Denkfehler gesucht

Hallo!

Ich habe ein Rätsel erdacht, das bis jetzt niemand lösen konnte, und jetzt fragt man mich nach der Lösung, doch ich weiß sie leider selber nicht.

Das Rätsel besteht darin, den Denkfehler, so es einen gibt, in folgender Behauptung zu finden:

„Zwei schwarze Löcher nähern sich durch Gravitation auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Entfernung, wobei potentielle Energie freigesetzt wird. Sie nähern sich auf die Hälfte der verbleibenden Entfernung und immer so weiter, so dass sich eine unendliche Reihe immer wieder halbierter Strecken ergibt, die gegen Null strebt. Da sich die Gravitation bei Halbierung der Entfernung (mehr als) verdoppelt, ist die freigesetzte potentielle Energie bei jeder Strecke (mehr als) genauso groß, wie bei der vorhergehenden. Die Gesamtenergie ist also unendlich.“

Grüße

Andreas

Hallo Andreas,

die Lösung liegt in der unendlichen Reihe. Um den Fehler zu zeigen will ich auf ein Beispiel zurück greifen.
Du hast einen Kuchen schneide ihn entzwei und schnapp dir eine Hälfte. die teilst du wieder. Dann nimmst du dir das eine Viertel und teilst es wieder. Und so weiter.
Auf diese Weise ergeben sich unendlich viele Stücke, aber die Summe ist trotzdem nicht undendlich viel Kuchen sondern nur einer.

Um auf deine Frage zurück zu kommen. Die Gesamtenergie die bei deiner Annäherung der schwarzen Löcher frei wird ist.
Die Summe aus den Einzeltermen
1/2^n*1/r
für n=1 bis unendlich.
(sorry, ich weis nicht wie ich ein Summenzeichen mache)
Diese Reihe konvergiert allerdings (Wie am Kuchenbeispiel gesehen) nicht gegen unendlich sondern gegen einen endlichen Wert.

Viele Grüße
Andreas

Nichts zu machen…
Servus,

das Argument hat ihn schon im Rätselbrett nicht überzeugt.

/t/ein-betrunkener-steigt-in-die-u-bahn/6512074
/t/der-betrunkene-aristoteles-torkelt-durch-athen/65…

Gruß,
Sax

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Hallo Sax!

das Argument hat ihn schon im Rätselbrett nicht überzeugt.

Kann ja auch nicht. Weil es nicht logisch ist.

Grüße

Andreas

Hallo!

Ich habe ein Rätsel erdacht, das bis jetzt niemand lösen
konnte, und jetzt fragt man mich nach der Lösung, doch ich
weiß sie leider selber nicht.

Das Rätsel besteht darin, den Denkfehler, so es einen gibt, in
folgender Behauptung zu finden:

„Zwei schwarze Löcher nähern sich durch Gravitation auf die
Hälfte ihrer ursprünglichen Entfernung, wobei potentielle
Energie freigesetzt wird. Sie nähern sich auf die Hälfte der
verbleibenden Entfernung und immer so weiter, so dass sich
eine unendliche Reihe immer wieder halbierter Strecken ergibt,
die gegen Null strebt. Da sich die Gravitation bei Halbierung
der Entfernung (mehr als) verdoppelt, ist die freigesetzte
potentielle Energie bei jeder Strecke (mehr als) genauso groß,
wie bei der vorhergehenden. Die Gesamtenergie ist also
unendlich.“

Also der Denkfehler liegt meines Erachtens daran, mit einem komplexen Satz aus Worten Physik machen zu wollen. Schreib doch mal hin, welche Beziehungen Du meinst, d.h. rechne die Situation durch - so mit echter Mathematik und so, so dass man sehen kann, welche Umformungen Du machst.

Ausserdem sollte man Gravitation(skraft) und potentielle Energie nicht verwechseln.

Klassisch ist die potentielle Energie eines Probenkörpers in der Entfernung r vom Gravitationsschwerpunkt E = m g r. Das ist die gesamte potentielle Energie, mehr wird auch nicht frei, wenn Du in Halbierungsschritten absteigst. Eine entsprechende Reihe muss gegen diesen Wert konvergieren.

Wenn Du es mit 2 Gravitationszentren zu tun hast, musst Du diesen Wert verdoppeln.

Da es sich um schwarze Löcher handelt, muss natürlich die allgemeine Relativitätstheorie verwendet werden. Dies überlasse ich als Übung dem Leser.

Gruß
Thomas

Hallo Andreas

Auf diese Weise ergeben sich unendlich viele Stücke, aber die Summe ist trotzdem nicht undendlich viel Kuchen sondern nur einer.

Ja, und? Was hat das mit der Frage zu tun?

Es ging, um bei dem Beispiel zu bleiben, um unendlich viele Stücke Kuchen, die alle mindestens GLEICH GROSS sind.

Oder sogar um Stücke, die immer größer werden, das zweite größer, als das erste, das dritte größer, als das zweite usw.

Grüße

Andreas

Hallo Thomas!

Schreib doch mal hin, welche Beziehungen Du meinst, d.h. rechne die Situation durch - so mit echter Mathematik und so.

Wenn ich in Mathe so gut wäre, dass ich das aus dem Ärmel schütteln könnte, hätte ich hier nicht gefragt.

Ausserdem sollte man Gravitation(skraft) und potentielle Energie nicht verwechseln.

Wenn du mir das schon unterstellst, dann teil mir bitte mit, wo ich das getan haben soll.

Klassisch ist die potentielle Energie eines Probenkörpers in der Entfernung r vom Gravitationsschwerpunkt E = m g r.

Dazu muss man aber nicht nur m und r kennen, sondern auch g, aber wie soll man g kennen, wenn sich g bei jeder Halbierung von r mehr als verdoppelt?

Grüße

Andreas

Hallo,

Zuerst: Die potentielle Energie berechnet sich nur in der Nähe (bis ca. 10km Höhe) der ERDOBERFLÄCHE mit E=mgh.

Um die potentielle Energie zweier Planeten oder schwarzer Löcher auszurechnen muss man G*m1*m2/r nehmen. G ist eine kosmische Konstante und 6,673*10^(-11) m^3*kg^-1*s^-2.
m1 und m2 sind die jeweiligen Massen und r ist der Abstand um den sich die beiden Körper annähern.

Bei deinem Rätsel halbiert sich der aktuelle Abstand immer weiter. Also von eimen Abstand 2r auf r auf x/2 und so weiter.

Die Energie ergibt sich jetzt zu der Summe über alle Therme
G*m1*m2/(2^n*r) für n=1 bis unendlich.
Dies kann man auch als G*m1*m2/r mal die Summe aller Therme
1/2^n für n=1 bis unendlich schreiben.

Diese Summe hat zwar unendlich viele Therme, ergibt aber trotzdem einen endlichen Wert. Dies war mit dem Kuchenbeispiel gemeint. Ich wollte mit dem Beispiel verdeutlichen, dass eine Reihe nicht automatisch einen unendlichen Wert haben muss, nur weil sie unendlich viele Therme besitzt.

Ich hoffe ich konnte dir das Problem und die Kuchenanalogie erklären

Bis dann
Andreas

Hallo Andreas!

Zuerst: Die potentielle Energie berechnet sich nur in der Nähe (bis ca. 10km Höhe) der ERDOBERFLÄCHE mit E=mgh.

Dachte ich mir schon.

Die Energie ergibt sich jetzt zu der Summe über alle Therme
G*m1*m2/(2^n*r) für n=1 bis unendlich.
Dies kann man auch als G*m1*m2/r mal die Summe aller Therme
1/2^n für n=1 bis unendlich schreiben.

Sorry, das ist mir zu kompliziert. Kann man das einfacher formulieren?

Ich versuche es mal mit zwei Fragen:

  1. Ist der zweite Therm (der Therm nach Halbierung von r) größer, als der erste, und der dritte größer als der zweite und so weiter?
  2. Wenn ja: Ist die Summe aller Therme unendlich, wenn der erste Therm größer null ist, und der zweite größer, als der erste, der dritte größer als der zweite, usw.?

Ich wollte mit dem Beispiel verdeutlichen, dass eine Reihe nicht automatisch einen unendlichen Wert haben muss, nur weil sie unendlich viele Therme besitzt.

Ja, das ist klar, und das hast du verdeutlicht, und es stimmt, und ich habe es verstanden.

Grüße

Andreas

Hallo,
hier die Formel ein bisschen verständlicher.

Die Energie ergibt sich jetzt zu der Summe über alle Therme
G*m1*m2/(2^n*r) für n=1 bis unendlich.
Dies kann man auch als G*m1*m2/r mal die Summe aller Therme
1/2^n für n=1 bis unendlich schreiben.

Sorry, das ist mir zu kompliziert. Kann man das einfacher
formulieren?

Ja, kann man, die Energie ergibt sich als:
E=G*m1*m2/r*(1/2+1/4+1/8+1/16+1/32…)
Da G*m1*m2/r einen endlichen Wert ergeben und (1/2+1/4+1/8+1/16+1/32…) (Wie am Kuchen verduetlicht) auch endlich ist, ergibt die multiplikation wieder einen endlichen Wert.

Ich versuche es mal mit zwei Fragen:

  1. Ist der zweite Therm (der Therm nach Halbierung von r)
    größer, als der erste, und der dritte größer als der zweite
    und so weiter?

Nein, der zweite Therm ist nicht größer, er ist kleiner. (Ansonsten hättest du recht. wenn der zweite gleich groß oder sogar größer als der erste wäre, wäre die Summe unendlich).

  1. Wenn ja: Ist die Summe aller Therme unendlich, wenn der
    erste Therm größer null ist, und der zweite größer, als der
    erste, der dritte größer als der zweite, usw.?

ja, das wäre dann so. Aber der zweite ist kleiner als der erste Therm

Bis dann
Andreas

„Zwei schwarze Löcher nähern sich durch Gravitation auf die
Hälfte ihrer ursprünglichen Entfernung, wobei potentielle
Energie freigesetzt wird. Sie nähern sich auf die Hälfte der
verbleibenden Entfernung und immer so weiter, so dass sich
eine unendliche Reihe immer wieder halbierter Strecken ergibt,
die gegen Null strebt. Da sich die Gravitation bei Halbierung
der Entfernung (mehr als) verdoppelt, ist die freigesetzte
potentielle Energie bei jeder Strecke (mehr als) genauso groß,
wie bei der vorhergehenden. Die Gesamtenergie ist also
unendlich.“

Nach Newton beträgt die potentielle Energie zweier Punktmassen

Epot = -G·m1·m2/r

Nähern sie sich von einem Abstand r0 auf einen Abstand r1, dann wird die Energie

ΔE = G·m1·m2·(1/r1-1/r0)

frei. Geht nun - wie in Deinem Beispiel - r1 gegen Null, dann geht die frei werdende Energie gegen Unendlich. Soweit hast Du also Recht.

Abgesehen von der begrenzten Gültigkeit des Newtonschen Gravitationsgesetzes besteht Dein Denkfehler in der Annahme, dass sich zwei schwarze Löcher beliebig nähern können. Tatsächlich verschmelzen sie aber zu einem einzigen Schwarzen Loch, wenn sich ihre Ereignishorizonte berühren. Dann ist Schluss.

Hallo!

Geht nun - wie in Deinem Beispiel - r1 gegen Null, dann geht die frei werdende Energie gegen Unendlich. Soweit hast Du also Recht.

Das freut mich.

Tatsächlich verschmelzen sie aber zu einem einzigen Schwarzen Loch, wenn sich ihre Ereignishorizonte berühren. Dann ist Schluss.

Interessant. Ich werde dazu einen neuen Artikel posten.

Grüße

Andreas

Die Energie ergibt sich jetzt zu der Summe über alle Therme
G*m1*m2/(2^n*r) für n=1 bis unendlich.

Nö. Es ist die Summe über 2n-1·G·m1·m2/r von n=1 bis unendlich.

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nein, dann müsste n bei 2 beginnen.
so wie ich das geschrieben habe passt das schon

nein, dann müsste n bei 2 beginnen.

Nein, n beginnt bei 1.

so wie ich das geschrieben habe passt das schon

Was Du geschrieben hast, ist völlig falsch.

Selbst wenn n bei 1 beginnt ist das egal. Der Wert ist dann ein anderer, aber er ist immernoch endlich und das zu zeigen war die Frage.

Was ich geschrieben habe ist NICHT völlig falsch.

Wenn so jemand wie Sie rumpöpeln will, dann bitte nicht auf so einem Brett. Dafür gibt es geeigntere Seiten.
Hören Sie bitte auf, vollkommen an der Frage vorbei gehende und auch schwachsinnige Kommentare zu veröffentlichen.

Ich werde in Zukunft Ihre sinnlosen Kommentare nicht weiter beachten.

Andreas

Hi,

was ist daran denn bitte NICHT logisch? Das Problem selbst ist „nicht logisch“. Das hab ich schon in der 4. Klasse begriffen, nur unser Lehrer wollte es nicht glauben, weil das Paradoxon doch so toll sei und alle verwirren könne…

Hier das Original (soweit bekannt, 400+ v.Chr):
http://de.wikipedia.org/wiki/Achilles_und_die_Schild…

Da sind vermutlich auch alle Lösungsansätze drin.

Dass die „unendliche“ Summierung von Halbierungen endlich ist, ist wirklich nix Neues. Darauf beruht die …hmmm… „Bruchdarstellung“ der alten Ägypter (Bruchrechnung kann man das wohl nicht nennen).
Und auch in der Computerarithmetik wird genau das benutzt zur Repräsentation von Brüchen. http://de.wikipedia.org/wiki/Gleitkommazahl

mfg,
peargroup

PS: Ich hab mir jetzt die Wiki-Artikel nicht vollständig durchgelesen (keine Zeit, keine Lust), aber ich bin mir sicher, dass, zumindest alles Wesentliche, korrekt dargestellt wird.

Selbst wenn n bei 1 beginnt ist das egal. Der Wert ist dann
ein anderer, aber er ist immernoch endlich und das zu zeigen
war die Frage.

Nein, der Wert ist nicht endlich. Selbst die einzelnen Summanden gehen gegen unendlich.

Was ich geschrieben habe ist NICHT völlig falsch.

Du halbierst die frei werdende Energie in jedem Schritt, anstatt sie zu verdoppeln, wie es das Newtonsche Gravitationsgesetz verlangt. Da kannst Du hier noch so wild herumtoben - das ist völlig falsch.

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Hi!

Hier das Original.

Nein. Das ist ganz was anderes.

Dass die „unendliche“ Summierung von Halbierungen endlich ist, ist wirklich nix Neues.

Stimmt. Aber das hat nichts mit meiner Frage zu tun.

Grüße

Andreas

Hallo,

Was ich geschrieben habe ist NICHT völlig falsch.

Doch.

Wenn so jemand wie Sie rumpöpeln will, dann bitte nicht auf so
einem Brett.

Er will nicht rumpöbeln, er will dich darauf aufmerksam machen, dass deine Summenformel schlicht falsch ist.

Hören Sie bitte auf, vollkommen an der Frage vorbei gehende
und auch schwachsinnige Kommentare zu veröffentlichen.

Na, jetzt mal mit der Ruhe…
Rechnen wir doch einfach mal nach:

Die Energie ergibt sich jetzt zu der Summe über alle Therme
G*m1*m2/(2^n*r) für n=1 bis unendlich.

Nö. Es ist die Summe über 2n-1·G·m1·m2/r von n=1 bis
unendlich.

Die potentielle Energie aufgrund der Gravitation zwischen zwei Massen m1 und m2 bei einem Abstand r ist doch:

E_{pot}® ~=~ -G \frac{m_1 m_2}{r}

Halbieren wir nun die Strecke zwischen den Objekten, dann wird offenbar folgende Energie frei:

E_{pot}® - E_{pot}(\frac r 2) = E_{pot}(\frac{r}{2^0}) - E_{pot}(\frac{r}{2^1})

Im nächsten Schritt

E_{pot}(\frac{r}{2^1}) - E_{pot}(\frac{r}{2^2})

Im im übernächsten Schritt…

E_{pot}(\frac{r}{2^2}) - E_{pot}(\frac{r}{2^3})

Also insgesamt:

\sum \limits_{n=0}^\infty
E_{pot}(\frac{r}{2^{n}}) - E_{pot}(\frac{r}{2^{n+1}})

=~~ \sum \limits_{n=0}^\infty
-G \frac{m_1 m_2}{\frac{r}{2^{n}}} - (-G \frac{m_1 m_2}{\frac{r}{2^{n+1}}})

=~~ \sum \limits_{n=0}^\infty
\frac{2^{n+1} G m_1 m_2}{r} - \frac{2^{n} G m_1 m_2}{r}

=~~ \sum \limits_{n=0}^\infty 2^{n} (
2 \frac{G m_1 m_2}{r} - \frac{G m_1 m_2}{r})

=~~ \sum \limits_{n=0}^\infty 2^{n}
\frac{G m_1 m_2}{r}

Und das ist genau das, was DrStupid auch schrieb:
„Es ist die Summe über 2n-1·G·m1·m2/r von n=1 bis unendlich.“

Und diese Summe ist logischerweise unendlich groß, weil 2n mit jedem Summand sich verdoppelt, also bei zunehmendem n gegen unendlich geht.

Ich werde in Zukunft Ihre sinnlosen Kommentare nicht weiter
beachten.

Vielleicht solltest du erst mal prüfen, ob deine Rechnung überhaupt stimmt, bevor du hier so aus allen Wolken fällst…

vg,
d.

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