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Gravitation und Raumausdehnung 10 10. 2020 16:58 #77630

badhofer schrieb: Ich trinke real 1 l Schnaps, einem anderen erscheint jedoch, dass ich Apfelsaft trinke. Bin ich dann nur halb so betrunken, weil sich meine Realität und die Erscheinung von jemanden anderen sich gegenseitig ausgleichen?

Das kommt nur darauf an, wer von beiden voher mehr betrunken war.

Nein, für einen Beobachter ist immer das real, was er beobachtet. Im vorliegenden Fall sind dies die Rezessionsgeschwindigkeit und die Pekuliargeschwindigkeit, was man auch als Relativgeschwindigkeit zusammenfassen kann. Der Beobachter kann hier aber zumindest zwei Aspekte gesondert messen.

Das Problem ist nur, dass man dabei klarstellen muss, dass die Expansion des Raumes (hier als Rezessionsgeschwindigkeit bzw als Teil der Relativgeschwindigkeit) bereits berücksichtigt wurde.

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Gravitation und Raumausdehnung 10 10. 2020 19:00 #77635

ra-raisch schrieb:
Nein, für einen Beobachter ist immer das real, was er beobachtet.

Das Licht selbst ist der Master-Beobachter. Was das Licht selbst an sich beobachtet, ist ausschlaggebend.

Ich glaube, dass die Blau-Verschiebung das Licht selbst nicht wahrnimmt, denn die Blau-Verschiebung nimmt lediglich der Raum als Beobachter wahr. Würde man das Licht fragen können, ob sich irgendetwas ereignet hat, es würde Antworten: "Nein, ich bin immer so wie ich bin, nur dem Raum erscheine ich blauverschoben, ich selbst habe mich nicht verändert."

Die Rotverschiebung des Lichtes durch den sich ausdehnenden Raum hingegen ist für das Licht real. Würde man das Licht fragen können, ob sich irgend etwas ereignet hat, es würde sage: "Ja, sehr viel. Ich wurde gedehnt. Ich habe mich verändert."

Blauverschiebung = Erscheinung
Rotverschiebung = Realität
Erscheinung und Realität können sich gegenseitig nicht aufheben.

Das Problem ist nur, dass man dabei klarstellen muss, dass die Expansion des Raumes (hier als Rezessionsgeschwindigkeit bzw als Teil der Relativgeschwindigkeit) bereits berücksichtigt wurde.

Ich weiß jetzt nicht, wer da was berücksichtigt hat und ob sich die Realität überhaupt darum kümmert, ob man etwas berücksichtigt oder nicht.

Wie auch immer, du weißt zumindest jetzt, auf was ich hinaus will:
Blauverschiebung = Erscheinung
Rotverschiebung = Realität
Erscheinung und Realität können sich nicht gegenseitig aufheben.

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Gravitation und Raumausdehnung 10 10. 2020 19:07 #77636

badhofer schrieb: Die Rotverschiebung des Lichtes durch den sich ausdehnenden Raum hingegen ist für das Licht real.

Nein, das Licht nimmt weder noch wahr. Es hat kein Ruhesystem, es hat keine fixe Frequenz.
badhofer schrieb: [
Wie auch immer, du weißt zumindest jetzt, auf was ich hinaus will:
Blauverschiebung = Erscheinung
Rotverschiebung = Realität
Erscheinung und Realität können sich nicht gegenseitig aufheben.

Die Energie des Lichtes ist immer relativ. Allenfalls kann man insoweit das erzeugende Bezugssystem als "neutralen" Beobachter heranziehen, und aus dessen Sicht verändert sich nichts. Das merkt man an einer Spiegelung, die aber voraussetzt, dass sich der Spiegel im selben Bezugssystem befindet, also sich relativ nicht bewegt, wie Dein Schiff auf dem Fluss oder der Leuchtturm im Fluss.

Anmerkung: Bei der Expansion des Universums kommt allerdings hinzu, dass diese dynamisch ist, man kann schlecht vergleichen welche Objekte zueinander unbewegt sind, dies ändert sich im Laufe der Zeit, während das Licht unterwegs ist. Daher ist es schon sehr sinnvoll, immer lokal die Pekuliargeschwindigkeit festzustellen.

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Gravitation und Raumausdehnung 10 10. 2020 20:34 #77641

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ich denke, ich verstehe womöglich die grundannahme von badhofer.

annahme 1): die rotverschiebung entsteht auf dem weg des lichts dadurch, dass sich der raum ausdehnt und die welle dabei direkt durch die raumdehnung auseinandergezogen wird.

annahme 2) die blauverschiebung wäre nur eine subjektiver wahrgenommer effekt, ohne auswirkung auf die welle.

der "klassische" dopplereffekt entsteht ja allein durch die bewegung der objekte und nicht durch die bewegung/dehnung des raumes. die frage mag daher angebracht sein, ob man das dann trotzdem vergleichen kann oder ob es am ende womöglich 2 ähnliche aber nicht komplett gleiche effekte sein könnten.
sprich: kann man die expansionsgeschwindigkeit tatsächlich 1:1 mit der "flugbewegung" einen objekts gleich setzen bzw. in dem fall gegenrechnen.

zudem kam mir das eine oder andere mal der verdacht, dass ungewollt plötzlich ein "dritter" beobachter eingeführt wurde, der natürlich eher verrwirrung stiftet.
es sei denn man stellt sich die bewegungen relativ zur milchstraße vor:
die andromeda-galaxie bewegt sich auf uns zu, müsste also blauverschoben sein. (entsteht hier die "stauchung" der welle eigentlich direkt bei der emission?)
leider weiß ich auswendig keine galaxie, die sich von uns (milchstraße) nur aufgrund der dehnung des raumes wegbewegt (entstünde hierbei die dehnung der welle erst auf dem weg zu uns?)

ich hoffe ganz fest, dass das hier jetzt zur einer annäherung der perspektiven führt und ich nicht ungewollt nur zusätzliche störungen erzeuge.

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Gravitation und Raumausdehnung 12 10. 2020 21:21 #77749

nox schrieb:
annahme 2) die blauverschiebung wäre nur eine subjektiver wahrgenommer effekt, ohne auswirkung auf die welle.

Selbst dieser subjektive wahrgenommener Effekt, der (subjektiv) eintritt, wenn das Licht die Galaxie verlässt und in den Raum eintritt, gleicht sich bei der Empfängergalaxie wieder aus, weil es dort genau umgekehrt ist.

Verlässt das Licht eine Galaxie, bewegt sich das Licht gegen den Raum (Blauverschiebung)
Trifft es bei der anderen Galaxie wieder ein, bewegt es sich mit dem Raum (Rotverschiebung)

Unabhängig davon, dass das eh nur ein subjektive wahrgenommener Effekt ist, hebt er sich auf die gesamte Länge gesehen auch noch gegenseitig auf.

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Gravitation und Raumausdehnung 12 10. 2020 21:52 #77751

nox schrieb: annahme 1): die rotverschiebung entsteht auf dem weg des lichts dadurch, dass sich der raum ausdehnt und die welle dabei direkt durch die raumdehnung auseinandergezogen wird.

annahme 2) die blauverschiebung wäre nur eine subjektiver wahrgenommer effekt, ohne auswirkung auf die welle.

Es gibt keine absolute Welle, sie sieht für jeden Beoachter anders aus. Es kommt nur auf die Frequenz der Erzeugung und die Relativbewegung des Empfängers an (sowie einen etwaigen Potentialunterschied). Was auf dem Weg passiert spielt überhaupt keine Rolle, insoweit ist das richtig, was Badhofer sagt, es gleicht sich notwenidg immer alles aus.

In der Kosmologie ist es sinnvoll, von der Expansion des Raumes zu sprechen, weil dies grob die Relativbewegung, Beschleunigung und Entfernungen aller Objekte wiedergibt.
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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 13:55 #77765

ra-raisch schrieb:
In der Kosmologie ist es sinnvoll, von der Expansion des Raumes zu sprechen, weil dies grob die Relativbewegung, Beschleunigung und Entfernungen aller Objekte wiedergibt.

Das ist eine Aussage, die oberflächlich über das Thema drüberwischt, ohne etwas über den Sachverhalt auszusagen.

Der Raum zwischen zwei relativ zueinander ruhenden Objekte dehnt sich aus. Das Licht, dass ein Objekt zum anderen sendet, wird durch den sich ausdehnenden Raum gedehnt und kommt deshalb beim Empfänger rotverschoben an. Alles, was andere Beobachter sehen, ist für Sender und Empfänger bedeutungslos. Auch ist es für den Empfänger bedeutungslos, dass der sich ausdehnende Raum vom Sender das Licht blauverschoben empfängt, denn das ist nur eine subjektive wahrgenommener Effekt, der sich noch dazu beim Empfänger selbst wieder eliminiert.

Wenn ich in unserem sich ausdehnenden Raum ein weit entferntes Objekt sehe, sehe ich es rotverschoben, weil der sich ausdehnende Raum das Licht auf dem gesamten Weg zu mir dehnt und damit ins Rote verschiebt. Es sagt jedoch nicht aus, ob sich dieses Objekt relativ zu mir entfernt, sich relativ zu mir in Ruhe befindet oder sogar leicht zu mir bewegt. Da man annimmt, dass das doch so ist, muss es noch andere Hinweise geben. Welche?

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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 14:31 #77767

badhofer schrieb: Es sagt jedoch nicht aus, ob sich dieses Objekt relativ zu mir entfernt, sich relativ zu mir in Ruhe befindet oder sogar leicht zu mir bewegt. Da man annimmt, dass das doch so ist, muss es noch andere Hinweise geben. Welche?

Es sagt Dir etwas über die Relativbewegung zwischen Dir im Moment des Empfangs und dem Objekt im Moment des Absendens.

Die Expansion des Raumes verkörpert diese Relativbewegung, abgesehen von zusätzlichen Pekuliarbewegungen beider Objekte.
badhofer schrieb: Wenn ich in unserem sich ausdehnenden Raum ein weit entferntes Objekt sehe, sehe ich es rotverschoben, weil der sich ausdehnende Raum das Licht auf dem gesamten Weg zu mir dehnt und damit ins Rote verschiebt.

Das wird gerne so formuliert, beruht aber auf der stillschweigenden Annahmen, dass Du Dich durch die Expansion entsprechend relativ zum Sendeort bewegst.

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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 16:24 #77777

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sorry, zitatchaos... neuer anlauf folgt.

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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 16:25 #77778

Was auf dem Weg des Lichtes passiert, kann das Licht verzögern bzw den Weg verlängern.

Aber alles andere wird summiert am Ende beim Empfänger kumuliert sichtbar...oder eben nicht, wenn es sich wieder ausgeglichen hat.
Es genügt daher, Sender und Empfänger zu vergleichen:
Relativgeschwindigkeit und Potential.

Sollte die Expansion plötzlich stoppen, dann wird der Empfänger davon auch nichts mehr spüren/sehen, nur die Entfernung ist dann während der Expansion größer geworden und hat das Licht verzögert aber die Frequenz ist wieder original. Allerdings ist das mit dem Stoppen schwierig zu beschreiben, es bezieht sich auf die Position des Senders damals.

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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 16:29 #77779

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badhofer schrieb: Wenn ich in unserem sich ausdehnenden Raum ein weit entferntes Objekt sehe, sehe ich es rotverschoben, weil der sich ausdehnende Raum das Licht auf dem gesamten Weg zu mir dehnt und damit ins Rote verschiebt.


ok, da es schon die antwort darauf gab, noch mal in kganz kurz:
ich hab hier rausgelesen, dass also mit dem licht/der welle doch etwas passiert auf dem weg und hab quasi gefragt, ob ich das richtig verstehe.

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Gravitation und Raumausdehnung 13 10. 2020 16:34 #77780

Naja das ist die übliche und sehr praktische Sichtweise. Letztlich sieht aber erst der Empfänger das Licht. Man kann die Wellen nicht zählen oder beobachten. Jeder Beobachter würde eine andere Anzahl berechnen, das hängt aber auch mit der Relativität der Zeit gemäß SRT zusammen.

Die Frequenz ergibt sich nach SRT gemäß Dopplerfaktor γ/(1+β) während die Entfernung mit dem Lorentzfaktor γ kontrahiert. Du siehst, dass sich die Frequenz für verschiedene Beobachter anders als die Entfernung verändert darstellt.

Die SRT beschreibt die Gleichzeitigkeit und hierbei gleichen sich die Effekte aus. Dies ist nicht der Fall, wenn der Dopplerfaktor bei Beobachtungen zusätzlich ins Spiel kommt.

Und auch wenn die SRT gemäß Kosmologie darauf nicht vollständig angewendet wird, gibt es die gleichen Effekte der kosmischen Zeitverzögerung etc.
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Gravitation und Raumausdehnung 14 10. 2020 08:02 #77821

Wer Gelegenheit hat, einen Blick ins neue Novemberheft von SuW zu werfen, der findet dort einen Übersichtsartikel zum Thema, mit dem schönen Titel: „Trouble mit Hubble“.

Hier wird u.A. auch gezeigt, dass die Eigengeschwindigkeiten der Sterne und Galaxien innerhalb einer Kugel um uns herum mit einem Radius von etwa 50 Megaparsec berücksichtigt werden müssen und von der Fluchtgeschwindigkeit abgezogen oder relativ zu ihr bestimmt werden müssen.
Innerhalb dieser Kugel treten Sternströme und Galaxienströme auf, deren Eigengeschwindigkeiten einen größeren Anteil an der Gesamtgeschwindigkeit haben.
Ausserhalb dieser gedachten Kugel wird die Fluchtgeschwindigkeit so groß, dass man die Eigengeschwindigkeiten vernachlässigen kann.

Der Kern des Artikels dreht sich allerdings um etwas Anderes. Nämlich die Problematik, dass verschiedene Bestimmungsmethoden von H0 zu unterschiedlichen Werten führt, deren Fehlerbalken sich teilweise nicht überlappen.
Das H0, aus den Planckdaten bestimmt, liegt bei 67 km/s/Mps und die Bestimmung von H0 aus den Supernova 1A - Messungen liegt bei 71,3 und aus der Bestimmung aus Gravitationslinseneffekten bei 73 +/-. Und die Fehlerbalken überlappen sich jetzt nicht! Und da liegt das Problem!

Zu dem oben diskutierten Problem der Frequenzänderung, verursacht durch die Ausdehnung der Raumzeit, sei folgende Bemerkung gestattet:

Wie kann es denn sein, dass die Sonne Fraunhoferlinien, bspw. des Heliums, zu uns schickt, die unverschoben bei uns ankommen. Während die gleichen Linien weit ins Rote verschoben sind, wenn das emittierende Objekt weit von uns entfernt ist.
Daraus kann unschwer abgeleitet werden, dass nicht Sender und Empfänger die Verschiebung verursachen, sondern deren Bewegungsverhältnisse relativ zum Raum und mit dem Raum,
Eigentlich klar!

Thomas

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Gravitation und Raumausdehnung 14 10. 2020 10:36 #77827

Thomas schrieb: Daraus kann unschwer abgeleitet werden, dass nicht Sender und Empfänger die Verschiebung verursachen, sondern deren Bewegungsverhältnisse relativ zum Raum und mit dem Raum,

Nennen wir die Pekuliargeschwindigkeiten der beiden Objekte v1 und v2 und die Rezessionsgeschwindigkeit durch Expansion u, dann hast Du eine Relativgeschwindigkeit von
v = v1+v2+u
Meinst Du nicht, dass v die Relativgeschwindigkeit ist und auch unmittelbar ohne die Teilgeschwindigkeiten gültig ist?

Das reale Problem in der Kosmologie ist ja gerade, aus v die Pekuliargeschwindigkeiten v1 und v2 zu eliminieren, um die Rezessionsgeschwindigkeit u zu ermitteln, um daraus die Entfernung abzuleiten. Aus der Rotverschiebung kann man jedenfalls nur v ermitteln. Unsere eigene Pekuliargeschwindigkeit leiten wir aus der CMBR ab. Die Pekuliargeschwindigkeit des beobachteten Objektes muss hingegen weitgehend vernachlässigt werden, da kaum ermittelbar.

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Gravitation und Raumausdehnung 15 10. 2020 22:19 #77881

Die Rotverschiebung z kann man in Abhängigkeit von der Entfernung auch ausdrücken als das Verhältnis z(r) = u(r) / v(r), um in deiner Symbolik zu bleiben.
D.h., dass mit zunehmender Entfernung das Verhältnis von Rezessionsgeschwindigkeit zu Pekuliargeschwindigkeit größer wird.
u wird mit zunehmendem r größer und v kleiner.
Ab einer Distanz von etwa 50 Mpc dominiert das u die Gleichung und v geht gegen 0, wird also vernachlässigbar. Das u braucht man dann nicht mehr, da das Verhältnis von u/v keinen Sinn mehr macht. Man betrachtet dann nur noch z, gewonnen aus der Rotverschiebung, welche von der Rezessionsgeschwindigkeit verursacht ist.

Kauf dir die November Ausgabe von SuW, da ist das wunderbar zusammengefasst.

Thomas

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Gravitation und Raumausdehnung 15 10. 2020 22:33 #77883

Thomas schrieb: Ab einer Distanz von etwa 50 Mpc dominiert das u die Gleichung und v geht gegen 0, wird also vernachlässigbar.

Das ist schon klar, aber das war ja nicht die Frage.

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Gravitation und Raumausdehnung 15 10. 2020 22:40 #77885

Es war ein kleiner Korrekturhinweis auf deinen vorangegangenen Beitrag, sonst nix.

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Gravitation und Raumausdehnung 16 10. 2020 13:27 #77898

Ich komme irgendwie mit den Beiträgen nicht ganz klar.
Für mich galt bisher die Annahme, dass eine Lichtquelle je nach Energieinhalt unterschiedliche Frequenzen hat,
seine Geschwindigkeit und Amplitude konstant ist.
Bewegt sich eine solche Welle auf mich zu, nimmt ihre gemessene Energie zu.. Wenn Geschwindigkeit und Amplitude fix sind, kann also nur eine höhere Frequenz beobachtet werden.
Die ursprüngliche Frequenz bleibt unverändert. Insoweit wären und blieben Beobachtungen relativ.
Natürlich spielt meine Eigenbewegung eine Rolle. Würde ich mich mit der selben Geschwindigkeit von der Lichtquelle wegbewegen, gäbe es keine Verschiebung.
Diese Überlegung bereitet mir viel mehr Kopfzerbrechen. Denn in letzter Konsequenz könnten unsere Entfernungsannahmen Hausnummern sein.

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Gravitation und Raumausdehnung 16 10. 2020 15:16 #77909

LuziWro schrieb: Die ursprüngliche Frequenz bleibt unverändert. Insoweit wären und blieben Beobachtungen relativ.

Die Relativität erfasst natürlich alle Beobachter. Dennoch wird in der SRT gerade in derartigen Fällen gerne die Eigenbeobachtung als Invariante gewählt, hier also die Messung im erzeugenden IS.

Das Problem ist dabei nur, wie man das IS identifizieren will, aus dem ein Photon stammt.

Sollte der Parabolspiegel eines Teleskops die einfache Antwort auf diese Frage sein, (wenn es nicht nur um ein einzelnes Photon sondern einen zusammengehörigen Lichtstrahl gleichartiger Photonen aus der selben Quelle geht)?

Ich glaube nicht, denn man sieht zwar, wo die Quelle ist, aber nicht wie und in wleche Richtung sie sich bewegt, dafür sind mehrere Beobachtungen nötig.
Oder sollte doch eine Auswertung der einzelnen Photonen einer einzigen Aufnahme dafür theoretisch genügen?

Aber das ist nicht Gegenstand des Themas dieses Threads.

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Gravitation und Raumausdehnung 16 10. 2020 17:32 #77915

Wenn es ganz verückt läuft (je nach Beschaffenheit des Raumes) erreichen uns zwei Photonen der selben Quelle aus unterschiedlichen Richtungen..

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Gravitation und Raumausdehnung 16 10. 2020 18:22 #77921

LuziWro schrieb: Wenn es ganz verückt läuft (je nach Beschaffenheit des Raumes) erreichen uns zwei Photonen der selben Quelle aus unterschiedlichen Richtungen..

:cheer: ja stimmt. Man kann ja auch nicht sagen, ob zwei Photonen zur gleichen Quelle gehören. Aber zuerst bleiben wir bei einfachen Modellen/Konstellationen.

Allerdings gehe ich davon aus, dass es unmöglich ist, mehr als die Geschwindigkeit aus den bekannten Fraunhoferlinien abzulesen, egal ob man zwei (oder mehr) Photonen in zeitlichem oder räumlichem Abstand empfängt.

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Gravitation und Raumausdehnung 16 10. 2020 20:13 #77928

Unglaublich.
80 Beiträge zu Beantwortung einer einfachen Frage die eine ebenso einfache Antwort verdient^^

Es ist ganz Einfach ;)
Wir haben es mit einer Kombination aus klassischem Doppler-Effekt und Rotverschiebung wegen der Expansion zu tun.

Zwei Varianten:
a) Der Sender hatte während er das Signal sendet eine Relativ-Geschwindigkeit auf den späteren Empfänger zu. Dies ergibt einen Dopplereffekt mit einer ganz realen Blauverschiebung nur in Relation zum späteren Empfänger. Diese anfängliche Blauverschiebung wird kompensiert durch die kosmologische Rotverschiebung.

b) Der Empfänger bewegt sich relativ auf den Sender zu bewegen während er das Signnal empfängt. Damit kompensiert der Empfänger die kosmologische Rotverschiebung mit einem Dopplereffekt.

Es bleiben noch die Fragen offen: mit welcher Geschwindigkeit va muss sich der Sender in Variante a bewegen und mit Welcher vb der Empfänger in Variante b?
Ich denke ad-hoc va >> vb, bin mir aber noch nicht sicher. (>> meint viel größer als...)

assume good faith

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