Science zurück zur Fiction

"HeyDoday" Um mal den berühmten Philosophen und Diplomaten Jar-Jar Bings (oder wie auch immer...) zu zitieren.
Ich möchte hier gerne mal ein bischen Science zurück in die Fiction holen. Ich werde wöchentlich, zum jeweiligen Thema von Alpha Centauri einen kleinen Beitrag liefern. Über reges Feedback aller Physik-Begeisterten würde ich mich freuen, damit ich mir die Arbeit nicht umsonst mache.
Natürlich ist mir dabei der Zusammenhang zwischen Science Fiction und realer Physik, ein besonderes Augenmerk!

http://www.br-online.de/alpha/centauri/

Dieses Thema ist paralell im Dsi und StarTrek -Galaxy!
 
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Was ist ein Schwarzes Loch? Teil 1

Was ist ein Schwarzes Loch?

Zuerst einmal ist ein Schwarzes Loch kein Loch im Weltraum, sondern ein masiver Körper. Es wird als Loch bezeichnet weil man es nicht sehen kann. Die Schwerkraft ist dort so hoch, das nicht einmal das Licht entkommen kann, das bedeutet was reinfällt, bleibt dort.
Wie entsteht so ein Schwarzes Loch?
Wenn eine Sonne stirbt, wird sie je nach Grösse, eine Nova (bläht sich auf und fällt wieder zusammen), oder Supernova (bläht sich auf und explodiert). Was übrig bleibt ist ein kleiner supermasiver Sonnenkern, der aus Kohlenstoff oder Eisen bestehen kann. Eine besonders grosse Sonne (etwa 3x so gross wie unsere) hinterlässt nach einer Supernova einen Kern der so dicht ist, das er eine bestimmte Masse überschreitet (die sogenannte Chandarasekhar´sche Grenze), und damit zum Schwarzen Loch wird.
Schwarze Löcher können rotieren, so wie unsere Erde auch. Woher wissen wir das? Unsere Galaxis rotiert auch. Heute wissen wir, das man von der Galaxisrotation, auf die Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Loches im Galaxiszentrum schliessen kann. Unser Schwarzes Loch hat etwa das Gewicht von 50 Miliarden Sonnenmassen, das ist das halbe Gewicht unserer Galaxis! Und ist damit ein Supermasives Schwarzes Loch.
Man bezeichnet Schwarze Löcher in der Physik auch als Quantensingularität (Energiequelle des romulanischen Warpantriebes). Das heisst nix anderes wie: "Keine Ahnung was da drinnen abläuft". *g*

Also Leute: Schwarze Löcher nich mit Wurmlöchern verwechseln! :D
Nich zu nahe rangenen, und keine Steine danach werfen! :D
Nächster Beitrag zum gleichen Thema: Was ist ein Ereignishorizont, und steht die Zeit im Schwarzen Loch still? :yodawink:
 
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Was ist ein Schwarzes Loch? Teil 2

Was ist ein Ereignishorizont, und steht die Zeit im Schwarzen Loch still?

Schwarze Löcher sind grob gesagt die Grenze der erfassbaren Physik.
Ein Schwarzes Loch emitiert weder Energie, noch Materie. Fällt was rein, bleibt es weg. die Grenze des Point of no Return nennt man Ereignishorizont (Event Horizon). Jede Materie welche diese Grenze passiert wird unmittelbar in Energie umgewandelt. Der Ereignisshorizont umschliesst das Black Hole wie eine Blase, es ist die Grenze an dem eben nichts mehr nach aussen dringt, aber auch eine Grenze für die Zeit.
Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein, krümmt eine Masse nicht nur den Raum sondern auch die Zeit. (Was wohl mit ein Grund ist warum man es Raumzeit nennt *g*)
Bewegt sich ein Mensch näher an der Lichtgeschwindigkeit, oder in der Nähe grosser Masse, vergeht die Zeit relativ zu einem stationären Beobachter langsamer. Für den Menschen der sich bewegt vergeht die Zeit subjektiv gleich.
Die Zeit vergeht nahe dem Schwarzen Loch (relativ) immer langsamer, ohne jedoch einen Stillstand zu erreichen, kann man wohl mit Atomarer Halbwertzeit vergleichen.
Das heisst, fiele ein Mensch in ein Schwarzes Loch, würde er bis in alle Ewigkeit fallen ohne jemals anzukommen (theoretisch wohl gemerkt ;) ). Aber nur aus seiner Sichtweise.

Schade nur, das er dann schon relativ tot ist... (*g* nettes Wortspiel)
.. sonst könnte er vielleicht das Ende aller Entropie erleben... :eek:
...und den Anfang des nächsten Universums ! :D
 
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CmdSpuck aus ST-Galaxie hat fplgendes geschrieben:
nun da stellt sich für mich als laien die frage woo geht die energie hin????
weil es gibt ja sowas wie ein energie erhaltungsgesetz was ja sinngemäss aussagt das energie eben niemalsnicht verschwindet sonder umgewandelt wird aber wo geht die energie in so einem sw hin?? wie wird sie weitegenutzt? sie kann doch nicht auf alle zeit da bleiben oder???

Wenn beispielsweise ein Gasnebel in ein Schwarzes Loch gezogen wird, beschleunigt sich das Gas bei der Annäherung immer mehr.
Die meisten (mir bekannten) Schwarzen Löcher rotiern. Das Gas wird also wie in einen Strudel gerissen. bei diesem Vorgang wird das Gas Dichter und heizt sich auf. Vergleichbar dem Vorgeng bei einer Sonnengeburt.
Also wird auch sehr viel Energie abgestraht (u.a. in Form von Gammastrahlung und Radiowellen). Es können sich auch sogenannte Jetstreams parallel zur Drehachse des Black Hole bilden. Diese Erscheinungen sind in den letzten Jahren vielfach beobachtet worden.
Woher weiss man das es ein Schwarzes Loch und keine normale Sonne ist die da strahlt?
Die Intensität ist so hell und das Grösse-Masse-Verhältniss dieser Objekte ist so gross, das sie nicht von einer normalen Sonne stammen können.
Die Energie verschwindet also nicht, sie bleibt teilweise dem Universum erhalten. Das was ins Schwarze Loch gezogen wird, vergrössert dessen Masse, wodurch wiederum sein Ereignisshorizont vergrössert wird.

Deshalb sollst du auch keine Steine danach werfen. ;)

Das führt uns dann zur Entropie, aber das ist eine andere Geschichte... ;)
 
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Was ist ein schwarzes Loch? Teil 4

Iolanda aus dem DSi hat folgende geschrieben:
Das mit den Jetstreams ist mir auch dazu noch eingefallen, es wird also durchaus Materie ausgestoßen. Also sollte man sich von der Vorstellung des schwarzen Loches als unsichtbares etwas verabschieden - es ist von einem gleißend hellen Gasneben umgeben, strahlt alles mögliche an Energie ab und auch noch Materie. So eine unauffällige Singularität wie im Romulanerwarbird kann es nicht geben. Und selbst wenn, dann könnte man sie nicht wegbewegen und das Raumschiff hätte sowieso schon drumherum gebaut werden müssen :lol:

Soweit ich weiß (aber in der Astronomie bin ich totaler Laie) hat man inzwischen in jeder Galaxie, wo man nachschauen konnte, Anzeichen auf ein schwarzes Loch im Zentrum gefunden. Ganz schön erschreckend, ein solches Monstrum in der Nähe zu haben. Aber es wird ja noch ein paar Äonchen dauern, bis die Erde so weit ist ;)
Der Jetsstream ist keine Materie die aus dem innern des Schwarzen Loches kommt. Nahe am Ereignishorizont bilden sich sphäroide Ausflüsse (so genannte Poynting-Flüsse), die schliesslich zu Jets kollimiert werden.
Nicht jedes Black Hole hat Gasnebel oder andere Begleiter die es sichtbar machen. Das einzige was Schwarze Löcher (theoretisch) emittieren ist die Hawking Strahlung, allerdings ist dieser reine Quanteneffekt noch nicht nachgewiesen.
Es sind tatsächlich in vielen Galaxien Supermasive Schwarze Löcher nachgewiesen worden. Das Unsere ist allerdings inaktiv. :)

Was den Warbird angeht: was der hat ist eher ein Micro-Black-Hole. Theoretisch ist es denkbar sowas künstlich herzustellen.
Hast aber recht, entweder es wird im fertigen Schiff "geboren", oder man baut drumrum. ;)
 
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Es sind tatsächlich in vielen Galaxien Supermasive Schwarze Löcher nachgewiesen worden. Das Unsere ist allerdings inaktiv.


versteh ich nicht. inwiefern "inaktiv"? ich schätze es wird ja nicht einfach ein so massiger körper im raum hängen ohne andre masse anzuziehn...ist da jezt eins oder nicht? oder nur kein supermassives? :confused:
 
Original geschrieben von starvvars-fre@k
versteh ich nicht. inwiefern "inaktiv"? ich schätze es wird ja nicht einfach ein so massiger körper im raum hängen ohne andre masse anzuziehn...ist da jezt eins oder nicht? oder nur kein supermassives? :confused:

Unser Schwarzes Loch rotiert und unsere Galaxis rotiert um es herum. Ist übrigens sehr schön am Ende von Das Imperiun schlägt zurück zu sehen.
Die Rotation, die unsere Galaxis nach aussen drückt, hebt die Wirkung der Anziehung des Schwarzen Loches genau auf.
Und Inaktiv deswegen, weil zur Zeit keine Materie reingezogen wird.
Versuche es mit dem Sonnensystem zu vergleichen: Die Planeten drehen sich um die Sonne, und solange sie nich aus der Bahn geworfen werden, wird sich das auch nich ändern.
 
Können wir zu den Sternen Reisen?

Können wir zu den Sternen Reisen?

Dieses Thema ist dem Projekt Star Wars gewidmet! Seid gerüsst, möge die Macht mit euch sein!

Zum Thema: Wie ist der Stand der Wissenschaft heute? Wir Bauen Chemische Raketen, haben einen funktionierenden Ionenantrieb und stehen kurz davor, (ca 10-15 Jahre) Fussionsreaktoren und Staustrahltriebwerke zu bauen. Das is schon mal positiv.
Jetzt zum Negativen. Ein Flug zum nächsten Sonnensystem z.B. Alpha Centauri (4,3 LJ entfernt), würde nur mit einem Generationenraumschiff machbar sein, mit einer Reisedauer von rund 50.000 Jahren.
Es gibt, so wissen wir mittlerweile ein paar Grenzen, die uns im Wege stehen, und alles schwerer gestalten, als das die SiFi darstellt.
  • Erstens: Natürlich die Lichtgeschwindigkeit. Die Maximal erreichbare Geschwindigkeit, die Energerisch noch bezahlbar wäre, würde sich im Bereich 50% LG bewegen. Überlicht ist (noch) unmöglich, da es keine Hinweise auf übergeordenete Dimensionen gibt.

    Zweitens: Kosmische Strahlung. Ein Raumschiff müsste einen Navigationsschild haben, oder andernfalls eine 2m Starke Panzerung. Die wäre natürlich viel zu schwer. Mit steigender Geschwindigkeit, nimmt die Strahlungsintensität zu.

    Drittens: Die Energiequelle. Ohne einen grossen Fussionsreaktor, der stabil über viele tausend Jahr funktioniert, ist das sowieso nicht machbar.

    Viertens: Die Schwerelosigkeit. Über lange Flugphasen wären die Menschen schwerelos, denn Antigravitation ist physikalisch (nach heutigem Stand) nicht herzustellen.
Wir müssten ein sehr grosses Raumschiff bauen. Ionenantrieb oder Sonnensegel wären bei so einem Teil aber ineffizient. Darum wäre nur ein Fussionsantrib praktikabel. Ein Star Trek Antrieb, der auf z.B. Materie-Antimaterie, oder einer Quantensingularität als Energiequelle fusst, ist unmöglich. Nicht unvorstellbar, sondern tatsächlich physikalisch unmöglich. :(
Ein weiteres Problem ist, das der nächste theoretisch Bewohnbare Planet nicht im System Alpha Centauri zu finden wäre...

Meine Meinung: Wie dem auch sei, irgendwann werden wir zu den Sternen reisen! (Wenn wir uns nicht vorher selber ausrotten *g*)
Und zwar aus dem einen Grund: weil wir es wollen.
Bis heute hat sich alles was der Mensch sich vorstellen konnte auch als machbar erwiesen. Und ich bin fest davon überzeugt, das die Besiedelung anderer Himmelskörper, innner- und ausserhalb der Grenzen unseres Sonnensystems, fester Bestandteil unseres evolutionären Entwicklungsprozeses, hin zu einer intelligenten Lebensform sind. :D
Egal wie lange es dauert...
 
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Das mit dem Schwarzen Loch und der Quantensingularität hast du aber ganz schön durcheinander gebracht.

Eine Singulärität ist nämlich ein winzig-kleiner Punkt.
 
Original geschrieben von Blackmore
Ach, in Star Trek, bzw. in anderen Si-Fi Serien kommt wirklich echte Wissenschaft vor? Also ich hab vorallem bei ST immer den Eindruck, als ob die Storywriter einfach den Index eines Physikbuches aufschlagen und wild irgendwelche Begriffe aneinander Reihen...:D

einiges aus st hat durchaus theoretisch hand und fuss, wenn man sich mal genauer informiert, stellt man fest, dass man viele konsultanten der nasa und aus physikbereichen immer wieder zu rate zog, so ganz aus der luft gegriffen ist die technik von st deshalb nicht
theoretisch ^^
 
Original geschrieben von FTeik
Das mit dem Schwarzen Loch und der Quantensingularität hast du aber ganz schön durcheinander gebracht.

Eine Singulärität ist nämlich ein winzig-kleiner Punkt.

Hast leider Unrecht. Quantensingularität oder Singularität, ist ein Begriff der (vorwiegend in ST) für Schwarze Löcher benutzt wird. Für den Urknall wird der begriff Anfangssingularität in der Physik benutzt. ---> siehe hier
 
Wenn man den Schindluder bedenkt, den das heutige StarTrek mit der Physik betreibt, dann sollte so etwas kaum überraschen.

Der Zustand der Singularität bedeutet nämlich nichts weiter, als das der Raum sich gegen Null nähert.

Das paßt wohl kaum zu einem Schwarzen Loch mit mehreren Kilometern Durchmesser.

Hier noch ein Auszug aus der Seite, auf die deine Link führt:


Viele Physiker haben bei der Konfrontation mit Singularitäten "Bauchschmerzen". Immerhin versagt hier die Physik und diese Bereiche entziehen sich bisher jeder naturwissenschaftlichen Beschreibung und lassen viel Raum für Spekulation und Science Fiction (siehe z.B. Wurmlöcher). Sie werden daher von Kritikern als "unphysikalisch" bezeichnet und könnten ein Hinweis darauf sein, dass dort, wo sie auftreten die physikalische Beschreibung überdacht und modifiziert werden muss.
 
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Du hast Recht und Unrecht (verwirrung stiftet) - Die Definition für Singularität stimmt schon, aber im Zusammenhang mit Schwarzem Löchern soll sie nur die Unfähigkeit der Physik aufzeigen, dieses Phänomen zu beschreiben.
Alles was innerhalb eines solchen Loches passiert ist pure Spekulation.
Das sich der Raum gegen Null nähert ist auch richtig - im Übertragenen Sinne - denke in dem Kontext an das Raumzeit-Verzerrungsdiagramm, welches die unendliche Krümmung nach Definition der Allgemeinen Relativitätstheorie illustriert.
Leider Verwechseln viele dieses Bild mit der Realität, ein Black Whole ist in der Tat ein fester, realer Körper. ie Naturgesetzt allerdings, nach denen er funktioniert, liegen Jenseits des Messbaren.

Empfehle hirzu das Buch "Eine kurze Geschicht der Zeit" von Stephen Hawking
 
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Was ist der Galaktische Zoo?

Der Galaktische Zoo

Nach dem italienischen Physiker Fermi (Manhatten-Projekt) würde eine raumfahrende Zivilisation maximal 100 Milionen Jahre brauchen um die Galaxis zu erkunden und zu besiedeln. Da die Galaxis aber schon ca 13 Miliarden Jahre alt ist, und es daher schon viele solcher Völker geben müsste, uns aber noch keine besucht haben, schloss Fermi das es keine solchen Völker gibt.
Eine neuere Ansicht besagt, das so hochentwickelten Völker uns wahrscheinlich einfach in Ruhe lassen würden um zu sehen wie wir uns entwickeln (Oberste Direktive).
Das führt uns zu der Frage, wo könnte sich in unserer Galaxis überhaupt Leben entwickeln?
Natürlich in erster Liene in Sonnensystemen mit Planeten. Die Sonne müsste der unseren ähnlich sein (Spektralklasse G2, Leuchtkraftklasse V). D.H. nicht zu strahlungsstark und mit einer Lebenserwartung von mindestens 5 Miliarden Jahren. Und die Kosmische Strahlung der Umgebung darf nicht zu stark sein.
Das grenzt ein scheibenförmiges Gebiet ein das zwischen 20.000 und 40.000 LJ von galaktischen Zentrum entfernt liegt (wir sind ca. 30.000 LJ entfernt). Und dort eben Sternensysteme mit einer G-Typ Sonne, mit einem Mindestalter von 3-4 Miliarden Jahren.

Nun liegen wir in einer vergleichsweise ruhigen Ecke, so das es in unserer Nachbarschaft vermutlich niemanden gibt. Und wenn jetzt ein Volk tatsächlich seit 10 Millionen Jahren die Galaxis besiedelt wird es sich natürlich auch entsprechend weit entwickelt haben.

Daraus ergeben sich folgende Schlüsse:
  • 1. Die Lebensformendichte in ST oder SW, von auf Kohlenstoff basierenden Sauerstoffatmern, ist ziemlich wahrscheinlich viel zu hoch gegriffen. :(
  • 2. Ist es möglich das wir in unserer Galaxis, die ersten und einzigen quasi-intelligenten Lebensformen sind.
Die zweite Möglichkeit wäre aber meiner Meinung nach die Schlimmste. Dann doch lieber zehn Borg Rassen oder eine von Sith regierte Galaxis...
 
Was ist eine Lebenszone?

Was ist eine Lebenszone?

Nun zuerstmal, was ist Leben? Reden wir von stofflichem Leben wie wir es kennen. Rein wissenschaftlich ist Leben ein sogenantes Disipatives Nichtgleichgewichts-System. D.h.: Energie wird dazu benutzt um das System vom Gleichgewicht fernzuhalten. Daraus folgt wir brauchen eine gleichmässige Energiequelle, eine Sonne.
Eine Lebenszone ist der Bereich um eine Sonne in dem sich Leben entwickeln kann.
Um welche Sonnen finden wir eine solche Zone? In einem Sonnensystem mit Planeten und möglichst nur einer Sonne. Der Planet sollte ein Magnetfeld und eine Athmosphäre haben und wir brauchen ein Lösungsmittel in einen bestimmten Themperaturbereich (am besten Wasser) damit sich aus Atomen, Möleküle bilden können. Also muss auch der Sonnenabstand stimmen.
Die Sonne darf jetzt auch nicht zu gross sein. Eine grosse Sonne brennt heisser, produziert also jede Menge harter Strahlung und würde alle Moleküle sofort zerstören.
Eine kleine Sonne produziert zu wenig Wärme. Ein Planet muss also nahe dran sein, nahe Planeten werden aber Eigendrehungssynchron, soll heissen sie wenden der Sonne immer die selbe Seite zu.
Bleiben uns noch die G-Sterne (Sonnen wie die unsere).
Die Leuchtkraft einer Sonne steigt nun mit dem Alter. Unsere Sonne hatte früher weniger Leuchtkraft, da lag die Venus noch knapp in dem Bereich, in Zukunft werden dafür die Bedingungen für den Mars besser.
Letztendlich bleiben Im galaktischen Lebensring (siehe Galaktischer Zoo) grob ca. 0,001% aller Sonnen übrig, also etwa eine von hunderttausend. Das sind nur noch ein paar tausend Sonnen.

Wir haben also, wenn man die ca. 15 Miliarden Jahre Galaxisalter bedenkt, immer noch gute Chancen, das wir nich ganz alleine sind! :D
Eine Zivilisation in unserem Nähe und unserem Alter ist hingegen wenig wahrscheinlich. :(

Aber, wer weiss welche Formen des Lebens es noch da drausen gibt? :cool: Denkt daran: das Leben sucht sich einen Weg...
 
Was sind eigentlich Sterne?

Was sind eigentlich Sterne?

Sterne im landläufigen Sinne umfasst alles, was am Nachthimmel als helles (mit blossem Auge punktförmiges) Objekt erscheint, also auch die helleren Planeten des Sonnensystems.
Sterne im engeren Sinne sind jedoch eine näherungsweise kugelförmige Ansammlung von ionisiertem Gas, in den meisten Fällen Sonnen.
Sonnen sind gigantische Fusionsreaktoren, die meistens Wasserstoff zu Helium verbrennen.

Wie entsteht so eine Sonne?
Interstelare Gaswolken fangen an sich unter ihrer eigenen Schwerkraft zu verdichten (sogenannte Protosterne), bis sie kollabieren und der thermonukleare Fusionsprozess beginnt, mit dem eine Sonne geboren wird. Die Grösse der Sonnen ist dabei abhängig von verschiedenen Faktoren (Jeans-Masse). Der Strahlungsdruck der Kernfusion wirkt dabei der Schwerkraft und Rotation entgegen. Das hält die Sonne in ihrer Grösse stabil.
Ist die Sonne geboren, verbringt sie in den meisten Fällen ein eher ruhiges Leben (in der Hauptreihe des Hertzsprung-Russel-Diagramms): soll heissen sie tut das was unsere Sonne tut, sie leuchtet einfach mehr oder weniger gleichmässig vor sich hin. Dabei ist ihre Lebensdauer von der Grösse abhängig (unsere Sonne ist 5 Miliarden Jahre alt, hat nochmal soviel vor sich). Je grösser die Sonne desto niedriger die Oberflächenthemperatur und desto kürzer lebt sie.
Durch die Analyse von Sonnenlicht lassen sich die meisten Relevanten Daten sammeln. Z.B. Zusammensetztung, Grösse, Leuchtkraft, Alter, Entfernung, Lebenszyklus usw.

Wenn aller Wasserstoff verbraucht ist, verbrennen viele Sonnen (masseabhängig) noch Helium zu schwerern Elementen, während sie sterben. Entweder sterben sie im allgemeinen als Roter Riese, als Nova, oder Super Nova.
was übrig bleibt ist eine Sternleiche. Das sind dann zum Beispiel: Weisse oder Schwarze Zwerge, Neutronensterne (teilt sich u.a. in Pulsare, und Magnetare auf), Quarksterne (noch nicht erwiesen) und Schwarze Löcher.

Gerade Pulsare sind die "Leuchtfeuer" unserer zukünftigen Handelsrouten! :D (nächstes Thema)
Dann gibt es noch jede Menge anderer seltsamer Leuchtender Objekte, aber das is auch noch mal ein Thema für sich (über- und überübernächstes)...werd ich noch behandeln ;)
 
"Captain, er hat einen subversiven Neuraldeffekt im Suprakortex..." (zu deutsch: Er ist ein wenig von der Rolle...).

@Beatrice Furrer: Es könnte ja sein, daß wir in ein paar Jahrzehnten alle so sprechen. Immerhin scheint die Welt, in der sich StarTrek abspielt, langweilig genug zu sein, um einen dazu zu bringen, sich intensiv mit solchen Ausdrücken zu beschäftigen. Und das ist eine erst gemeinte These. Was denkst du sonst, wo die Sprachentwicklung uns hinführt??

(sorry, das wäre schon fast offtopic, wenns nicht in diesem thread außer science und fiction auch noch um science fiction ginge.)
 
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