Was würde passieren, wenn wir eine Kristallstruktur hätten, aber nur gravitative Wechselwirkungen?

Die Idee ist einfach. Nehmen wir an, wir ordnen ähnliche Körper (nennen wir sie Planeten, Ionen, irgendetwas) in einer unendlichen Kristallstruktur an, aber die einzig möglichen Wechselwirkungen sind Gravitationswechselwirkungen.

Eine vernünftige Vermutung ist, dass das System instabil sein wird, es sich nicht ändern wird, es sei denn, es wird gestört, und wenn dies der Fall ist, würde es nach der Störung nicht in den vorherigen Zustand zurückkehren.

Nun, das war eine offensichtliche Sache zu erraten. Meine Frage ist, was würde sich noch ändern? Welche Eigenschaften würden verschwinden? Können wir einige von ihnen wiederherstellen?

Könnten wir zum Beispiel Gitterschwingungen haben und so weiter?

Da Vibrationen Störungen sind, können Sie höchstens eine davon haben, bevor das Ganze zusammenbricht (und sie würden nicht so sehr wie Vibrationen aussehen, sondern eher wie eine sich ausbreitende Zerstörung des Gitters). Gab es eine bestimmte Liste von "Eigenschaften" von Kristallen, die Sie im Sinn hatten?
Die Situation ist nicht metastabil, sie ist instabil. Ein stabiles Gitter (sogar ein metastabiles) erfordert eine Mischung aus anziehenden und abstoßenden Wechselwirkungen, um ein potentielles Minimum als Punkt im freien Raum entstehen zu lassen.
@probably_someone Ich habe nicht wirklich eine Liste im Sinn. Ich habe eine ungefähre Vorstellung, dass wir das Gitter tatsächlich zum Schwingen bringen können, wenn wir zum Beispiel kleinere Körper in unterschiedlichen Abständen zwischen den großen hin und her schicken. Ich möchte einfach sehen, welche anderen Ideen entstehen
@UriAceves Wenn Sie einen kleineren Körper haben, der eine beliebige Menge an Nettoimpuls auf einen beliebigen Körper auf dem Gitter überträgt, wird das Gitter zerstört, da dies wiederum als Störung zählt.
Wenn Sie nur Gravitation haben, wird das Ganze zu einer Masse gravitieren. Um es in einer Gitterordnung zu halten, braucht man auch Abstoßung, nicht nur Anziehung.
@annav Würde es zusammenbrechen, selbst wenn das Arrangement perfekt ist und sich unendlich wiederholt?
Sie können es nicht nur mit Anziehungskräften festhalten. Wir haben Planetensysteme, keine Gitter, imo.

Antworten (1)

Ein Großteil des Verhaltens eines Kristalls wird durch die Thermodynamik bestimmt.

Die Thermodynamik reiner Gravitationssysteme ist ziemlich kontraintuitiv. Beispielsweise ist die Wärmekapazität eines Gravitationssystems negativ: Wenn Sie Energie hinzufügen, wird es kühler. (Es gibt einen Beweis dafür in Schröders Thermo-Lehrbuch, aber wenn Sie sich mit Astronomie auskennen, kennen Sie bereits eine Folge davon: Wenn die Energieabgabe eines Sternkerns aufgrund eines Wechsels von Wasserstofffusion zu Heliumfusion zunimmt, wird der Stern heller aber Kühler ... Wir nennen diese "roten Riesen".) Wenn Sie also im Sinn haben "Kristalle machen X", müssen Sie sich einige Gedanken darüber machen, warum X passiert und ob ein Gravitationssystem das Gleiche tun würde.

Was Kristalle stabil macht, ist ein Wechselspiel zwischen anziehenden und abstoßenden Kräften. In Gravitationssystemen gibt es nur Anziehung. Ein ungeordnetes Gravitationssystem kollabiert schließlich und wird zu einer Sternentstehungsregion. Ein geordnetes Gravitationssystem ohne wiederherstellende Abstoßungskräfte würde schnell in Unordnung geraten und von dort schließlich zu einer Sternentstehungsregion zusammenbrechen.

Wenn Sie ein unendlich gravitationsgebundenes System mit einheitlicher Dichte betrachten , sollten Sie die Urknall-Kosmologie wiedererlangen.

Eine dicht gepackte, gravitativ gebundene Anordnung von Murmeln ist also nicht möglich? Als hartschalige Kugeln behandelt, gibt es neben der Anziehung auch eine Abstoßung. Dicht gepackt möchte es sein. Sicher, für ein sternengroßes Murmelsystem würde die Abstoßung nicht von Dauer sein, aber für ein paar Millionen Murmeln gäbe es keine Probleme.
Das klingt wie ein „Kieshaufen“-Asteroid – obwohl die Hartschalen-Abstoßung eine nicht-gravitative Wechselwirkung ist.
Was würde passieren, wenn wir eine Kristallstruktur hätten, aber nur gravitative Wechselwirkungen?
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