Ähnlich lässt sich auch die Wirkung einer Gravitationswelle abhandeln (wie diese Wellen funktionieren, habe ich auch letztes Jahr erklärt). Betrachten wir einen Ring aus unseren Kugeln, auf den (in senkrechter Richtung) eine Gravitationswelle trifft. Dann kann der Ring durch die Welle so verzerrt werden:
Die Kugeln auf dem Ring wandern nach Innen und Außen, und zwar so, dass sich jeweils eine Ellipse ergibt. Auch hier können wir die Kugeln wieder auf Stäbe aus Ynketerk setzen, das sich nicht von den Gravitationswellen beeindrucken lässt. Stellt euch ein Speichenrad aus Stäben vor, bei denen auf den Speichen unsere Kugeln sitzen und gleiten können. Die Kugeln wandern dann – je nach Position – nach innen oder außen, während die Stäbe selbst ihre Länge nicht ändern. Die Stäbe erfahren aber natürlich eine Kraft – genau wie oben bei unserem Temperaturfeld -, denn die Atome der Stäbe würden ja eigentlich auch der gleichen Route folgen wollen wie die Kugeln, sie werden nur durch die Bindungskräfte im Stab daran gehindert.
Betrachten wir einen Stab, auf dem die Kugeln nach Innen gleiten. Da sich die Kugeln aufeinander zu bewegen, ist der Raum zwischen ihnen “geschrumpft” (so wie wir von der Ausdehnung des Raums reden, wenn sich die Kugeln entfernen). Die Atome des Stabes würden sich auch aufeinander zu bewegen, wenn die Bindungskräfte sie nicht hindern würden. Nehmen wir ein reales Material, dann gerät dieses Material unter Druck: Die Atome rücken enger zusammen, aber die Bindungskräfte treiben sie dann wieder auseinander.
Auch hier können wir das Bild umdrehen. Das Gravitationsfeld beeinflusst nicht die Kugeln, sondern den Stab, und vergrößert den Gleichgewichtsabstand der Atome des Stabs. Die Atome sind aber ja zunächst enger zusammen als dieser Gleichgewichtsabstand, also kommt auch hier der Stab unter Druckspannung.
Zumindest für mich veranschaulichen diese Beispiele sehr schön, wie die beiden unterschiedlichen Interpretationen der ART funktionieren. Verwendet man das Bild der Raumkrümmung, dann funktioniert es nur dann, wenn alle kräftefreien Teilchen sich gleich bewegen – wenn einige Teilchen sich anders nach Innen bewegen würden, wenn die Gravitationswelle kommt, als die anderen Teilchen, dann könnte man die Bewegung nicht mehr einfach der gekrümmten Raumzeit zuschreiben, sondern wäre gezwungen, die Kräfte für jedes Teilchen extra zu beschreiben. Das ist genau das berühmte Äquivalenzprinzip der ART, das besagt, dass alle freien Teilchen sich auf Geodäten bewegen, unabhängig von ihrer Masse.
Im Bild der Felder – wo es ja keine Raumkrümmung gibt – folgen die freien Teilchen einfach ihrer geraden Bahn, so wie in der speziellen Relativitätstheorie (oder schon in der klassischen Physik nach Newton – ein kräftefreies Teilchen bewegt sich geradlinig und gleichförmig). Dafür müssen sich aber alle Maßstäbe in gleicher Weise verzerren – das heißt, der Gleichgewichtsabstand zwischen Atomen muss sich für alle Objekte gleich ändern, egal ob Aluminium, Presspappe oder Ynketerk.
Tja, und als nächstes muss ich diese Argumentation nun wirklich irgendwie auf die Zeit übertragen. Leider fehlt mir immer noch eine wirklich gute Anschauung dafür; ich habe ein paar Ideen und Konzepte (und wenn mir nichts besseres einfällt, bekommt ihr die demnächst zu lesen), aber falls jemand eine Anregung hat, bin ich ganz Ohr.
Kommentare (23)