Liebe wer-weiß-was-Gemeinde,
Photonen haben keine Masse. Wieso lenken dann massereiche Objekte wie Sonnen Lichtstrahlen ab? Und warum kann ein schwarzes Loch Licht wieder zu sich zurücklenken? Ich dachte immer, dass nur Gegenstände mit Masse Gravitation ausüben können.
Für die meisten der Leser dieser Zeilen ist meine Frage sicherlich lächerlich, aber ich bin in der Beziehung ungebildet.
Vielen Dank im Voraus für die Antworten.
Stefan
Und dabei war die Masse=0.
Das ist die Ruhemasse.
Wieviel Masse hat denn ein Photon, wenn es mit
Lichtgeschwindigkeit bewegt?
Gandalf bezieht sich auf die klassische träge Masse der Newtonschen Mechanik, die als relativistische Masse auch noch eine Weile in der speziellen Relativitätstheorie weiter verwendet wurde. Diese Masse ist gemäß E=m·c² mit der Energie äquivalent. Die relativistische Masse eines Photons ist demnach h·f/c².
Bei alldem ist aber Vorsicht geboten. In der klassischen Mechanik sorgt nämlich nicht die träge, sondern die schwere Masse für die Gravitation und die sind nur für ruhende Körper äquivalent. Bei relativistischen Geschwindigkeiten und erst recht bei Lichtgeschwindigkeit kann man nicht mehr von der trägen masse auf die schwere Masse schließen. Tatsächlich wird die schwere Masse in diesem Bereich sogar bedeutungslos, weil das Newtonschen Gravitationsgesetz nicht mehr gilt.
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beschreib deine Thesen hier mal ganz genau, so dass ich
und andere dir folgen können.
Das ist weder meine These, noch kann man es in einem Forum und/oder allgemeinverständlich beschreiben. Die korrekte Formulierung der allgemeinen Relativitätstheorie ist für Laien unverständlich und anschauliche Analogien wie beispielsweise das Gummituchmodell nicht selten irreführend. Um Dir einen Eindruck zu verschaffen, kannst Du ja mal das hier durchlesen:
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hallo
das grundlegende problem hat dr.stupid ja schon erläutert: wirklich „verstehen“ kann man das alles nur, wenn man die allgemeine relativitätstheorie versteht. und dafür sollte man zuvor sich intensiv mit mathematik und klassischer physik auseinander gesetzt haben.
die kernfrage ist: was ist gravitation. newton ging noch von einer art kraft aus, die aus der ferne wirkt. allerdings hat er sich explizit nicht über die genaue natur von gravitation geäussert.
einstein hat herausgefunden, dass gravitation im prinzip eine krümmung der raumzeit ist. jedes objekt bewegt sich normalerweise auf dem kürzesten weg durch die raumzeit (die sogenannte geodäte). wird die raumzeit aber gekrümmt, wird der weg schief. wohlgemerkt: das objekt bewegt sich durch die raumzeit - selbst wenn es im raum stillsteht (was mangels eines absoluten bezugspunkts nicht feststellbar ist) bewegt es sich immer noch durch die zeit. durch die ständige bewegung reichen selbst minimale krümmungen um wesentliche effekte zu erziehlen - wie z.b. dass ein stein, den man in die höhe hält und auslässt nach unten fällt. der stein versucht nach wie vor den kürzesten weg durch die raumzeit zu nehmen aber durch die krümmung aufgrund der masse der erde schneidet sich dieser weg nun mit der erdoberfläche.
was man ständig übersieht (und was schon bei anwendung der klassischen physik so war): die masse des objekts ist für das ausmass der „anziehung“ irrelevant. in stein fällt prinzipiell genauso schnell wie eine feder. die feder hat lediglich im vergleich zur eigenen masse mehr luftwiderstand und wird daher stark gebremst. im luftleeren raum fallen ein stein und eine feder aber exakt gleich schnell.
insofern ist es irrelevant ob licht eine masse hat oder nicht: licht folgt ebenfalls der geodäte. und in der nähe massereicher objekte wird diese geodäte eben „verbogen“. licht ist allerdings sehr schnell wesshalb die krümmung normalerweise nicht auffällt. aber wenn das objekt massereich genug ist - wie z.b. bei einem schwarzen loch - kann licht schon extrem stark abgelenkt werden. geht soweit, dass ein lichtstrahl, der vom inneren eines schwarzen loches senkrecht nach oben abgeschickt wird, trotzdem wieder ins zentrum des schwarzen loches abgelenkt wird. etwas cooler finde ich die vorstellung, dass ein lichtstrahl im richtigen abstand abgeschickt, in einen orbit um das schwarze loch „einschwenkt“ - also ewig und das loch herumkreist.
nebenbei hat licht sehr wohl masse. aber das wurde ja schon erwähnt.
und nein - ich behaupte nicht, die relativitätstheorie verstanden zu haben (nicht mal ansatzweise). aber man kann bestimmte fakten akzeptieren, solange die erklärungsansätze plausibel sind.
lg
erwin
Moin,
Photonen haben keine Masse.
nicht ganz.
Photonen haben keine Ruhe masse.
Lichtschnell haben sie durchaus eine.
Gandalf
Moin,
Und dabei war die Masse=0.
Sicher, daß da nicht die Ruhemasse gemeint war?
Es gibt da für Photonen noch den Begriff relativistische Masse
http://www.quantenwelt.de/faq/masse.html
Wieviel Masse hat denn ein Photon, wenn es mit
Lichtgeschwindigkeit bewegt?
schau mal hier
http://www.dieter-heidorn.de/Physik/SS/K11_Quanten/K…
oder
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/nawi…
Gandalf
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Hallo,
Bei einem Photon kann ich das nicht, weil ich nicht genau
weiß, was ein einzelnes Photon sein soll.
Da hat uns Einstein die schöne Formel E=h*f gegeben. Die Energie eines einzelnen Photons und damit sein „Gewicht“ ist somit direkt proportional zu seiner Frequenz. Siehe: „Photoeffekt“
Sprich: Uv Strahlen sind bei gleicher Intensität(=Photonenanzahl) „schwerer“ als Infrarot Strahlen.
h…plancksches Wirkungsquantum (Konstante)
f…Frequenz
mfg
armer Tor
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insofern ist es irrelevant ob licht eine masse hat oder nicht:
licht folgt ebenfalls der geodäte. und in der nähe
massereicher objekte wird diese geodäte eben „verbogen“.
Das ist aber nur die halbe Miete. Diese „Verbiegung“ der Geodäte ist mit einer Impulsänderung des Lichtes verbunden und die Impulserhaltung fordert, dass dabei auch irgend etwas anderes seinen Impuls ändern muss, damit die Bilanz wieder stimmt. Das bedeutet im Endeffekt, dass Licht nicht nur selbst von massereichen Objekten angezogen wird, sondern diese Objekte auch selbst anzieht und spätestens an dieser Stelle würde in der klassischen Mechanik wieder die schwere Masse des Lichtes ins Spiel kommen.
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hallo
selbstverständlich hast du recht. ich glaube aber, dass die anziehungskraft, die ein lichtstrahl auf die sonne ausübt um einiges geringer ist als umgekehrt. in der theorie natürlich wichtig, in der praxis aber vernachlässigungswert.
lg
erwin
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Photonen mit C-Geschwindigkeit haben Masse?
Hallo Gandalf,
du glaubst gar nicht, wie viele Artikel im Net ich über Photonen gelesen habe. Immer war die Beschreibung so, dass sie sich mit der c-Geschwindigkeit bewegten. Und dabei war die Masse=0.
Wieviel Masse hat denn ein Photon, wenn es mit Lichtgeschwindigkeit bewegt?
Liebe Grüße von
Stefan
Photonen haben keine Masse. Wieso lenken dann massereiche
Objekte wie Sonnen Lichtstrahlen ab? Und warum kann ein
schwarzes Loch Licht wieder zu sich zurücklenken? Ich dachte
immer, dass nur Gegenstände mit Masse Gravitation ausüben
können.
Anders als in der Newtonschen Mechanik ist in der allgemeinen Relativitätstheorie nicht die Masse, sondern der sogenannte Energie-Impuls-Tensor die Quelle der Gravitation. Üblicherweise dominiert da zwar die Ruhemasse, aber bei Licht geht es auch ganz ohne.
Hallo,
selbstverständlich hast du recht. ich glaube aber, dass die
anziehungskraft, die ein lichtstrahl auf die sonne ausübt um
einiges geringer ist als umgekehrt. in der theorie natürlich
wichtig, in der praxis aber vernachlässigungswert.
Das ist so nicht richtig.
Die Anziehungskraft des Lichtes auf die Sonne muss genauso groß sein wie die Anziehungskraft der Sonne auf das Licht => siehe Impulserhaltung @ Vorposter
Nur die Beschleunigung der beiden ist unterschiedlich.
Ob das ganze jetzt vernachlässigbar ist, im großen und komplexen Universum in welchem viele chaotische Prozesse auftreten, würde ich jetzt nicht debattieren.
mfg
Hallo,
Anders als in der Newtonschen Mechanik ist in der allgemeinen
Relativitätstheorie nicht die Masse, sondern der sogenannte
Energie-Impuls-Tensor die Quelle der Gravitation.
Üblicherweise dominiert da zwar die Ruhemasse, aber bei Licht
geht es auch ganz ohne.
Um es mal anders auszudrücken:
Photonen besitzen einen Impuls welchen man errechnen kann (p=h*f/c). Dieser ist Messbar (siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensegel_(Raumfahrt) ). Aus der klassischen Physik kann man, da man nun den Impuls des Teilchens kennt, diesem Teilchen eine „Masse“ zuweisen (p=m*v). Diese Masse ist keine Masse im Sinne einer Ruhemasse (deshalb die Anführungszeichen).
mfg
Hi,
Licht ist Teilchen und Welle. So einfach ist es.
Gruß vom Raben
Hi,
jedes objekt bewegt sich
normalerweise auf dem kürzesten weg durch die raumzeit (die
sogenannte geodäte). wird die raumzeit aber gekrümmt, wird der
weg schief.
und es nimmt doch auch weiterhin den kürzesten Weg und dieser ist auch nicht gekrümmt sondern immer noch gerade. Er erscheint dem Menschen doch nur (im dreidimensionalen Raum) gekrümmt, weil wir uns die vierdimensionale Raumzeit nicht vorstellen können, oder?
aber wenn das objekt massereich
genug ist - wie z.b. bei einem schwarzen loch - kann licht
schon extrem stark abgelenkt werden.
Aber dafür brauch man nicht mal ein schwarzen Loch , ein unterdurchschnittlicher Stern reicht dafür doch auch schon 
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenfinsternis_vom_29…
VG
J~
Warum nicht?
Ich verstehe dein Antwort nicht
Lieber DrStupid,
wenn du mal viel Zeit hast (z. B. deine Frau am sexverweigern ist oder ähnliche schlimme Erlebnisse) dann sei doch so lieb und beschreib deine Thesen hier mal ganz genau, so dass ich und andere dir folgen können.
CU
Stefan
Hallo
Es gibt doch die bekannte Formel E=M*C²(Quadrat).
Die Energie eines Lichtimpulses lässt sich danach in Masse umrechnen.
Wenn man also einen Lichtstrahl mit z.B. 1 mikrowattsekunden Energie mit Spiegeln gefangen hält, könnte man ausrechnen, wieviel der Lichtstrahl wiegt.
Bei einem Photon kann ich das nicht, weil ich nicht genau weiß, was ein einzelnes Photon sein soll.
Nichts desto trotz ist das Licht allgemein sehr schnell und sehr leicht.
Und weil nun Licht nicht mehr aus einem schwarzen Loch herauskommt, wird gesagt, da kommt dann nichts mehr heraus, vereinfacht gesagt.
Es wird auch von Raumkrümmung gesprochen, das ist ein Modell zur Gravitation. Mit Lichtstrahlen, die um ein schwarzes Loch gebogen werden, sieht es auch noch so aus, als ob der Raum gekrümmt ist.
MfG
Matthias
Hehe, das liegt glaub ich daran, das es bei Licht auch ganz ohne geht…
hallo
in der geometrie ist eine gerade als kürzester weg zwischen zwei punkten definiert. insofern ist eine geodäte immer eine gerade.
unser gehirn ist nicht darauf trainiert, raum und zeit als einheit zu betrachten sondern trennt immer raum von zeit. und wenn man nur drei dimensionen bei einer vierdimensionalen bewegung berücksichtigt, kann es schon vorkommen, dass einem die bewegung als „sehr krumm“ vorkommt. ich denke, dabei ist es auch egal, ob man „mittendrinn“ ist oder das von aussen beobachtet. wenn ich in die luft springe, merke ich, dass ich wieder zu boden falle. es ist ganz eindeutig keine räumliche gerade, die ich da beschreibe - dazu muss ich kein physiker sein, um das festzustellen. trotzdem folge ich meiner geodäte - bewege mich also auf einer geraden durch meinen teil der raumzeit.
und ja - die heutigen messinstrumente sind genau genug, um auch die ablenkung eines lichstrahls, den die erde verursacht, zu messen.
viel cooler sind noch die gravitationslinsen - wo licht durch galaxiehaufen so gebündelt wird, dass wir objekte sehen können, die knapp nach dem urknall entstanden sind.
ist schon ein geiles universum, in dem wir leben…
lg
erwin