Unser Universum

   





D i s k u s s i o n


  Beitrag 2053-6
Das sog. kosmologische Prinzip

 
 
Quante in 2053-5:
 
Jetzt meine Frage ... wie würden wir das Universum wahrnehmen, könnten wir den Standpunkt unser Betrachtung, egal in welche Richtung, an den Rand unserer Beobachtungsgrenze verlegen? Wäre unsere Beobachtung dann immer noch die Wahrnehmung eines beschleunigt expandieren Universums?


Hallo Quante,

die Kosmologen ( heute weltweit mehr als 1000 aktive Wissenschaftler ) glauben an das sog. Kosmologische Prinzip. Es sagt:


Für alle Beobachter — und von  j e d e m  Punkt aus betrachtet — sieht das Universum gleich aus.

Man nennt es deswegen homogen und isotrop.


Mehr darüber z.B. in (1) oder (2)

Gruß, grtgrt
 
Bauhof in 2053-7:
 
 
Hallo Quante, auch wenn wir an den Rand unserer Beobachtungsgrenze reisen könnten, die Wahrnehmung eines (beschleunigt) expandierenden Universums wäre die gleiche. Das folgt aus dem Kopernikanischen Prinzip: Alle Orte im Universum sind gleichberechtigt. Dieses Prinzip wird ergänzt durch das Kosmologische Prinzip.
 

 

  Beitrag 2053-15
Eugen Bauhofs Bild zum Ballon-Modell

 
 
C... in 2053-14:
Gesetzt den Fall, das Ballonmodell träfe zu, dann bewegt sich die Materie des Alls ausgehend vom "Mittelpunkt" des Ballons seit dem Urknall in unterschiedliche radiale Richtungen.

Hallo C...,

ja, das ist auch meine Vorstellung. Zur Verdeutlichung stelle ich die nachstehende Skizze ein:



C... in 2053-14:
Dies hätte zur Folge, dass ein Teil der postulierten "Bewegung in die vierte Raumdimension" von unserem Standpunkt aus als eine Bewegung im Raum erscheinen müsste.

Nicht unbedingt. Wir können nur feststellen, dass sich die Abstände zwischen den Galaxien mit der Universum-Expansion vergrößern. Ob das nun eine Relativ-Geschwindigkeit darstellt oder eine Dehnung des Raumes, ist eine Sache der Interpretation. Die heutigen Kosmologen interpretieren dieses Größerwerden der Abstände zwischen den Galaxien als Raumdehnung. Was hätte es für einen Vorteil, wenn man es als Geschwindigkeit interpretieren würde?

M.f.G. Eugen Bauhof
 

  Beitrag 2053-13
-

 
 
Bauhof in 2053-12:
 
Leider konnte man bisher keinerlei Bewegung in eine vierte Raum-Dimension nachweisen, die senkrecht auf den drei Raum-Dimensionen steht.


Hallo Eugen,

das Ballon-Modell ist nur ein Modell — eine Art Gleichnis, das man nicht allzu wörtlich nehmen darf.

Wenn unsere Welt der Oberfläche des Ballons entspricht (und dann ein Raum ohne Grenzen ist), dürfen wir — als NUR in diesem Raum lebende Wesen — wohl gar nicht erwarten, dass unsere Sinne Zugang zu einem "Außerhalb" oder "Innerhalb" des Ballons haben.

Was das aus ferner Vergangenheit kommende Licht uns zeigt, ist nicht ein "Innerhalb" des Ballons, sondern nur ein in unsere Welt (die Gegenwart) eingebettetes  B i l d  davon. Wir können z.B. nicht beweisen, dass es nicht leicht verfälscht ist (obgleich uns das unwahrscheinlich erscheint).

Gruß, grtgrt


PS: Was ich immer noch nicht verstehe, ist, warum Hawking von "imaginärer" Zeit spricht. Ist seine "Oberfläche" des Ballons nun 3- oder 4-dimensional?
Anders gefragt: Gibt es neben seiner imaginären Zeit für ihn auch noch eine reelle?


 

  Beitrag 2053-42
-

 
 
C... in 2053-40:
 
Betrachten wir aber im Ballonmodell ein Universum mit nicht euklidischer "Oberfläche" (etwa so, wie Bauhof es in seiner Skizze Beitrag 2053-15 dagestellt hat), so bewegen sich die Galaxien - hier mit v(4) - unbeschleunigt ausgehend vom Ursprung in verschiedene Richtungen.


Hallo C...,

die Galaxien bewegen sich in jener Skizze grundsätzlich nur deswegen voneinander weg, da der blaue Kreis (= unser 3D-Raum) zunehmend größer wird.

Damit aber ist  k e i n e  Bewegung "ausgehend vom Ursprung in verschiedene Richtungen" verbunden: Die Richtung, in die v(4) zeigt, existiert als Raumrichtung ja gar nicht — sie symbolisiert nur das Vergehen von Zeit.

PS: Eugen möge mich korrigieren, wenn ich sein Bild falsch verstehe.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2053-50
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Grtgrt in 2053-42:
 
C... in 2053-40:
 
Betrachten wir aber im Ballonmodell ein Universum mit nicht euklidischer "Oberfläche" (etwa so, wie Bauhof es in seiner Skizze Beitrag 2053-15 dagestellt hat), so bewegen sich die Galaxien - hier mit v(4) - unbeschleunigt ausgehend vom Ursprung in verschiedene Richtungen.


Hallo C...,

die Galaxien bewegen sich in jener Skizze grundsätzlich nur deswegen voneinander weg, da der blaue Kreis (= unser 3D-Raum) zunehmend größer wird.

Hallo Grtgrt,

so ist es. Etwas genauer würde ich es so formulieren: Sie bewegen sich nicht voneinander weg, sondern ihr Abstand zueinander vergrößert sich mit der Expansion.

Grtgrt in 2053-42:
damit aber ist  k e i n e  Bewegung "ausgehend vom Ursprung in verschiedene Richtungen" verbunden: Die Richtung, in die v(4) zeigt, existiert als Raumrichtung ja gar nicht — sie symbolisiert nur das Vergehen von Zeit.

Das kann man interpretieren wie man will.
1. Man kann es als Symbolisierung für das Vergehen von Zeit interpretieren.

2. Ich postuliere es als ein Fortschreiten in eine 4. Raumrichtung mit der imaginären Geschwindigkeit V4 = i•c. Warum? Weil man daraus zwanglos die Lorentz-Transformationen herleiten kann. Und der Erfolg rechtfertigt m.E. in gewisser Weise diese Annahme.

M.f.G. Eugen Bauhof
 

  Beitrag 2053-45
-

 
 
Hans-m in 2053-43:
 
Während der Lichtimpuls von der Quelle zum Empfänger unterwegs ist, dehnt sich der Raum, aus Sicht des Empfängers, kreisförmig aus.
So betrachtet käme die Raumausdehnung dem Licht entgegen, was seine effektive Laufzeit erhöhen würde, weil er die Strecke Sender-Empfänger zuzüglich der dabei stattgefundenen Raumausdehnung zurücklegen müsste.

Habe ich hier einen Denkfehler?

Mir scheint das schon richtig,

wie sonst nämlich wäre es möglich, dass der uns sichtbare Teil des Universums um uns herum einen Radius von ca. 46 Mrd. Lichtjahren hat, obgleich seit dem Urknall noch keine 14 Mrd. Jahre vergangen sind?

Siehe auch (1) und (2).

 

  Beitrag 2053-46
-

 
 
Hallo Leute,

entscheidend ist bei der beschleunigten Raumausdehnung, in der die Galaxien eingebettet sind, dass die Galaxien keinerlei Beschleunigungskräften unterworfen sind. Die Galaxien ruhen also im Raum, während sie sich voneinander beschleunigt entfernen. Daher widersprechen diese beschleunigten Bewegungen der Galaxien zueinander nicht den RT´s, wo ja eine beschleunigte Bewegung mit exponetiellem Energiewachstum verbunden ist, und Lichtgeschwindigkeit für massebehaftete Objekte unmöglich macht. Hier ist sogar Überlichtgeschwindigkeit zueinander möglich.
In Bernhard Kletzenbauers Animationen (die ich zu faul bin, herauszusuchen) ist das m.E. gut zu erkennen.

Oh, ich sehe gerade, dass Okotombrok das mit den Beschleunigungskräften schon längst erwähnt hatte. Tschuldigung, Okotombrok, dass ich jetzt einfach mal "nachplappere".

Grüße
 

  Beitrag 2053-27
-

 
 
Bauhof in 2053-20:
 
diese Skizze habe ich schon vor etwa 10 Jahren gemacht. Ich nannte diese Geschwindigkeit der Galaxien in eine 4. Richtung imaginäre Geschwindigkeit V4=i•c. Damit lässt sich ein vierdimensionales raumzeitliches Koordinatensystem { x, y, z, i•c•t } aufspannen.


Hallo Eugen,

mir scheint in diesem Modell — der Konstanz von V4 wegen — nicht erklärbar zu sein, dass sich unser Universum schon mal mit weit größerer Geschwindigkeit ausgedehnt hat, als das derzeit der Fall ist.

Würdest Du mir da zustimmen?

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2053-57
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Henry in 2053-51:
Für die Zeit in entsprechenden Koordinatensystem sei angemerkt, dass sie nach Einstein im Unterschied zu den Raumkoordinaten ein NEGATIVES VORZEICHEN hat. Man sollte also mit der Interpretation als PHYSIKALISCHE Wirklichkeit vorsichtig sein!

Hallo Henry,

das hat Hermann Minkowski schon lange mit einem Trick umgangen:
Er führte die imaginäre Koordinate i•c•t ein: w2 = x2 + y2 + z2 + (i•c•t)2
Damit ergibt sich der vierdimensionale Pythagoras. Originalton Hermann Minkowski:

Dadurch wird alles noch viel anschaulicher!

Und wenn ein Mathematiker wie Minkowski die Anschaulichkeit ins Feld führt, dann hat das was zu bedeuten.

M.f.G. Eugen Bauhof
 

  Beitrag 2053-198
Über Hawkings falsche Schlussfolgerung

 
 

Über Hawkings falsche Schlußfolgerung


Bauhof in 2053-172:
 
Das ist ja gerade das Neue bei Hawkings Universum:
Nicht nur der Raum ist unbegrenzt und in sich selbst zurückgeschlossen, sondern auch die (imaginäre) Zeit.
Und wenn etwas unbegrenzt ist, dann gibt es keinen Anfang und auch kein Ende.


Wenn das Universum ohne zeitlichen Anfang und ohne zeitliches Ende ist, kann es gar nicht auf einen Punkt zusammenschrumpfen.

Ein Punkt nämlich hat grundsätzlich null Dimensionen, ist also kein Gegenstand mehr, sondern bestenfalls nur noch eine Position, an der dieser Gegenstand existiert hat (und selbst das würde erfordern, dass es den angenommenen 5-dim Raum, in den es eingebettet war, tatsächlich gibt).


Wir sehen also: Wo ein Universum auf einen einzigen Punkt schrumpft, bedeutet das, dass es  a u f h ö r t  zu existieren.

Wer also denkt, unser Universum könne unendlich oft auf nur einen Punkt zusammenschrumpfen, um sich dann wieder zu vergrößern, nimmt nichts anderes an, als dass eben dieses Universum unendlich oft neu geschaffen wird. Ihm Ausdehnung zu geben bedeutet, es ins Leben zu rufen (d.h. ihm eigene Dimensionen zu schaffen).


Hawkings Graphik, in der er den Nordpol der Kugel als Urknall sieht und ihren Südpol als Endknall, kann durchaus zutreffen.
Falsch ist nur seine Schlussfolgerung, die da sagt: "es [das Universum würde einfach sein. Wo wäre dann noch Raum für einen Schöpfer?".

Richtig wäre: Es würde ständig untergehen und neu geschaffen werden (und somit  s t ä n d i g  eines Schöpfers bedürfen).

 

  Beitrag 2053-202
-

 
 
Henry in 2053-199:
Hawking stellt sein Modell gerade deshalb vor, weil er NICHT von einem Punkt (dem "Urknall") ausgeht.

Hallo Henry,

ja, auch ich habe das Gefühl, Hawkings Modell nicht wirklich verstanden zu haben.

Aber auch was Eugen Bauhof und andere hier im Forum schrieben, hat es mir nicht klarer gemacht. Verstehen sie — oder Du etwa — sein Modell wirklich?
Wenn ja: warum gelingt es dann niemand, es so zu erklären, dass niemand mehr nachfragen muss?

Du etwa sagst, Hawking gehe von gar keinem Urknall aus. Aber warum beschriftet er dann in Abb. 26 (auf Seite 180 der 1996 aktualisierten Fassung seines Buches Eine kurze Geschichte der Zeit) den Nordpol seiner Kugel mit dem Wort "Urknall" und den Südpol mit dem Wort "Endknall"?

    Deine Erklärung hierfür könnte mir helfen — wenn Du denn glaubst, eine zu haben.
    Statt dessen wirfst Du mir vor, ich würde nicht sachdienlich denken. Stellt dieser dein Vorwurf denn wirklich sachdienliche Diskussion dar?


Hawkings Argumentation, dass unser Universum weder geboren noch zerstörbar sei, macht NUR dann Sinn, wenn das Universum zwar gelegentlich extrem kleinen Durchmesser hat, aber doch  n i e m a l s  unendlich kleinen (d.h. wenn es niemals nur Punkt war oder wird — ein Punkt nämlich hat gar keine Dimension und ist daher nur Position und sonst gar nichts).

Und wäre sein Bild (Abb. 26, rechte Kugel) nicht, so würde ich ihn auch tatsächlich so verstehen, denn er schreibt ja kurz vor dieser Graphik:

Zitat von Hawking, S. 180:
 
Vor ungefähr 10 bis 20 Milliarden Jahren hätte es eine minimale Größe gehabt, was dem maximalen Radius in der imaginären Zeit entspricht.

Unter "minimaler" Größe müsste man sich — wenn sein Bild mit den "Urknall" und "Endknall" genannten Polen nicht wäre, nicht notwendig einen Punkt vorstellen.

Es spricht aber nicht nur sein Bild dafür, dass er damit damit wirklich Punkte (eben die Pole) meint, d.h. unendlich kleinen, singulären Welt-Durchmesser. Schließlich sagt er ja auch:

Zitat von Hawking, S. 180:
 
Zu einem späteren reellwertigen Zeitpunkt würde sich das Universum aufblähen, wie es Linde im Modell der chaotischen Inflation vorschlägt (doch müsste man nicht mehr von der Annahme ausgehen, es sei auf irgendeine Weise im richtigen Zustand erschaffen worden).

Das Universum würde sich enorm ausdehnen und schließlich wieder zu einem Zustand zusammenziehen, der in der reellwertigen Zeit wie eine Singularität aussieht.

Die Tatsache, dass er den Zustand, der dem Universum minimalen Durchmesser gibt, als Singularität bezeichnet, spricht ganz klar dafür, dass er es dann nur noch als Punkt einstuft, als einen Gegenstand also, der keinen positiven Durchmesser mehr hat. Seine Zeichnung passt zu dieser Meinung.


Fazit also:

Nur wenn wir seinen Gebrauch des Wortes Singularität und die Tatsache, dass er in seiner Zeichnung die beiden Pole der rechten Kugel mit Urknall und Endknall beschriftet, nicht so ganz ernst nehmen, können wir ihn so verstehen, dass das Universum zu  j e d e m  Zeitpunkt (der imaginären Zeitachse) positiven Durchmesser hat und damit auch wirklich als Gegenstand existiert.

Es hätte dann tatsächlich weder Geburtstag noch Todestag, würde also einfach SEIN und  k ö n n t e  so schon immer schon gewesen sein.

Was keinen Geburtstag hat, kann keinen Schöpfer haben (so meint Hawking).
Aber ist das logisch, wenn man sich überlegt, dass ja auch die Zeit (die reelle) Teil der Raumzeit ist und daher erst mit dem Universum entsteht (bzw. nur existiert, wenn auch das Universum existiert)?

Mir klingt sein Argument hier mehr wie ein Zirkelschluss.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2053-203
-

 
 
Bauhof in 2053-201:
 
Henry in 2053-199:
Hawking stellt sein Modell gerade deshalb vor, weil er NICHT von einem Punkt (dem "Urknall") ausgeht.
 
Hallo Henry,

da kann ich nur zustimmen.
In der in sich zurückgeschlossenen "Fläche" der imaginären Zeit gibt es keinen Urknall. So was wie einen Urknall gibt es nur in der reellen Zeit.
 


Es gibt halt nur zwei Möglichkeiten:
  • Entweder ist unser 4-dim Universum in ein größeres (imaginäres) eingebettet — dann müsste man sich fragen, wie jenes entstanden sein kann.
  • Oder die imaginäre Zeit ist nur gedankliche Hilfskonstruktion. In diesem Fall existiert nur das reelle 4-dim Universum, und der Zeitpunkt, zu dem es entstand, war der Zeitpunkt des Urknalls. In diesem Fall spricht nichts dafür, dass es schon vorher da gewesen sein könnte.

 

  Beitrag 1933-168
Erst abnehmende, dann (seit jetzt 7 Mrd. Jahren) wieder zunehmene Expansionsgeschwindigkeit

 
 
Stueps in 1933-166:
Also liege ich richtig, Gebhard:

man weiß gar nichts, sondern es werden beobachtete Daten interpretiert.

Grüße


Nun, Stueps,

dass die Hubble-Konstante in der Vergangenheit eben keineswegs konstant war, scheint heute die vorherrschende Lehrmeinung zu sein.
Man spricht deswegen heute auch eher vom "Hubble-Term" als von der "Hubble-Konstante".

Und natürlich habe ich das auch nur der Fachliteratur entnommen.

Und natürlich können auch die Fachleute solches Wissen — was ja Wissen über die Vergangenheit des Universums ist — NUR DURCH INTERPRETATION von durch Forschungssatelliten gesammelter Daten erschließen.

Wie Brian Greene schreibt, haben zwei Teams unabhängig voneinander gearbeitet und sind zum selben Ergebnis gekommen, was da war:


Zitat von Greene (on pages 159-160 of his book "The hidden Reality"):
 
After checking and rechecking, and checking again, both teams released their conclusions:
For the last 7 billion years, contrary to long-held expectations, the expansion of space hat not been slowing down. It's been speeding up. ...

The observations [also revealed that until 7 billion years ago, the scale factor did indeed behave as expected: its growth gradually slowed down.

Had this continued, the graph would have leveled off or even turned downward. But the data show that about the 7-billion-year mark somethig dramatic happend. The graph turned upward, which means that the scale factor began to increase. The universe kicked into high gear as the expansion of space started to accelerate.
 


Warum also sollte ich, als Laie auf dem Gebiet, da irgendwelche Zweifel haben?

Nicht zuletzt haben jene Forscher für eben diese Arbeit ja auch einen Nobelpreis bekommen.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1933-150
Derzeitige Geschwindigkeit der Raumausdehnung

 
 
Hans-m in 1933-140:
 
Sollte man die Raumausdehnung nicht einfach in Prozent oder Promille ausdrücken?


Ja, Hans-m,

auch ich fände das viel besser. Tun wir es also:

Nach recht genauen Messungen aus 2012 gilt, dass sich der Weltraum über eine Strecke von einem Megaparsec (= 3.24 Mio Lichtjahre) pro Sekunde um 74,3 Kilometer vergrößert.

Daraus folgt (wenn ich mich nicht verrechnet habe):


Hinreichend große Entfernungen im All vergrößern sich derzeit jedes Jahr um etwa 0.023 Promille.



Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 1933-151
-

 
 
Hans-m in 1933-148:
 
Wie kann ich die Eigenbewegung eines Objektes im Raum von der Bewegung des Raums (Raumausdehnung) unterscheiden?
Wenn sich z.B der Abstand zwischen der Erde und der Galaxie "X" um 1 Lichtjahr vergrössert, woher weiss ich, ob diese Entfernungsvergrösserung nur durch die Raumausdehnung zustande kommt, oder ob die Galaxie selbst noch eine Eigengeschwindigkeit innerhalb des Raums hat.


Diese Frage lässt sich nur für jede Galaxie einzeln beantworten:

In Abhängigkeit der Masseverteilung um das Paar ( Erde, Galaxie X ) herum, kann uns die ART sagen, wie sich die Galaxie relativ zur Erde bewegt.
Bewegen sich beide auseinander, so sollte sich diese Relativbewegung zur Raumexpansionsrate addieren (ansonsten muss man sie davon abziehen).


Begründung:

Es scheint nur zwei dominierende Kräfte zu geben, die auf Himmelskörper wirken. Dies sind
  • die Gravitationskraft einerseits
  • und die Kraft, die den Raum expandieren lässt, andererseits.

Die Kraft, die den Raum expandieren lässt, scheint durch Quantenfluktuation verursacht (und dürfte deswegen überall gleich stark sein).

 

  Beitrag 2053-63
-

 
 
Bauhof in 2053-52:
Henry in 2053-44:
Gut also, die Ansicht, die Bewegung der Galaxien aufgrund der Expansion sei eine von der Eigenbewegung unterschiedene Bewegung, ist mir völlig neu, was natürlich nicht ausschließt, dass sie richtig sein könnte.

Wenn aber okotombrok schreibt, die Bewegung aufgrund der Expansion sei "keine Relativbewegung" kann ich dem absolut nicht folgen! Was ist Bewegung anderes als relativ? Müssen wir DIESE Diskussion noch einmal führen? Sollte es DOCH eine "absolute" Bewegung geben? Wie sollte die zu bestimmen sein?

Hallo Henry,

nur ganz kurz, weil ich noch etliche andere Beiträge zu beantworten habe:

1. Es gibt keine absolute Bewegung.
2. Das Größerwerden der Abstände zwischen den Galaxien ist weder eine relative Bewegung noch eine absolute Bewegung. Sie ist überhaupt keine Bewegung. Es ist nur ein Auseinanderdriften aufgrund der Raumdehnung infolge der Universum-Expansion.

M.f.G. Eugen Bauhof

Ich weiß ja, dass du auf den Unterschied zwischen einer Bewegung innerhalb des Raumes und des Raumes selbst anspielst. Aber mal ehrlich - und ich denke, du merkst es auch - ist nicht auch "Auseinanderdriften" eine Bewegung? Für die Bewegung innerhalb der Raumzeit gilt die Beschränkung auf c = konstant, der Raum selbst kann mit "Überlichtgeschwindigkeit" expandieren. Das hat aber auf die Informationsübertragung keinen Einfluss - für Bereiche "jenseits" der Überlichtgeschwindigkeit erhalten wir keine Information, es sei denn, wir sind irgendwann in der Lage, Information aus der Raumzeit selbst zu gewinnen. Vielleicht über die Gravitation - das Graviton, das mit dem Gravitationsfeld assoziiert ist? Keine Ahnung, aber wohl eher nicht, denn nach der Theorie sollte sich auch das Graviton mit c ausbreiten.
 

  Beitrag 2053-64
Eine interessant Frage

 
 
C... in 2053-40:
Nach dem kosmologischen Prinzip (d.h. gleichberechtigt von beliebigen Raumpunkten aus) beobachtet man nun eine kontinuierlich zunehmende Rotverschiebung der entfernten Objekte.

Nochmals meine Frage: Mit welchem physikalischen Experiment lässt sich unterscheiden, ob die beobachtete Rotverschiebung durch den oben beschriebenen Effekt einer Relativbewegung der Galaxien oder aber durch eine Dehnung des Raums verursacht wird?

Hallo zusammen,

ich versuche mir das Problem folgendermaßen an einem Beispiel zu verdeutlichen.

Ich bin eine Ameise auf einem räumlichen Maßstab (Raum) und stelle mit Hilfe der Rotverschiebung des Lichtes fest, dass eine andere Ameise auf dem Maßstab sich von mir entfernt. Es gibt dann zwei Möglichkeiten:

1) Die zweite Ameise krabbelt von mir weg, der Maßstab verändert sich nicht.

2) Die zweite Ameise krabbelt nicht, der Maßstab (Raum) dehnt sich.

Wie kann ich feststellen, welche der beiden Alternativen gegeben ist. ?

Allgemeiner formuliert: Kann man die Vergrößerung einer Distanz unter Beibehaltung des Maßstabes von einer Vergrößerung der Distanz durch Änderung des Maßstabes unterscheiden ?

Ich meine dies ist prinzipiell nicht möglich, weil man Maßstäbe und damit verbundene Bezugssysteme, bei Galaxien ist dies der Raum als solcher, frei wählen kann. Ich vermute deshalb aus rein theoretischen Überlegungen, dass sich kein Experiment finden lässt, das zwischen den Alternativen 1) und 2) unterscheidet.

MfG
Harti
 

  Beitrag 2053-67
Beschleunigung und Raumkrümmung sind dasselbe !!!

 
 
Hans-m in 2053-65:
 
Okotombrok in 2053-54:
 
Die Erde befindet sich im käftefreien Zustand. Man kann sagen, sie fällt um die Sonne herum und der freie Fall ist keine Beschleunigung.
Die Erde bewegt sich nicht im Kreis sondern auf einer Geodäte und das ist niemals eine Beschleunigung.
Das hatten wir doch schon alles!?

Sorry, wenn ich hier widerspreche
Die Erde befindet sich in permanenter Beschleunigung
Auf die Erde wirkt eine Anziehungskraft, von ca 3,572*1022 N, die von der Sonne ausgeht.


Hallo Hans-m,

aus meiner Sicht habt ihr beide recht. Ihr argumentiert lediglich in unterschiedlichen Bezugssystemen:
  • Deine Argumentation ist richtig, wenn als Bezugssystem ein 3-dimensionales kartesisches Koordinatensystem zugrundegelegt wird (der Raum also keinerlei Krümmung hat).
  • Okotombrok aber argumentiert im gekrümmten Raum der ART. Zu dem ist Einstein aber gerade dadurch gelangt, dass er Beschleunigung als Raumkrümmung interpretiert hat.

In Wikipedia liest man:

Zitat:
 
Die ART geht davon aus, dass ein Körper, auf den keine weiteren Kräfte wirken, sich in der gekrümmten Raumzeit auf einer Geodätischen Linie bewegt.
In einer nicht gekrümmten Raumzeit würde dies der Trägheitsbewegung eines freien Körpers entsprechen, d. h. geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit.

Aufgrund der Krümmung der Raumzeit erscheint [uns diese Bewegung aber räumlich gekrümmt und beschleunigt.

Mit anderen Worten: Beschleunigung ist eine Art Illusion, die uns in die Wirklichkeit zurückholt, wo wir nichts von Raumkrümmung wissen (bzw. wissen wollen).

Neutraler ausgedrückt: Beschleunigung und Raumkrümmung sind unterschiedliche gedankliche Präsentationen ein und desselben Konzepts der Natur.


Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2053-61
Kann man die SRT zu einer VSRT verallgemeinern?

 
 
Bauhof in 2053-52:
 
Das Größerwerden der Abstände zwischen den Galaxien ist weder eine relative Bewegung noch eine absolute Bewegung. Sie ist überhaupt keine Bewegung.
Es ist nur ein Auseinanderdriften aufgrund der Raumdehnung infolge der Universum-Expansion.

Na ja, Eugen,

warum soll man ein Auseinanderdriften zweier Objekte nicht auch als  r e l a t i v e  Bewegung dieser Objekte zueinander sehen können?
Fakt ist doch:

Die ständige Änderung des Abstandes zweier Galaxien geht auf zwei Bewegungskomponenten zurück, die einfach nur unterschiedliche Ursache haben.
  • Bewegungskomponente B1 wird durch Gravitationspotential verursacht und führt zu einer Geschwindigkeitskomponente v1, die stets kleiner als c ist.
  • Bewegungskomponente B2 wird durch Raumexpansion verursacht und führt zu einer Geschwindigkeitskomponente v2, die auch größer als c sein kann.

Einsteins SRT ist eine Theorie, die sich auf den Spezialfall v2 = 0 beschränkt.

Warum aber sollte sie nicht verallgemeinert werden können zu einer Theorie VSRT, die im Spezialfall v2 = 0 zu SRT wird?

Wahrscheinlich muss man dazu einfach nur in allen Formeln der SRT die Größe c (an der einen oder anderen Stelle, nicht an allen) durch c+v2 ersetzen.
Verifiziert habe ich das noch nicht — aber wir könnten es ja mal versuchen.


PS: Sollte es so eine Verallgemeinerung VSRT der SRT wirklich geben, kann sie nur anwendbar sein auf Situationen, in denen auch v2 < c ist (andernfalls nämlich würde von einer Galaxie G1 in Richtung der anderen ausgesandte Information jene ja niemals erreichen). Andererseits erfüllt der Fall v2 < c ja selbst schon alle Voraussetzungen der SRT — dann jedenfalls, wenn man die Expansionsgeschwindigkeit des Alls als unbeschleunigt annimmt (was über Zeiträume von weniger als 1 Mrd. Jahren ja eine ganz brauchbare Annäherung der Wirklichkeit darstellt).

Wenn wir jetzt annehmen, wir hätten Galaxien G1, G2, G3, derart, dass sich G2 genau in der Mitte zwischen G1 und G3 befindet, so ist die Geschwindigkeit v, mit der sich G1 und G3 auseinanderbewegen genau doppelt so groß wie die Geschwindigkeit, mit der G1 und G2 bzw. G2 und G3 sich voneinander entfernen.

Was würde das im Fall  v/2 < c < v  bedeuten?


Gruß,
grtgrt
 

  Beitrag 2053-71
-

 
 
Grtgrt in 2053-61:
 
Sollte es so eine Verallgemeinerung VSRT der SRT wirklich geben, kann sie nur anwendbar sein auf Situationen, in denen auch  v2 < c  ist (andernfalls nämlich
würde von einer Galaxie G1 in Richtung der anderen ausgesandte Information jene ja niemals erreichen). Andererseits erfüllt der Fall  v2 < c  ja selbst schon alle Voraussetzungen der SRT — dann jedenfalls, wenn man die Expansionsgeschwindigkeit des Alls als unbeschleunigt annimmt (was über Zeiträume von weniger als 1 Mrd. Jahren ja eine ganz brauchbare Annäherung der Wirklichkeit darstellt).

Wenn wir jetzt annehmen, wir hätten Galaxien G1, G2, G3, derart, dass sich G2 genau in der Mitte zwischen G1 und G3 befindet, so ist die Geschwindigkeit v, mit
der sich G1 und G3 auseinanderbewegen genau doppelt so groß wie die Geschwindigkeit, mit der G1 und G2 bzw. G2 und G3 sich voneinander entfernen.

Was würde das im Fall   v/2 < c < v  bedeuten?
 


Könnte es bedeuten, dass der Begriff » Zeit aus unserer Sicht « überhaupt nur wohldefiniert sein kann in dem durch uns beobachtbaren Teil unseres Universums?


 

  Beitrag 2053-124
Sogenannte » Mitbewegung « (durch Raumexpansion)

 
 
Henry in 2053-121:
Aber damit wollen wir unseren kleinen Disput doch nicht vergessen! In meiner Irritation über die Relativgeschwindigkeiten habe ich doch glatt mein eigentliches Anliegen vergessen, nämlich die Zeitdilatation aufgrund der Expansion des Kosmos. Die gibt es selbstverständlich, nur ist sie nicht auf Relativbewegungen zurückzuführen, sondern auf eine sogenannte Rezessivbewegung, und diese "Art" von Zeitdilatation nennt man auch kosmologische Zeitdilatation. Sie wird dadurch hervorgerufen, dass sich die Objekte voneinander entfernen, dadurch der Weg für das Licht stetig länger wird (siehe Rotverschiebung), was sich einem Beobachter als Verlangsamung entsprechender Uhren zeigt.

Das ist kein Konzept von Bewegung im Sinne der SRT!

Hallo Henry,

Zustimmung.
Der sogenannten Zeitdilatation aufgrund der Expansion des Kosmos hatte ich bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt, aber jetzt habe ich mich in meinen Büchern kundig gemacht. Es gibt diese Zeitdilatation, aber der Name dafür ist m.E. unglücklich gewählt worden, weil man sie leicht mit der relativistischen Zeitdilatation im Sinne der SRT verwechseln kann, insbesondere wir Laien. Gottfried Beyvers schreibt dazu au Seite 300 seines Buches [1 folgendes

Zitat:
Die dargestellte kosmologische Rotverschiebung führt natürlich auch zu einer kosmologischen Zeitdilatation:

Denkt man sich nämlich die Schwingungen einer Lichtwelle am Ort ihrer Entstehung als Kernstück einer Art Atomuhr, dann kommen diese Schwingungen durch ihre expansionsbedingte Streckung bei uns verlangsamt an!

Somit gibt es neben der gravitativen und speziell-relativistischen Zeitdilatation noch eine dritte Form von Zeitdehnung. Dementsprechend sehen wir z.B. Helligkeitsschwankungen eines fernen Quasars zeitdilatiert!

Wenn also jemand in einer fernen Galaxis Uhrzeit-Telegramme zu uns im Takt von einer Minute sendet, dann kommen diese Uhrzeit-Telegramme vielleicht im Takt von zwei Minuten bei uns an, je nachdem wie weit die Galaxie von uns entfernt ist und wie groß die Expansionsrate zur Zeit ist. Aber nun zum Unterschied zwischen der speziell-relativistischen Zeitdilatation und der kosmologischen Zeitdilatation:

1. Bei der speziell-relativistischen Zeitdilatation vergeht die Zeit tatsächlich unterschiedlich, was sich am unterschiedlichen Altern von Einsteins Zwillingen zeigt.

2. Bei der kosmologischen Zeitdilatation vergeht die Zeit nicht unterschiedlich, weil alle Uhren auf allen Galaxien dieselbe kosmische Zeit anzeigen. Warum? Weil sich die Galaxien nicht im Sinne der SRT bewegen, sondern nur durch die Expansion auseinander getragen werden. Dies erhellt aus folgendem Auszug aus dem Buch [2 von Edward Harrison auf Seite 340:

Zitat:
MITBEWEGUNG UND EIGENBEWEGUNG.
Stationäre Scheiben auf der expandierenden Oberfläche und stationäre Galaxien in expandierendem Raum werden mitbewegt genannt. Sie bewegen sich mit der Expansion. Alle Uhren auf mitbewegten Galaxien messen kosmische Zelt. Wir können uns vorstellen, dass in einem homogenen Universum der kosmische Weltenbummler alle Uhren auf mitbewegte Gegenstände gestellt hat, so dass sie die gleiche Zeit anzeigen. Bei späteren Reisen durch das Universum findet der Weltenbummler, dass diese Uhren weiterhin übereinstimmen.

Mitbewegte Gegenstände haben ihre Weltlinien senkrecht zum kosmischen Raum – jenen Raum, der eine uniforme Krümmung besitzt und sich uniform ausdehnt.

Man kann also sagen, die Galaxien stehen nicht still, sondern sie werden mitbewegt, was aber keine Relativbewegung im Sinne der SRT ist

M.f.G. Eugen Bauhof

[1 Beyvers, Gottfried und Kusch, Elvira
Kleines 1 x 1 der Relativitätstheorie.
Einsteins Physik mit Mathematik der Mittelstufe.
Berlin 2009. ISBN=978-3-540-85202-5

[2 Harrison, Edward R.
Kosmologie.
Darmstadt 1983. ISBN=3-87139-078-X
 

  Beitrag 2053-128
Warum das Vakuum abstoßende Gravitation produziert

 
 

Warum nur hinreichend leerer Raum expandiert

und

wie es zu abstoßender Gravitation kommen kann



In João Magueijo: Schneller als die Lichtgeschwindigkeit - Entwurf einer neuen Kosmologie (2003), Teil 1: Die Geschichte von c liest man:

Zitat von Magueijo, Seite 88-89:
 
Als Einstein nach einer schlüssigen Möglichkeit suchte, das Vakuum mit Masse auszustatten (d.h. mit Energie), stellte er fest, dass es nicht ging, ohne dass er ihm nicht auch eine hohe Spannung verlieh. Das ist zwar ein höchst merkwürdiger Umstand, aber er ergibt sich aus der einzig möglichen Gleichung, die mit der Differentialgeometrie konsistent ist, jener Geometrie, die die Vakuumenergie ermöglicht.

Die Vakuumspannung ist wirklich sehr hoch, so hoch, dass die Gravitationseffekte der Spannung die ihrer Masse übertreffen und das Vakuum infolgedessen abstoßende Wirkung entfaltet.

Natürlich ist die Energie der Leere sehr verdünnt und sehr gleichförmig verteilt. Auf der Größenskala des Sonnensystems sind die Gravitationseffekte der Materie
bei weitem größer als die des Vakuums. Man muss schon kosmische Distanzen betrachten, bevor die Dichte des Vakuums mit der der gewöhnlichen Materie vergleichbar wird und so die abstoßende Seite der Gravitation in Erscheinung tritt.
 


In diesem Zusammenhang ist interessant zu wissen (was mir bisher keineswegs klar war):

Zitat von Magueijo, Seite 89:
 
Der Beweis für den Abstoßungseffekt des Vakuums ergibt sich aus unstrittigen Ergebnissen der ART:

Damals wusste man, dass das Gewicht eines Körpers eine Kombination aus seiner Masse und seinem Druck sind. Verdichten Sie ein Objekt, so, erhöhen Sie seine Fähigkeit, andere Objekte anzuziehen.

    Die Sonne [etwa steht unter Druck, daher zieht sie Planeten stärker an, als das der Fall wäre, wenn sie ein druckfreier Staubball wäre. Der Effekt ist allerdings sehr gering, weil in gewöhnlichen Objekten und sogar in der Sonne der Druck durch die Masse weitgehend aufgewogen wird.

All das ist unstrittig und gehört wesentlich zu den Vorhersagen der ART. Doch jetzt ergibt sich ein interessanter Aspekt:
Spannung ist negativer Druck, folglich muss sich die Anziehungskraft von Objekten verringern, wenn sie unter Spannung stehen.

    Ein gespanntes Gummiband [etwa entfaltet weniger Anziehung, als man aufgrund seiner Masse oder seines Energiegehalts erwarten würde. Auch eine hypothetische Sonne, die unter Spannung stünde, würde einen Teil ihrer Anziehungskraft verlieren.

Wiederum ist der Effekt bei normalen Objekten sehr klein, doch im Prinzip hindert uns nichts daran, die Spannung in einem Körper so zu erhöhen, dass die Gravitation abstoßend wird.

Kurz: Der Relativitätstheorie nach muss Gravitation nicht unbedingt anziehend sein. Um abstoßende Gravitation zu erzeugen, muss man lediglich etwas finden, das wirklich extreme Spannung hat.
 

Zitat von Magueijo, Seite 83-84:
 
Auch Licht erzeugt Gravitation: Ein hinreichend energiereicher Lichtstrahl würde Sie wie ein Magnet anziehen.

Auch Bewegung hat Gewicht. So übt etwa ein sich schnell bewegender Stern größere Anziehungskraft auf andere aus als ein langsamer.

Tatsächlich geht Gravitation von allem aus, egal ob es sich um Wärme, Licht, magnetische Felder, oder gar die Gravitation selbst handelt.

Besonders die letzte Eigenschaft macht die Mathematik der Relativitätstheorie so kompliziert. Sie beschreibt, wie Materie Gravitation erzeugt und wie dann die Gravitation in endloser Verkettung selbst zur Quelle von noch mehr Gravitation wird.
 


In der Summe also gilt:

Energie ( bzw. Kraftpotential ) erzeugt grundsätzlich Gravitation — frägt sich nur, mit welchem Vorzeichen:

Spannung etwa reduziert Gravitation, Druck erhöht sie.


 

  Beitrag 2053-140
-

 
 
An Henry und E...,
die selbst die Gleichungen der ART wohl niemals analysiert haben und deswegen Magueijos Aussage nicht einfach als Unsinn abtun sollten:


Grtgrt in 2053-128:
 
In der Summe also gilt:

Energie ( bzw. Kraftpotential ) erzeugt grundsätzlich Gravitation — frägt sich nur, mit welchem Vorzeichen:

Spannung etwa reduziert Gravitation, Druck erhöht sie.


 


Eben dieselbe Aussage findet sich auch auf Seite http://www.kosmos-bote.de/dunkleenergie.html, wo gelb hervorgehoben steht:

Zitat von Hans-Erich Fröhlich:
 
Negativer Druck bedeutet Zugspannung. In einem gespannten Gummiband entsteht  A n t i g r a v i t a t i o n !

Allerdings fällt die verglichen mit der Eigengravitation nicht ins Gewicht.

 


Natürlich kann ich nicht ausschließen, dass Fröhlich sein Wissen (so wie ich auch) nur aus Magueijos Buch hat.
Aber selbst wenn das so sein sollte, würde ich — als jemand, der Einsteins Gleichungen im Detail nicht untersucht hat — schon eher einem Experten auf dem Gebiet glauben als uns, die wir auf dem Gebiet doch einfach nur Laien sind.

Mit anderen Worten: Glauben kann man nur jemand, der Argumente für seine Meinung hat. Eben die aber vermisse ich in so manchen spitzen Bemerkungen hier.

 

  Beitrag 2053-34
Hinweis auf ein interessantes Buch

 
 
Henry in 2053-33:
Bauhof in 2053-32:
Hallo Henry,

die Galaxien bewegen sich nur aufgrund der gravitativen Eigenbewegungen die bereit Stueps erwähnt hat.
Diese Eigenbewegungen können vernachlässigt werden. Sonst stehen die Galaxien still und die Entfernungen zwischen den Galaxien vergrößern sich nur durch die Raumdehnung, die durch die Universum-Expansion verursacht wird. Und das ist keine Geschwindigkeit im Sinne der SRT. Das ist jedenfalls die Erklärung der heutigen Kosmologen. Oder hast du andere Quellen?

M.f.G. Eugen Bauhof

Wo in der SRT wird behauptet, Bewegung (Geschwindigkeit) hätte etwas mit der Gravitation zu tun? Das erklärt erst die ART. Es geht bei der Betrachtung der Galaxien, die sich aufgrund der Expansion von einander entfernen, allein um die Tatsache, DASS sie sich entfernen, der Grund für die Bewegung (im Sinne der SRT) spielt keine Rolle. Sie SRT sagt nur, dass die Zeit in zueinander bewegten Objekten im jeweils anderen Objekt in Bezug auf die eigene Bewegung unterschiedlich gemessen wird, und zwar wegen der Konstanz von c. Im Übrigen ist die Annahme eines "Blockuniversums", also eines Universums, in dem ALLES bereits geschehen ist, eine mögliche Folgerung aus der SRT, nämlich wegen der unterschiedlichen Zeitabläufe.

Hallo Henry,

ich habe dich nach deinen Quellen gefragt, aber es kamen keine, die deine Auffassung stützen. Ich denke, da muss ich etwas richtig stellen. Es kann aber auch sein, dass wir aneinander vorbeireden. Deshalb zitiere ich den "Altmeister" der Kosmologie, Edward R. Harrison. Er schreibt auf Seite 338 seines Buches [1 folgendes:

Zitat:
In der speziellen Relativitätstheorie lernen wir, dass sich nichts schneller durch den Raum bewegt als Licht. Wie kann dann die Fluchtgeschwindigkeit schneller als das Licht sein? Die Antwort lautet, dass die Galaxien sich überhaupt nicht durch Raum bewegen, sondern durch die Expansion des intergalaktischen Raumes auseinandergetragen werden.

Vielleicht hat dich irritiert, dass ich geschrieben hatte: Die Galxien stehen still. Damit meinte ich, dass sich Galaxien nicht durch den Raum bewegen, so wie es Harrison formuliert hat.

Und weiter zitiere ich von Seite 341:

Zitat:
Was wir In der speziellen Relativitätstheorie gelernt haben, trifft nur für die Bewegung im Laboratorium, im Sonnensystem und in unserer Galaxie zu, nicht aber auf das Universum als Ganzes. Alle lokalen Geschwindigkeiten sind im kosmischen Sinn besondere und können die Lichtgeschwindigkeit nicht übertreffen.

Die Fluchtgeschwindigkeit jedoch ist kein lokales Phänomen; sie ist das Ergebnis der Ausdehnung des Raumes und stimmt nicht mit der speziellen Relativitätstheorie überein. Zusammenfassend können wir sagen, dass Bewegung in einem expandierenden Universum aus Fluchtgeschwindigkeiten und Eigenbewegungen zusammengesetzt ist; Fluchtgeschwindigkeiten entstehen aus der Raumexpansion und sind grenzenlos; und Eigengeschwindigkeiten entstehen aus der Bewegung durch den Raum und stimmen mit der speziellen Relativitätstheorie überein.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1 Harrison, Edward R.
Kosmologie: Die Wissenschaft vom Universum.
Darmstadt 1983
ISBN=3-87139-078-X
 

  Beitrag 2053-107
Über das Vakuum

 
 
Henry in 2053-106:
 
die entsprechende Kraft - was immer sie sein mag - wirkt auf die Raumzeit selbst, sie erschafft die Raumzeit. Es gibt keine "Kugel unterhalb" unserer Raumzeit,
das Vakuum ist dimensionslos.


Dass jene Kraft die Raumzeit  e r s c h a f f t , finde ich sehr treffend ausgedrückt.

Das Vakuum als dimensionslos zu bezeichnen, ist aber sicher falsch: Als Vakuum bezeichnet man doch einfach nur Raum, in dem sich keine Materie findet.
Das Vakuum ist ein Teil des raumzeitlichen Raumes, in dem sich außer virtuellen Teilchen rein gar nichts findet.
Es hat ebenso viele Dimensionen wie die Raumzeit selbst.

Ein Raum außerhalb der Raumzeit — in den hinein die Raumzeit expandieren könnte — existiert nach heutigem Wissen gar nicht.
Sollte es so einen Raum dennoch geben, ist er uns unzugänglich, seinem Wesen nach völlig unbekannt, und durch Menschen wohl auch gar nicht erforschbar.

 

  Beitrag 2053-168
Zu Hawkings Weltmodell (und seiner imaginären Zeit)

 
 
Henry in 2053-167:
 
Hawking nimmt die vierdimensionale Raumzeit und projiziert senkrecht darauf seine imaginäre Zeit.


Hallo Henry,

genau das verwirrt mich: Ich kann nicht einsehen, warum in Hawkings Modell die Zeit gleich zweimal da sein sollte (einmal als Teil der Raumzeit und dann nochmals als imaginäre Zeit, die außerhalb dieser Raumzeit zu finden ist).

Was Du und Eugen die imaginäre Zeit nennt, scheint mir nur der Scharparameter zu sein, der verschieden weit expandierte Versionen der Raumzeit voneinander zu unterscheiden gestattet.

Als Scharparameter modelliert diese Dimension dann statt der Zeit nur zeitliche Reihenfolge jener Versionen der Raumzeit.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2053-179
-

 
 
Hallo Harti,

ich glaube eher, dass Hawking (wie ja vormals schon Minkowski) aus rein mathematischen Gründen zu komplexen Zahlen griff — siehe hierzu auch Beitrag 2053-101.

Gruß, grtgrt


In diesem Zusammenhang mag interessant sein, was uns auf Seite http://www.einstein-online.info/vertiefung/Pfadintegral gesagt wird:

Zitat von Markus Pössel: "Auf allen möglichen Wegen zum Ziel" in: Einstein Online Vol. 2 (2006), 1115:
 
Pfadintegrale konkret zu berechnen ist mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Ein wichtiges Beispiel bietet die Elementarteilchenphysik, deren grundlegende Modelle aus der Verbindung von Quantentheorie und Spezieller Relativitätstheorie hervorgehen. Dort ist das Pfadintegral ein wichtiges Werkzeug, um auszurechnen, wie Elementarteilchen miteinander wechselwirken.

Die eigentliche Rechnung allerdings verwendet einen mathematischen Kunstgriff:
    Überall dort, wo in den Feynmanschen Formeln die Zeitkoordinate t auftaucht, fügt man einen Faktor i hinzu (die sog. imaginäre Einheit, ein algebraisches Symbol, das dadurch definiert ist, dass sein Quadrat den Wert minus Eins ergibt). Dann wird das Pfadintegral ausgerechnet, und am Ende wird die Einfügung all der Faktoren i wieder rückgängig gemacht.

Die Ersetzung mag künstlich und unmotiviert scheinen. In gewisser Weise hebt sie die Unterscheidung zwischen der Zeitkoordinate und den drei Raumkoordinaten auf. Entscheidend ist aber, dass das Feynmansche Rezept mit dieser Zusatzprozedur die richtigen Antworten für die Wahrscheinlichkeiten von Teilchenreaktionen liefert.

Das lässt sich sogar beweisen, wie zwei Physiker, der Schweizer Konrad Osterwalder und der Deutsche Robert Schrader zeigen konnten: Die Eigenschaften einer herkömmlichen Quantentheorie, die auf der Raumzeit der SRT definiert ist, lassen sich exakt aus dem Feynman-Rezept für eine korrespondierende, » imaginär-zeitige « Raumzeit rekonstruieren.
 

 

  Beitrag 2053-114
Hawking über den Bezug zwischen Wirklichkeit und physikalischem Modell

 
 
Henry in 2053-113:
Bauhof in 2053-110:
Hallo Stueps,

bei Kaluza-Klein ist das so, da sind die Dimensionen nur in Maßstäben der Planck-Länge ausgedehnt.
Hingegen bei Stephen Hawking sind die Dimensionen kosmologisch ausgedehnt. Stephen Hawking hat die von dir und Henry erwähnten Effekte sicherlich bedacht.

M.f.G. Eugen Bauhof

Ja, klar, aber - mal den Urknall vorausgesetzt - fing das (oder der?) gesamte Schlamassel doch genau in diesen Größenordnungen an (Kaluza-Klein)! Wäre unter diesen Voraussetzungen denn ein stabiler Kosmos entstanden? Die Frage bei Hawking bleibt, ist es ein rein mathematisches Modell, oder wie wollen wir seine "imaginäre Zeit" interpretieren? Ach ja, Penrose und die komplexen Zahlen! Nach ihm - ich befasse mich gerade zum ersten Mal damit - scheint es einen tiefen Zusammenhang zwischen den komplexen Zahlen und physikalischen Entfernungsbestimmungen und Werten zu geben. So ist z. B. der Spin von Elementarteilchen nur mit komplexen Zahlen zu bestimmen - es scheint, dass "i" mehr ist als nur ein rechnerisches Hilfsmittel.

PS: in Deutschland meist "der Schlamassel", geht aber beides.

Hallo Henry,

ja, es ist bisher nur ein mathematisches Modell von Stephen Hawking. Er schreibt dazu auf Seite 8 seines Buches [1 folgendes:

Zitat:
Ich nehme den positivistischen Standpunkt ein, dass eine physikalische Theorie nur ein mathematisches Modell darstellt und dass es nicht sinnvoll ist, zu fragen, ob dieses der Realität entspricht. Man kann nur fragen, ob seine Vorhersagen mit den Beobachtungen in Einklang stehen.

Timothy Ferris reflektiert das mit der imaginären Zeit in seinem Buch [2 auf den Seiten 304 und 414 wie folgt:

Zitat:
Das mathematische Verfahren, das zu diesem schönen Ergebnis führt, stammt aus Feynmans Methode der Summe über Geschichten. Hawking beschreibt die Zeit in Form von imaginären Zahlen. In der Methode von Feynman beseitigt die Verwendung der imaginären Zahlen alle Unterschiede zwischen Raum und Zeit.
[...
Dieser Keine-Grenzen-Aspekt der Wellenfunktion von Hartle und Hawking ergibt sich, weil ihre Urheber Geometrien verwendet haben, für die Zeit und Raum gleichberechtigt sind. Das elegante Ergebnis ist, dass sich der Pfeil der Zeit – bei dem sich die Zeit nur vorwärts bewegt, wie in dem von uns bewohnten klassischen Universum – aus der Geometrie selbst ergibt und nicht von außen auferlegt wird. Durch die Abschaffung jedes ersten Augenblicks wird auch die Anfangssingularität abgeschafft.

Zum gleichen Thema "imaginäre Zeit" schreibt Berthold Suchan in seinem Buch [4 auf Seite 156 folgendes:

Zitat:
Bei dem von Hartle und Hawking gewählten euklidischen Pfadintegral wird die Metrik der Raumzeit mit einer euklidischen Signatur versehen – im Gegensatz zur Metrik der üblichen Minkowski-Raumzeit. Der Grund für dieses Vorgehen liegt darin, dass bei der Behandlung von quantenmechanischen Tunneleffekten das Impulsquadrat in klassisch verbotenen Bereichen negativ ist; somit wird in dem euklidischen Zugang die Zeitkoordinate naheliegend imaginär angenommen. Zugleich enthält dieser euklidische Zugang eindeutige Annahmen über die Randbedingungen der Wellenfunktion des Universums.

Das Hartle-Hawking-Universum hat keinen Anfang, kein Ende und keinen Rand in Raum und/oder Zeit. Es existiert ohne äußeren Raum oder äußere Zeit. Hawking fasste die Entdeckungen von COBE als wesentliche Bestätigung seiner Keine-Grenzen-Hypothese auf. Das berichtet Klaus Mainzer in seinem Buch auf Seite 84:

Zitat:
Nach Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation müssen aber kleinstmögliche Ungleichheiten vorgelegen haben, die sich in der anschließenden Inflationsphase so verstärkt haben, bis sie groß genug waren, um heute beobachtbare Strukturen zu erklären.

1992 hat der Satellit Cosmic Background Explorer (COBE) erstmals sehr geringfügige richtungsabhängige Intensitätsschwankungen der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung entdeckt. Diese Rückstandsstrahlung stammt aus der heißen Urphase des Universums.

Die gemessenen Abweichungen stimmten außerordentlich gut mit den Berechnungen der Keine-Grenzen-Hypothese überein. Hawking fasste daher die Entdeckungen von COBE als wesentliche Bestätigung seiner Keine-Grenzen-Hypothese auf.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1 Hawking, Stephen und Penrose, Roger
Raum und Zeit.
Reinbek bei Hamburg 1998
ISBN=3-498-02934-7

[2Ferris, Timothy
Chaos und Notwendigkeit.
Report zur Lage des Universums.
München 2000
ISBN=3-426-27078-1

[3 Mainzer, Klaus
Hawking.
Freiburg im Breisgau 2000
ISBN=3-451-04879-5

[4 Suchan, Berthold
Die Stabilität der Welt.
Eine Wissenschaftsphilosophie der Kosmologischen Konstante.
Paderborn 1999
ISBN=3-89785-031-1
 

  Beitrag 2053-151
Homogen und isotrop

 
 
Stueps in 2053-149:
Grtgrt in 2053-148:
Hallo Stueps,

das Universum ist nur im Groben (d.h. über riesige kosmische Entfernungen hinweg unter Vernachlässigung lokaler Schwankungen) isotrop und homogen.

So die vorherrschende Meinung, Gebhard. Es gibt jedoch Daten, die anders interpretiert werden können, und die scheinen sich aus meiner Sicht zu mehren, jedenfalls stolpere ich immer wieder über solche Aussagen.

Grüße


Ich denke, es macht einen Unterschied, welche konkrete Eigenschaft des Universums man jeweils betrachtet:
  • Was z.B. die Verteilung von Masse betrifft, ist das Universum sicher NUR im Groben homogen und isotrop.
  • Wenn es aber um die Gültigkeit der Naturgesetze geht, sieht die Sache in der Tat ganz anders aus: Sie gelten überall gleichermaßen, so dass die  Q u a l i t ä t  des Raumes und seines Inhalts tatsächlich überall die Gleiche ist.

 

  Beitrag 2053-149
-

 
 
Grtgrt in 2053-148:
Hallo Stueps,

das Universum ist nur im Groben (d.h. über riesige kosmische Entfernungen hinweg unter Vernachlässigung lokaler Schwankungen) isotrop und homogen.

So die vorherrschende Meinung, Gebhard. Es gibt jedoch Daten, die anders interpretiert werden können, und die scheinen sich aus meiner Sicht zu mehren, jedenfalls stolpere ich immer wieder über solche Aussagen.

Ich suche jetzt doch einmal:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/esa-tele...

Besonders hier, leider auf englisch, es existiert aber auch ein identischer deutscher Artikel:

http://arxiv.org/abs/1211.6256

hier ein Artikel, der den zuvor genannten Cluster erwähnt (diesmal auf deutsch):

http://www.wissenschaft.de/home/-/journal_content/5...

Soll erst mal reichen.
Grüße
 

  Beitrag 2053-156
-

 
 
Stueps in 2053-149:
Grtgrt in 2053-148:
Hallo Stueps,

das Universum ist nur im Groben (d.h. über riesige kosmische Entfernungen hinweg unter Vernachlässigung lokaler Schwankungen) isotrop und homogen.

So die vorherrschende Meinung, Gebhard. Es gibt jedoch Daten, die anders interpretiert werden können, und die scheinen sich aus meiner Sicht zu mehren, jedenfalls stolpere ich immer wieder über solche Aussagen.

Ich suche jetzt doch einmal:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/esa-tele...

Besonders hier, leider auf englisch, es existiert aber auch ein identischer deutscher Artikel:

http://arxiv.org/abs/1211.6256

hier ein Artikel, der den zuvor genannten Cluster erwähnt (diesmal auf deutsch):

http://www.wissenschaft.de/home/-/journal_content/5...


Hi Stueps,

gerade die Bilder 3, 5 und 6 der Fotostrecke im ersten dieser Artikel sind doch wirklich Beweis meiner Behauptung.

Und gleich im ersten Satz des dritten Artikels steht: "Das Universum enthält zwar unzählige Galaxien, Galaxienhaufen und Cluster, ist aber - betrachtet man einen ausreichend großen Ausschnitt - dennoch relativ homogen. Das jedenfalls besagt das kosmologische Prinzip".

Wieso also siehst Du hier einen Widerspruch zu meiner Aussage, unser Universum sei nur aus grober Sicht heraus homogen?

 

  Beitrag 2053-164
Erst das Inflationsmodell hat die Kosmologie vom Geruch der Esoterik befreit

 
 
U...bus in 2053-163:
 
Ich glaube, die Kosmologie hat sich viel zu weit von der menschlichen Vernunft entfernt und gehört heute eher zur Esoterik als zur Naturwissenschaft.


Das zu hören ist wirklich amüsant — vor allem dann, wenn man liest, was Magueijo in 2003 über die Zeit vor 1980 schrieb, über die Zeit also, in der Alan Guth das Inflationsmodell entwickelt hat:

Zitat von Magueijo (2003):
 
Damals war Guth Anfang dreißig und in einer entscheidenden Phase seiner Laufbahn.

Daher hätte ihn die Kosmologie eigentlich gar nicht interessieren dürfen, galt sie damals doch keineswegs als ehrbare Disziplin der Physik. Vielmehr sah man in ihr eine wissenschaftliche Betätigung, die ein junger Adept der Zunft besser mied wie die Pest, um sie etablierten älteren Wissenschaftlern zu überlassen, die bereits unter Gehirnerweichung litten.

Heute, da die Kosmologie nicht mehr geächtet ist, wird sie seltsamerweise nur noch von älteren Wissenschaftlern für Zeitverschwendung gehalten — ein ganz merkwürdiger sozialer Rollentausch.
 

 

  Beitrag 2053-169
Warum Kosmologie heute durchaus auch der Experimentalphysik entspricht

 
 
U...bus in 2053-166:
Darum geht es nicht. Ich wiederhole

Unser einziges Wahrheitskriterium ist nun mal die Evidenz einer Wahrnehmung und Wahrnehmung erfordert ein beobachtbares Experiment.

Nur das Experiment entscheidet über wahr oder falsch. Und solange die mathematischen Modelle/Postulate nicht experimentell dargestellt werden können haben sie keinen höheren Wahrheitsgehalt als die Schöpfungstheorie. Man kann dran glauben oder es auch sein lassen.


Ja, U...bus, das sehe ich ebenso.

Tatsache aber ist, dass spätestens seitdem man die kosmische Hintergrundstrahlung entdeckt hat und mit modernen Forschungssatteliten (wie etwa COBE und PLANCK) immer genauer vermessen konnte, doch sehr viele Beobachtungsdaten zur Verfügung stehen — Daten, auf die man sich, was Genauigkeit betrifft, weit mehr verlassen kann als noch vor wenigen Jahren.

Auch die Zahl der Galaxien und Sterne, deren Eigenschaften man genauer zu untersuchen fähig wird, steigt ständig und schnell.

Damit, so denke ich, geht deine Klage doch ziemlich ins Leere.

Gruß, grtgrt

Siehe auch Planck 2013 Results Papers
 

  Beitrag 786-80
Zur Geschichte unseres Universums

 
 
Real in 786-6:
Die Frage war kosmologisch gemeint und lautete:

Wie kann man über die Entfernung bzw. das Alter einer Lichtquelle Rückschlüsse auf einen Urknall und dessen Raumverhalten machen?

Mir leuchtet dabei nicht ein, wie etwas schon vor 14 Mrd. Jahren Licht aus einer entsprechenden Entfernung aussenden konnte, wo es doch gerade erst in sich entstand und relativ klein war.

Ich zweifle damit die einfache Logik der Urknall-Theorie an oder wo liegt mein Gedankenfehler?
Wäre nett, wenn mir jemand diese Logik begreiflich machen könnte.... Real


Hi Real,

auch mich beschäftigt diese Frage, und wenn man VSL-Theorien mal ignoriert (also annimmt, dass die Lichtgeschwindigkeit sich seit dem Urknall nie geändert hat und tatsächlich im gesamten Universum dieselbe ist), so könnte sich der grüne Teil deiner Frage beantworten wie folgt:

Man glaubt heute, dass das Universum sich aufbläht wie ein Hefeteig, in dem sich "Rosinen" finden: Raum-Regionen mit großer Materiedichte, deren Volumen sich NICHT ebenso aufbläht, da hier die Gravitationskraft dem Druck, der überall sonst die Aufblähung des Raumes zur Folge hat, allzu stark entgegenwirkt. Jene Aufblähung hat heute z.B. zur Folge, dass der Abstand zwischen den Rosinen pro Megaparsec (etwa 3.24 Mio. Lichtjahre) jede Sekunde um etwa 74 km wächst.

Die älteste Galaxie, die Astronomen bisher entdeckt zu haben glauben, ist mehr als 13 Mrd. Jahre alt und lebt in einer Rosine G, die deswegen heute von Ort unserer Milchstraße, den ich jetzt mal die Rosine M nenne, gut 45 Mrd. Lichtjahre entfernt ist. Dass das mehr als nur 13 sind, liegt daran, dass der Abstand zwischen G und M ja auch während der Zeit, die das Licht zu uns unterwegs war, ständig größer wurde.

Auf die Zahl 40 kommt man, da man zu wissen glaubt, wie sich die Aufbläh­geschwindigkeit entwickelt hat, nachdem das Universum etwa 400 Mio. Jahre alt war.

Wie sie vorher war, kann man wohl gar nicht wissen, da die kosmische Hintergrundstrahlung das älteste Licht ist, welches uns ein klares Bild zeichnen kann. Noch älteres, bei uns ankommendes Licht ist stark gestreut, kann uns also nur Bilder von damals Existierendem zeichnen, die aussehen als hätte man es durch eine Milchglasscheibe photographiert. Das liegt daran, dass sich Materie damals noch nicht zu Atomen gruppiert hatte: Jene sind elektrisch neutral und streuen das Licht deswegen nicht, sich vorher unabhängig voneinander bewegende Materieteilchen aber — Protonen, Elektronen, und was sonst noch — tragen Ladung und haben das Licht deswegen ständig in jede nur denkbare Richtung abgelenkt.

Dass der Urknall — wie man erst kürzlich neu nachgerechnet hat — vor etwa 13.81 Mrd. Jahren stattfand, bedeutet nichts anderes, als dass der Abstand zwischen G und M damals auch nicht größer als nur eine Plancklänge war (bitte beachte: Was ich G und M nenne, sind Raumregionen. Zu sich nicht mehr weiter aufblähenden Rosinen wurden jene Regionen erst später, als sich dort ganz massiv Materie zu verklumpen begann und so jene Galaxie und unsere Milchstraße entstanden).

Dies mal als korrekt angenommen und zudem berücksichtigt, dass die Aufblähgeschwindigkeit des Raumes, wie man weiß, NICHT durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist, also unmittelbar nach dem Urknall so gut wie jede Größe gehabt haben kann, ergibt sich:
  • Deine Annahme "wo es [= jene Galaxie] doch gerade erst in sich entstand und relativ klein war" muss als falsch bezeichnet werden
  • und über das gesamte Geschehen während der Kindheit unseres Universums (sprich: als es noch keine 400 Mio Jahre alt war) können selbst Physiker und Kosmologen bislang nur spekulieren.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 786-82
Wie relativ ist das Alter unseres Universums?

 
 
Harti in 786-81:
Hallo Grtgrt,

über den Umstand, dass das Universum keinen vom Beobachter unabhängigen Mittelpunkt hat und in der Folge auch kein Rand bestimmt werden kann, ist man sich wissenschaftlich überwiegend einig, oder ? Das bedeutet, Absolutheitsvorstellungen räumlicher Art sind wissenschaftlich obsolet.

Muss man dann nicht auch annehmen, dass Überlegungen zu einem zeitlichen Anfang und Ende des Universums in einem absoluten Sinn nicht wissenschaftlich sind?


Ja Harti, das ist wohl so.

BEGRÜNDUNG: Da es keinen absoluten (sprich: ortsunabhängigen) Zeitbegriff gibt, können wir nur darüber sprechen, wie alt das Universum aus unserer Sicht heraus sein kann.

Meines Wissens nach aber hat bisher aber auch niemand behauptet, dass das Alter des Universums aus Sicht sämtlicher Beobachter gleich sei.
Andererseits aber müsste genau das Folge des kosmologischen Prinzips sein (welches ja postuliert, dass das Universum homogen und isoptrop ist, sich aus Sich aller Beobachter also qualitativ gleich darstellt).

Gruß, grtgrt


PS: Es scheint mir richtig, zu sagen: Ja, grundsätzlich ist all unsere Wahrnehmung relativ (sprich: abhängig von dem Ort im Universum, an dem wir uns befinden). Über all diese Orte hinweg muss sich aber — des kosmologischen Prinzips wegen — immer dieselbe Sicht auf Entstehung und die Qualität der Entwicklung des Universums seit dem Urknall ergeben.

Wahrscheinlich liegt das daran, dass der Urknall ja nicht an  e i n e m  Ort stattfand, sondern dass

wirklich  j e d e r  Ort im Universum Teil des Ortes ist, an dem der Urknall stattfand und immer noch stattfindet.


 

  Beitrag 786-87
Gravitationswellen aus dem eben geborenen Universum

 
 

Eine Möglichkeit, die Geburt des Universums doch noch zu beobachten



Durch Beobachtung Wissen darüber zu sammeln, was in unserem Universum vor sich ging noch  b e v o r  es etwa 400 Mio Jahre alt war, scheint möglich über die Beobachtung von Gravitationswellen (die registrierbar zu machen nun in greifbare Nähe rückt):

Zitat von Maalampi, S 147 (2006):
 
Einige Urknallmodelle sagen messbare Gravitationswellen voraus, die unmittelbar nach dem Ende der sog. Planckzeit entstanden sind, also 10-45 sec nach dem Beginn des Urknalls.


Der Herausforderung, eine Gravitationsantenne zu bauen, die hinreichend sensibel sein wird, solche Wellen noch zu entdecken, stellt sich ein durch NASA und ESA gemeinsam verantwortetes Projekt LISA (Laser Interferometer Space Antenna), welches ab 2020 Messungen von ganz unglaublicher Genauigkeit ermöglichen wird:

Zitat von Maalampi, S 144 (2006):
 
Die Messung erfolgt im Weltall durch 3 Satelliten, die in der Formation eines gleichseitigen Dreiecks fliegen und jeweils 5 Mio Kilometer voneinander entfernt sind.
Mit Hilfe von Laserstrahlen werden in diesen Satelliten die Abstände zwischen den Testkörpern gemessen.

Bewegen sich die Satelliten in der Größenordnung von nur einer Haaresbreite — tatsächlich reicht auch der millionste Teil einer Haaresbreite — näher aufeinander zu, so entdeckt das Interferometer diese Bewegung.
 

Solche Präzision ist schier unglaublich, wenn man berücksichtigt, wie weit die Satelliten voneinander entfernt sind. Ein Critical Design Review in 2010 aber scheint bestätigt zu haben, dass diese Genauigkeit tatsächlich erreichbar sein wird.

Nebenbei: LISA reagiert empfindlich auf langsame Schwingungen (auf solche, bei denen die Dauer einer Schwingung zwischen 10 und 10.000 sec liegt). Solche Raum­wellen werden durch die Bewegung großer Himmelskörper erzeugt, z.B. durch superschwere Schwarze Löcher.

Mir persönlich stellt sich die Frage, wie solche Gravitationswellen schon im ganz jungen Universum entstanden sein können: Energie hatte sich zu jener Zeit ja noch nicht mal zu Atomen verklumpt (!).

 
PS: Wie ich eben lese, sah sich die NASA schon 2011 gezwungen, einer Budgetkürzung wegen aus dem Projekt LISA auszusteigen. Es wird nun durch die ESA alleine fort­geführt unter dem Namen eLISA. Der ursprüngliche Terminplan ist so natürlich nicht mehr zu halten ... Wurde es im Mai 2012 ganz aufgegeben?

 

  Beitrag 786-88
Interessantes zu Gravitationswellen

 
 

Interessantes zu Gravitationswellen


Zitat von Maalampi, S 144:
 
Findet in einer Entfernung von 10.000 Lichtjahren eine Supernova-Explosion statt, so führt die dadurch erzeugte Gravitationswelle dazu, dass die Körpergröße der Menschen für einen Moment um ungefähr den hundertsten Teil eines Atomkerns größer oder kleiner wird.

Der Raum ist voller kleiner Gravitationsschwingungen, ganz so wie er heute voller Radiowellen, Handywellen und anderer Formen elektromagnetischer Strahlung ist.
 


Zitat von Maalampi, S 147:
 
Für die [ von der ART vorausgesagte] Existenz von Gravitationswellen gibt es bislang nur eine — indirekte — Bestätigung:

Im Jahr 1974 entdeckten Russell Hulse und Joseph Taylor mit einem Radioteleskop den Doppelpulsar PSR1913 + 16, ein System zweier schnell rotierender Neutronensterne. Sie umkreisen einander mit hoher Geschwindigkeit (alle 8 Std ein Mal). Man stellte fest, dass die Umlaufzeit langsam aber sicher kürzer wird, was zeigt, dass jene Neutronensterne einander in immer kleinerem Abstand umkreisen.

Die ART sagt genau das vorher: Das System verliert ständig Energie, indem es Gravitationswellen in den Raum abstrahlt, weswegen sich die Sterne annähern.
 

Hulse und Taylor erhielten für diese ihre Entdeckung 1993 den Nobelpreis.

 

  Beitrag 2065-4
-

 
 
Quante in 2065-3:
 
Das unsrige Universum, so wie wir es gegenwärtig in seinen Grenzen grade noch so erkennen können, mag ein Alter von ungefähr 14-15 Mrd. Jahre haben, denn in seiner räumlichen Ausdehnung nimmt es ein Volumen ein, für die das Licht 14 Mrd. Jahre benötigte um es zu "durchlaufen", zurückzulegen.

Der Raum, da gegen (bewußt nicht "dagegen" geschrieben), hat für mich eine Ausdehnung die ins absolut Unendliche geht. Der Raum kann und sollte daher selbst keine Begrenzung für sich aufweisen.

Das bedeutet unser Universum kann in etwa ein Alter von 14-15 Mrd Jahre haben, der Raum da gegen, ist alterslos, alterungslos, es hat ihn immer gegeben und wird es immer geben, eine Altersangabe macht keinen Sinn, da er in seiner Ausdehnung unendlich.
 


Hallo Quante,

die meisten Nichtphysiker stellen sich das wohl genau so vor.

Physiker und Kosmologen aber sind inzwischen wirklich überzeugt davon — und verfügen über zahlreiche Hinweise darauf —, dass der Raum  n i c h t  unabhängig von seinem Inhalt entstand, sondern dass er stattdessen ein Aspekt eben dieses Inhaltes ist.

Raum existiert nur dort, wo auch Energie ist (und sei es nur sog. Vakuumenergie).

Der allgegenwärtigen Quantenfluktuation wegen müssen wir ihn als etwas Lebendiges begreifen.

Mathematiker — und deswegen auch Physiker und Kosmologen — können sich sehr wohl einen Raum vorstellen, der keine Grenzen hat, aber doch nur von endlichem Durchmesser ist (in dem Sinne, dass Wege durch den Raum — genauer: Geodäten im Sinne der ART etwa — nicht beliebig lang sein können ohne am selben Punkt mehrfach vobeizukommen).


Tatsache ist:

Nach aktueller Lehrmeinung ist der Raum grenzenlos. Ob er endliche Ausdehnung hat, ist eine noch offene Frage.

Er bläht sich derzeit auf wie ein Hefeteig, was aber nicht bedeuten muss, dass er endlich ist.

Hätten der Raum und seine Dimensionen schon vor dem Inhalt des Universums bestanden (d.h. schon bevor es irgend etwas, Energie etwa, darin gab), könnte der Ur-
knall wirklich nur wie eine — von einer ganz bestimmten Stelle ausgehende — Explosion gewirkt haben. Diese Stelle müsste dann in einer bestimmten Richtung von uns angesiedelt sein. Was Astronomen aber wirklich beobachten, spricht dafür, dass wir uns dann an genau dieser Stelle — im Zentrum jener Explosion — befinden müssten. Wie sonst könnten sich dann nämlich alle fernen Galaxien radial von uns und gleichzeitig vom Explosionszentrum weg bewegen?

Kurz: All unsere Beobachtungen deuten auf überall im Großen gleichmäßige Aufblähung des Raumes hin. Damit ist der gesamte Raum identisch mit dem Punkt, der den Urknall hervorgebracht hat, und jener Urknall kann erst dann als beendet gelten, wenn das Universum aufgehört hat, sich weiter zu vergrößern und zu gestalten.


Gruß, grtgrt

 

  Beitrag 2065-6
-

 
 

Quante in 2065-5:
 
Von daher läßt sich deine Behauptung: » Raum existiert nur dort, wo auch Energie ist (und sei es nur sog. Vakuumenergie) « ganz einfach ins gegenteilige Postulat umkehren: » Energie existiert nur dort, wo auch Raum ist «. Denn die Existenz von Energie ohne jeglichen sie umgebenden Raum erscheint mir zumindest hinter­fragungswürdig.


Ja, Quante, Du hast recht,

und deswegen halte ich  b e i d e  Aussagen für richtig (meine grüne und deine rote).

Es sind zwei Sichten auf etwas (unsere Welt), in dem sich Raum und Inhalt des Raumes einfach nicht voneinander trennen lassen.



Quante in 2065-5:
 
Du schreibst: "Physiker und Kosmologen ... sind ... überzeugt, dass der Raum...ein Aspekt eben dieses Inhaltes ist."

Wie kann etwas (der Raum), der in seiner Ausdehnung wesentlich größer und umfangreicher ist (sein soll), Aspekt eines kleinerem, dem Universum, sein?

... für mich ist das Universum lediglich eher noch ein "Aspekt" des Raumes. Wobei ich mich mit der Sichtweise anfreunden kann, daß es sehr, sehr viele verschiedene Universen geben kann.


Lassen wir das Multiversum mal außen vor (es ist ja bislang nur Spekulation, und selbst wenn es mehrere Universen geben sollte, bedeutet das noch lange nicht, dass sie in etwas eingebettet sein müssen, was die Bezeichnung "Raum" rechtfertigen würde).

Was ich den Lichthorizont nenne, ist eine (beobachterspezifisch definierte, nur gedanklich existierende) Kugeloberfläche,
  • deren Radius sich aus dem Alter des Universums und seiner bisherigen Expansionsrate ergibt
  • und deren Mittelpunkt der Ort ist, an dem sich der Beobachter befindet.

Der gesamte Raum wird komplett abgedeckt durch eine Vereinigung solcher Kugeln, denn einen Beobachter kann man sich ja überall positioniert vorstellen.
Sterne und Galaxien finden sich also innerhalb  u n d  außerhalb so eines Lichthorizontes — wobei das Licht der sich außerhalb befindenden den Beobachter aber nicht erreichen kann, so dass er jene Himmelskörper niemals zu Gesicht bekommt.

Deine Annahme also, ich hätte direkt oder indirekt behauptet, der Raum sei ausgedehnter als das Universum, ist nur ein Missverständnis deinerseits (und würde ja auch dem allseits anerkannten kosmologischen Prinzip widersprechen).



Was nun den Raum als "Aspekt" betrifft, erinnere ich an Brian Greenes Aussage auf Seite 485 seines Buches The Fabric of the Cosmos :

Zitat von Greene:
 
More and more, these clues point toward the conclusion that the form of spacetime is an adorning detail that varies from one formulation of a physical theory to the next, rather than being a fundamental element of reality. Much as the number of letters, syllables, and vowels in the word cat differ from those in gato, its Spanish translation, the form of spacetime — its shape, its size, and even the number of its dimensions — also changes in translation.
 


Diese seine Aussage bedeutet:

Was wir als "Raum" — ohne seinen Inhalt — sehen, ist vor allem eine mathematische Hilfskonstruktion, die uns erlaubt, unser  M o d e l l  der Raumzeit verständlich zu formulieren. Da nun aber jedes Modell nur bestimmte Aspekte des zu modellierenden Gegenstandes mehr oder weniger gut durch Analogien beschreibt, ist kein Modell konkurrenzlos oder allzu wörtlich zu nehmen. Sogar was die Zahl der Dimensionen unser Welt betrifft, sind sie sich keineswegs immer einig und können dennoch sehr gute Modelle sein (!).

Treffendes Beispiel hierfür sind die ART und die Quantentheorie: Beide sind gut erprobt und extrem nützlich, machen aber doch auch Aussagen, die — wenn man eine bestimmte Größenskala zugrundelegt — von entsprechenden Aussagen der jeweils anderen deutlich abweichen.

Kein Wunder: Denn jede der beiden entstand ausgehend von Beobachtungen, die sich wirklich deutlich machen nur für besonders große bzw. besonders kleine Objekte. Somit war fast zu erwarten, dass jedes der beiden Modelle irgendwo hinkt.

 

  Beitrag 2102-30
Lichthorizont und Ereignishorizont (= Zeithorizont)

 
 
Einige Bemerkungen zum "kosmischen Ereignishorizont", denn die Sache liegt nicht ganz so einfach. Man muss genau auseinander halten, WELCHEN Horizont man meint, nämlich den "Beobachtungshorizont" oder den "Ereignishorizont" (ich muss zugeben, dass ich daran auch nicht immer denke, weil ich mich zu selten damit beschäftige).

Der Beobachtungshorizont begrenzt die Sicht eines Beobachters in die Ferne des Alls insofern, als er die Grenze für den Bereich darstellt, über den wir BIS ZU EINEM BESTIMMTEN ZEITPUNKT noch keine Informationen erhalten haben. Dieser Horizont - diese Grenze - erweitert sich mit LG, wird also ständig größer. Wir erhalten ständig mehr Informationen aus Bereichen des Kosmos, die so Schritt für Schritt zugänglich werden. Ist das irgendwie ein Widerspruch zu Expansion des Kosmos selbst? Nein, denn was wir sehen, IST NICHT DIE GESAMTE AUSDEHNUNG DES KOSMOS. Er Beobachtungshorizont dehnt sich in einen BEREITS VORHANDENEN RAUM hinein aus. Der Bereich, den wir auf diese Weise für uns werden in Zukunft erschließen können (rein theoretisch, versteht sich), beträgt etwa achtundvierzig Milliarden Lichtjahre.

Der Ereignishorizont begrenzt den Bereich, hinter den wir niemals werden blicken können, er wird definiert als die Grenze, hinter der sich der Raum mit größer c ausdehnt. DIESER Raumbereich wird nach Schätzungen als zwischen dreißig und einhundert Größenordnungen größer vermutet, als die erwähnten achtundvierzig Milliarden Lichtjahre (wenn eine angenommenen Inflationsphase des Kosmos in den ersten Momenten korrekt ist).

Der Beobachtungshorizont bestimmt die Grenze, innerhalb derer es für Ereignisse kausale Zusammenhänge geben kann, der Ereignishorizont die Grenze, hinter der die Ereignisse keinen kausalen Zusammenhang haben können, weil nichts die Grenze der Lichtgeschwindigkeit ÜBERSCHREITEN kann, was nicht ausschließt, dass es JENSEITS dieser Geschwindigkeit ein "Irgendwas" gibt. Ein irgendwas, wohlgemerkt, das NICHT mit dem sich mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnenden Raum identisch ist, sondern sich auf die Möglichkeit von Bewegung INNERHALB des Raumes bezieht.

Für die Expansion des Raumes - oder besser der Raumzeit - spricht man übrigens nicht von "Geschwindigkeit", sondern von "Expansionsrate", es ist keine Bewegung innerhalb des Raumes, und so gesehen nicht eigentlich eine Geschwindigkeit, womit es auch zu keinen Widersprüchen zur Behauptung kommt, der Raum könne sich mit "Überlichtgeschwindigkeit" ausdehnen. Es macht auch wenig Sinn, von einer Bewegung des Raumes zu sprechen, denn diese "Bewegung" ist NICHT von einem Beobachter abhängig -oder anders - jeder Beobachter beobachtet das Selbe, was ja im Widerspruch zur "Relativität" der Bewegung steht.

Kein allzu leichtes Thema, verbessert mich, wo nötig!
 

  Beitrag 2102-31
-

 
 
Henry in 2102-30:
Der Bereich, den wir auf diese Weise für uns werden in Zukunft erschließen können (rein theoretisch, versteht sich), beträgt etwa achtundvierzig Milliarden Lichtjahre.
Dabei darf man nicht vergessen, daß dieses ankommende Licht abgeschickt wurde, als das Universum noch dichter zusammengezogen war. Wir sehen also sozusagen ein Abbild einer kleinen Briefmarke von Anno dazumal auf einer großen 3D-"Kinoleinwand" von heute.
 

  Beitrag 2068-7
Unser Zeitbegriff  e n d e t  am Zeithorizont

 
 
Harti in 2068-6:
Hallo C...,

ich habe ja schon mal für die SRT die Ansicht vertreten, ein Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit bedeute, dass die Raum- und Zeitkoordinate ihre Bedeutung ändern.

Dies hat zur Folge, dass ein Objekt nach Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit sich wieder in Richtung Zeitachse bewegt und damit langsamer wird.
Kann man sich im Rahmen der ART vorstellen, dass am Ereignishorizont Entsprechendes passiert ?
 


Hallo Harti,

was Du da sagst (oder glaubst) ist mit Sicherheit falsch, denn außerhalb unseres Zeithorizonts (der dort liegt, wo Objekte, die Ruhemasse haben, sich aus unserer Sicht nicht mehr langsamer als das Licht bewegen) gibt es den Begriff » Zeit aus unserer Sicht « gar nicht mehr: siehe Beitrag 2065-2.

Insbesondere lassen sich dort die Argumente von SRT und ART  n i c h t  mehr anwenden.

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 786-96
Durchmesser des uns heute sichtbaren Universums

 
 
Bernhard Kletzenbauer in 786-92:
 
Doch wie dem auch sei, durch das Summieren der Einzelgeschwindigkeiten erreicht man bei einer Entfernung von ungefähr 14 Mrd. Lichtjahren eine Expansionsgeschwindigkeit von 300000 km/s und mehr. Das bedeutet, daß Erde und Lichtquelle sich schneller als das Licht voneinander entfernen. Aus 40 Mrd. Lj. Entfernung kann noch kein Licht bei uns angekommen sein.

Es ist vielmehr so, daß das Licht der weitest entfernten Galaxie und der Hintergrundstrahlung losgeschickt wurde, als das Universum viel dichter zusammengepresst war (nicht zu einem Punkt!). Nehmen wir mal an, daß der Abstand zum Beispiel damals 1 Megaparsec war. Dann ist das Licht fast 14 Milliarden Jahre gegen die kosmische Expansion angerannt, und erst jetzt bei uns angekommen.
Also, Startentfernung 3 260 000 Lichtjahre, Entfernung bei Ankunft fast 14 000 000 000 Lichtjahre.


Na ja, qualitativ gesehen argumentieren wir ja beide gleich, und zudem ist die Rechnung komplizierter, als Du sie hier skizzierst, denn:
  • Die Expansionsgeschwindigkeit hat sich im Laufe der Zeit ja durchaus geändert (und dürfte ganz am Anfang deutlich größer als heute gewesen sein).
  • Und die Geschwindigkeit, mit der sich Galaxien von uns entfernen, wird mit zunehmender Entfernung immer größer.
  • Damit scheint es mir schon möglich, dass die Quelle des Lichtes, das heute bei uns ankommt, derzeit von uns deutlich weiter entfernt ist als nur 14 Mrd. Lichtjahre: Sie war damals noch innerhalb, ist aber heute weit außerhalb unseres Lichthorizonts.


Die von mir genannte Zahl ( 46 Mrd. Lichtjahre = Durchmesser des uns heute sichtbaren Universums ) wurde natürlich nicht von mir errechnet, sondern von MartinB oder von Leuten, denen er in seiner Rolle als Hochschullehrer für Physik traut (siehe auch die letzten Zeilen seines Artikels, wo sich eben diese Zahl findet).

Seine Zahlen werden bestätigt auf Wikipedias Seite The Observable Universe.

 

  Beitrag 786-105
-

 
 
Bernhard Kletzenbauer in 786-100:
Grtgrt in 786-96:
 
Die von mir genannte Zahl ( 46 Mrd. Lichtjahre = Durchmesser des uns heute sichtbaren Universums ) wurde natürlich nicht von mir errechnet, sondern von MartinB oder von Leuten, denen er in seiner Rolle als Hochschullehrer für Physik traut (siehe auch die letzten Zeilen seines Artikels, wo sich eben diese Zahl findet). 

Ich habe einen Artikel gelesen, in dem von verschiedenen Universum-Horizonten die Rede ist (Leuchtkraftentfernung, mitbewegte Entfernung, Winkeldurchmesserentfernung,...) Es kommt immer darauf an, von welcher Seite man es sieht.

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/0...


Die 46 Mrd. Lichtjahre sind ganz klar mitbewegte Entfernung.

Es gab da wohl auch unter Fachleuten einige Verwirrung. Daher wohl die Klarstellung im Papier Superluminal Recession Velocities (2001).
Siehe auch Wikipedias Seite The Observable Universe.

 

  Beitrag 2065-8
Kein Wesen hat unendlich weiten Lebensraum

 
 
In Beitrag 2065-7 wurde festgestellt, dass Objekte, deren Zeithorizont zueinander disjunkt ist, sich weder zeitlich noch räumlich in Beziehung zueinander setzen lassen.

Andererseits ist die Raumregion im Inneren des Zeithorizonts immer nur endlich groß — auch dann, wenn das Universum flach und unendlich groß sein sollte.

Beide Tatsachen zusammengenommen zeigen uns:


Selbst wenn unser Universum unendlich groß sein sollte, wohnen wir de facto doch in einem nur endlich großen Universum.

Unser Zeithorizont ist seine äußerste Grenze.

Obgleich sie nur gedanklich existiert und für je zwei Personen an leicht unterschiedlicher Stelle liegt,
wirkt sie wie eine real existierende Barriere, über die wir nicht hinwegkommen.


In letzter Konsequenz bedeutet das, dass jedes im All lebende Wesen sein ganz persönliches, eigenes Universum hat. Je weiter solche Wesen räumlich voneinander getrennt residieren, desto weniger überlappen sich ihre Universen (= maximal großen Lebensräume).


Obgleich diese virtuellen "Universen" sich oft stark überlappen, beginnen sie doch recht schnell, sich auseinander zu entwickeln:

Zitat von Maalampi, S. 84:
 
Zum Beispiel unterscheiden sich die Entfernungen zwischen Merkur und Sonne — in Abhängigkeit davon, ob die Messungen von der Oberfläche des Merkur oder von der Sonnenoberfläche aus durchgeführt werden — um etwa 100 Kilometer.

Zitat von Maalampi, S. 93:
 
Und: Auf der Oberfläche der Sonne geht die Zeit im Vergleich zur Erdzeit 64 sec pro Jahr nach, in der Mitte der Sonne sind es ungefär 5 Min. Somit hat sich der Zeitunterschied in der 5 Mrd. Jahre währenden Lebenszeit unseres Sonnensystems auf schon Tausende von Jahren akkumuliert.

 

  Beitrag 2068-22
-

 
 
Horst in 2068-17:
Harti im Beitrag 2068-15

Zitat:
Während sich das Licht im Raum 300000 km bewegt, bewegt es sich in der Zeit 1 sec.

Hallo Harti

Ich bin der Ansicht, das Licht bewegt sich nicht "in der Zeit", sondern nur im Raum.
Es dauert 1 sec bis es im Raum die Strecke von 300000 km zurückgelegt hat.


Harti hat recht, denn die Physiker sagen:


Aus Sicht jeden Beobachters, für den Zeit vergeht, legt Licht in jeder Sekunde 299 792 458 m zurück.


Da man die Länge einer Sekunde über den Taktgeber einer geeigneten Atomuhr definiert, ist diese Aussage zudem noch Definition der Längeneinheit Meter (= m).


 

  Beitrag 2068-24
-

 
 
Harti in 2068-15:
Während sich das Licht im Raum 300000 km bewegt, bewegt es sich in der Zeit 1 sec.

Es ist auf der Grundlage dieses Diagramms nicht erklärbar, warum die Bewegung eines Objekts mit z.B. 400000 km/sec nicht möglich ist. Die Lichtgeschwindigkeit wird deshalb auf der Grundlage der SRT als Höchstgeschwindigkeit postuliert.


Hallo Harti,

die Frage ist, aus Sicht welchen Beobachters sich Licht durch die Zeit bewegt.

Dass Licht sich durch die Zeit bewege, kann nur jemand sagen, dem klar ist, dass das Bild der Lichtquelle, welches jenes Licht uns zeigt, ein Bild aus der Vergangenheit der Lichtquelle ist. Das Licht, die Lichtquelle, und wir haben aber jeder einen anderen Zeitbegriff (!).

Wenn man sagt, etwas bewege sich durch die Zeit, dann meint man den Zeitbegriff, den jenes Etwas hat. Wenn jenes Etwas aber das Licht ist, lässt sich nur feststellen:
Die Projektion seines Geschwindigkeitsvektors auf die Zeit ist Null. Es kennt keine Zeit.


Wenn dein Diagramm auch Geschwindigkeiten größer als c kennt, finde ich daran nichts Besonderes, denn es gibt sie ja: Aufgrund der Expansion des Alls gibt es Galaxien, die sich von uns mit beliebig großer Geschwindigkeit entfernen (jedenfalls dann, wenn das All wirklich homogen, isotrop und unendlich groß sein sollte).

Da alle Argumentation der SRT davon ausgeht, dass nur das Licht es Objekten ermöglicht, einander Information zukommen zu lassen, kann die Welt jedes solchen Objekts nur aus Dingen bestehen, die sich relativ zu ihm mit einer Geschwindigkeit kleiner c bewegen. In jener Welt also ist c die Höchstgeschwindigkeit (da alles, was sich schneller bewegt, dort einfach nicht wahrnehmbar ist).

Gruß, grtgrt

 

  Beitrag 2068-36
Das Multiversum, in dem wir zu Hause sind (bzw: Raumzeit in dreierlei Bedeutung)

 
 
E... in 2068-33:
Grtgrt in 2068-31:
 
... Die Vermischung passiert nicht im Konstrukt "Raumzeit", sondern erst beim Übergang in ein anderes Exemplar davon.
 
Guten Morgen Grtgrt.

Wieviel Exemplare "Raumzeit" bist Du denn bereit zu bieten, in diesem, unseren Universum?

Mit einem kann ich Dir dienen, aber wo willst Du eine weitere "Raumzeit" herholen in die "übergegangen" werden kann?

Mit gespannten Grüßen.
E....


Hallo E...,

man sollte sich darüber klar sein, dass, wer von der Raumzeit spricht, von 3 ganz verschiedenen Dingen sprechen kann. Dies sind
    (1)   die Raumzeit als mathematisches Modell dessen, was wir unser Universum nennen,
    (2)   die Raumzeit als das, was unser Universum tatsächlich ist, und
    (3)   der jeweils beobachterspezifischen Sicht auf dieses Universum modelliert durch ein Exemplar von Typ (1).

Keine zwei Exemplare vom Typ (3) sind identisch.

Sie sind vergleichbar mit der Sicht eines Menschen, der sich in einem Segelboot weit draußen auf dem Meer herumtreibt in einer Gegend, wo — fern am Horizont — gerade noch einige Inseln zu sehen sind. Der Erdkrümmung wegen wird er i.A. nicht alle sehen, und wenn er sich ihnen nähert, wird die Zahl derer, die er zu sehen bekommt, immer größer. Kurz: Die ihm sichtbare Welt wird anders aussehen je nachdem, an welchem Ort er sich gerade befindet.

Dennoch ist unbestritten: Diese Sichten sind nicht disjunkt zueinander. Sie sind wie Karten, deren Inhalt sich überlappt aber doch nicht identisch ist.

Wenn ich also von mehreren Exemplaren der "Raumzeit" spreche, meine ich damit ortsabhängige Sichten (3) auf unser Universum modelliert über je ein Exemplar (1).
Jede ist zwangsläufig begrenzt durch den Zeithorizont eines Beobachters, der sich am jeweils betrachteten Ort befindet — ist also ein kugelförmiges, begrenztes Universum.

Die Vereinigung aller Universen in diesem Sinne nenne ich das Multiversum, in dem wir zu Hause sind.

Es ist Vereinigung sich überlappender oder nicht überlappender kugelförmiger Teil-Universen, die — wenn beobachterspezifisch definiert — sich zudem noch ständig gegeneinander verschieben, wenn jene Beobachter sich gegeneinander bewegen.

Wir, als ein solcher Beobachter, bewegen uns wenigstens durch die Zeit, und deswegen modifiziert sich unser Universum ständig (und nicht nur deswegen, weil der Raum expandiert).

Gruß, grtgrt
 

  Beitrag 2068-38
-

 
 
Hallo Horst,
Grtgrt in 2068-27:
Letztlich sind Raum und Zeit im Sinne dieses Modells nichts anderes als ein Bezugssystem, in das man sich Ereignisse relativ zueinander eingeordnet denkt.;

so sehe ich das im Prinzip auch.

Man muss allerdings berücksichtigen, dass wir dieses gedachte "Bezugssystem" (Koordinatensystem) in der Realität mit einem realen Bezugssystem verbinden müssen. Dies liegt daran, dass wir Bewegung als Gegensatz zu Ruhe auffassen, d.h. Bewegung und Ruhe trennen.
In den Beispielen von Einstein spielt der Bahndamm die Rolle des realen Bezugssystems; dieser Bahndamm (plus Beobachter) wird im vorgestellten Koordinatensystem ruhend vorgestellt.
In den unseren Überlegungen fehlt es häufig an der nötigen Klarheit bezhüglich dieses realen Bezugssystems.
Bei der Angabe, eine Rakete fliegt mit 1000 km/h, bleibt unklar, ob sie diese Geschwindigkeit im Verhältnis zu mir als Beobachter hat, im Verhältnis zur Erde, im Verhältnis zum Sonnensystem oder im Verhältnis zum Universum in seiner Gesamtheit. Ich gehe davon aus, dass ich, Erde Sonnensystem und das gesamte Universum in diesem Beispiel unausgesprochen als ruhendes Bezugssystem aufgefasst werden mit dem das vorgestellte Koordinatensystem verbunden ist.

Für eine vierdimensionale (raumzeitliche) Betrachtung brauchen wir ein solches reales Bezugssystem nicht. Man kann deshalb das Gedankenkonstrukt "Raumzeit" mit dem Universum in seiner Gesamtheit gleichsetzen. Das ist wohl auch der Grund weshalb es nicht schadet, der Raumzeit Realität zuzusprechen.

MfG
Harti
 

  Beitrag 2068-43
-

 
 
Bauhof in 2068-41:
 
Harti in 2068-38:
 
Ich gehe davon aus, dass ich, Erde Sonnensystem und das gesamte Universum in diesem Beispiel unausgesprochen als ruhendes Bezugssystem aufgefasst werden mit dem das vorgestellte Koordinatensystem verbunden ist.

Im gesamten Universum gibt es kein ruhendes Bezugssystem, weder ausgesprochen noch unausgesprochen. Es gibt in der SRT nur Inertialsysteme, die sich relativ zueinander bewegen oder relativ zueinander in Ruhe sind.

M.f.G. Eugen Bauhof


Wer sich ein bestimmtes Inertialsystem S als Bezugssystem wählt, wird S relativ zu sich selbst natürlich stets ruhen sehen.

S als Bezugssystem zu wählen, soll ja gerade bewirken, dass man es als ruhendes System  a u f f a s s e n  kann.

 

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