgeschlossen werden. Allerdings ist dieses Alternativmodell auch problematisch, weil man nicht versteht, wie er entstanden sein könnte.
    Mit dem geplanten Spektrographen GRAVITY am VLT können die MPE-Forscher sicher bessere Beschränkungen der Modelle messen. Wie gesagt, ich vermute, dass Gravitationswellen bessere Indikatoren sind.

    Übrigens habe ich mich bereits auf meiner Website zum Loch im Zentrum der Milchstraße ausgelassen und weitere Einzelheiten vermerkt (Stand 2007). Eine komplette Darstellung der Verifikationsmethoden für ein Loch gibt es dort auch (Lexikoneintrag "Schwarzes Loch", Unterkapitel "Wie man ein Schwarzes Loch entdeckt").

    Gruß,
    Andreas

  6. Florian Antworten | Permalink

    Das Blog-Teleskop #1

    Hallo!

    Das erste "Blog-Teleskop" mit Berichten über die deutschsprachigen Astronomieblogs ist heute erschienen. Über deine Mitarbeit würde ich mich freuen - mehr Informationen gibt es hier.

    vg Florian

  7. H L M Antworten | Permalink

    Aufwand und Ertrag

    Hallo,

    warum dauern die Schwerkraftexperimente so lange und sind so teuer?

    LIGO: Immer noch Kalibrieren, Warmlaufen.

    Gravity Probe B: Der NASA wurde es jetzt zu bunt, nachdem 3 Jahre für die abschließende Auswertung der Daten immer noch nicht reichten, und strich den Wissenschaftlern die Förderung.

    Sollte neben Mathematik und theoretischer Physik nicht auch an die experimentelle Physik die Forderung nach Eleganz gehen, die ja immer auch Ökonomie der Mittel beinhaltet?

  8. Manfred Antworten | Permalink

    Schwarze Löcher existieren nicht

    Sehr schöner Überblick in Form einer kritischen Betrachtung, so daß ich etwas Wesentliches verstanden habe.

    Es gibt auch Überlegungen, daß Elektron als schwazes Loch zu interpretieren.

    Erlaube mir daher "auf der Grundlagenphilosophie Bömmel" folgendes anzumerken: "dat ise ne jroße schwarze Loch", meint eigentlich, "dat jibt et wirklich, aber dat kriegen wer erst später richtig raus". Man muß nur akzeptieren, daß es in der Mathematik einen Punkt (Singularität) gibt, aber eben nicht in der Natur. Daher muß man Einsteins Gleichungen vollständig nehmen und nicht so zurechtbasteln, daß das rauskommt, was die Mathematik auch möglich macht (Punkt), sondern das was die Natur gerade noch erlaubt(keinen Punkt)

    Fazit: Das Elektron ist kein Punktteilchen und das Schwarze Loch hat keine Singularität. Wir könen sicher sein, daß die Feldgleichungen das zulassen.

    G=T="nie ganz Null" ist das globale Prinzip.

    Aber natürlich startet man sinnvollerweise mit G=0 und schaut was passiert. Aber immer an Bömmel und Einstein denken.

    Gruß
    Manfred
    Ps. die Gravitation läßt sich quantisieren, weil es neben den Gravitonen (keine Ruhemasse) auch noch Massequanten mit nur Ruhemasse gibt (Einige sagen Higgs-Feld dazu). Die Lösung der Einsteinschen Bewegungsgleichung macht es möglich - das Higgs-Feld oder Massequanten mit Ruhemasse.

    Wie gesagt, was wissen, heißt noch nicht, erklären können, wie es geht.

  9. Andreas Müller Antworten | Permalink

    @ Manfred

    Lieber Manfred,

    vielen Dank für Ihren Kommentar.

    Es ist auf den ersten Blick gar keine so schlechte Idee, das punktförmige, elektrisch geladene Elektron mit der Reissner-Nordström-Lösung (die ART-Lösung einer elektrisch geladenen, nicht rotierenden Punktmasse) zu beschreiben. Solche Ansätze werden auch in der Fachliteratur diskutiert.
    Ich habe allerdings noch nicht gesehen, dass dabei etwas physikalisch Sinnvolles abgeleitet werden konnte. Ein entscheidender Nachteil eines solchen Ansatzes ist, dass die Quantennatur des Elektrons dabei keine Beachtung findet. Das ist allerdings wichtig, z.B. beim Verständnis der Atomphysik (Elektronenhülle), des Periodensystems der Elemente (Elektronenspin!), der Supraleitung (Cooper-Paare), von Antimaterie (Dirac-Theorie) uvm.

    Nach den gängigen Modellen reicht Einsteins Relativitätstheorie nicht aus, um das Higgs-Feld zu verstehen. Da benötigt man ebenfalls den Apparat der Quantenfeldtheorien.
    Und noch der Hinweis: Weder Gravitonen, noch Higgs-Teilchen wurden bisher experimentell nachgewiesen.

    Beste Grüße,
    Andreas Müller

  10. Teo Twostone Antworten | Permalink

    RaumZeit? Schwarze Löcher? Einstein ...

    Andreas schrieb:
    "Allerdings kommt nicht allen mathematischen Lösungen der Feldgleichungen eine Entsprechung in der Natur zu. "

    Wenn die Natur nicht der Gleichung folgt, dann liegt es vielleicht an der Gleichung?

    Ist die Relativitätstheorie an unsere Auffassung vom 3dimensionalen Raum gebunden?

    Bei allem Respekt gegenüber wissenschaftlich theoretischer Forschung, sollten wir zwischendurch mal Hochschauen, Innehalten und überlegen, ob wir nicht in einer Sackgasse gelandet sind.
    Unsere Raumdimensionen waren noch nie auf nur 3 begrenzt. Wer dies glaubt, der lebt wahrscheinlich in einem Würfel (3 Dimensionen).
    Jedes Schulkind kann mit einfachen Mitteln ein Raumdimensionsexperiment zu Hause machen. Dazu wird kein LHC des CERN benötigt. Man nehme:
    1 Stück Wassermelone, 1 Küchenmesser.

    Dann schneidet man die Kugel (unser Weltraum) einmal und erhält zwei Hälften mit jeweils 5 Raumdimensionen. Teilt beide Hälften erneut in zwei Teile und diese haben nun jeweils nur noch 4 Raumdimensionen. Wenn wir nun die 4 viertel Teile einmal hälften, dann erhalten wir schmackhafte Achtelstücke.
    Wieviel Kanten (Raumdmensionen) können wir nun an den Achtelstücken zählen?
    Genau 3 Dimensionen. Rechnen wir zurück, dann hat unsere Kugel(Weltraum) 6 Raumdimensionen. 6 Bewegungsrichtungen vom Nullpunkt/ Mittelpunkt ausgehend. Mit diesen 6 Dimensionen, die im rechten Winkel benachbart sind, können wir jeden Lagepunkt im Raum bestimmen. So einfach.

    Nun sollten wir uns kurz fragen, warum wir dies bisher nicht verstanden haben. Dazu muss man kein Mathematikgenie sein.

    Gleichfalls wird immer noch behauptet die Kugeloberfläche wäre nur 2 dimensional. Ich würde gerne in Praxis den Nachweis erbracht sehen, dass sich eine Kugelfläche auf eine flache 2 dimensionale Fläche übertragen lässt. Das wäre doch eine gute Herausforderung.

    Kurz und gut geht es darum, dass wir bei aller entwickelten Forschungsarbeit nicht vergessen, die Augen und Sinne stets aufzuhalten.
    Es wäre doch Schade, wenn wir den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen.

    Weitere (relative) Betrachtungen zum Thema finden Sie bei www.teotwostone.blogspot.com

    Viel Spass beim weiteren Forschen!
    Teo

  11. Peter Michalicka Antworten | Permalink

    Die Thermodynamik schwarzer Löcher

    Die Anzahl der Informationen N eines schwarzen Loches ist gegeben durch:

    N = M^2/dm^2 [bits]

    M .. Masse des SL
    dm .. Planck-Masse dm = sqrt(h*c/G)

  12. Arnold Margolf Antworten | Permalink

    Schwarze Löcher für Normalsterbliche ...

    Das nenne ich trockene, theoretische, Grundlagen-Physik für normal sterbliche auf den Punkt gebracht. Auch wenn ich ein wenig vorbelastet bin. Der Artikel ist auch Physik Laien lesenswert ... 5 Sterne @Author auserdem Tweet, fLike und +1

  13. Wolfgang Kundt Antworten | Permalink

    Schwarze Loecher existieren nicht ?

    Sehr mutig! Aehnliches behaupte ich seit 1978, in diversen Publikationen, ohne beachtet worden zu sein. Die Situation ist seit 2009 sogar noch krasser, vgl. Pankaj S. Joshi, indem Nackte Singularitaeten viel haeufiger sein sollten als Schwarze Loecher, und indem konkrete Beobachtungen dem Schwarzloch-Modell widersprechen. Erst recht nicht stimmt die SL-Thermodynamik, s. Yvan Leblanc, und Vladimir Belinski.

  14. Erik Antworten | Permalink

    Das aufgedeckte Rätsel der Schwarzen Löc

    Schwarze Löcher entstehen z. B. am Ende der Existenz eines Riesensterns bei einer Hypernova, wobei die (nach innen gerichtete) Schwerkraft über die expansiven Kräfte (der beendeten Kernfusion) siegt. Der Kollaps des Kerns vollzieht sich dabei so rasant, dass mit dem Ende des Kollaps die äußere Schicht des Sterns mit immenser Geschwindigkeit weggeschleudert wird. Schwarze Löcher beherbergen in ihrem Zentrum eine Sternleiche, deren Anziehungskraft derart enorm ist, dass in ihrem Umfeld bis zum sogenannten Ereignishorizont, der die Sternleiche kugelförmig umgibt, kein Lichtstrahl nach außen dringt.

    Die Erläuterung dieses Phänomens durch ein Beispiel:
    Wenn die Geschwindigkeit einer durch das Weltall fliegenden Galaxie rund 200.000 km/s beträgt, stehen für die Erreichung der maximal möglichen Lichtgeschwindigkeit noch rund 100.000 km/s zur Verfügung. Sollte die Anziehungsgeschwindigkeit einer Sternleiche mehr als 50.000 km/s ausmachen, dann erzielt die Anziehungsgeschwindigkeit am Ereignishorizont jene rund 50.000 km/s (= die Hälfte der zur Verfügung stehenden rund 100.000 km/s), und es entsteht ein sogenanntes Schwarzes Loch, weil aus dieser Region kein Licht mehr ins Weltall dringt.

    Die Erklärung: Das Licht einer Lichtquelle, die sich genau am Ereignishorizont befindet, unterliegt der Reisegeschwindigkeit der Galaxie von rund 200.000 km/s und der Anziehungsgeschwindigkeit von rund 50.000 km/s in Richtung der Sternleiche. Damit stehen für dieses Licht am Ereignishorizont nur noch rund 50.000 km/s in die entgegengesetzte Richtung (weg von der Sternleiche) zur Verfügung, weshalb der Lichtstrahl den Ereignishorizont nicht verlassen kann. Dieser Lichtstrahl ist somit netto mit rund 200.000 km/s (mit der Galaxie) unterwegs, weil sich die beiden entgegengesetzten Geschwindigkeiten von jeweils rund 50.000 km/s aufheben.

    Befände sich ein Lichtstrahl innerhalb des Schwarzen Lochs, würde er die Reisegeschwindigkeit der Galaxie von rund 200.000 km/s ebenso mitmachen. Die Anziehungsgeschwindigkeit im Schwarzen Loch (bzw. innerhalb des Ereignishorizonts) wäre z. B. 51.000 km/s. Dadurch bliebe für einen Lichtstrahl, der von der Sternleiche wegleuchten würde, nur noch eine maximale Geschwindigkeit von rund 49.000 km/s übrig - zu wenig, um zum Ereignishorizont zu gelangen bzw. das Schwarze Loch zu verlassen.

    So trivial lässt sich das Geheimnis um die Schwarzen Löcher lüften. Eine angebliche "Krümmung des Raums" oder "der Stillstand des Zeitablaufs" innerhalb eines Schwarzen Lochs wirken dagegen wie ein mieser Hokuspokus der Relativitätstheorie. (siehe auch: 'Die Welt der Relativität – alles falsch? Korrekturen zur Relativitätstheorie' mit ISBN 9788490391730)

  15. Jürgen Antworten | Permalink

    Schwarze Löcher existieren nicht !

    Ich möchte noch einen Hinweis anhängen, obwohl die Diskussion schon 7 Jahre vorbei ist. Aber Erik hat auch erst 2013 dazu geschrieben. Und ich beschäftige mich erst seit 3 Jahren mit dieser Materie so ausführlich. Aber Andreas Müller weiß das.

    Es gibt bis heute keinerlei Beweise für Schwarze Löcher. Bis heute hat noch niemand den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs gesehen. Auch EHT nicht. Und ich denke, die Leute vom EHT werden auch keinen Ereignishorizont finden. Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) ist im Fernfeld sehr gut bewiesen. Aber noch niemand hat die ART im Nahfeld unter 10 Schwarzschild - Radien testen können. In diesem Bereich ist also auch die ART noch nicht bestätigt ! In dieser Beziehung halte ich den Versuch, den Ereignishorizont sichtbar zu machen, für einen sehr guten Test der ART. Ich bin schon jetzt auf die Begründung gespannt, falls man keinen Ereignishorizont finden sollte.

    Es ist klar, daß es sehr kleine dichte und wenig strahlende Objekte im Weltall gibt. Ein Stern, der sich 300 mal in der Sekunde dreht, kann nicht groß sein. Und er muß sehr massiv (dicht) sein, sonst würde die Fliehkraft ihn zerreißen. Und diese Objekte strahlen auch nur sehr wenig, schon deshalb, weil sie so klein sind. Ob diese Objekte aber wirklich schwarz sind, das hat noch niemand gesehen. Einen Ereignishorizont hat noch niemand gesehen !

    Ich möchte eigentlich nur darauf hinweisen, daß es außer der etwas "abenteuerlichen" Lösung im vorigen Beitrag auch fundierte Lösungen der Relativitätstheorie gibt die ohne Singularitäten (Ereignishorizont) auskommen.. Ich heiße auch nicht Waidmann, und meine Beiträge kann man kostenfrei als PDF von der Webseite oder vom Server herunterladen. Ich glaube, Einstein hätte diese Lösung auch gefallen, er war nämlich Gegner der Singularität. Und mit dem Stillstand der Zeit hätte er auch Probleme gehabt. Diese Lösung ist auf

    http://www.vixra.org/abs/1502.0233 (in englisch)
    http://www.altenbrunn.de/wissen.htm
    http://www.altenbrunn.de/RELATIV.pdf (auf deutsch)

    dargestellt. Danach wären stellare "Schwarze Löcher" nicht schwarz sondern nur mehr oder weinger stark rotverschoben. Man kann etwa 2 Dekaden weit in der Schwarzschild-Radius hineinsehen. Noch weiter innen sorgt die gewaltige Rotverschiebung dafür, daß es dunkel wird. Im supermassiven "Schwarzen Loch" kann man auf Grund der Rotverschiebung nichts mehr erkennen.

    Ich habe das am Beispiel von Sgr A* untersucht. Diese Datei war ursprünglich nur zur internen Kommunikation gedacht und ist deshalb nicht auf der Webseite zu finden. Wer diese Datei haben möchte, der schicke mir bitte eine E-Mail und ich werde ihm die PDF-Datei zusenden.

  16. Jürgen Antworten | Permalink

    Schwarze Löcher existieren nicht !

    Ich möchte noch einen Hinweis anhängen, obwohl die Diskussion schon 7 Jahre vorbei ist. Aber Erik hat auch erst 2013 dazu geschrieben. Und ich beschäftige mich erst seit 3 Jahren mit dieser Materie so ausführlich. Aber Andreas Müller weiß das.

    Es gibt bis heute keinerlei Beweise für Schwarze Löcher. Bis heute hat noch niemand den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs gesehen. Auch EHT nicht. Und ich denke, die Leute vom EHT werden auch keinen Ereignishorizont finden. Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) ist im Fernfeld sehr gut bewiesen. Aber noch niemand hat die ART im Nahfeld unter 10 Schwarzschild - Radien testen können. In diesem Bereich ist also auch die ART noch nicht bestätigt ! In dieser Beziehung halte ich den Versuch, den Ereignishorizont sichtbar zu machen, für einen sehr guten Test der ART. Ich bin schon jetzt auf die Begründung gespannt, falls man keinen Ereignishorizont finden sollte.

    Es ist klar, daß es sehr kleine dichte und wenig strahlende Objekte im Weltall gibt. Ein Stern, der sich 300 mal in der Sekunde dreht, kann nicht groß sein. Und er muß sehr massiv (dicht) sein, sonst würde die Fliehkraft ihn zerreißen. Und diese Objekte strahlen auch nur sehr wenig, schon deshalb, weil sie so klein sind. Ob diese Objekte aber wirklich schwarz sind, das hat noch niemand gesehen. Einen Ereignishorizont hat noch niemand gesehen !

    Ich möchte eigentlich nur darauf hinweisen, daß es außer der etwas "abenteuerlichen" Lösung im vorigen Beitrag auch fundierte Lösungen der Relativitätstheorie gibt die ohne Singularitäten (Ereignishorizont) auskommen.. Ich heiße auch nicht Waidmann, und meine Beiträge kann man kostenfrei als PDF von der Webseite oder vom Server herunterladen. Ich glaube, Einstein hätte diese Lösung auch gefallen, er war nämlich Gegner der Singularität. Und mit dem Stillstand der Zeit hätte er auch Probleme gehabt. Diese Lösung ist auf

    http://www.vixra.org/abs/1502.0233 (in englisch)
    http://www.altenbrunn.de/wissen.htm
    http://www.altenbrunn.de/RELATIV.pdf (auf deutsch)

    dargestellt. Danach wären stellare "Schwarze Löcher" nicht schwarz sondern nur mehr oder weinger stark rotverschoben. Man kann etwa 2 Dekaden weit in der Schwarzschild-Radius hineinsehen. Noch weiter innen sorgt die gewaltige Rotverschiebung dafür, daß es dunkel wird. Im supermassiven "Schwarzen Loch" kann man auf Grund der Rotverschiebung nichts mehr erkennen.

    Ich habe das am Beispiel von Sgr A* untersucht. Diese Datei war ursprünglich nur zur internen Kommunikation gedacht und ist deshalb nicht auf der Webseite zu finden. Wer diese Datei haben möchte, der schicke mir bitte eine E-Mail und ich werde ihm die PDF-Datei zusenden

Einen Kommentar schreiben


7 − = eins