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Schwarze Löcher: Letzte Arbeit von Stephen Hawking veröffentlicht

Getty Images Eigentlich war die letzte wissenschaftliche Arbeit von Stephen Hawking bereits im Mai erschienen. Doch nun ist eine weitere Studie mit dem Superstar als Autor aufgetaucht - erstellt kurz vor dessen Tod.
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#1 - 11.10.2018, 16:47 von Layer_8

Temperatur

"Wenn ein Objekt in einem Schwarzen Loch verschwindet, erhöht das demnach nicht nur dessen Temperatur, sondern auch dessen Grad der Unordnung, die sogenannte Entropie."

Das lustige bei schwarzen Löchern ist jedoch, dass wenn Materie reinfällt die Gesamtmasse sich erhöht und deren Temperatur entsprechend abnimmt. Erst wenn nichts mehr reinfallen kann, wenn also die kosmische Hintergrundstrahlung sich in ferner Zukunft soweit abgekühlt hat, dass schwarze Löcher effektiv Hawking Strahlung emittieren können, dann fangen diese an zu zerfallen. Und je kleiner deren Masse dabei wird, desto heißer werden sie. Ein Runaway-Prozess, welcher schließlich mit einer Lichtexplosion ihr Ende findet. Das kann dann alles bis zu 10^100 Jahre dauern. Je nach Größe der schwarzen Löcher.

#2 - 11.10.2018, 16:59 von chronoc

Ich behaupte nicht, dass ich Hawkings Arbeiten auch nur ansatzweise verstehe und ich behaupte daher auch nicht, dass ich den Wert seines Schaffens einschätzen kann. Was dieser Mann aber für mich getan hat, ist die Erkenntnis gewinnen zu können, dass den menschlichen Geist nichts aufhalten kann. Sein körperliches Gefängnis hat er zu einer Trutzburg der Intelligenz und der Erkenntnis gemacht.

#3 - 11.10.2018, 17:57 von mimas101

Hmm

Ist das wirklich ein Verdampfen mit der Folge das vom Schwarzen Loch nicht mehr übrig bleibt? Ich habe da etwas Zweifel weil ein Schwarzes Loch ja nicht nur aus einem Energieklumpen besteht der sich langsam auflöst
Oder nicht eher ein Auskühlen (mittels Strahlungsfreigabe) mit der Folge das an der Stelle des Schwarzen Lochs ein Materieklumpen verbleibt der zu nix mehr Nütze ist (na ja, vielleicht taugt er dann noch als Türstopper) und so um die 0 Grad K aufweist?

#4 - 11.10.2018, 18:41 von fifty-fifty

Können Objekte in schwarze Löcher fallen?

Was mit Objekten passiert, die in schwarze Löcher fallen? Ich frage mich, wie das passieren können soll. Objekte unterliegen in der Nähe des Ereignishorizonts schwarzer Löcher einer immensen gravitativen Zeitdilatation. Das heißt sogar, dass nach unserer Zeitrechnung die Objekte den Ereignishorizont nie erreichen können. Dadurch können auch die Informationen niemals verloren gehen.

#5 - 11.10.2018, 19:07 von Layer_8

Zitat von fifty-fifty
Was mit Objekten passiert, die in schwarze Löcher fallen? Ich frage mich, wie das passieren können soll. Objekte unterliegen in der Nähe des Ereignishorizonts schwarzer Löcher einer immensen gravitativen Zeitdilatation. Das heißt sogar, dass nach unserer Zeitrechnung die Objekte den Ereignishorizont nie erreichen können. Dadurch können auch die Informationen niemals verloren gehen.
Nach Bekenstein-Hawking geht keine Information verloren und sammelt sich asymptotisch (Zeitdilatation) am Ereignishorizont ("Oberfläche" des schwarzen Loches) an. Dabei wächst dessen Oberfläche linear mit deren Entropie. Soweit haben Sie recht. Andererseits zeigte Hawking, dass schwarze Löcher rein thermisch strahlen, die Strahlung also keine Information beinhaltet. Am Schluss ist kein Ereignishorizont mehr da und die Frage stellt sich, wo dann die Information geblieben ist. Die ganze Problematik, die ganze allgemeine Relativitätstheorie, scheint eng verwoben mit der Thermodynamik zu sein, wobei Temperatur und die Schwerkraft am Ereignishorizont äquivalente Größen zu sein scheinen. Ebenso äquivalent die Entropie und der Oberflächeninhalt des Ereignishorizonts.

#6 - 12.10.2018, 08:08 von snert

leichter Widerspruch

Ich bin auch ein Fan von Hawking. Aber als größten Physiker des 20. oder 21. Jahrhunderts würde ich ihn nicht bezeichnen.
Womit hat er sich beschäftigt? Hauptsächlich mit schwarzen Löchern. Und was wissen wir von denen? Es sind Objekte, die ein entsprechendes Verhältnis von Masse und Ausdehnung haben müssen, um die Fluchtgeschwindigkeit auf einen Wert oberhalb der Lichtgeschwindigkeit zu heben.
D. h., dass auch Photonen nicht mehr entweichen können. Wie soll so ein Ding bitte Wärme (=elektromagnetische Strahlung = Photonen) ins All abgeben?
Den Energieerhaltungssatz habe ich ja noch verstanden (glaube ich), schließlich hat Pauli damit das Neutrino postuliert, was ja nachgewiesenermaßen existiert.
Den Informationserhaltungssatz habe ich allerdings nicht verstanden, und wenn Hawking in seinen letzten Arbeiten davon spricht, "zumindest einen Teil der Information zu erhalten", scheint er auch nicht daran zu glauben.
Mal im Ernst, alles, was wir von schwarzen Löchern wissen, ist, dass es sie gibt und welche gravitative Wirkung sie haben. Alles darüber hinaus sind unbewiesene Gedanken eines sicherlich klugen Menschen.
btw: wenn ich einen handgeschriebenen Brief erhalte, dessen Inhalt mir nicht gefällt und ihn deswegen verbrenne, wo bleibt die in dem Brief enthaltene Information?

#7 - 12.10.2018, 08:43 von Layer_8

Zitat von snert
Ich bin auch ein Fan von Hawking. Aber als größten Physiker des 20. oder 21. Jahrhunderts würde ich ihn nicht bezeichnen. Womit hat er sich beschäftigt? Hauptsächlich mit schwarzen Löchern. Und was wissen wir von denen? Es sind Objekte, die ein entsprechendes Verhältnis von Masse und Ausdehnung haben müssen, um die Fluchtgeschwindigkeit auf einen Wert oberhalb der Lichtgeschwindigkeit zu heben. D. h., dass auch Photonen nicht mehr entweichen können. Wie soll so ein Ding bitte Wärme (=elektromagnetische Strahlung = Photonen) ins All abgeben? Den Energieerhaltungssatz habe ich ja noch verstanden (glaube ich), schließlich hat Pauli damit das Neutrino postuliert, was ja nachgewiesenermaßen existiert. Den Informationserhaltungssatz habe ich allerdings nicht verstanden, und wenn Hawking in seinen letzten Arbeiten davon spricht, "zumindest einen Teil der Information zu erhalten", scheint er auch nicht daran zu glauben. Mal im Ernst, alles, was wir von schwarzen Löchern wissen, ist, dass es sie gibt und welche gravitative Wirkung sie haben. Alles darüber hinaus sind unbewiesene Gedanken eines sicherlich klugen Menschen. btw: wenn ich einen handgeschriebenen Brief erhalte, dessen Inhalt mir nicht gefällt und ihn deswegen verbrenne, wo bleibt die in dem Brief enthaltene Information?
Photonen der Hawking Strahlung entweichen nicht aus dem schwarzen Loch, sondern von knapp über dem Ereignishorizont. Effekt der Quantenelektrodynamik, wenn sich im Vakuum sehr kurzzeitig virtuelle Teilchenpaare bilden können (-> experimentell bestätigter Casimir Effekt). Bei Anwesenheit eines schwarzen Loches kann davon eines hineinfallen und das andere bleibt draußen. Das ganze geschieht rein zufällig ohne Informationsinhalt. Der Energieerhaltungssatz fordert dann aber eine Massenabnahme des schwarzen Loches bis es letztendlich ganz verschwindet.
Der "Informationserhaltungssatz" sagt nichts anderes aus, dass _alle_ physikalischen Prozesse _prinzipiell_ deterministisch UND reversibel verlaufen müssen. Ob diese Grundtatsache jetzt im Bereich der praktischen Handhabung liegt ist ein anderes Thema (2er Hauptsatz usw.). Ihr verbrannter Brief ist _prinzipiell_ wiederherstellbar, wenn man nur jedes kleinste Detail der Verbrennung im Auge behalten könnte. Flammen, Rauch, Asche usw. Selbst wenn die Zeitdauer für die Rekonstruktions das Alter des Universums um Größenordnungen übersteigt, ändert das nichts im Prinzip.

#8 - 16.10.2018, 18:45 von e-cdg

wirklich verstanden ... welcher 'andere Planet'

Stephen Hawking war ein humorvoller, starker Mensch mit einem Sinn für Marketing. Trotz oder wegen seines im eigenen Körper Gefangenseins war sein überragender Intellekt immer auf der Suche.
Jetzt ist Stephen Hawking frei in einem anderen Universum.
Wir bleiben in unserem immer enger werdenden Rattenstall. Ob ein neuer Planet (welcher darf's denn sein?) eine Rettung wäre? Die Menschheit schafft sich ohnehin bald ab. Für die Erde wird es nur eine Episode bleiben. Sie kreist weiter um die Sonne solange die nicht zu nahe kommt.
Eben deswegen lassen wir es krachen. Viel mehr bleibt unserer Generation eh nicht mehr übrig. Die Begründungen stehen schon in den Beiträgen 2. - 6. Denn ob CO² , NO² , Feinstaub etc. es lässt sich gut Geld mit 'Luftreinhaltung' verdienen. Wahlen werden über die Umwelt-Schiene gewonnen. Die Erde hört sich das an und wird sich vom homo sapiens wieder befreien, indem sie ihn zügellos sich vermehren und CO² ausatmen lässt.
Auch vor dem Menschen gab es die Erde, und wir sollten uns nicht so wichtig nehmen, zu denken, der Mensch kann die Erde retten.
Die Erde braucht keine Rettung durch den Menschen, sie wird sich von ihm retten!
Das hörte ich kürzlich in einem Erdgeschichte-Vortrag zum Eozän:

"In der Zeit des Eozäns, gab es kein Eis an den Polen.
Es gab damals eine über Millionen von Jahren anhaltende relativ stabile Wärmeperiode, das so genannte Eozän-Optimum. In der Antarktis war es so warm wie in den Tropen.

Die polaren Eiskappen begannen sich letztmalig vor etwa 13 Millionen Jahren zu bilden, vorher gab es über zwölf Millionen Jahre lang keine Vereisung der Pole. Eine verstärkte Vereisung von Grönland und Nordamerika setzte erst vor etwa drei Millionen Jahren ein, als auch ein schneller Wechsel von Eiszeiten und Warmzeiten begann; insgesamt ist aber eine globale Tendenz – bis heute anhaltend – zur Abkühlung erkennbar. Erdgeschichtlich gesehen sind sogar unsere drei vergangenen Warmzeiten eher im unteren Temperaturbereich der Erdgeschichte anzusiedeln.

Für den Menschen ist es natürlich nicht einfach, in großen Dimensionen und gleichzeitig einfach zu denken, es fällt sogar schwer, sich vorzustellen, dass unsere Alpen bis etwa 1500 im Winter fast völlig schneefrei waren, so wie jetzt der Kilimandscharo schneefrei wird. Noch gibt es unzählige Forscher, die gegen die CO²-Theorie Widerstand leisten wollen.
Wissenschaftler vom deutschen Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung verwendeten eine neuartige Methode. Sie untersuchten die Titanium-44-Mengen in niedergegangenen Meteoriten der letzten 240 Jahre, wodurch letztlich auf die Sonnenaktivität geschlossen werden konnte. Sie fanden dabei heraus, dass die Sonnenaktivität im 20. Jahrhundert stark zunahm, besonders ausgeprägt in den letzten Jahrzehnten."
Das wäre eine Möglichkeit, der Emissions-Hysterie unserer Tage zu begegnen. Ich habe allerdings meine Zweifel, dass die "zivilisierte" Menschheit im Einklang mit der Natur überleben kann.

#9 - 17.10.2018, 22:54 von worlorn

Zitat von fifty-fifty
Was mit Objekten passiert, die in schwarze Löcher fallen? Ich frage mich, wie das passieren können soll. Objekte unterliegen in der Nähe des Ereignishorizonts schwarzer Löcher einer immensen gravitativen Zeitdilatation. Das heißt sogar, dass nach unserer Zeitrechnung die Objekte den Ereignishorizont nie erreichen können. Dadurch können auch die Informationen niemals verloren gehen.
Wir betreiben hier ART und da ist die Struktur der Raumzeit nicht absolut, sondern relativ, genauer gesagt relativ zum Bewegungszustand. Bewegt man sich anders, sieht die Welt anders aus. Den Ereignishorizont gibt es für einen zum SL ruhenden Beobachter. Für einen ins SL fallenden Beobachter gibt es ihn nicht, er fällt einfach ins SL rein und wird schließlich von den Gezeitenkräften zerrissen. Pech gehabt.

Noch was Allgemeines zu Hawking. Wie er in der Öffentlichkeit beweihräuchert wird, ist grotesk, gemessen an seiner wissenschaftlichen Bedeutung. Betrachtet man die Entwicklung der Physik der letzten 50 Jahre (also etwa der Schaffenszeit von Hawking), die grundlegenden Fortschritte und dann welche Beiträge Hawking dazu geliefert hat, dann stellt man fest (für manche wohl überraschend): FAST NULLANZEIGE. Ich könnte sie aufzählen, aber das würde jetzt zu weit gehen.

Hawking hat seinen Senf zu allem Möglichen abgegeben und sein Wort wurde geachtet. Mit den neuen Ansätzen hat er gearbeitet, aber nichts davon stammt von ihm selbst. Er hat auch keines der großen offenen Probleme gelöst, Wo sind denn die Lösungen von Hawking für Dunkle Materie, Dunkle Energie oder die gigantische Diskrepanz in der Vakuumenergie? So was zu knacken, das wäre einem neuen Einstein würdig.

Er hat i.W. mit seinem Lieblingsobjekt, dem SL herumgerechnet und da ein paar schöne Sachen herausbekommen, stimmt. Aber auf seinem Gebiet der Kosmologe haben andere die Maßstäbe gesetzt wie Alan Guth (Inflationäre Expansionstheorie), Paul Steinhardt, Saul Perlmutter (beschleunigte Expansion), ein LQG-Mann wie Carlo Rovelli oder aktuell Eric Verlinde mit aufregenden Ideen. Da spielt die Musik in der Kosmologie.

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