Notizen 020

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Relativitätstheorie verständlich
Teil 3: Schwarze Löcher 

 

Eine Monika F. aus FS schrieb folgenden Kommentar zu meiner kurzen Erläuterung der Eigenschaften Schwarzer Löcher:
Das mit dem schwarzen Loch lässt einen irgendwie am Rand stehen und man fragt sich ob man reinspringen soll oder nicht. ... Heißt das Ding schwarzes Loch weil es Licht schluckt und der Hintergrund des Universums schwarz erscheint, oder vielleicht auch in memoriam an den Herrn Schwarzschild (wie sinnig!)?
Das mit dem Verdampfen und Info wieder ausspucken ist witzig. Woher leitet der das denn ab? Aus welchem Phänomen im Universum kann man denn das schließen? Wie kommt die Info wieder raus? Unverändert wie vorher, als Antimaterie (Spiegelbild? Ach ne, das war ja ein Wurmloch! Aber wie hängt das wieder damit zusammen?) oder als ungeordnete Materie + Energie???
Erklärt er so vielleicht das Entstehen des Universums - aus dem Verdampfen eines alten riesigen schwarzen Lochs? Ordnet sich die Materie danach neu, wird teilweise wieder instabil, bildet erneut kleine schwarze Löcher, die immer sich schließlich zusammenschließen, alles verschlucken (Weltuntergang), dran erstickt, verdampft und einen neuen Urknall kreiert???
Liebe Monika, deine Fragen zeigen, dass du nicht wissenschaftlich denkst, sondern logisch. Das ist ein Unterschied. Deswegen hier also die Formeln, die alles erklären: ... Oder lieber doch nicht. Sonst kommt noch einer auf die Idee und bastelt sich ein Schwarzes Loch, in dem die ganze Erde versinkt. Also, hier dann die schockierende Antwort auf deine Fragen: Es gibt keine Schwarzen Löcher.
Ja aber, wirst du sagen, man liest ja fast täglich in der Zeitung von der Entdeckung eines neuen Schwarzen Lochs im Zentrum irgendeiner Galaxis. Und außerdem heißt es doch, das Schwarze Loch im Innern unserer eigenen Milchstraße wäre grade am Verhungern, weil sich die Sterne in seiner Umgebung boshafterweise vorm Gefressenwerden drücken. Stimmt, aber Schwarze Löcher im Sinne Schwarzschilds, Wheelers, Hawkings etc. können das nicht sein. Denn ihre Eigenschaften widersprechen allen physikalischen Gesetzen, z.B.:
- Trotz ihrer gigantischen Masse haben Schwarze Löcher keinerlei feste Bestandteile. Die in ihnen vorhandene oder von ihnen verschlungene Materie liegt aber auch nicht als Energie vor. Schwarze Löcher enthalten also weder Materie noch Energie, sondern reines Nichts. Wie soll das gehen und wohin verschwindet die verschluckte Materie?
- Ab einer bestimmten Entfernung vom Zentrum des Schwarzen Lochs treten höchst seltsame Effekte auf. Diese Grenze wird als Ereignis-Horizont bezeichnet. So wird bei Annäherung an ein Schwarzes Loch ein Gegenstand unendlich heiß - genau an dieser Grenze. Dafür gibt es aber keinerlei physikalische Ursache.
- Innerhalb des Horizonts wirkt die Fliehkraft umgekehrt: Kreisende Gegenstände werden nach innen geschleudert.
Aber was ist es dann, was wir im Zentrum der Galaxien beobachten? Auf jeden Fall existieren dort supermassive Körper, Zusammenballungen von Neutronensternen oder anderen, überschweren kosmischen Gebilden. Aber kein materielles Nichts, das alles verschlingt und trotzdem ein Nichts bleibt.
Wenn Schwarze Löcher physikalischer Unsinn sind, wieso hat sie sich Einstein dann ausgedacht? Hat er gar nicht. Im Jahre 1939 beschäftigte sich Einstein mathematisch mit der Bewegung von Sternen in einem Kugelsternhaufen. Dabei kam er zu dem Schluss:
Das wesentliche Ergebnis dieser Untersuchung ist ein klares Verständnis dafür, warum die Schwarzschild-Singularitäten (= ursprünglicher Name für Schwarze Löcher) in der physikalischen Realität nicht existieren. Der Grund: Materie kann nicht beliebig zusammengepresst werden, sonst würden Materieteilchen mit Lichtgeschwindigkeit durch die Gegend fliegen. Das aber würde den Gesetzen der (speziellen) Relativitätstheorie widersprechen, wo die Lichtgeschwindigkeit eine obere, nie erreichbare Grenze für Materie darstellt.
Einstein stellte klar: Zwar ergeben sich diese Gebilde rein mathematisch aus seinen Feldgleichungen ("Allgemeine Relativitätstheorie"), doch sind solche Lösungen nur dann sinnvoll, wenn sie auf die Wirklichkeit angewandt werden können. Ergibt sich aus einer solchen Lösung rein mathematisch eine Unendlichkeit, ist die Lösung an dieser Stelle zu verwerfen. Denn Unendliches gibt es nur im Geist, nicht in der Realität.
So ist es nun mal: Vernünftiges ist langweilig, Fantastisches sexy. Und wer hört schon auf den Meister, der ist ja zu alt, seine eigenen Theorien zu verstehen. Schwarze Löcher gehören ins Gebiet der Mythologie, nicht der Wissenschaft. Sie ersetzen den christlichen Mythos vom Höllenschlund, der alles verschlingt und nichts und niemand mehr herauslässt, außer durch einen Gnadenakt Gottes. Der Glückliche darf dann "verdampfen". Auch Edgar Allan Poe hat im "Strudel des Maelstroms" dem Mythos vom Schwarzen Loch ein unheimlich anschauliches Denkmal gesetzt.
Doch wenn es so ist, wieso beschäftigen sich ernsthafte Wissenschaftler mit so einem Unsinn? Ja, was sollen sie denn sonst den ganzen Tag machen? Sich überlegen, wie man Glühbirnen ohne CO2-Emission herstellt? Dafür gibt es doch keinen Nobelpreis!

-Peter Ripota-

Edgar Allan Poes unglücklicher Held fällt in ein Schwarzes Loch. Illu: Virgil Finlay


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Schwarze Löcher wurden von Karl Schwarzschild 1916 theoretisch aus den Formeln der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein abgeleitet. 1967 schuf John Archibald Wheeler den begriff "Schwarzes Loch" für diese Gebilde. Schwarze Löcher verschlucken alles für immer, Materie, Energie, Strahlung und Information. 1974 publizierte Stephen Hawking eine Hypothese, wonach Schwarze Löcher auch verdampfen können ("Hawking-Strahlung"), und in seinem Buch "Das Universum in der Nussschale" äußerte er die Annahme, dass Schwarze Löcher bei ihrem Ableben die gesammelte Information wieder ausspucken.

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