Einstein-Feldgleichung der ART

  • Hallo,


    ich bereite mich gerade auf meine Vordiplomsprüfung in theoretischer Physik I vor und wir haben (dank Diplom) dort sogar kurz die allgemeine Relativitätstheorie angeschnitten.


    Jetzt schmeiß ich mal ohne weitere große HIntergründe zu nennen die Einsteinfeld-Gleichung in den Raum um dazu ein paar Sachen zu fragen:


    G + xg = kT , wobei dieses x die kosmologische KOnstate ist (die größte Eselei etc...) und k=const.


    Dabei ist wohl G der Einstein Tensor, der "irgendwie" was mit einem Krümmungsskalar zu tun hat und T der Druck-Energie-Tensor.


    Jetzt erschließt sich nach meinem (populärwissenschaftlichem) natürlich sofort, dass es logisch ist, dass die Raumkrümmung etwas mit der Energie zu tun hat.
    (Platt gesagt ist ja die Masse ein Äquivalent zur Energie und von der Masse kann man sich ja besser vorstellen wie der Raum gekrümmt wird.)


    So wird durch eine große Energie der Raum mehr gekrümmt als durch eine kleine Masse (ist ja bekannt). Durch diese Raumkrümmung wird dann die Gravitation hervorgerufen (da ja eine Masse in den bekannten Trichter im Gummituch (=Raum) rutscht).
    Hinter dieser Anmerkung steht jetzt "Spin- 2-Teilchen". Was hat das zu bedeuten?
    Außerdem wird durch die Feldgelichung beschrieben ob sich das Universum ausdehnt oder nicht. Wobei bei x=0 sich das Universum ausdehnt.
    Wie war jetzt Einsteins Eselei? Was hat Einstein für dieses x (oder großes Lamda eigentlich) eingesetzt und was wollte er damit erreichen?


    Ist es richtig wenn ich sage, dass sich das Universum dem Big-Rip nährt wenn x*r<0, da ja dann "mehr Energie" da ist, als dass die Raumkrümmung das "beheben" könnte?
    Und gilt mit der gleichen Argumentation, dass sich das Universum dem Big Crunch nähert, wenn x*g>0?


    Also ich kann jetzt nicht sagen, dass ich das Universum aus der Formel ableiten kann, ich möchte aber wissen, ob meine Überlegungen mit:
    Krümmung +x("Kürummung")=k*Energie/Druck stimmen?


    Gruß,
    Stefan

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankTheTank</i>
    So wird durch eine große Energie der Raum mehr gekrümmt als durch eine kleine Masse (ist ja bekannt). Durch diese Raumkrümmung wird dann die Gravitation hervorgerufen (da ja eine Masse in den bekannten Trichter im Gummituch (=Raum) rutscht).
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo Stefan,


    wichtig für kommende Prüfungen ist besonders das Äquivalenzprinzip. Gerade beim Diplom kommen dazu gerne mal Fragen, weil sich daran wesentliche Eigenschaften der Theorie zeigen.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Hinter dieser Anmerkung steht jetzt "Spin- 2-Teilchen". Was hat das zu bedeuten?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    man geht heutzutage davon aus, dass eine Quantisierung der Feldgleichungen auf Spin-2-Teilchen führt und angeblich liefert auch die quantenmechanische Beschreibung von Spin-2-Teilchen (s. Dirac-Gleichung) wieder die einsteinschen Feldgleichungen. Die zugehörige Mathematik ist aber außerordentlich kompliziert.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Wie war jetzt Einsteins Eselei? Was hat Einstein für dieses x (oder großes Lamda eigentlich) eingesetzt und was wollte er damit erreichen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Eintein hat die konstante Lambda eingeführt, um ein Modell eines statischen Universums zu bekommen. Das war nach 1917 und vor 1929 scheinbar noch wünschenswert und wurde erst durch die kosmologische Rotverschiebung ferner Galaxien durch E. Hubble überflüssig gemacht.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Also ich kann jetzt nicht sagen, dass ich das Universum aus der Formel ableiten kann
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    s. dazu:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Robertson-Walker-Metrik
    http://de.wikipedia.org/wiki/Friedmann-Gleichungen
    http://de.wikipedia.org/wiki/Kosmologische_Konstante
    http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html
    Viel Spaß beim Lesen und Erfolg bei der Prüfung


    Barney

  • Hallo Barney,



    danke für deine Antwort, das hat mir schonmal sehr geholfen (auch wenn der Schwerpunkt sicherlich nicht auf der ALR sein wird)! Na da kommen ja noch spannede Sachen auf mich zu, wenn ich das hier so lese :)


    Gruß,
    Stefan

  • &gt; vor und wir haben (dank Diplom) dort sogar kurz die allgemeine Relativitätstheorie angeschnitten.
    Du meinst im Klartext: Ein BSc-Physiker erfaehrt von der ART nix?


    Hartwig

  • Also zumindest nicht im zweiten Semester!


    Soweit ich weiß wurden die Bücher von "Nolting" für den BSc Studiengang geschrieben.... Die hab ich auch und darin ist keine Spur von Relativitätstheorie, kovariante Formulierung der SRT, keine allgemeine Relativitätstheorie, keine starre Körper in Lagrangeformulierung etc.... Also das ist schon recht abgespeckt meine ich!
    Wir beim Diplom haben aus dem (anscheinden guten alten) Goldstein gelernt! Den hat mein Vater schon vor 30 jahren benutzt. Da ist zwar auch nix von ART drin, aber sonst passt alles.
    Mein Prof hat nur ca 1 oder 2 VL für die ART reserviert, so das das Wissen doch relativ Oberflächlich ist, aber immerhin. Klassisches Chaos wurde auch behandelt.


    Ein BSc Physiker erfährt bestimmt auch mal was von der ART, aber erst im späteren Semester. Dazu kommt noch, dass anscheinend die Anfängerpraktika beim BSc abgespeckt worden sind, und die Mathe-Vorleungen von 4 auf 3 gekürzt (sehr sinnvoll für Physiker) (so ahb ich das zumindest in Erinnerung, kann mich aber auch täuschen).


    Ich höre im Moment "Einführungen in Differentialgleichungen" und mein Prof hält sich ein ein Buch, das für BSc Mathe geschrieben worden ist. Prädikat nach zwei Wochen Mathe-Poweren vom Prof: "Eigentlich ist mir das zu schnell". :D


    Gruß,
    Stefan


    PS: Man muss dazusagen, dass der erste Teil des Noltings nu mehr als 50% aus Mathe besteht. Die haben wir Diplomer natürlich schon gehört, wenn wir im zweiten oder dritten Semester die TP hören... Allerdings stell ich es mir nicht schön vor durch so ein, teilweise hartes, Programm gepeitscht zu werden. Man brauch ja auch ein bisschen Zeit um den ganzen Stoff mal sacken zu lassen, zu reflektieren und auszubauen, verknüpfen mit anderen Lehrstoffen, Diskussionen über den Stoff führen etc...

  • Hallo Stefan,

    der "Nolting" wurde nicht für den Bsc geschrieben. Schau Dir mal an,
    wann die ersten Auflagen erschienen. Seitdem wurden im wesentlichen
    da nur die Dreckfuhler behoben, neue eingebaut und seit dem Wechsel
    zu Springer die Optik "aufgehübscht".
    Der Mathematikteil ist so groß, weil die ganze Reihe für einen
    TP-Kurs geschrieben wurde, der mit dem ersten Semester beginnt.

    Grüße
    Dixon

  • Ergänzend: Auch zu Diplomzeiten war es üblich, dass die SRT in der Edynamik und / oder klass. Mechanik behandelt wurde, die ART jedoch nur in Spezialvorlesungen oder in der Astrophysik, beides Veranstaltungen die allermeistens Wahlfachcharakter hatten...

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">....Wie war jetzt Einsteins Eselei? Was hat Einstein für dieses x (oder großes Lamda eigentlich) eingesetzt und was wollte er damit erreichen?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Also was er damit erreichen wollte war zu beweisen das das Universum statisch ist. Einstein glaubte nicht an die Quantenphysik und fügte die Kosmologische Konstante in die ART ein um dies zu beweisen.


    (Entschuldigung für den Fall das es schon gesagt wurde habe es nicht gesehen)

  • Hi Icey Jones,


    aus Wikipedia: Wie Heisenberg in seiner Autobiographie Der Teil und das Ganze schildert, führte er bei einem Besuch in Berlin 1925 auch Diskussionen mit Albert Einstein über die neue Quantentheorie. Heisenberg dachte eigentlich, sein Beseitigen nicht-messbarer Größen aus der physikalischen Theorie würde Einsteins Zustimmung finden, der sich von ähnlichen Überlegungen Ernst Machs bei seiner speziellen Relativitätstheorie leiten ließ, die er mit Gedankenexperimenten erläuterte und mit der er den Äther verbannte. Der Einstein der 1920er Jahre schätzte die Quantenmechanik zwar als bedeutsam ein, hielt eine solche Säuberung einer physikalischen Theorie aber für absurd. Er wollte die radikale Idee der Bohr-Heisenbergschen Interpretation der neuen Theorie, eine Messgröße würde erst im Augenblick einer Messung einen bestimmten Wert annehmen, nicht akzeptieren und schon gar nicht die statistische Interpretation durch Max Born. Einstein formulierte das in diversen von ihm erfundenen Paradoxien und in seinem bekannten Zitat „Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der Alte (Gott) nicht würfelt.“


    Die Originalquelle 'Heisenbergs Autobiographie' hab ich mal angefangen zu lesen - aber irgendwie hats mich nicth so gefesselt, dass ich drangeblieben wäre...


    und für alle: auch vor 15 Jahren hat man die ART erst im Hauptstudium (Kosmologie- nach dem Vordiplom zwischen 4. und 5. Semester) gelernt. SRT und insbesondere Lorentz-Transformation war allerdings schon in Theoretische Physik II (Elektrodynamik) dran, um den Magnetismus zu erklären - Lagrange Formalismus dann im 3. (klassische Mechanik -II)


    DS, Holger

  • hi holger,


    wenn einstein die quantentheorie nicht akzeptiert hätte, wäre sicherlich nicht seine arbeit über den photoeffekt entstanden, oder? er wandte sie also an! er kritisierte nach meinem verständnis im prinzip doch nur das prinzip der unschärfe und nicht die quantisierung als solches....


    gruss
    sascha

  • Hi Sascha,
    die Arbeit über den Photoeffekt entstand 1905 - und er hatte schon zu dieser Zeit die Lichtquanten gefordert. Nicht zuletzt deshalb gilt diese Arbeit als Grundstein der Quantentheorie. Später wandte er dann dieses Konzept nochmals auf Schwingungen in Festkörpen an - in diesen Arbeiten hat er aber soweit ich weiss nur die Quantisierung gefordert bzw. vorausgesetzt.


    Erst die Arbeiten von Heisenberg und Schrödinger führten einen Formalismus ein, aus dem sich die Quantisierung _ergab_. Dieser hatte allerdings die Nebenwirkung, dass Variablen nicht mehr exakt gemessen werden konnten und entweder 'der Zufall' oder 'verborgene Variablen' das Ergebnis einer Messung bestimmten - und mit der gängigen Interpretation, die das Zufallsprinzip bevorzugte' konnte Einstein sich niemals anfreunden. Die verborgenen Variablen gelten mittlerweile als soweit widerlegt, dass sie als dem Zufall äquivalent betrachtet werden müssen.


    Ich bevorzuge den Begriff Quantentheorie auf das Gesamtgebilde inklusive aller Nebenwirkungen anzuwenden, und nicht nur auf den ersten Baustein. Insofern hat Einstein die Quantentheorie gleichzeitig begründet und ihre Ausarbeitung stets abgelehnt.


    Eine Theorie, die einerseits die bekannten quantenmechanischen Phänomene erklärt und andererseits, weder den Zufall noch verborgene Variablen noch eine statistische Interpretation benötigt, die wäre allerdings ein Meilenstein der Quantenforschung...


    DS, Holger

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: IceyJones</i>
    er kritisierte nach meinem verständnis im prinzip doch nur das prinzip der unschärfe und nicht die quantisierung als solches....
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    es gibt doch da noch das bekannte Einstein-Zitat: "Der Alte würfelt nicht", was wohl Einsteins Einstellung zur Quantenmechanik recht gut zusammenfaßt.

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