Was zum Teufel ist Gravitation?

[ThomasM]

Nee, mein lieber Pluto, jetzt ganz im Ernst. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, wie Masse den sie umgebenden Raum krümmt. Was genau wird da gekrümmt? Da ist doch nichts, was gekrümmt werden könnte.

Doch der Raum.
Der Raum ist gekrümmt, wenn er eine von 0 verschiedene Krümmung hat, welches eine topologische Invariante ist und daher in einem beliebigen Koordinatensystem bestimmt werden kann.
Du kannst die Krümmung auch messen, z.B. an der Winkelsumm in einem Dreieck. Nur in einem flachen Raum beträgt die Winkelsumm genau 180 Grad. Ist der Raum gekrümmt, dann weicht die Winkelsumme von diesem Wert ab.

Menschen haben das Problem, dass sie sich eine Krümmung nicht vorstellen können, wenn sie nichts haben, worin sich diese hineinkrümmt. Bei den Analogbeispielen Kugel etc. geht das noch mit der Vorstellung, aber wenn man sich vorstellen möchte der 3D-Raum ist gekrümmt, dann wird es schwierig.

Das ist aber egal. Denn mathematisch und physikalisch kann man eine Krümmung eines 3D-Raumes feststellen, ohne auf eine 4. Dimension zurückgreifen zu müssen.

[Halman]

Fragen eines Ahnungslosen:

1. Wie kann ein Raum gekrümmt werden? Da ist doch gar nichts zum Krümmen?

Der Raum ist Teil der Raumzeit und diese stellt meines Wissens eine reale physikalische Entität dar, besitzt also physikalische Realität. Anders kann ich mir jedenfalls nicht erklären, warum die Krümmung der Raumzeit identisch mit Graviation sein sollte.

2. In Euren Beiträgen ist oft von der "Bewegung der Massen" die Rede. Die Schwerkraft wirkt doch immer - auch bei nicht bewegten Körpern.

Wenn Du gerade auf einen Stuhl sitzt um hier zu lesen, dann bist Du nur deshalb relativ zu Deinem Zimmenbezugssystem ruhend, weil der Stuhl und der Fussboden dich daran hindert, Dich Richtung Erdmittelpunkt zu bewegen, wie Du es aufgrund der Gravitation eigentlich tun solltest. Der Stuhl und der Fussboden verleihen Dir Gewicht und somit ist Dein Zustand völlig äquivalent mit einem beschleunigten Körper. Denn wenn Dein Zimmerbezugssystem nicht auf der Erde stehen würde, sondern sich in einen beschleunigten Raumschiff befinden würde und irgendwo unter Deinem Fussboden ein Triebwerk das Raumschiff beschleunigen würde, so hättest Du ebenfalls Gewicht.
Infolge des Gravitationsfeldes werden alle Massen relativ zum Massezentrum bewegt, es sein denn, eine Kraft hindert sie daran. Bei Dir geht diese Kraft vermutlich vom Stuhl und dem Fussboden aus. Würdest Du nicht mit der Masse unter Dir wechselwirken, würdest Du dich Richtung Erdkern bewegen, hättest dort die höchste Geschwindigkeit und würdest weiter nach "oben fallen", besser gesagt frei schweben, bist Du irgendwo in der Nähe von Neuseeland zur Ruhe kommst und dann geht es zurück und es geht von vorne los, wie ein Pendel.

[Pluto]

Wenn Du gerade auf einen Stuhl sitzt um hier zu lesen, dann bist Du nur deshalb relativ zu Deinem Zimmenbezugssystem ruhend, weil der Stuhl und der Fussboden dich daran hindert, Dich Richtung Erdmittelpunkt zu bewegen, wie Du es aufgrund der Gravitation eigentlich tun solltest. Der Stuhl und der Fussboden verleihen Dir Gewicht und somit ist Dein Zustand völlig äquivalent mit einem beschleunigten Körper.

Genau!
Wie gut hat es die Natur eingerichtet, dass die Kräfte die den Stuhl zusammenhalten viel stärker sind als die Gravitation!

Besonders gut erkennt man die Relation der Kräfte im Freien Fall in einem ausgedienten Liftschacht. Wenn man unten ankommt merkt man sehr deutlich, wie stark die elektromagnetische Kraft ist.