Videos | Spenden | Impressum | Kontakt

Die Gravitationstheorie von Kopelke



  1. Gas klebt.
  2. Gas klebt Gas.
  3. Gas klebt nicht irgendwie sondern wohldefiniert.
  4. Es gibt keine Möglichkeit, sich der Klebe zu entziehen.
  5. Gas klebt zweidimensional in einer dreidimensionalen Welt.
  6. Die Gashäute streben Minimalflächen an.


1. ist klar. Nicht nur Flüssigkeiten sondern auch Gase haben Adhäsions- und Kohäsionskräfte.
2. das ist der Punkt. Da haben die Physiker bisher nicht genau genug hingeschaut.
3. wie ein Gas klebt, hängt von dessen Molekülen, Temperatur, Druck ab. Ein Gas mit einem Druckunterschied zu einem anderen von 0,0001 Millibar klebt eben schon anders! Die barometrische Höhenformel gilt auch für Höhenunterschiede von 1 Nanometer.
4. daraus folgt: es gibt kein Vakuum, selbst ein Raum mit einem Gasmolekül auf einem Kubik-Lichtjahr ist nicht leer.
5. Gas bildet wie Flüssigkeiten um Festkörper Häute. Die Häute werden mit zunehmendem Abstand immer dünner, aber nie null. Und Häute sind Flächen, sie haben keinen Anfang und kein Ende, sind damit in Erweiterung zu Aristoteles prinzipiell nicht zerteilbar.
6. Die Moleküle von Gasen sind ständig in Bewegung. Wegen ihrer Ladung senden sie permanent elektromagnetische Strahlung aus und verlieren daher Energie. Ist eine Gashülle in einen energetisch niedrigeren Zustand gewechselt, kann sie von selbst da nicht wieder heraus kommen. Und der energetisch niedrigste Zustand ist die Minimalfläche.


Und was macht also einen Apfel fallen?
An der Apfeloberfläche klebt Gas. An der Erdoberfläche klebt auch Gas. Ist die Gashaut an der Apfeloberfläche dichter (höherer Gasdruck) als die Gashülle des Planeten an dem Ort wäre, wie wenn der Körper dort nicht wäre, erfährt der Körper eine Beschleunigung senkrecht zu den Äquipotentialflächen der Isobaren der Luft in die Richtung, wo die Gashülle der Erde einen höheren Gasdruck hat.

Planet mit zwei "Monden"
Bild "Gravitation:Gravitation500.png"
Am roten Apfel klebt zu viel Gas, er beschleunigt nach "unten".
Am orangenen Luftballon klebt zu wenig Gas, er beschleunigt nach "oben".
Die Minimalflächen der Isobaren werden wieder hergestellt beim Loslassen.

Bei einer Kugel zeigt die Beschleunigung in der Regel zum Mittelpunkt hin und der ist meist identisch mit dem Schwerpunkt. Das hat aber nichts zu bedeuten. Das ist Newtons Denkfehler. Nicht nur die Erde unter seinem Apfelbaum ist eine Kugel sondern auch die Gashülle um die Erde in der Höhe des Apfels.


Die beiden Gasmodelle

Bild "Gravitation:Gas_alt.png"   Bild "Gravitation:Gasmodell_neu.png"
links: das alte, falsche        rechts: das neue, genauere

Im klassischen Bild vom Gas bewegen sich die Gasmoleküle im Raum frei wie Billardkugeln in der Ebene, alle irgendwie durcheinander, nur der Gesamtimpuls und die Gesamtenergie muss erhalten bleiben. Das zufällige Aufeinanderprasseln der Gasmoleküle sorgt dann für die Brownsche' Molekularbewegung. Im statistischen Mittel ergibt sich dann die barometrische Höhenformel. Diesem Gasmodell hing auch Newton an. Er erklärte das Drehen einer Propeller-Windmühle durch den Beschuss mit Gasteilchen aus der Windrichtung. Das ist aber falsch, weil nach dem Auftreffen auf das Propeller-Profil sind die Gasteilchen ja nicht einfach weg. Ein weiterer Denkfehler von Newton.

Im rechten Bild ist das neue Modell dargestellt. Am (grauen) Festkörper rechts klebt Gas. Dieses kann nicht "weg". Die Gasmoleküle versuchen, so viel Raum einzunehmen, wie es ihnen möglich ist. An dieser Gasschicht klebt wieder eine Gasschicht. Und an der klebt wieder eine Gasschicht. Diese werden immer dünner. Wie beim Graphit lassen sich die Gasmoleküle längs ihrer Schicht leicht verschieben, je weiter weg vom Festkörper, umso leichter. Sonst gäbe es ja auch keinen Wind (und meine Windmühlen würden nicht funktionieren ;-) ). Ist ein Festkörper sehr klein (nur mehrere Atomentfernungen im Durchmesser), dann können die Luftmoleküle den nicht so einfach umschließen. Die haben dann ein Problem damit, welcher Oberfläche sie sich anschließen sollen. Das ergibt dann das Zittern, nach ihrem Entdecker: die Brownsche' Molekularbewegung.
Wind ist nichts anderes als eine Scherung von den Gashäuten der Luft. Trifft der Wind auf ein aerodynamisch geformtes Profil einer Propeller-Windmühle werden die am Profil klebenden Gashäute mitgerissen, auf dem "Buckel" mehr als in der Höhlung. Es entsteht netto eine Zirkulation einiger Gashäute um das Profil. Und die liefern die Magnus-Kraft auch ohne dass sich der Festkörper dreht. Die Auftriebskraft ist also eine von außen induzierte Magnus-Kraft.

Festkörper und Gas
Bild "Gravitation:Gasschichten.png"
3D Zeichnung eines Festkörpers mit Gasschichten
Blaue Atome mit gleicher Helligkeit haben den gleichen Luftdruck, sind also Isobarenflächen

In der obigen Zeichnung ist ein Festkörper (gelb) dargestellt. Die Atome (bzw. Moleküle) nehmen in alle drei Raumrichtungen den gleichen Abstand ein. Dieser Abstand wird ihnen von außen durch die Gashülle aufgezwungen, deswegen ist eine Abschirmung von der Gravitation nicht möglich. Die einzelnen Atome haben alle ihren festen Platz im 3D-Käfig, sie können nicht ausscheren. Abhängig von der Temperatur schwingen und drehen sich die Atome mehr oder weniger stark um ihre Mittelposition.
Auf die Oberfläche des Festkörpers legt sich eine Schicht Gas (blau). Die Atome (bzw. Moleküle) des Gases werden von den Atomen auf der Oberfläche des Festkörpers in ihre Positionen gezwungen. Da die Atome des Festkörpers sehr dicht gepackt sind, ist die erste Gasschicht ebenfalls sehr dicht, d.h. der Atomabstand ist gering. Nun legt sich auf die erste Schicht Gas am Festkörper eine zweite Schicht Gas. Diese Gasschicht klebt aber weniger fest an der tiefer gelegenen als jene am Festkörper. Und also ist der Atomabstand größer. Auf diese legt sich die nächste Gasschicht und unendlich so weiter bis irgendwo ein nächster Festkörper mit Gashülle auftaucht. Der messbare Luftdruck ist dann direkt ein Mass für den Atomabstand der Gasteilchen.
Diese verschiedenen Gasschichten streben alle Minimalflächen an. Zerteilt man den Festkörper und will die beiden Hälften auseinander bringen, dann vergrößern sich die Flächen der tieferen Gasschichten und dazu muss man Arbeit aufbringen. Und die Kraft, die diese Arbeit leistet, nennt man Gravitationskraft. Bei einem Staubkorn auf einem Stein kann diese Kraft von Menschen mit der Muskelkraft nicht gespürt werden, bei einem Apfel auf einem Planeten schon.


Würfelplanet
Bild "Gravitation:Isobaren_Wuerfel.png"
Die Isobaren eines würfelförmigen Planeten

In Ruhe nehmen die Isobaren Minimalflächen ein. Isobaren sind Orte mit gleichem Druck. Diese Minimalflächen haben keine Ecken und Kanten. Hat ein Festkörper jetzt aber doch Ecken und Kanten wie ein Würfel, dann versuchen die Isobaren der an dem Festkörper klebenden Luft die Ecken zu entschärfen. Es ergibt sich ein Bild wie in der obigen Darstellung, die Isobaren nehmen eine Kissenform an, die weiter weg kugelförmiger wird. Ein Körper in der Gashülle beschleunigt senkrecht zu den Äquipotentialflächen. In A zeigt die Beschleunigung zum Mittelpunkt des Würfels. Nicht aber in B.

Die Isobaren kann man nicht sehen, deswegen kann man sich das Kleben auch gut an einem Löffel in einem Honigglas anschaulich machen. Der Honig klebt, will man den Löffel heraus ziehen, so braucht es eine große Kraft. Sie ist größer als in einem Wasserglas und größer als in einem Glas Sauerstoff und größer als in einem Glas Helium... Der Honig versucht, eine runde Oberfläche zu bekommen. Will man den Löffel heraus ziehen, vergrößert man die Oberfläche des Honigs, und dazu braucht man Energie. Das funktioniert beim Heraussteigen an einer Leiter aus dem Schwimmingpool mit der Wasseroberfläche genauso. Der Körper besteht zum größten Teil aus Wasser und chemisch gleiche Körper kleben sich optimal. Will ich vom Körper das Wasser abstreifen, brauche ich Energie. Will ich nun die Leiter weiter nach oben zum Sprungbrett in 3 Meter Höhe klettern, dann muss ich die Isobaren-Äquipotentialflächen nach der barometrischen Höhenformel in 1 Meter Höhe genauso vom Körper abstreifen, auch wenn ich sie nicht sehen kann anders als die Wasseroberfläche. Beim Springen ins Wasser, bekomme ich die Energie wieder zurück.

Was also hat Lord Cavendish mit seiner Drehwaage gemessen? Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Isobarenflächen der die Kugeln anhaftenden Luft.

Hält man das große Plexiglas-Geodreieck des Lehrers an die Tafel und ziehe es ruckartig weg, dann hat die Luft keine Zeit, so schnell zwischen Geodreieck und Tafel zu strömen, weil Gas klebt Gas. Das Geodreieck kann sogar brechen. Und genau das ist der Grund, warum der Mond von der Erde nicht weg fliegt. Zwischen Erde und Mond ist nur hauchdünne Luft und die müsste erst aufgefüllt werden. Nur von woher? Ab und zu fliegt ein Komet vorbei und bringt Materie mit, die den Raum auffüllt und dann gelingt es dem Mond immer ein Stückchen weg zu fliegen. Die Mondbahn leiert mit der Zeit aus. Nur eben für menschliche Begriffe sehr langsam.

Und die Geodreieck-Fläche beim Saturn und Jupiter sind deren Kreisflächen. Dann passt das.


Oberflächenspannung und Energie


An einer Quecksilberkugel klebt Gas. Die Gasdichte nimmt nach der Barometrischen Höhenformel kontinuierlich mit dem Abstand ab.

Quecksilberkugel
Bild "Gravitation:Atmos2.png"
die unterschiedliche Blaufärbung steht für die Dichte der Gasatmosphäre

Die Quecksilberkugel hat eine Oberfläche und mit der Oberfläche eine Oberflächenspannung. Die Oberflächenspannung ist Energie pro Fläche. Bei der Angabe der Oberflächenspannung muss man immer angeben, welches Material innen man meint gegen welches Material außen plus Temperatur und Dichte. Das wird in den meisten Physikbüchern leider stiefmütterlich behandelt. Die Energie strebt einen Minimalwert an, deswegen formt das Quecksilber nach Möglichkeit Kugeln.
Jetzt kann man mal den halben Weg der Infinitesimalrechnung gehen und die Gasatmosphäre in diskrete Bereiche mit konstanter Gasdichte einteilen und sich das dann angucken.

Schalenmodell
Quecksilbertropfen-Atmosphäre
Bild "Gravitation:Atmos1.png"
die Gasdichte in vier Bereiche gemittelt

Und jetzt hat die äußere Oberfläche der Gashohlkugel I  ebenfalls eine Oberflächenspannung gegen die Innenseite der Gashohlkugel II, da diese eine andere Dichte hat. Und diese gegen die Innenseite der Gashohlkugel III. Und diese gegen die Innenseite der Gashohlkugel ∞. Und darin steckt Energie. Und nicht nur das Quecksilber strebt eine Minimalfläche an sondern auch die Gasvolumina I, II und III.

Um jetzt zu berechnen, wie viel Energie man braucht, um eine Gasatmosphäre zu verändern, wenn man z.B. einen Miniteil Quecksilber von der Quecksilberkugel weg bringen will, muss man die Oberflächenspannung der Gaskugeln kennen und dann den Grenzübergang von diskret nach kontinuierlich machen. Alle Physikbücher, die ich kenne, setzen das Außenmedium Gas unterschiedslos mit einem Vakuum gleich. Im Wassertropfen können sich die Wassermoleküle eben wieder wie Billardkugeln frei bewegen, die Oberfläche sei wie eine unpassierbare Bande und dahinter sei nichts. Das ist falsch. Ein Quecksilbertropfen von 20°C hat in Quecksilber die Oberflächenspannung ≈0 N/m, in Labor-Luft bei 1013 hPa und 20°C ist γ = 0,476 N/m, aber eben nicht in Helium bei 800 hPa und 50°C, denn ein Quecksilbertropfen hat auch unter Wasser eine Oberflächenspannung, die ist dort aber geringer als z.B. in Ethanol!


Der Maxwellsche Dämon


Der schottische Physiker James Clerk Maxwell stellte 1871 das Gedankenexperiment an, das den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Frage stellt.
In einem Behälter mit Gas gleicher Temperatur befinden sich zwei Kammern, die durch eine Klappe miteinander verbunden sind. Immer wenn von links ein schnelles Teilchen sich in Richtung der Klappe bewegt, macht der Maxwellsche Dämon die Klappe auf und läßt das Teilchen durch. Kommt von rechts ein langsames Teilchen, dann öffnet auch hier der Dämon die Klappe, das langsame Teilchen verläßt die rechte Kammer hin zur linken. Ansonsten bleibt die Klappe zu. Nach einiger Zeit sind die Gasmoleküle in langsame und schnelle geteilt, die Luft links ist kälter und rechts wärmer geworden, ohne dass der Dämon Energie brauchte, denn die Klappe ist in dem Gedankenexperiment masselos.

Der Maxwellsche Dämon
Bild "Gravitation:Maxwell_Daemon.png"
Bildquelle: Wikipedia

Dem Maxwellschen Dämon liegt aber das alte, falsche Gasmodell mit den im Raum frei beweglichen Gasmolekülen als Billardkugeln mit einer Masse m und der kinetischen Energie E = 1/2*m*v² zu Grunde.

Volumenelemente
Bild "Gravitation:Maxwell_Daemon2.png"
weiterverarbeitet aus Wikipedia

Greift man drei Volumenelemente aus der rechten Kammer heraus wie in der Grafik, dann stellt man fest, dass das mittlere Volumenelement leer ist, die benachbarten aber voll. Das würde aber bedeuten, dass in der Mitte der Luftdruck kleiner ist als darüber und darunter. Das geht aber nicht, dass der Luftdruck hin und her springt. Der Maxwellsche Dämon ist also mit einer Gummimatte erschlagen.


Die Saturnringe


Und die Ringe über dem Äquator bei einigen Planeten? Nun, ein Zylinder hat keinen Äquator, das Vorhandensein von Ringen kann also nur durch die Kugelgestalt nebst Rotationsachse erklärt werden. Wegen der Zentrifugal-Kraft sind die Planeten Rotationsellipsoide, deren Pole abgeplattet sind. Diese Abplattung beschränkt sich aber nicht nur auf die Flüssigkeitsoberfläche sondern erst recht auch auf die Gashäute. Und da schwimmen Satelliten entlang der Isobarenfläche weg vom Planeten und sammeln sich über dem Äquator. Verlieren sie durch Zusammenstöße Energie sammeln sie sich schneller dort. Das geschieht bei kleinen Gesteinsbrocken viel schneller als bei großen Monden, die dann um die Äquatorebene pendeln.

Entstehung der Saturnringe
Bild "Gravitation:SaturnCassini.jpg"
Saturn, aufgenommen durch die Raumsonde Cassini-Huygens (Bildquelle: Wikipedia)

Am grauen Staubkorn klebt ein (rotes) Gasmolekül. Es sind in dem obigen Bild vier (gelbe) Gasmoleküle gekennzeichnet. Die beiden weit entfernten bewegen sich kaum, auch das Gasmolekül am Nordpol ist raumfest. Das Gasmolekül am Äquator aber bewegt sich. Da Gas klebt, zieht das Äquator-Gasmolekül das Gas-Molekül am Staubkorn und damit das Staubkorn selbst mit in seine Rotationsebene. Da das Staubkorn seinen Querimpuls nicht los wird, pendelt es um die Äquatorebene, bis es auf andere Staubkörner trifft, die es weiter zermahlen. Sind die Staubkörner schließlich so weit zermahlen, dass sie zu Gasmolekülen geworden sind, dann wandern sie nach innen zum Planeten und füllen dessen Gashäute auf. D.h. die Wirbeltheorie von Descartes, der auch Leibniz anhing, ist nicht ganz falsch aber ohne ein Äther.
(Das Magnetfeld als Ursache scheidet aus, da Uranus ebenfalls Ringe hat, aber dessen Magnetfeld ist ein Quadrupol.)


Bei Nebel kann man die Nebeltröpfchen frei schwebend in der Luft sehen. Wie ist das möglich? Nach Newton ist Wasser doch schwerer als Luft. An der Temperatur allein kann es nicht liegen, denn eine 37°C warme Teetasse im Winter steigt ja auch nicht nach oben. Antwort: je kleiner der Wassertropfen, umso höher ist sein Binnendruck. Und an einer komprimierten Oberfläche bei gleicher Temperatur klebt weniger Gas, das Nebeltröpfchen steigt nach oben.

(Man kann das auch über den Rückstoß erklären. Unter dem Nebeltröpfchen ist die Luft dicker wegen der barometrischen Höhenformel als über, deswegen bekommt das wärmere Tröpfchen von dort mehr Rückstoß, wenn die Luftmoleküle auf die Wassermoleküle des Tröpfchens prasseln.)


Und was ist also ein Körper?


Bild "Gravitation:Festkoerper.png"
Die Struktur eines Festkörpers

Ein Festkörper realistiert die Druckunterschiede außen sehr genau. Aber die Atome sind in einem dreidimensionalen Gitter dicht eingesperrt und da muss der Atomabstand in allen Raumrichtungen konstant sein. Der Festkörper kann sich im atomaren Bereich nur komplett oder gar nicht ausdehnen. Da eine Abschirmung der Gravitation nicht möglich ist, kennt also ein Atom im Festkörper die Druckverhältnisse außen. Als Übertragung ins Innere bleiben da nur Schwingung und Rotation.


Und was ist also eine Flüssigkeit?


Bild "Gravitation:Fluessigkeit2.png"
Kein Gas und auch kein Festkörper: die Flüssigkeit

Kommen sich einige Gasmoleküle so nahe, dass sich Festkörper-Kristalle bilden andere aber wieder nicht, gibt es ein Zwischending, statt Gas- Festkörperhäute aus mehreren Atomlagen. Diese sind wie beim Gas in zwei Richtungen verschiebbar. Die innere Reibung ist viel größer als beim Gas, da die Festkörperhäute immer wieder aufbrechen und sich sofort neu bilden. Licht hat es nun schwerer, die Atome zu passieren.

n-Körper-Problem gelöst, Fragestellung war falsch, q.e.d..