Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Moderator: physicalattraction

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Gebruikersavatar
Berichten: 6.058

Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Ik weet dat er veel pseudowetenschappelijke theorieën hierover bestaan en langskomen, maar ik ga niet die kant op ondanks dat mijn de titel dat wellicht doet suggereren.

Massa buigt de ruime-tijd is de consensus:

Afbeelding

Je ziet dan toch echt dat de ruimte zich van de aarde afbuigt en niet naar de aarde toe. Het lijkt -zoals in het plaatje zichtbaar is- alsof de de aarde of massa in het algemeen de ruimte wegdrukt ipv aantrekt. Het effect is natuurlijk wel dat hierdoor andere massa's richting aarde versnellen wat we observeren als 'aantrekken'.

Mijn vraag is dus tweeledig:

1) Welke interactie vindt plaats tussen massa en 'empty space' (die helemaal niet zo leeg is als de term doet vermoeden)?

2) Kun je hierdoor wel van een aantrekkende kracht spreken? Het lijkt mij meer alsof de aantrekking een gevolg is van de afbuiging van de ruimte.

Bij voorbaat dank,

anusthesist
That which can be asserted without evidence can be dismissed without evidence.

Berichten: 656

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Jouw tweede bewering is helemaal juist zo bedoelde het Einstein, aantrekkingskracht is nog uit de tijd van Newton. 
 
Gravitatie is niet een gevolg van de aantrekking van de aarde maar van ruimtekromming. 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Dat soort plaatjes is inderdaad wat ongelukkig. In werkelijkheid bevindt de bodem van de gravitatieput zich in het centrum van de Aarde. Het blijft natuurlijk behelpen, maar dit is m.i. een wat betere weergave:
 
curvature space time.jpg
curvature space time.jpg (136.66 KiB) 1193 keer bekeken
 
Van aantrekken (Newton) kan je eigenlijk niet meer spreken. Het volgen van de geodeten van de ruimtetijd is m.i. een betere omschrijving. In dit voorbeeld leiden de geodeten naar het massacentrum van de Aarde. Massa dicteert de ruimtetijd hoe ze moet krommen, en de kromming van de ruimtetijd dicteert hoe massa's bewegen.
 
Afwijken van de geodeet kan alleen a.g.v. een externe (elektromagnetische) kracht. Het is de aardkorst die ons verhindert de geodeten te blijven volgen, verder in de gravitatieput naar de bodem in het centrum te dalen. Dus is het de aardkorst die een externe kracht op ons uitoefent. Dat ervaren wij als zwaartekracht (normaalkracht).

Berichten: 656

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Is mijn aanname juist dat het laatste plaatje heel goed zou passen in het eerste en overeenkomt met de leegte die je in het eerste plaatje ziet om de aarde? 

Gebruikersavatar
Berichten: 6.058

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Alvast dank voor de antwoorden.

Het antwoord op mijn 1ste vraag blijft nog open; hoe zorgt massa voor kromming? Of ligt dat antwoord nog buiten onze kennis?
That which can be asserted without evidence can be dismissed without evidence.

Berichten: 656

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Volgens mij ligt dit inderdaad buiten onze kennis omdat er geen bewijzen voor zijn. Zelf heb ik hier wel ideeën over maar die zet ik niet in een topic over natuurkunde. 
 
Vooralsnog is het dus een gevolg zonder aanwijsbare oorzaak zover ik weet. Vanuit de kwantummechanica zou je het kunnen verklaren als ruimte uit deeltjes bestaat maar het bestaan van deze deeltjes is nog niet aangetoond tenminste nog niet overtuigend want dat zou wereldnieuws zijn. 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Die vraag is lastig te beantwoorden, maar de juistheid van de algemene relativiteit en de consequentie ervan dat ruimtetijd door massa gekromd wordt, is al vele malen tot ver achter de komma vastgesteld. Desalniettemin blijft het een theorie; een zeer succesvolle theorie die telkenmale gestaafd wordt door metingen maar niet noodzakelijkerwijs een correcte beschrijving van de werkelijkheid (wat die ook zijn moge) behoeft te zijn.
 
Jouw vraag is eigenlijk een vraag naar de exacte aard van gravitatie, en daar zijn de geleerden nog niet uit. In het huidige standaardmodel komt gravitatie niet eens voor, gravitonen zijn nog nimmer aangetoond, en de de gravitatie correct beschrijvende wetten ingevolge de ART zijn niet verenigbaar met de kwantummechanica. Je hebt vast gelezen over de theorie van Erik Verlinde (klik) die er weer anders tegenaan kijkt en stelt dat gravitatie op kwantumniveau niet bestaat, en zo er zijn nog een aantal andere ideeën. The jury is still out.
 
Heb je behoefte aan een goede beschrijving van de gekromde ruimtetijd, hier een link naar een bekende lecture van Feynmann (klik).
Vooral 42-3 is de moeite van het doorwerken waard, daar rekent hij bijvoorbeeld voor dat de diameter van de Zon 3 km groter is dan je op grond van het oppervlak zou berekenen.
 
Feynmann:
Let’s summarize everything that we have said in the following way. First, time and distance rates depend on the place in space you measure them and on the time. This is equivalent to the statement that space-time is curved. From the measured area of a sphere we can define a predicted radius, √A/4π, but the actual measured radius will have an excess over this which is proportional (the constant is G/c2) to the total mass contained inside the sphere. This fixes the exact degree of the curvature of space-time. And the curvature must be the same no matter who is looking at the matter or how it is moving. Second, particles move on “straight lines” (trajectories of maximum proper time) in this curved space-time. This is the content of Einstein’s formulation of the laws of gravitation.

Gebruikersavatar
Berichten: 6.058

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Volgens de kwantummechanica zou je het kunnen verklaren als ruimte uit deeltjes bestaat maar het bestaan van deze deeltjes is nog niet aangetoond tenminste nog niet overtuigend want dat zou wereldnieuws zijn.
Doel je op de hypothetische gravitonen?

Ik vraag me af hoe moeilijk dat is te bewijzen. Vanuit mijn ignoratie zal ik het waarschijnlijk zwaar onderschatten, maar we hebben nu zwaartekrachtsgolven aangetoond.

Maak met datzelfde apparaat een set-up zodat je deze golf door een 'double slit' kunt leiden; zie je een interferentiepatroon optreden dan zijn en er blijkbaar deeltjes of gravitonen die met zichzelf interfereren als blijkt dat als je gaat observeren de 'golf' géén interferentiepatroon laat zien. Circumstential evidence, maar dat zou toch wel een héle sterke aanwijzing zijn dat zwaartekracht zich quantummechanisch gedraagt.

Of zie ik iets heel banaals over het hoofd?
That which can be asserted without evidence can be dismissed without evidence.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Mogelijk, waarschijnlijk zelfs, zouden de hypothetische gravitonen dezelfde golf-deeltjes dualiteit kennen als alle fundamentele en zelfs samengestelde deeltjes. Maar die hypothetische gravitonen schieten door het hele apparaat heen alsof het niet aanwezig is. Afschermen tegen gravitonen, zodat je spleten kan construeren waardoor ze al dan niet heengaan en zodoende al dan niet een interferentie vast kan stellen is hoogstwaarschijnlijk praktisch onmogelijk.
 
Uit dit bericht:
 
Er is berekend dat voor de detectie van 1 graviton in 10 jaar tijd een detector zo groot als Jupiter nodig is. En dan moet die detector zich in een extreem krachtig zwaartekrachtsveld, van een neutronenster bijvoorbeeld, bevinden.
 
De talk van Freeman Dyson in gelinkt bericht, inzake de vraag of wij ooit gravitonen kunnen detecteren, is in dit kader de moeite waard.

Berichten: 59

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Sluit een graviton zichzelf niet automatisch uit? Ik maak vast ergens een denkfout, maar dan hoor ik graag waar ik deze maak:
 
Neem aan dat de graviton een bestaand kwantumdeeltje is. Omdat zwaartekracht (indien het genoeg tijd heeft) een oneindig bereik heeft, moet het graviton een rustmassa hebben van 0. Daardoor plant het zich voort met de snelheid van het licht. Dit blijkt te kloppen met metingen.
Zwarte gaten hebben zwaartekracht die buiten de waarnemingshorizon te voelen is. Dat houdt in dat gravitonen uit de gaten kunnen ontsnappen. Gravitonen mogen dus niet door zwaartekracht worden beïnvloedt. Met andere woorden, ze hebben geen interactie met elkaar. Buiten het feit dat dit interferentie uitsluit, waardoor het zich zonder verklaring uniek zou gedragen, zie ik nog een probleem. Als gravitonen geen interactie hebben met elkaar, moet de impuls van een graviton dus altijd 0 zijn, aangezien gravitonen de krachtdragers zouden zijn tussen deeltjes met een impuls (zoals deeltjes met massa, maar ook licht). Een impuls van 0 betekent automatisch een frequentie van 0, aangezien de impuls de verhouding is tussen frequentie, planckconstante en de lichtsnelheid. Een frequentie van 0 betekent geen fluctuatie in de kwantumvelden, dus geen kwantumdeeltje. Het bestaan van een graviton sluit dus zijn eigen bestaan uit, en dus kan het niet bestaan.
 
Om op de openstaande vraag in te gaan: Zwaartekracht lijkt door het ontbreken van een krachtoverbrengend deeltje daarom een emergent verschijnsel te zijn. Zoek eens op de termen "holographic principle", "thermodynamics and emergent gravity", "information density and emergent gravity".

Erik Verlinde is pas groot in het nieuws geweest met dit idee. Zijn broer Herman, en Gerard 't Hoofd zijn andere natuurkundigen die veel onderzoek hebben gedaan naar zwaartekracht als emergent verschijnsel.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Dat gravitonen waarschijnlijk niet bestaan wordt inmiddels door een meerderheid van wetenschappers bevestigd. Dat ze - als ze toch zouden bestaan - zo goed als niet aan te tonen zijn, is ook vrijwel zeker. Een detector daarvoor is namelijk niet te bouwen.
 
Maar jouw stelling:
 
Omdat zwaartekracht (indien het genoeg tijd heeft) een oneindig bereik heeft, moet het graviton een rustmassa hebben van 0. Daardoor plant het zich voort met de snelheid van het licht.
 
Kan niet kloppen. Met 'genoeg tijd' voor een oneindig bereik, moet je een oneindige tijdsduur bedoelen, zelfs voor de lichtsnelheid. Ook een boemeltrein kan in een oneindige tijd een oneindige afstand afleggen, en die heeft een rustmassa. Zwaartekrachtgolven planten zich voort met de lichtsnelheid in vacuüm, en dat gedroomde graviton zal dan daarom geen rustmassa kunnen hebben.
 
Een minderheid onder de wetenschappers is het hier niet mee eens, en zo wordt er nog steeds min of meer serieus onderzoek gedaan naar bijvoorbeeld dispersie in zwaartekrachtgolven. Als er een zwaartekracht overbrengend deeltje (het graviton) zou bestaan, dan zou dat deeltje - net als licht - een frequentieafhankelijke voorplantingssnelheid kunnen hebben in materie. Dat zou betekenen dat de gravitonen van zwaartekrachtgolven met een hogere frequentie iets eerder aan zouden komen dan de deeltjes die met een lagere frequentie geassocieerd kunnen worden. Daar is echter tot op heden niets van gebleken.
 
De meeste wetenschappers stellen met grote zekerheid, dat zwaartekracht niet bestaat. Het is geen fundamentele kracht (zoals de elektromagnetische, sterke, en zwakke kracht), zwaartekracht is de vervorming van het 'weefsel' van ruimtetijd ingevolge de algemene relativiteit. En als het geen kracht is, is er ook geen nood aan een deeltje dat die kracht overbrengt.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.906

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Michel Uphoff schreef: Dat gravitonen waarschijnlijk niet bestaan wordt inmiddels door een meerderheid van wetenschappers bevestigd.
 
Heb je daar een bron voor? Dit was mij niet bekend namelijk. Op wikipedia heb ik hier ook niks over kunnen vinden.
while(true){ Thread.sleep(60*1000/180); bang_bassdrum(); }

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Nee, daar heb ik geen door derden te verifiëren bron voor. Er is geen peer reviewed paper met een hard bewijs dat gravitonen niet bestaan.
 
Wel heb ik toevallig afgelopen week met een aantal theoretisch fysici, kosmologen en gravitatiespecialisten gesproken, en zij waren het er allen over eens; gravitonen bestaan waarschijnlijk niet, en dat lijkt de mening te zijn van een meerderheid in de respectievelijke vakgebieden. Een van hen, Vincent Icke, is zeer stellig: Ze bestaan niet, punt.
 
Dat is dus een mening van experts, en geen bewijs.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 3.505

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

gravitonen bestaan waarschijnlijk niet
Misschien zijn ze niet experimenteel verifieerbaar, maar we kunnen hun eigenschappen wel wiskundig beschrijven. Ze bestaan dan misschien niet als waarneembare fysische objecten, maar ze bestaan in ieder geval wel als wiskundig definieerbare entiteiten, net zoals de in de kwantummechanica toegepaste Hilbertruimten.
"Mathematics is a gigantic intellectual construction, very difficult, if not impossible, to view in its entirety." Armand Borel

Gebruikersavatar
Berichten: 2.906

Re: Zwaartekracht wel aantrekkende kracht?

Michel Uphoff schreef: Dat is dus een mening van experts, en geen bewijs.
 
Tuurlijk, dat begrijp ik.
Michel Uphoff schreef: Wel heb ik toevallig afgelopen week met een aantal theoretisch fysici, kosmologen en gravitatiespecialisten gesproken, en zij waren het er allen over eens; gravitonen bestaan waarschijnlijk niet, en dat lijkt de mening te zijn van een meerderheid in de respectievelijke vakgebieden. Een van hen, Vincent Icke, is zeer stellig: Ze bestaan niet, punt.
 
Ik zou dat toch wel met een flinke korrel zout nemen hoor. Ik ken dat wereldje van de theoretisch fysici en ik weet dat het er soms erg venijnig aan toe kan gaan daar. Ookal zijn het aan de oppervlakte allemaal erg aardige mensen, onderling zijn ze er niet vies van om elkaar volkomen de grond in te boren en flinke sneren uit te delen. Dus ookal beweert één van hen (of enkelen) glashard dat er geen enkele twijfel over bestaat dat gravitonen niet bestaan, dan wil dat nog niet zeggen dat dat ook daadwerkelijk de algemeen geaccepteerde visie is. 
 
Ik kan me het verder ook moeilijk voorstellen dat men niet meer in gravitonen gelooft, want het kunnen beschrijven van gravitonen is een van de bestaansredenen voor de String theorie. En ik kan me niet indenken dat het hele String theorie kamp zomaar de handdoek in de ring gooit. Dat zou echt een enorme ommekeer in de theoretische natuurkunde zijn.
 
Heb je toevallig ook gesproken met iemand die wel in gravitonen gelooft? Pas als zo iemand zelf zou toegeven dat hij tot de minderheid behoort, dan kun je het wel redelijk serieus nemen.
 
Goed, ik volg de theoretische natuurkunde al lang niet meer op de voet, dus het zou zomaar kunnen dat je gelijk hebt hoor. 
while(true){ Thread.sleep(60*1000/180); bang_bassdrum(); }

Reageer