Zwaartekracht

SandLover

Ik heb het 1 en ander gelezen over zwaartekracht en nu zit ik met het volgende:

Zwaartekracht kan als volgt omschreven worden:

1) Vervorming van de ruimtetijd als gevolg van relativiteit

2) Een fundamentele kracht met het graviton als force carrier

Het lijkt mij dat dit 2 verschillende zaken zijn. Als zwaartekracht een vervorming is van de ruimtetijd hoe kan het dan ook een fundamentele kracht zijn? Ik ben de draad even kwijt. Wat hulp is welkom.

Dr.Gallons

Tot nu toe zijn er 4 fundamentele natuurkrachten bekend, namelijk: de sterke kernkracht, de zwakke kernkracht, de elektromagnetische kracht en de zwaartekracht.

De kernkrachten en de elektromagnetische kracht worden beschreven m.b.v. een wiskundig raamwerk dat Quantum velden theorie wordt genoemd. De theorie die deze krachten beschrijft wordt het standaard model genoemd. Het achterliggende idee is dat alles uit deeltjes bestaat zoals bijv. elektronen of quarks (er zijn er nog veel meer). Deze deeltjes kunnen krachten uitwisselen d.m.v. andere deeltjes zoals bijv. fotonen en gluonen. Elke natuurkracht wordt gekenmerkt door het type deeltjes dat er wordt uitgewisseld:

Sterke kernkracht: gluonen.

Zwakke kernkracht: Z₀, W⁺ en W^- - bosonen.

Elektromagnetische kracht: fotonen.

Zwaartekracht wordt op een totaal andere manier beschreven. Het wiskundige raamwerk dat wordt gebruikt heet differentiaal geometrie en de theorie die zwaartekracht beschrijft wordt de Algemene Relativiteitstheorie genoemd (ART). Het achterliggende idee van de ART is dat energie (en dus ook massa) de ruimtetijd kromt en voorwerpen die zich in deze gekromde ruimtetijd bevinden, bewegen zich volgens 'geodeten' oftewel de minste kromme banen in de ruimtetijd.

Dit is min of meer de huidige stand van zaken en natuurkundigen zijn hier niet tevreden mee. Wat wetenschappers graag willen is 1 theorie die alle 4 fundamentele natuurkrachten beschrijft. Het idee is om de zwaartekracht op dezelfde manier te beschrijven als de andere 3 natuurkrachten en zo onderdeel te maken van het Standaard Model. Als dat lukt zou zwaartekracht kunnen worden beschreven d.m.v. uitwisseling van deeltjes die gravitonen worden genoemd (niemand weet of gravitonen echt bestaan). Helaas weet niemand hoe dit moet en zo blijft de ART de meest nauwkeurige beschrijving van de zwaartekracht.

Squawk

Zwaartekracht is geen kracht als je het beschouwt als kromming van ruimtetijd. Toch komt de factor tijd ook om de hoek kijken in het voorbeeld dat de zon ineens weg zou zijn. Dan moet het toch acht minuten duren voordat de aarde ineens stopt met rondjes draaien.

Met andere woorden: zwaartekracht kan gebruikt worden als informatie-drager en heeft zich dus te houden aan de grenzen die ook voor die andere informatie-drager gelden: licht.

Vandaar anoloog aan de term foton: graviton.

Gelukkig zijn er meerdere effectieve manieren om naar zaken zoals zwaartekracht of licht te 'kijken'.

Ik heb het sterke vermoeden dat als we een theorie voor alles willen hebben, we eerst over de beperkingen van onze hersens heen moeten stappen...

SandLover

Dit is min of meer de huidige stand van zaken en natuurkundigen zijn hier niet tevreden mee. Wat wetenschappers graag willen is 1 theorie die alle 4 fundamentele natuurkrachten beschrijft. Het idee is om de zwaartekracht op dezelfde manier te beschrijven als de andere 3 natuurkrachten en zo onderdeel te maken van het Standaard Model. Als dat lukt zou zwaartekracht kunnen worden beschreven d.m.v. uitwisseling van deeltjes die gravitonen worden genoemd (niemand weet of gravitonen echt bestaan). Helaas weet niemand hoe dit moet en zo blijft de ART de meest nauwkeurige beschrijving van de zwaartekracht.

Wat is het probleem met ART dan dat men zo graag dat graviton wil vinden? Kan dat nooit passen in het standaard model en zou dat wel moeten. Of werkt het niet in alle situaties (op quantum schaal bijvoorbeeld). Gevoelsmatig is er een probleem met ART dat me ontgaat.

SandLover

Zwaartekracht is geen kracht als je het beschouwt als kromming van ruimtetijd.

OK, dan hebben we dus ook geen graviton nodig

Squawk schreef:Toch komt de factor tijd ook om de hoek kijken in het voorbeeld dat de zon ineens weg zou zijn. Dan moet het toch acht minuten duren voordat de aarde ineens stopt met rondjes draaien.

Met andere woorden: zwaartekracht kan gebruikt worden als informatie-drager en heeft zich dus te houden aan de grenzen die ook voor die andere informatie-drager gelden: licht.

Bewijst dit dat een deeltje (graviton) verantwoordelijk moet zijn voor de overdracht van zwaartekracht? Of zou het zonder deeltje ook 8 minuten kunnen duren voordat de aarde door heeft dat de zon weg is.

Squawk

Bewijst dit dat een deeltje (graviton) verantwoordelijk moet zijn voor de overdracht van zwaartekracht? Of zou het zonder deeltje ook 8 minuten kunnen duren voordat de aarde door heeft dat de zon weg is.

Dat weet ik niet. Je zou je ook wel een rimpeling in de ruimtetijd kunnen voorstellen, net als een steen in het water...

Misschien is een graviton wel noodzakelijk als je wilt verklaren wat de zwaartekracht veroorzaakt? Rekent het wellicht quantum-mechanisch gewoon allemaal wat makkelijker met een graviton erbij?

eendavid

De gravitonen zijn voor kwantisatie van algemene relativiteit wat de fotonen zijn voor kwantisatie van elektromagnetisme: de kwantumversie van de vlakke-golf oplossingen van de theorie. Nu is het zo dat de vlakke golven de propagerende vrijheidsgraden zijn van het veld, en dus zeer belangrijk om interacties te berekenen. Dus gravitationele interactie op kwantumniveau wordt volgens alle verwachtingen beschreven met behulp van gravitonen. Dat is niet integenspraak met het feit dat zwaartekracht beschreven dient te worden als een geodetische beweging van deeltjes in een gekromde ruimtetijd. De gravitonen bevatten precies de vrijheid om de geometrie te propageren (en zo voor interactie te zorgen).

Dat verhaal zou heel mooi zijn, moest het niet zo zijn dat we op het kwantumniveau weinig begrijpen van zwaartekracht, en bovenstaande dus meer het beeld is dat we verwachten, eerder dan het beeld dat we hebben.

Rudeoffline

eendavid schreef:De gravitonen zijn voor kwantisatie van algemene relativiteit wat de fotonen zijn voor kwantisatie van elektromagnetisme: de kwantumversie van de vlakke-golf oplossingen van de theorie. Nu is het zo dat de vlakke golven de propagerende vrijheidsgraden zijn van het veld, en dus zeer belangrijk om interacties te berekenen. Dus gravitationele interactie op kwantumniveau wordt volgens alle verwachtingen beschreven met behulp van gravitonen. Dat is niet integenspraak met het feit dat zwaartekracht beschreven dient te worden als een geodetische beweging van deeltjes in een gekromde ruimtetijd. De gravitonen bevatten precies de vrijheid om de geometrie te propageren (en zo voor interactie te zorgen).

Dat verhaal zou heel mooi zijn, moest het niet zo zijn dat we op het kwantumniveau weinig begrijpen van zwaartekracht, en bovenstaande dus meer het beeld is dat we verwachten, eerder dan het beeld dat we hebben.

Er staat mij ook iets bij van het idee dat als je een spin-2 veldentheorie wilt quantiseren, je expliciet diffeomorfisme invariantie als ijkinvariantie nodig hebt om de zaak consistent te houden. Spin-2 quantiseren impliceert dan eigenlijk al automatisch dat je zwaartekracht aan het beschrijven bent. Ik meende dat dit teruggaat op argumenten van Feynman, maar dat zou ik even moeten nazoeken.

eendavid

Hm, dat vind ik een erg interessante uitspraak. Het lijkt gerelateerd aan de opmerkingen dat GR perturbatief divergeert wegens diffeo-invariantie. Maar er zijn 2 stappen die ik eigenlijk niet begrijp:

1. vanwaar die consistentie-eis?

2. Hoe zit dat juist, dat diffeo-invariantie gravitatie impliceert?

gouwepeer

SandLover schreef:Zwaartekracht kan als volgt omschreven worden:

1) Vervorming van de ruimtetijd als gevolg van relativiteit

2) Een fundamentele kracht met het graviton als force carrier

Dit is wat ik zie met mijn beperkte kennis (ik hoop dan ook dat ik hierna de nodige uitleg krijg):

Vervorming van ruimte/tijd zorgt er voor dat "rechtdoor" ineens gebogen is (in Jip & Janneke taal).

Als een voorwerp langs de zon gaat wordt zijn baan dus afgebogen.

Tot zo ver begrijp ik het wel, waar ik mee zit is het volgende:

Als je een voorwerp los zou laten boven boven de zon, wordt het naar de zon aangetrokken.

Is in dit geval toch de ruimte/tijd kromming verantwoordelijk, of is er voor deze gebeurtenis toch een graviton noodzakelijk?

Het losgelaten voorwerp valt, ondanks de ruimte/tijd kromming toch recht naar beneden.

ad1956

Als je een voorwerp los zou laten boven boven de zon, wordt het naar de zon aangetrokken.

Is in dit geval toch de ruimte/tijd kromming verantwoordelijk, of is er voor deze gebeurtenis toch een graviton noodzakelijk?

Het losgelaten voorwerp valt, ondanks de ruimte/tijd kromming toch recht naar beneden.

De kromming van de ruimte/tijd van de Zon is naar binnen gericht. Alles in haar buurt wordt naar het centrum van de Zon toe getrokken om a.h.w. 'daar' plaats te vinden. Een 'graviton' is niet meer een theoretisch misbaksel.

gouwepeer

De kromming van de ruimte/tijd van de Zon is naar binnen gericht. Alles in haar buurt wordt naar het centrum van de Zon toe getrokken om a.h.w. 'daar' plaats te vinden.

Bovenstaande klinkt voor mij alsof de ruimte/tijd zodanig is gekromd dat alles in de buurt van de Zon tot aan de kern als "rechtdoor" gezien kan worden. Een voorwerp in de buurt gaat dus met een versnelling naar de kern. Toch kan licht ontsnappen aan deze krommig wat voor mij overkomt als een kracht i.p.v. ruimte/tijd kromming.

Dat het bestaan van een graviton niet is bewezen is ook geen bewijs dat het niet bestaat.

Ik meen ook eens iets te hebben gelezen over indirekt bewijs voor het bestaan van gravitonen, maar ik weet niet zo snel meer de bron te vinden.

Het kwam erop neer dat het uitzenden van gravitonen een onttrekking van massa (E=mc²) tot gevolg heeft.

kleine fysicus

Het kwam erop neer dat het uitzenden van gravitonen een onttrekking van massa (E=mc²) tot gevolg heeft.

Nee hoor, het graviton is namelijk massa-loos.

De kromming van de ruimte/tijd van de Zon is naar binnen gericht. Alles in haar buurt wordt naar het centrum van de Zon toe getrokken om a.h.w. 'daar' plaats te vinden. Een 'graviton' is niet meer een theoretisch misbaksel.

Dat was ie sowieso al niet, maar kan jij mij dit nader uitleggen: "Alles in haar buurt wordt naar het centrum van de Zon toe getrokken om a.h.w. 'daar' plaats te vinden." Hoe veroorzaakt het graviton dat precies, en waarom niet gewoon de ruimtetijdkromming?

gouwepeer

Nee hoor, het graviton is namelijk massa-loos.

Fotonen zijn ook massa loos, maar bezitten wel energie.

kleine fysicus

Fotonen zijn ook massa loos, maar bezitten wel energie.

Zou jij mij kunnen vertellen waar jij dat gevonden hebt, ik kon het namelijk niet vinden?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Zwaartekracht

Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht

Re: Zwaartekracht