Photon am Ereignishorizont

[Timm]

Hallo SCR und richy,

die Hinweise, die die Existenz SLer nahelegen sind ziemlich erdrückend. Sterne umkreisen das Zentrum der Milchstraße so schnell (die Bahnen wurden mit hoher Genauigkeit vermessen), daß die dafür verantwortliche gewaltige Masse nur mit der Annahme eines SLes verträglich ist.

Das Informationsparadoxon scheint mir nicht endgültig gekläert, obwohl Hawking die Wette zurückgenommen hat. Das schließe ich aus den etwas spekulativen Versuchen von Martin Bojowald, das Thema mir der SQG aufzuarbeiten.

Gruß, Timm

[SCR]

Hallo Timm,

Zitat von Timm

Für ihn bleibt tatsächlich am EH die Zeit stehen (unendliche Rotverschiebung).

1. Wie soll selbst aus Sicht eines entfernten Beobachters für etwas die Zeit stillstehen das zeitlos ist? Das Photon dürfte meiner Meinung nach durch den Zeitaspekt gar nicht berührt werden (und dann auch nicht für einen externen Beobachter) bzw. in dieser Form gar nicht existieren.
Wahlweise:
2. Der Beobachter und das Photon bilden ein Ruhesystem. Damit vergeht für ein Photon Zeit.

[Bauhof]

Zitat von SCR

Der Beobachter und das Photon bilden ein Ruhesystem. Damit vergeht für ein Photon Zeit.

Hallo SCR,

für ein Photon gibt es kein "Ruhesystem". Es ist in jedem Inertialsystem mit der Geschwindigkeit v=c unterwegs.

M.f.G. Eugen Bauhof

[SCR]

Hallo Bauhof,
das hattest Du zuvor aber anders beantwortet:

Zitat von Bauhof

Hallo SCR,

selbst wenn du beobachtest, dass sich etwas relativ zu dir gleichförmig bewegt, kannst du dich auch als in einem Ruhesystem befindlich ansehen. Ausnahme: Du spürst Beschleunigungkräfte an deinem Körper.
Das Wörtchen "man" (im obigen Zitat) kann als weiteres Inertialsystem angesehen werden. In dem kann der darin ruhende Beobachter dich sehr wohl als bewegt sehen.
M.f.G. Eugen Bauhof

Und laut (gängiger) Definition eines Ruhessystems war diese Antwort meines Erachtens nach korrekt.

[Timm]

Zitat von SCR

Hallo Timm,

1. Wie soll selbst aus Sicht eines entfernten Beobachters für etwas die Zeit stillstehen das zeitlos ist? Das Photon dürfte meiner Meinung nach durch den Zeitaspekt gar nicht berührt werden (und dann auch nicht für einen externen Beobachter) bzw. in dieser Form gar nicht existieren.
Wahlweise:
2. Der Beobachter und das Photon bilden ein Ruhesystem. Damit vergeht für ein Photon Zeit.

Hallo SCR,

dazu ein paar Gedanken. Stellen wir uns eine Uhr vor, die vom entfernten Beobachter B aus radial in Richtung SL fällt und und bei jedem Tick einen Lichtpuls aussendet. Da sich die Uhr beschleunigt entfernt, kommen die Lichtpulse in immer größerem zeitlichen Abstand bei B an. Unmittelbar vor Erreichen des EH sendet die Uhr den letzten Puls, der gerade noch entweichen kann. Beim nächsten Tick ist sie schon auf dem EH und der Puls bleibt stehen, das aber nur aus der Sicht von B. Dies ist der Effekt der Zeitdilatation. Für B bleibt die Zeit auf dem EH stehen, da zwischen 2 mal Tick unendlich viel Zeit vergeht.

Aus der Zeitdilatation leitet sich unmittelbar die gravitative Rotverschiebung ab, kontinuierlich von der Uhr abgestrahltes Licht kommt immer stärker rotverschoben bei B an und wird unendlich, wenn der EH erreicht ist. Man kann ja Licht als schnell gehende Uhr auffassen. Obwohl die Uhr den EH mit c durchquert (weil am EH die Gravitationskraft unendlich ist), erscheint sie B wie "eingefroren". Weil am EH ist die gravitative Zeitdilatation unendlich ist. Im Umkehrschluß würde ein Beobachter in der Nähe des EH Sterne in windeseile kommen und vergehen sehen.

Ich fürchte, ich habe etwas zu weit ausgeholt.

Wie soll selbst aus Sicht eines entfernten Beobachters für etwas die Zeit stillstehen das zeitlos ist? Das Photon dürfte meiner Meinung nach durch den Zeitaspekt gar nicht berührt werden (und dann auch nicht für einen externen Beobachter) bzw. in dieser Form gar nicht existieren.

"gar nicht existieren" würde ich nicht sagen. Dieses Photon ist vom Beobachter zwar raumartig getrennt (dessen nach innen geneigter Lichtkegel verläuft tangential zum EH). Der Beobachter kann es sich aber als "ganz normal" existierendes Photon vorstellen, das sich dort lokal mit c bewegt, wie Eugen schon sagte.

Gruß, Timm

[AndreD]

..ist es nicht so, dass die photonen auch am EH für alle betrachter C besitzen??
die tatsache, dass kein sichtbares licht abgestrahlt wird würde ich der durch die zeitdilatation hervorgerufene änderung der frequenz nahe 0 zuschreiben.. (extremste rotverschiebung)

beste grüsse,
andre

[Timm]

Hallo andreD,

auch in beschleunigten Systemen kann man die SRT lokal anwenden. Deshalb hat die Aussage, dieses Photon bewegt sich mit c, nur lokale Gültigkeit. Für den entfernten (streng genommen unendlich entfernten) Beobachter ist seine Frequenz und damit seine Energie = 0, er kann es sich nur lokal vorstellen. Die Tatsache, daß es nicht entweichen kann, ist Folge der Fluchtgeschwindigkeit > c bei einem SL, die das Photon nicht hat und das hat mit der Zeitdilatation nichts zu tun. Diese betrifft die Wahrnehmung des entf. Beobachter.

Gruß, Timm

[Bauhof]

Zitat von SCR

Und laut (gängiger) Definition eines Ruhessystems war diese Antwort meines Erachtens nach korrekt.

Hallo SCR,

hier die Definition eines Ruhesystems laut dem Lexikon der Physik:
"...dasjenige Inertialsystem, in welchem ein sich beliebig bewegter Körper im betrachteten Moment ruht".

Nun muss man dabei beachten:
(1) Alle Inertialsysteme bewegen sich relativ zueinander mit Geschwindigkeiten, die kleiner als c sind. Alle Beobachter bewegen sich deshalb relativ zueinander mit v<c.

(2) Das Photon ist kein "beliebig bewegter Körper", denn es bewegt sich in allen Inertialsystemen mit v=c.

(3) Aus (1) und (2) folgt, dass es kein Inertialsystem gibt, in dem das Photon ruht. [1]

Ich kann keinen Widerspruch zu meinem früheren Beitrag finden.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Deshalb ist auch die oft gebrauchte Redewendung "Aus der Sicht eines Photons" nicht konform mit der SRT, sondern metaphysisch.

[SCR]

Hallo Timm,

Zitat von Timm

Obwohl die Uhr den EH mit c durchquert (weil am EH die Gravitationskraft unendlich ist), erscheint sie B wie "eingefroren". Weil am EH ist die gravitative Zeitdilatation unendlich ist.

Willst Du mir also sagen
a) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 1.000 km/h zischt förmlich an Beobachter B vorbei,
b) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 0,5 c erscheint Beobachter B dagegen viel langsamer - wegen der größeren ZD und
c) eine Rakete mit einer Eigengeschwindigkeit von 0,8 c kriecht letztendlich an Beobachter B vorbei - wegen der noch viel größeren ZD?

Aber vielleicht stehe ich auch wieder einmal auf dem Schlauch.

Und zu Deinem "Uhr mit Lichtblitz"-Beispiel:
Bewege Dich als Beobachter B doch einmal paralell zur fallenden Uhr mit (Aber aufpassen: Du mußt seitlich am SL vorbei - sonst ... ).
Wie sieht es denn dann Deiner Meinung nach aus?

Zitat von Timm

Man kann ja Licht als schnell gehende Uhr auffassen.

Nein: Licht ist keine Uhr - Licht ist zeitlos (s.u.).
Da gebe ich Bauhof vollkommen recht:

Zitat von Bauhof

(2) Das Photon [...] bewegt sich in allen Inertialsystemen mit v=c.

Also muß es sich auch in dem IS des Beobachter B mit c bewegen (und nicht nur "lokal mit c").
"Rotverschoben": Klar. "E bis nahzu 0": Ja. Aber immer und stets mit v=c auf mich zu unterwegs - Und nicht mit v=0:
Das wäre nämlich dann - und da widerspreche ich Dir vehement, Bauhof - ganz klar ein Ruhesystem nach gängiger Definition (Oder - was ich schon sagte - Das Photon existiert eben gar nicht).
Die Punkte 1-3 sind von Dir, Bauhof, oder?

Aber ich bin ja durchaus lernwillig (und hoffentlich auch -fähig ).
Wie muß ich mir das jetzt also vorstellen:
Bis ganz knapp vor dem EH hat jedes Photon für den Beobachter B noch v=c, am EH plötzlich v=0 - Oder gibt es da irgendwo einen fließenden Übergang?
Und wie sieht es denn hinter dem EH aus? Haben die Photonen dort dann v>c oder v=c oder v<c? Oder fliegt jedes Photon mit c auf die Mitte des SL zu? (Statt über v alternativ gerne auch über die ZD erläutert - "Fluchtgeschwindigkeit dort >c" kann als bekannt vorausgesetzt werden: Aber Was machen die Photonen in einem SL "anstatt zu entkommen"?).

P.S.:
- Eine ZD geht immer mit einer LK einher - Die betrachten wir die ganze Zeit nicht mit.
- Am SL sprechen wir vom freien Fall - Ich möchte zu manchen diesbezüglich bereits besprochenen Inhalten an dieser Stelle auf den Thread "ZP und grav. ZD" verweisen.
- Ich bezweifle dass am EH ist die Gravitationskraft unendlich ist.
- Masselose Teilchen = kein Ruhesystem = bewegen sich immer mit c = zeitlos = kein Spin (nur Helizität).

[Marco Polo]

Hallo zusammen,

wenn ich auch kurz Stellung beziehen darf.

Man muss zwischen einer Uhr und einem Photon am EH unterscheiden.

Ein Freifall-Koordinatensystem ist auch am EH lokal ein Inertialsystem.

Die Zeit vergeht also in diesem lokalen Inertialsystem völlig normal.

Das kann man aber nicht auf ein Photon am EH übertragen.

Es wird auch immer wieder behauptet, dass aus unendlicher Entfernung (flache Raumzeit) ein Objekt quasi am EH einfriert, wenn es sich diesem nähert.

So wie ich das verstanden habe, gilt dies aber nur für Schwarzschildkoordinaten, also für die äussere Metrik.

Für die innere Metrik müssen angeblich die Kruskal-Szekeres-Koordinaten verwendet werden, wenn man Wikipedia Glauben schenkt.

Ein Photon kann den EH anhand dieses Koordiantensystems von innen heraus nie erreichen, braucht also unendlich lang.

Lokal gesehen bewegt es sich aber stes mit c.

Man muss also bei der ART genauso wie bei der SRT auf die Wahl und die damit verbundenen Eigenheiten, bezüglich des verwendeten Bezugssystems acht geben.

Weiter möchte ich mich dazu aber nicht hervorwagen.

Gruss, Marco Polo