Ich lese gerade Carlo Rovellis Seven Brief Lessons on Physics und finde es ziemlich faszinierend. Natürlich gibt das Buch größtenteils einen Überblick über die moderne Physik, ohne zu sehr auf Details oder Gleichungen und dergleichen einzugehen, und betont mehr die Reise durch die Physik, die wir im letzten Jahrhundert unternommen haben.
In dem Buch erklärt Rovelli jedoch, dass die Studien der Thermodynamik und der statistischen Mechanik „auf elektromagnetische und Quantenphänomene ausgedehnt wurden. Die Ausweitung auf das Gravitationsfeld hat sich jedoch als problematisch erwiesen. Wie sich das Gravitationsfeld verhält, wenn es sich erwärmt, ist noch immer ungelöst Problem." (S. 57-58) Dann beschreibt er, wie Hitze die elektromagnetischen Wellen in einem elektromagnetischen Feld zum Schwingen bringt, fügt aber hinzu, dass es unbekannt sei, wie Hitze ein Gravitationsfeld beeinflusst. Da die Schwerkraft nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie im Wesentlichen die Krümmung der Raumzeit ist, würde die Erwärmung eines Gravitationsfeldes auch zur Erwärmung der Zeit führen. Wie Rovelli jedoch feststellt, "was ist eine vibrierende Zeit?" (Seite 58)
Später im Buch erwähnt Rovelli jedoch, dass Stephen Hawking errechnet hat, dass „schwarze Löcher immer ‚heiß‘ sind“. Sie geben Wärme ab wie ein Ofen." (Seite 63) Könnte aus meiner Sicht die vom Schwarzen Loch abgegebene Wärme nicht sein Gravitationsfeld beeinflussen? Meines Wissens haben Schwarze Löcher ein enormes Gravitationsfeld, um Licht nicht aus seinem Griff zu lassen, und die Zeit in einem Schwarzen Loch hält im Wesentlichen an. Mir scheint also, dass hier zwei Dinge am Werk sind: das Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs und die Hitze des Schwarzen Lochs. Da Hitze anscheinend ein Gravitationsfeld beeinflussen kann (in einer derzeit unbekannten Weise),ist es möglich, dass die Zeit, wie sie in der Nähe eines Schwarzen Lochs beobachtet wird (wo sie im Wesentlichen aufhört), ein Ergebnis der Schwerkraft des Schwarzen Lochs, seiner Hitze oder beidem ist? Könnte es auch zu unserem Verständnis beitragen, wie Wärme ein Gravitationsfeld beeinflusst?
Hinweis: Mein Wissen über Schwarze Löcher ist ziemlich begrenzt, ebenso wie über die moderne Physik, daher ist Kritik an meiner Logik erforderlich, ebenso wie ein verfeinertes Verständnis in Bezug auf etwaige Missverständnisse, die ich möglicherweise habe.
1. Ein kosmologisches Schwarzes Loch ist ein (geladenes), rotierendes Schwarzes Loch mit einer Akkretionsscheibe, wo Materie im Plasmazustand thermische Strahlung aussendet, im Wesentlichen elektromagnetische Strahlung, die durch die thermische Bewegung geladener Teilchen erzeugt wird. Dann fügt die Hawking-Strahlung, die durch Quanteneffekte in der Nähe des Ereignishorizonts erklärt wird, weitere Energieemissionen des Schwarzen Lochs hinzu. Letzteres ist jedoch für massereiche oder supermassereiche Schwarze Löcher vernachlässigbar.
2. SR (spezielle Relativitätstheorie) zeigt, dass Energie und träge Masse äquivalent sind. Die Einstein-Äquivalenzprinzipien besagen, dass die träge Masse und die schwere Masse eines Objekts gleich sind (Schwaches Äquivalenzprinzip (WEP)) und dass alle Formen von nichtgravitativer Energie und Impuls gravitieren (Einstein-Äquivalenzprinzip (EEP)). Ich übersehe das starke Äquivalenzprinzip (SEP) als nicht notwendig in dieser Argumentation.
Wie unter 1. und 2. beschrieben, werden Masse, Drehimpuls (und Ladung), Wärmestrahlung von der Akkretionsscheibe und Hawking-Strahlung aus der Nähe des Horizonts von Schwarzen Löchern gravitiert, was bedeutet, dass sie die Geometrie der umgebenden Raumzeit formen. Bei stationären Bedingungen ist der metrische Tensor zeitunabhängig, ansonsten kann er durch Schwingungen gekennzeichnet sein. Folglich wird die Zeit, gemessen von einem weit entfernten Beobachter, beeinflusst. Die Eigenzeit, zB die von einer Uhr an Bord eines kühnen Raumschiffes gemessene Zeit, die sich dem Horizont nähert oder sogar überquert, bleibt nicht stehen. Was das Raumschiff betrifft, so ist der Horizont, abgesehen von der Gezeitenkraft, keine besondere Region der Raumzeit.
Eine Sache, die Sie (oder vielleicht Rovelli) in dieser Situation falsch machen, ist der "wahrgenommene" Teil. Die Zeit, wie sie in der Nähe des Schwarzen Lochs wahrgenommen wird, hört nie auf. Sie können sich so nah an einen Horizont bewegen, wie Sie möchten, und bemerken nie etwas Seltsames, das mit der Zeit passiert (ich berücksichtige Ihre Größe und Breite nicht und halte Sie für punktförmig). Die Zeit wird sich nur aus der Sicht eines entfernten Beobachters verlangsamen. Wenn er Sie anschaut, wird er sehen, dass Ihre Uhren (und Ihr Herzschlag und Ihr Atem yadda yadda) allmählich langsamer werden, je näher Sie dem Horizont kommen.
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