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THEMA: Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum

Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 07 01. 2020 20:27 #63466

Hallo, meine Uni-Zeit ist zwar schon lange her, mich beschaeftigt aber gerade ein Thema: das der sich beschleunigenden Expansion des Universums (und die dahinter haengende Annahme der Dunklen Energie). Wo ist hier mein Denkfehler ?

Nehmen wir zur Vereinfachung an, das Universum ist 15MrdLichtjahre (MLJ) alt und die Erde (der Beobachter) befindet sich konstant im Punkt des Urknalls.

1. Eine Galaxie die sich mit v=c/4 vom Urknall aus bewegt ist dann also 15/4= 3.75 MLJ von uns entfernt. Das Licht was wir sehen ist natuerlich nicht das vom "momentanen" Ort, sondern von x+4x=15. also 15/5=3 MLJ. Das Licht der Galaxie die wir heute beobachten zeigt die Galaxie 3 MLJ von uns entfernt.

2. Eine Galaxie die sich mit v=c/2 von Urknall aus bewegt ist dann 15/2= 7.5 MLJ von uns entfernt. Das Licht was wir sehen entspricht dann x+2x=15, also 15/3=5 MLJ. Sie ist 5 MLJ von uns entfernt.

Der redshift der zweiten Galaxie ist groesser da sie sich ja doppelt so schnell von uns weg bewegt. ALSO ist es doch ganz normal, dass weiter entferntere Galaxien eine groessere Rotverschiebung haben als nahe leigende, oder nicht ?

Eine erhoehte Rotverschiebung alleine (wie vielfach erwaehnt) ist also kein Beweis fuer eine beschleunigte Ausdehnung, sehe ich das richtig ?
Dann kann es natuerlich sein, dass die erwartete Rotverschiebung (bei konstanter Ausdehnung) niedriger ist als die beobachtete - dann bin ich einverstanden!

Sehe ich das richtig oder ist da ein Denkfehler ?

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 07 01. 2020 20:51 #63467

Der Urknall war im ganzen damaligen Universum, daher gibt es im heutigen Universum keinen speziellen Urknallpunkt.

Von jedem Punkt im Universum aus entfernen sich weit entfernte Galaxien natürlich schneller als weniger weit entfernte. Dies wird dabei natürlich betrachtet.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 07 01. 2020 21:12 #63470

Heinen,

schau in der Wissensbox unter Hubblegesetz nach. Da wird die Dynamik des Universums sehr schön beschrieben.

Thomas
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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 07 01. 2020 21:13 #63472

Ich denke der erste und entscheidende Denkfehler liegt hier:

Heinen schrieb: ... und die Erde (der Beobachter) befindet sich konstant im Punkt des Urknalls.


Es gibt keinen Punkt des Urknalls. Der Urknall fand überall statt und es gibt keinen ausgezeichneten Punkt den man als Zentrum ansehen könnte. Alle Orte sind gleichberehtigt.
Stell dir vor du hättest ein unbegrenztes Milimeterpapier bei dem die Abstände zwischen den Linien auf eine Größenordnung viel kleiner als Atomdurchmesser zusammengeschrumpft sind...



Der zweite Denkfehler liegt darin anzunehmen das allein aus der Rotverschiebung auf eine beschleunigte Ausdehnung geschlossen wird. Das ist nicht richtig.
Bei einer konstanten Expansionsrate wäre eine streng lineare Abhängigkeit zwischen Rotverschiebung und Entfernung zu erwarten. Nun gibt es mit den Supernovae 1a eine Standardkerze mit der unabhängig von der Rotverschiebung auf die Entfernung (genauer Lichtlaufzeit) geschlossen werden kann. Dabei gibt es eine Abweichung vom statistisch erwarteten linearen Verlauf. (genauer gesagt hatte man das Gegenteil erwartet. Ziel der Untersuchung war herauszufinden wie stark die Expansion aufgrund der Gravittion abnimmt)


PS:
Der dritte Denkfehler liegt hier:

Heinen schrieb: Der redshift der zweiten Galaxie ist groesser da sie sich ja doppelt so schnell von uns weg bewegt.

Der redshift resultiert NICHT (bzw. nur zu einem kleinen Teil) aus einer Relativ- oder Fluchtgeschwindigkeit zur Erde. Mit dem Licht das wir heute von den entfernten Objekten sehen ist etwas passiert längst nachdem es ausgesendet wurde. Es wurde auf dem laaangen Weg zu uns mit der Expansion des Universums mit gedehnt. Ich nenne das für mich zwar ebenfalls Doppler-Effekt jedoch gibt es einen großen Unterschied. Beim normalen Doppler-Effekt geschieht eine Streckung oder Stauchung der Wellenzüge direkt beim Sender oder Empfänger aufgrund der Geschwindigkeit mit der sich Sender oder Empfänger relativ zum Medium durch das die Welle propagiert bewegt.
Die kosmologische redshift passiert kontinuierlich auf dem sich immer weiter ausdehnenden Weg den die Welle zurücklegt (ich beschreibe das hier am Wellenmodell weil mir das am anschaulichsten scheint)

assume good faith
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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 07 01. 2020 21:21 #63474

Perfekt, das ist genau das was ich dachte, es ist nicht die Rotverschiebung an sich, sondern eine ABWEICHUNG der Rotverschiebung vom linearen Verlauf ins Rote. Das wird in meisten Beitraegen (TV etc) nicht so erklaert !

Vielen vielen Dank !

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 00:33 #63488

Wo ist jetzt mein Denkfehler? Man sieht weiter entfernte Sterne oder Sternenexplosionen viel stärker rotverschoben, diese entfernen sich also viel schneller als nahe Objekte. Die Beobachtung entfernter Objekte liegt doch aber viel weiter in der Vergangenheit des Universums. Also nimmt die Ausdehnungsgeschwindigkeit doch ab, je näher wir an die Gegenwart kommen.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 01:44 #63491

@Techniker
1.) Die Expansion wird genau genommen nicht durch eine Geschwindigkeit angegeben sondern durch eine Geschwindigkeit pro Entfernungseinheit. (km/s pro mpc wobei 1mpc etwa 3,6 Mio LJ sind) oder anders ausgedrückt durch eine Expansionsrate. Die Expansionsgeschwindigkeit pro Megaparsec Strecke hat sich seit vielen Mrd Jahren nur relativ wenig geändert (bei exakt konstanter Expansionsrate wäre der Zusammenhang Entfernung zu Rotverschiebung auch exakt linear)

2.) wie erwähnt resultiert die Rotverschiebung nicht (oder kaum) aus einer Geschwindigkeit. Das Licht weiter entfernter Galaxien ist viel länger zu uns unterwegs also viel länger einer Streckung durch die Raumausdehnung ausgesetzt gewesen.

3) Die Rotverschiebung betrifft nicht nur das Spektrum des Lichts sondern in gleicher Weise auch den zeitlichen Verlauf von Sternexplosionen über mehrere Wochen hinweg. Sprich, die beobachtete Dauer solcher Explosionen erscheint ebenfalls verlängert je weiter entfernt sie stattgefunden hat. Klar, das Licht vom Ende war länger zu uns unterwegs als das Licht vom Beginn weil der Raum sich weiter ausgedehnt hat.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 10:11 #63494

ClausS schrieb: Der Urknall war im ganzen damaligen Universum, daher gibt es im heutigen Universum keinen speziellen Urknallpunkt.

Von jedem Punkt im Universum aus entfernen sich weit entfernte Galaxien natürlich schneller als weniger weit entfernte. Dies wird dabei natürlich betrachtet.

Ist es denn zulässig, die Zeit auszuklammern? Oder anders, gibt es nicht einen geometrischen Ursprungspunkt entlang der Raumzeitachse, von dem die Evolution ihren Ausgang nahm?

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 11:46 #63496

Techniker schrieb: Wo ist jetzt mein Denkfehler? Man sieht weiter entfernte Sterne oder Sternenexplosionen viel stärker rotverschoben, diese entfernen sich also viel schneller als nahe Objekte. Die Beobachtung entfernter Objekte liegt doch aber viel weiter in der Vergangenheit des Universums. Also nimmt die Ausdehnungsgeschwindigkeit doch ab, je näher wir an die Gegenwart kommen.

Da bist Du nicht alleine, viele dachten das intuitiv.

Aber die Entfernungen sind zu klein. Wäre die Geschwindigkeit früher größer gewesen als heute, dann müßte heute die Entfernung viel größer sein. Insoweit besteht ja inzwischen Streit über die Entfernungsmessung, die ist ja fast so schwierig wie "eine Vorhersage, vor allem wenn sie die Zukunft betrifft".

Die Rotverschiebung allein gibt natürlich nur Aufschluss über die Relativgeschwindigkeit, hier also vornehmlich die Rezessivgeschwindigkeit.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 19:40 #63507

ra-raisch schrieb: Die Rotverschiebung allein gibt natürlich nur Aufschluss über die Relativgeschwindigkeit, hier also vornehmlich die Rezessivgeschwindigkeit.

Kann das stimmen?
Wann sollte denn ein Objekt genau die Geschwindigkeit gehabt haben die die Rotverschiebung anzeigt?
a) Zeitpunkt der Emission oder b) Zeitpunkt heute wo wir das sehen oder c) Zeitpunkt irgendwo zwischendrin?

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 22:02 #63512

Wenn da nicht die Hintergrundstrahlung mit ihren derzeit etwa 2,7 Kelvin wäre. 400 Photonen je cm3!

Sie bremst mit ihrem Energieverlust die Expansionsgeschwindigkeit. Und ihr heutiger Wert entspricht dem kosmologischen Modell.

Die Gesamtenergie ist „1“.

Das Universum muss sich ausdehnen, sonst wäre es nicht stabil.
Ein statisches Universum, steady state als Sichwort, würde bei der kleinsten gravitativen Störung kollabieren.
Und wenn es sich ausdehnt, dann hat das Folgen für die enthaltenen Energien, auch wenn die Summe 1 bleibt.

Die Dynamik der Ausdehnung, also ob es sich immer schneller ausdehnt, ist aus meiner Sicht noch nicht abschließend geklärt.

Die SN 1A Beobachtungen deuten darauf hin. Aber ob die SN 1A wirklich die Standardkerzen sind, wie das wünschenswert wäre, ist Gegenstand aktueller Forschung.

Thomas

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 22:23 #63514

Merilix schrieb:

ra-raisch schrieb: Die Rotverschiebung allein gibt natürlich nur Aufschluss über die Relativgeschwindigkeit, hier also vornehmlich die Rezessivgeschwindigkeit.

Kann das stimmen?
Wann sollte denn ein Objekt genau die Geschwindigkeit gehabt haben die die Rotverschiebung anzeigt?
a) Zeitpunkt der Emission oder b) Zeitpunkt heute wo wir das sehen oder c) Zeitpunkt irgendwo zwischendrin?

Die Rotverschiebung zeigt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen damals dort und heute hier, wenn man die Expansion wie eine Geschwindigkeit handhabt.
Bei gleichbleibender Expansionsrate H ist Expansion und Geschwindigkeit auch unmittelbar äquivalent wie beim einfachen Hubblegestz v=H°D.
Wenn nun H früher größer gewesen wäre als heute, dann wäre die Entfernung größer geworden als anderweitig gemessen wird.
War H damals kleiner, dann ergibt sich zwar die gleiche Dehnung aber erst zu einem späteren Zeitpunkt, so dass die Entfernung also der zurückgelegte Lichtweg kürzer war, eben so wie es wohl gemessen wird.
Je früher eine Expansion erfolgt ist, desto stärker wirkt sich dies auf den Lichtweg aus.

Stell Dir vor, die Strecke s verdoppelt sich im Zeitraum. Wenn die Verdopplung gleich zu Beginn erfolgt, dann ist der Lichtweg einfach 2s. Erfolgt die Verdopplung erst kurz vor dem Eintreffen, dann ist der Lichtweg nur s.

Oder anders:
Bei gleichbleibender Dehngeschwindigkeit H° war die Strecke s≈D=v/H°. Ist die Dehngeschwindigkeit zuerst schneller, ist die Strecke also länger als s>D=v/H°. Ist die Dehngeschwindigkeit zuerst langsamer, dann ist die Strecke kleiner als s<D=v/H°, vereinfachend.

Anmerkung oft wird "a" oder "R" gleichbedeutend für den dimensionslosen Skalenfaktor gebraucht, manchmal das eine oder andere mit der Dimension einer Länge.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 08 01. 2020 22:32 #63515

Kleiner Hinweis:

Wissensbox: Hubblegesetz Autor Jörn Müller

Thomas

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 09 01. 2020 00:43 #63521

@ra-raisch,
Mir ist das alles klar wie weiter oben und andernorts nachzulesen. Einzig das "... Aufschluss über die Relativgeschwindigkeit ..." stört mich.

Eine Geschwindigkeit von irgend einem konkreten Objekt kann mit der kosmologischen Rotverschiebung nicht angezeigt sein.

Yukterenz hatte mal vorgerechnet das sich der Ort von dem die heute beobachtete Hintergrundsrahlung stammt eine Rezzessionsgeshwindigkeit von 6,3c relativ zu unserer Position hatte. Das entspräche jedoch einer Rotverschiebung die weitaus größer als Unendlich wäre (lol) Das kann also nicht sein denn z geht erst im Urknall gegen unendlich und das entspräche der relativistischen Dopplerverschiebung bei v=c. Ergibt irgendwie wenig Sinn damit zu rechnen.

Ok, das Beispiel mit der Hintergrundstrahlung mag stark hinken -- da bin ich sicher.
Aber wir sehen heute Objekte die sich heute mit weit über c von uns entfernen. Inwiefern sollte die Rotverschiebung da eine Geschwindigkeitsdifferenz anzeigen? Vor allem Differenz welcher Geschindigkeiten relativ zu was sollte das sein? Dann könnte man das ja mal rechnerisch nachvollziehen.

PS:
"Die Rotverschiebung zeigt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen damals dort und heute hier, wenn man die Expansion wie eine Geschwindigkeit handhabt."
Damals dort? Geschwindigkeit ist relativ zu zwei Punkten. Das heist wohl das "Dort" meint die damalige Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Ort wo die Erde damals war (oder später sein würde). Richtig ist meiner Ansicht nach das die damalige Rezzessionsgescwindigkeit einen Anteil der Rotverschiebung ausmacht. Ein Bias sozusagen. Aber "Heute hier"? Relativ zu Was?

assume good faith

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 09 01. 2020 00:50 #63522

Relativgeschwindigkeit

Im ersten Post hatte ich das auf die Berechnung nach der Dopplerformel bezogen und diese stimmt ja auch für nahe Objekte nach dem Hubble Gesetz.

Wenn man weiter in der Zeit zurückgeht, kommt natürlich die Dynamik merklich dazu. Hierzu hatte ich angemerkt:
"Die Rotverschiebung zeigt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen damals dort und heute hier",
aber das ist auch nur größenordnungmäßig richtig, korrekt müßte man natürlich das Integral berechnen und die Veränderung der Faktoren. Ich muss mir das nochmal ansehen, um es exakter zu formulieren, ohne gleich Integrale anzuschreiben.

Bisher genügten mir diese groben Abschätzungen. Es geht ja meist um Vergleiche und nicht um absolute Zahlen, auch für das Problem des Threadthemas, wenn die Abweichung groß genug ist. Die konkreten Zahlen habe ich da allerdings nicht mitverfolgt. Es ging mir vor allem darum, den grundsätzlichen Unterschied der Phänomene Entfernung und Rotverschiebung zwischen Beschleunigung und Verlangsamung der Expansion darzustellen. Und dazu genügt es deshalb, eine konstante Expansionsgeschwindigkeit exakt zu berechnen und dann mit den Messungen zu vergleichen. Daraus ergibt sich eben sofort die Beschleunigung (zu nah) oder Verlangsamung (zu weit weg) ohne erneute komplizierte Berechnungen.

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 11 01. 2020 20:42 #63662

Hallo nochmal, ein interessanter Beitrag, denn nach Gödel stellt sich immer öfter die Frage: "Was ist, wenn es objektiv keine Zeit gibt?

1. Ist es noch sinnvoll, das Alter des Weltalls zu berechnen. (wie schon erwähnt)

2. Ist es sinnvoll, für Speed: v = s / t zu schreiben. Wenn Zeit nur Raum ist, steht [v] = m/m = 1 => v wird dimensionslos.

3. Ist es sinnvoll, bei Frequenzen f = 1 / t zu schreiben [f] = m oder ist f auch nur Raum?

3.a Dopplereffekte bei Schall und Licht

3.b Die "Mutter der Quantenphysik" E = h * f nach Planck verliert auch ihren Sinn. (Vorschlag E = n * e | n = 1, 2, 3 ...)

3.c Ist Licht dann nur noch ein Energiestrahl und was soll man dann noch unter Schwingungen verstehen?

Gödel hätte das alles spielend lösen können - Aber er kam nicht mal auf die Idee - er war genial, aber nicht sehr kreativ.

Hat sonst jemand dazu einen Vorschlag?

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Rotverschiebung ist kein Beweis fuer ein sich schneller ausdehnendes Universum 11 01. 2020 20:52 #63664

Rudy schrieb: Hallo nochmal, ein interessanter Beitrag

Das hat jetzt nichts mehr mit dem Threadthema zu tun und auch nichts mit Physik. Das wäre wohl eine weiterführende Frage.
In der Physik ist klar, was Zeit ist, sogar ihre Relativität. Deshalb kommt der Eigenzeit besondere Bedeutung zu.
Ob es sich dabei um eine spezielle Raumdimension handelt oder was auch immer, spielt dabei überhaupt keine Rolle.
Die Frage: "Was ist, wenn es objektiv keine Zeit gibt?" stellt sich im Allgemeinen eben nicht.
In der Quantenphysik etc mag diese Frage womöglich von Interesse sein.

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