Wenn man versucht, sich Schwarze Löcher vorzustellen, dann ist man leider leicht verwirrt. Das liegt nicht nur daran, dass Schwarze Löcher nun mal ziemlich komplizierte Gebilde sind, sondern zumindest teilweise auch daran, dass man das, was in der Nähe eines Schwarzen Lochs passiert, aus großer Entfernung nur schlecht beschreiben kann. Heute versuche ich es mit einem Trick – dazu fülle ich das ganze Universum mit Staub und gucke, was passiert. Am Ende werden wir bei einer netten Veranschaulichung des Schwarzen Lochs landen, die vielleicht ein bisschen weiterhilft, das ganze zu durchschauen.
Dieser Text ist übrigens mal wieder ein kleiner Baustein in meinem Versuch, die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) selbst halbwegs anschaulich zu verstehen – ein echter ART-Experte bin ich nicht und ich übernehme wie üblich keine Garantie, dass ich nicht irgendwo etwas durcheinandergebracht habe. Was ich mit “anschaulich” meine, habe ich übrigens vor langer Zeit in diesem Artikel mal erklärt.
Wir fangen ganz simpel an – mit dem Universum nach Newton. (Naja, eigentlich hat Newton selbst sein eigenes Universum nicht zu 100% richtig verstanden, aber das werden wir gleich noch sehen.) Betrachten wir zunächst ein völlig leeres Universum. O.k., das ist unendlich langweilig. Wir sollten zumindest irgendwas in unserem Universum drin haben – stecken wir einfach eine Beobachterin hinein. (Traditionell heißt die wie in der Kryptographie Alice.) Wenn Alice mutterseelenallein im Universum ist, ist es für sie immer noch beliebig langweilig – sie kann nicht einmal feststellen, ob sie sich bewegt oder still steht, weil es nichts gibt, relativ zu dem sie sich bewegen könnte. (Ob Alice in einem vollkommen leeren Universum feststellen könnte, ob sie sich dreht, ist eine andere Frage – das Problem wird hier bei Wikipedia erklärt, aber ich ignoriere das erst mal.)
Aber vielleicht hat Alice ja irgendetwas dabei – einen Ball beispielsweise. Den könnte sie dann werfen und seine Bahn verfolgen. Um sich das etwas einfacher zu machen, kann Alice das ganze Universum mit magischem Staub anfüllen (hey, das hier ist ein Gedankenexperiment, wir haben gerade ein Universum geschaffen und jemanden reingesetzt, da sprengt ein bisschen Staub die Vorstellungskraft auch nicht mehr, oder?). Dieser magische Staub hat die Eigenschaft, dass auf ihn keine Kräfte wirken – außer der Gravitation, die wir später einführen werden. Magisch ist er, weil ich annehme, dass wir ihn trotzdem irgendwie “sehen” können, ohne dass ich mir Gedanken darüber mache, dass er dann ja möglicherweise auch von elektrischen Feldern beeinflusst werden könnte. Und magisch ist er auch insofern, als ich annehme, dass ich das ganze Universum damit anfüllen kann, so dass die Staubkörner schön regelmäßig verteilt sind (vielleicht alle im Abstand von einem Zentimeter), ohne dass die Masse der Staubkörner selbst irgendeinen Einfluss aufs Universum hat. (Wir werden nachher sehen, dass man so einen Staub in der Kosmologie auch gern verwendet…)
Wenn Alice einen Ball wirft (ich nehme mal an, der ist so leicht, dass sie selbst dabei nicht beschleunigt wird), dann kann sie sehen, wie er sich relativ zum Staub bewegt und so seine Bewegung messen. Das gleiche kann sie auch tun, wenn sie in ihrem Universum Gesellschaft bekommt – schicken wir am besten Bob in Alice’s Universum, dann wird es dort interessanter (nein, nicht was ihr wieder denkt…). Bob kann sich relativ zu Alice mit konstanter Geschwindigkeit bewegen – und Bob kann auch seinen eigenen Staub haben, der relativ zu ihm ruht. Von Alice aus gesehen, bewegt sich Bob (was sie daran sehen kann, dass er zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedlichen Staubkörnern ist) – von Bob aus gesehen ist es umgekehrt.
So sieht die Situation von Alice aus betrachtet aus: (Die Zeitachse ist dabei schwarz, weil sie für beide dieselbe ist), die Kreise sollen die Staubkörner symbolisieren:
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