Rotation
 

Hallo zusammen,

inspiriert von einigen anderen aktuellen Threads zur Diskussion:
"Etwas" rotierte früher einmal "sehr schnell" - So schnell (v=c? v>c? ...), dass seine Ausdehnung die Größe Null aufwies (-> "Ehrenfest-Paradoxon" traf zu?).
Eine minimale Abweichung in der Rotationsgeschwindigkeit führte dann zu einer Expansion aus diesem faktischen Nichts heraus - Der Urknall war nicht mehr aufzuhalten.

Und korrigiert mich falls diese Einschätzung falsch sein sollte:
Nahezu alles rotiert in irgendeiner Art und Weise in Universum - Sowohl makroskopisch (-> Himmelskörper) als auch mikroskopisch (in Form des Spins).

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Hallo SCR,

ich bin mir nicht sicher, ob ich dich richtig verstanden habe.

Warum soll eine minimale Abweichung in der Rotationsgeschwindigkeit (und dazu auch noch eher Verlangsamung, nehme ich an) zu einer (unaufhaltsamen) Expansion füheren können?

Und vor allem (wenn ich dich richtig verstanden habe): Wie willst du die Rotation von was auch immer definieren, wenn "ausserhalb" nichts ist?

Gruss, Johann

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Hallo JoAx
Dann sind wir schon zwei ;).
Aber ich versuche einmal meine vermutlich schiefen Gedankengänge rüberzubringen.
- Ein rotierendes SL ist (anscheinend) kleiner als ein nicht-rotierendes (zumindest wenn ich vom EH ausgehe).
- Ich gehe davon aus es ist umso kleiner je schneller das SL rotiert (bzw. das Ausgangsobjekt des SL rotierte).
- Vom SL wird auch die Raumzeit beeinflusst (z.B. frame-dragging - evtl. auch "hingezogen"?).
- Was wäre wenn das SL extrem schnell rotieren würde und am Ehrenfest-Paradoxon etwas dran wäre? Würde dann alles "in einem Punkt verschwinden"?

[EDIT:]
Führt der "Pirouetten-Effekt" (-> Beschleunigung aus Drehimpulserhaltung) bei gleichzeitigen Sachverhalt "Masse nimmt bei Beschleunigung zu" (-> höhere Gravitation) gegebenenfalls zu einem "gegenseitigen Aufschaukeln"?
[/EDIT]

Und die Umkehrung dessen könnte evtl. bedeuten ... (s.o.)

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Und zur Rotation noch ein paraleller Gedankengang:
Masse "entsteht" (bzw. das, was wir als Masse interpretieren/messen) erst durch eine entsprechende Rotation von Teilchen durch WW (in Form von frame-dragging) mit der Raumzeit (Dazu gäbe es ja dann auch schon einen ausbaufähigen Ansatz einer Gravitationstheorie ;)).
Deshalb bin ich auch auf die weiteren Erkenntnisse aus EMIs Farbladungsthread gespannt.

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Na, das deckt sich ja perfekt mit den Beobachtungen: was sich nicht dreht, das wiegt nichts. :)

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Hallo Uli,
vernehme ich da etwa einen ironischen Unterton?;)
Aber mit drehen allein ist es nicht getan: Jede Art einer ausgezeichneten Bewegung führt zu einer Erhöhung der Masse.
Aber sicher steuert eben eine bestimmte Form der Rotation auf Quantenebene den Großteil zur (kumulierten) Masse eines Objekts bei.
Der Massedefekt wäre auf eine Beeinträchtigung dieser Bewegungen (bzw. der WW) im Teilchen-Verbund zurückzuführen.
Aber EMI weiß da sicher noch mehr ;).

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Hallo zusammen,

einmal zwei ganz banale Fragen:
1. Warum zeigt makroskopische Materie (z.B. Planeten, Sonnen, Monde, Galaxien) eigentlich häufig eine stabile Rotationsachse (im Gegensatz zu mehreren Rotationsachsen)?
2. Und warum zeigt sich dabei häufig eine scheibenartige Materieballung etwa auf Äquatorebene (Planeten - Ringe/Monde, Sonnensysteme, Galaxien) um eine Zentralmasse herum (im Gegensatz zu einer kugelförmigen Ansammlung)?

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Hallo SCR,

Wie kommst Du darauf?

Vielleicht hast Du die "Dynamische Massenerzeugung" im Sinn. Wir haben das kürzlich hier diskutiert,

http://www.quanten.de/forum/showthre...?t=1032&page=6

wobei sich von Rheinland aus Expertensicht äußerte. Bei der Dynamik auf Quantenebene muß man vorsichtig mit Vorstellungen sein, es sind ja keine Billiardkugeln.

Gruß, Timm

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Nehmen wir mal die Entstehung eines Planetensystems. Eine gängige Erklärung in Kurzform ist diese:

Eine zufällige Verdichtung, die Urwolke, besteht aus primordialem Wasserstoff (stammt aus der Frühgeschichte des Universums) und kleinen Mengen mineralischen Staubs (von Sternen in der Vorgeschichte der Wolke erbrütet).

Die Wolke zieht sich sich langsam zusammen, aber nicht exakt radial. Deshalb bildet sich ein Wirbel. Im Zentrum, dem Ort der höchsten Verdichtung, entsteht die Protosonne, um die der Wirbel kreist. Unter dem Einfluß der Eigengravitation senkrecht zur Wirbelebene, wird dieser immer flacher und nähert sich der Scheibenform an. Zufällige Verdichtungen in der Scheibe bilden nach und nach die Protoplaneten, u.s.w.

Für die ausgeprägte Scheibenform von Galaxien dürften ähnliche Überlegungen gelten.

Wie meinst Du das? Du kennst sicherlich die Kreiselgesetze.

Gruß, Timm

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Hallo Timm,
Danke für Deine Antwort. Darin ist ein Aspekt enthalten der einen zentralen Hintergrund meiner Fragestellung bildet:
Nicht exakt radial - Ja. Aber vor dem Hintergrund Entropie: Wie entsteht dieser "schöne" Wirbel?
Wenn sich die ganze Wolke erst einmal in eine Rotationsrichtung dreht ist das logisch:
Auf Äquatorebene wirken Gravitations- und Fliehkräfte, in den anderen Regionen überwiegen im Vergleich dazu die Gravitationskräfte -> Fließender Übergang von rotierender ungeordneter Wolke über Ellipsoid zur rotierenden Scheibenform (mit meist kugelsymmetrisch ausgeprägtem Zentrum).
Zwei (etwa gleich große) Batzen Materie vereinigen sich.
Treffen bei dem Zusammenstoß die beiden Massezentren versetzt zueinander auf bildet sich lotrecht in der Mitte der gedachten Verbindungslinie zwischen beiden Massezentren eine Rotationsachse aus.
Wiesen die beiden Batzen gegebenenfalls eine Eigen-Rotation auf schlägt sich dies maximal in der letztendlichen Rotationsgeschwindigkeit nieder - Es wird dennoch immer nur eine (möglicherweise dann verschobene) Rotationsachse beobachtet.
Nur: Wie stehen die Kreiselgesetze im Einklang zur Entropie?

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Hallo SCR,

könnte es an der Vektoraddition liegen? Impulserhaltung gilt auch für Drehmoment.

Wieso? Was haben sie mit Entropie zu tun?


Gruss, Johann

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Hallo JoAx,
Ich bin mir nicht ganz sicher - Denke aber auch dass das der Hintergrund ist.
Ich schaue einmal nach ...
Ich kann mich auch irren - Deshalb gerne Korrektur:
- Wir kommen von sich völlig ungeordnet bewegenden Gaswolke-Partikeln zu einer geordneten Bewegung.
- Und diese geordnete Bewegung lässt sich nur schwer wieder eliminieren (-> Stabilität eines Kreisels).
<-> 2. Hauptsatz der Thermodynamik?

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Hallo SCR,

kann es sein, dass du daraus schliesst - man bekomme dadurch ("geordnetere" Bewegung) mehr Ordnung, was dem Entropiesatz widersprechen würde? Wenn ja, dann vergisst du dabei wahrschenlich, dass die Gaswolke beim Zusammenfallen Gestrahlt hat. Diese Strahlung muss auch in Betracht gezogen werden.

Hätte die barionische Materie nicht die Möglichkeit, über die Abstrahlung der EM-Wellen Bewegungsenergie zu "verlieren", dann käme es wohl nie zur Stern- und Planetenbildung. (Stichwort - dunkle Materie, vielleicht)

Es ist ja nur der Gesamtdrehimpuls, der erhalten bleibt (und "geordneter"/konzentrierter wird). Denke ich jetzt Mal.

imho

Gruss, Johann

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Mir ist gerade noch etwas eingefallen: Die Kombination aus Gravitation und Reibung.
Im Zentrum der Wolke konzentriert sich durch die Gravitation die Masse.
"K l u m p t" sie zusammen entwickelt sich im Zentrum langsam ein rotierender Materie-Batzen (Erläuterung s.o.).
Durch Reibung überträgt sich sein Drehimpuls zunächst auf die benachbarten Regionen und von dort aus langsam nach außen.
Die auf das Massezentrum einfallende Materie hat dementsprechend schon einen Impuls in Rotationsrichtung und wiegt dadurch den Verlust durch Reibung wieder auf.
Kann das sein? Dass alle Impulsvektoren einer ungeordneten Wolke letztendlich durch die Gravitation (im Zusammenspiel mit der Reibung) einheitlich ausgerichtet werden? :rolleyes:

P.S.: Schreibt hier einmal "k l u m p t" zusammen (= ohne Leerzeichen) und schaut einmal was dabei rauskommt:
Ist wohl ein in diesem Forum völlig verpönter Begriff ;). Zum Glück trifft das für "Batzen" nicht zu :D.

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Ah, jetzt sehe ich's! - Danke für die Aufklärung :).

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... dann stünde es eigentlich nicht im Widerspruch zum 2. Hauptsatz der Thermodynamik sondern zum Impulserhaltungssatz (?) - Hmm, da muß ich noch ein wenig grübeln. :rolleyes:

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Ich finde, Du hast damit die Entstehung eines solchen protoplanetarischen Wirbels ganz gut dargestellt. Statt von Materie Batzen kann man genausogut von einem irregulärem wolkenartigen Gebilde ausgehen. Das versetzte Aufeinandertreffen ist unvermeidlich.

Von einer stabilen Rotationsachse kann man wahrscheinlich erst sprechen, wenn die Materieverteilung ein hohes Maß an Rotationssymmertrie aufweist.

Die Kreiselgesetze haben mit der Entropie nichts zu tun. Sie liefern die Erklärung, wehalb die Rotationsachst stabil bleibt. In einem geschlossenen System führen nach Clausius alle von selbst verlaufenden Prozesse zu einer Erhöhung der Entropie. Deshalb ist das SL die ultimative Konsequenz. Hier hat Materie die maximal mögliche Entropie und ist proportional zur Oberfläche des SLes.

2 Möglichkeiten einer Zunahme der Entropie:

http://wwwex.physik.uni-ulm.de/vortr...9/Raum__66.htm

Gruß, Timm

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Hallo Timm,
Ja, Du hast Recht: Kein Entropie-Problem da ich die Gravitation bei der Betrachtung außer Acht ließ.

Aber die Impulserhaltung - An der knabbere ich noch:
In der ursprünglichen Gaswolke als zufällig verteilt unterstellt (Summe = 0) - Am Ende in eine Richtung ausgerichtet.
Aber die Richtung hat Kreisform -> Auf der gegenüberliegen Seite gibt es (immer) genau ein Teilchen mit (exakt) entgegengesetztem Impuls -> In Summe damit auch Null.
Damit bleibt der Gesamtimpuls erhalten - Ist diese Betrachtung (ansatzweise) korrekt? :rolleyes:

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Zu Recht, es ist ja keine ganz triviale Frage. Soweit mir bekannt, wird der "überschüssige" Drehimpuls durch Jets entlang der Rotationsachse ausgeglichen, vielleicht findest Du online Genauers darüber,

Gruß, Timm

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Hallo Timm,
ich denke nicht dass über Jets ein Drehimpuls-Ausgleich erfolgt:
In der Regel zeigen diese sich symmetrisch, eine Vektoraddition ihrer Impulse sollte demnach 0 ergeben -> kein Drehimpuls-Ausgleich (möglich).

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Es lohnt sich meistens, ein bißchen zu stöbern.

Hier ist einiges zum Thema zusammen getragen:

http://lexikon.astronomie.info/plane...ung/index.html

Gruß, Timm

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Danke, Timm: Sehr interessanter Link (Stimmt: Magnetfelder gibt's ja z.B. auch noch zu beachten ;)).

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Wodurch wird die reale Größe eines SL eigentlich rechnerisch terminiert?
Sind es nur die leeren Zwischenräume zwischen den Elementarteilchen die in einem SL eliminiert werden?
Oder gibt es da noch mehr "was komprimiert wird" (s.o.)?

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Falls Du mit realer Größe den EH meinst: dieser hängt gemäß 2GM/c^2 nur von der Masse ab.

Alles was ins SL fällt, einschließlich Licht, landet nach Schwarzschild in der der Singularität. Nach dieser Vorhersage würden auch die Elementarteilchen vollständig zermalmt und die gesamte Masse befände sich in einem Punkt. Seit langem sind sich die Physiker aber einig, daß die klassische Lösung hier versagt, denn unendlich hohe Dichte und Temperatur erscheint physikalisch unsinnig. Ein gewichtiger Anlaß, sich über eine Quantengravitation Gedanken zu machen, die der Singularität eine gewisse Ausdehnung verleiht.


Außer der Materie in der Singularität gibt es nur die Raumzeit, möglicherweise spielst Du darauf an. Dann sind wir wieder bei der klassischen radialen Raumkontraktion,

Gruß, Timm

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Hallo Timm,
Du meinst GM/c^2?;) Scherz beiseite: Formel ist bekannt, meine Frage zielte darauf ab: Worauf führt man sie inhaltlich zurück?
(Also das, was Du so im zweiten Absatz geschildert hast).
Ääh :o - Weiß' schon nicht mehr auf was ich da hinaus wollte. Melde mich nochmal wenn's mir wieder kommt ;).

AW: Rotation
 

Rein interessehalber: Wer hat diesem Thread denn 5 Sterne verpasst?
Das ist er objektiv betrachtet - im Vergleich zu anderen - sicher nicht wert.

AW: Rotation