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THEMA: Expandierende Raumzeit

Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 08:52 #25591

Wenn sich die Raumzeit ausdehnt, wieso dehnen wir (oder alle Materie) sich nicht ebenfalls aus ?

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 09:58 #25593

Das kann man sehr unterschiedlich beantworten - je nachdem, wo du gedanklich stehst. Also je nachdem, was du eigentlich genau wissen willst.

Eine relativ einfache Antwort wäre zum Beispiel diese:
Wenn sich alle Materie ebenfalls ausdehnen würde - also der Abstand zwischen uns und der Andromedagalaxie vergrößert sich um den Faktor 2, aber der Abstand zwischen Sonne und Zentrum der Milchstraße vergrößerte sich genauso um den Faktor 2, genauso wie die Entfernung der Erde zur Sonne, die Entfernung von Deutschland zu Frankreich oder die Länge deines Armes sich alle in einem gegebenen Zeitintervall um den Faktor 2 vergrößern. Dann würde sich ebenso das Urmeter-Maß, dass immer noch irgendwo in Paris liegt um den Faktor 2 vergrößern, und wir würden nichts messen, was irgendwie auffällig wäre, weil alles inklusive aller möglichen Vergleichsmaßstäbe eben um den Faktor 2 gewachsen ist.

Hilft dir das Argument vielleicht schon weiter?

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 12:25 #25598

Weil die Kräfte zusammenhalten. Wie wenn du zwei Objekte auf einer Ballonoberfläche zusammenbindest und den Ballon aufbläst.
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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 12:29 #25599

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Wollte ich auch gerade anmerken, weil es eben eine starke Kernkraft gibt, eine elektromagnetische Kraft, eine Gravitation...
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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 17:00 #25609

Du hast Recht, man wuerde nichts bemerken da man Teil des Systems ist. Aber meiner Frage ziehlt dahin warum es gerade nicht so ist :-)

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 17:24 #25610

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Wenn du fundiertere infos haben möchtest, dann geh mal auf wikipedia und schau dir das "Λ-CDM"-Modell (Lambda Cold Dark Matter) an.

Und auch das : de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Konstante

Ganz unten letzter Absatz ... wirkt sich auf ganz grossen skalen aus.

Die Expansionsgeschwindigkeit ist ca. 70 km pro sekunde pro megaparsec (1 mpc etwa 3LJ etwa 30,9·10^15m).

Jetzt kannst dir ausrechnen wieviel Femtometer Raum dir unter den füssen pro sekunde "wegrutschen" :)

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 19:35 #25617

LeseSalamander schrieb: Eine relativ einfache Antwort wäre zum Beispiel diese:
Wenn sich alle Materie ebenfalls ausdehnen würde - also der Abstand zwischen uns und der Andromedagalaxie vergrößert sich um den Faktor 2, aber der Abstand zwischen Sonne und Zentrum der Milchstraße vergrößerte sich genauso um den Faktor 2, genauso wie die Entfernung der Erde zur Sonne, die Entfernung von Deutschland zu Frankreich oder die Länge deines Armes sich alle in einem gegebenen Zeitintervall um den Faktor 2 vergrößern. Dann würde sich ebenso das Urmeter-Maß, dass immer noch irgendwo in Paris liegt um den Faktor 2 vergrößern, und wir würden nichts messen, was irgendwie auffällig wäre, weil alles inklusive aller möglichen Vergleichsmaßstäbe eben um den Faktor 2 gewachsen ist.


Zwei Dinge sollte man nicht vergessen:
- Die Lichtgeschwindigkeit hat auch in der Vergangenheit den selben Wert gehabt wie heute.
- Wenn die kosmologische Rotverschiebung aus so einer allgemeinen Streckung kommen sollte, müssten wir das auch auf kleinere Skalen messen können.
Somit denke ich ist dieses Szenario als Erklärung für die kosmologische Rotverschiebung experimentell widerlegt.

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 21:19 #25620

OLK schrieb: Jetzt kannst dir ausrechnen wieviel Femtometer Raum dir unter den füssen pro sekunde "wegrutschen" :)

Einfach mal in WolframAlpha eintippen: "hubble constant in 1/s"

Faktor 2 ist wohl etwas übertrieben, 1,000000000000000002 käme da wohl eher hin.
Allerdings, die Naturkonstanten skalieren ja nicht mit. Die Kräfte die alles zusammenhalten sind stärker. Deshalb müsste der Raum eigentlich durch die Materie hindurch expandieren wie Wasser durch ein grobmaschiges Sieb. Das müsste aber irgend eine Art "Expansionsdruck" bewirken. Ich frage mich ob es irgendwie möglich wäre einen solch winzigen Effekt im Labor zu messen.

assume good faith

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Expandierende Raumzeit 05 Jan 2018 22:31 #25623

Speziell auch zu meinen beiden Vorrednern - mein Gedankenexperiment zielte nicht darauf ab, irgendeine Rotverschiebung erklären zu können. Ich wollte nur, um einen üblichen Denkfehler zu vermeiden, gleich zu beginn der Antworten nochmal herausarbeiten, das es keinen Universalmeter gibt, sondern eben bloß den Urmeter, und wir immer nur mit Vergleichsgrößen arbeiten können.
Das ist schon sehr wichtig, zu verstehen. Wenn man das genau betrachtet, kann man feststellen, dass so eine allgemeine Expansion, wie ich sie in Gedanken vorgenommen habe überhaupt nichts mit der Lichtgeschwindigkeit macht. Der Grund, ganz salopp formuliert ist, dass die Zeit dem selben Faktor in der Ausdehnung unterworfen wird, und sich daher alle Zeiträume ebenfalls verdoppeln. Weniger salopp lassen wir die Lichtgeschwindigkeit auf dem unveränderten Wert und stellen fest, dass alle Abläufe einfach doppelt so lange benötigen wie vorher - einfach weil sie ja doppelt so ausgedehnt sind. Wir messen dann witziger weise die selbe Lichtgeschwindigkeit wie vorher, es ist also einfach nicht feststellbar.

Was wir praktisch beobachten können ist also etwas anderes, als ich das als Gedankenexperiment beschrieben habe. Wie es Merilix sagt, die Naturkonstanten skalieren ja nicht mit. Das ist ja genau das Problem. :-D
Ich würde an der Stelle gerne auf Dr. Prof. Christof Wetterich verweisen, der im Rahmen der Reihe Physik im Theater schöne Vorträge gegeben hat.* Der sagt, dass wir gar nicht so genau wissen, ob sich das Universum ausdehnt. Wir können ein sich ausdehnendes Universum nämlich nicht von sich verkleinernden Atomen unterscheiden. Was wir sagen können ist, dass das Verhältnis vom Abstand der Galaxien (wenigstens derjenigen weiter draußen) zum Atomdurchmesser wächst. Aber ob jetzt das eine größer wird, oder das andere kleiner, dass können wir nicht sagen. Und zwar prinzipiell nicht.

Als letztes würde ich anmerken, dass Merilix für die offenbar** als Lehrmeinung angenommene allgemeine Expansion einen Expansionsdruck folgert. Aus den annahmen heraus ist das plausibel. Ich selbst glaube nicht daran. Ich halte die Expansion für einen Gravitationseffekt, der nur auf großen Skalen auftritt und eine art Gegengewicht zum anziehenden Aspekt der Gravitation darstellt. Soll heißen, auf klein Entfernungen (mit den Massenverteilungen, wie wir sie im Universum beobachten) ist Gravitation anziehend. Auf großen Entfernungen (mit den Massenverteilungen, wie wir sie im Universum beobachten) ist sie abstoßend. Das wäre eine völlig andere Anschauung, die im kleinen keinen Expansionsdruck folgert. :-)


*Zum Beispiel hier:


**ich hatte dazu schon ein paar Diskussionen mit verschiedenen Leuten, und ich habe noch niemanden getroffen, der das anders sieht. Allerdings waren das alles interessierte "Laien", mit sagen wir mal maximal nem Diplom in Physik. :-D

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Expandierende Raumzeit 06 Jan 2018 00:41 #25629

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EDIT: Die Expansionsgeschwindigkeit ist ca. 70 km pro sekunde pro megaparsec (1 mpc etwa 3LJ etwa 30,9·10^15m)
(ups, hatte mich oben vertippt sollte heissen : (1 parsec etwa 3LJ etwa 30,9·10^15m) :)

Dann hätten wir auf 1 megaparsec (3m LJ oder 30,9·10^18 km) jede sekunde einen Zugewinn von 70km Raum

Also wächst der Raum auf 1 km um 2.265·10^-18 km also ganze 2.2 Attometer pro Meter (etwas über nen Proton Durchmesser pro km und das jede sekunde!!!
Boah wie gruselig ist das denn? :) :) :)

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Expandierende Raumzeit 06 Jan 2018 09:42 #25632

LeseSalamander schrieb: Wenn man das genau betrachtet, kann man feststellen, dass so eine allgemeine Expansion, wie ich sie in Gedanken vorgenommen habe überhaupt nichts mit der Lichtgeschwindigkeit macht. Der Grund, ganz salopp formuliert ist, dass die Zeit dem selben Faktor in der Ausdehnung unterworfen wird, und sich daher alle Zeiträume ebenfalls verdoppeln. Weniger salopp lassen wir die Lichtgeschwindigkeit auf dem unveränderten Wert und stellen fest, dass alle Abläufe einfach doppelt so lange benötigen wie vorher - einfach weil sie ja doppelt so ausgedehnt sind. Wir messen dann witziger weise die selbe Lichtgeschwindigkeit wie vorher, es ist also einfach nicht feststellbar.


Müsste man so eine Ausdehnung nicht anhand des Doppler-Effekts messen können?

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Expandierende Raumzeit 06 Jan 2018 10:27 #25633

Strahlung würde ja unterwegs dem selben Skalenfaktor unterworfen. Einfach weil der so allgemein ist. Also würden wir nichts davon merken.
Das Argument ist wirklich praktisch nur dazu geeignet, um zu verstehen, dass ein absolutes Längenmaß unsinnig ist. Nebenbei liefert es immerhin noch einen logische Anhaltspunkt, warum Raum und Zeit in der SRT und ART einen 4er-Vektor bilden und dem selben Gamma-Faktor unterworfen sind. Einen simpel verständlichem. Der nebenbei dazu geeignet dieses einsteinsche Weltbild von der Zeit als 4. Raumrichtung und alles ist quasi schon als Kuchen da, weil Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sich nicht sauber trennen lassen - anzugreifen. Aber auch das ist nur ein philosophisches Gedankenspiel.

Wenn du was mit nem Dopplereffekt erklären möchtest, dann bräuchtest du einen Mechanismus für die Längenskalierung, und sie darf eben nicht universal im obigen Sinn sein. Die Kosmologische Konstante müsste so einen "Mechanismus" in mathematischer Form darstellen. Da kannste dann mit Experimenten rangehen. :-)

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Expandierende Raumzeit 07 Jan 2018 07:56 #25667

LeseSalamander schrieb: Ich würde an der Stelle gerne auf Dr. Prof. Christof Wetterich verweisen, der im Rahmen der Reihe Physik im Theater schöne Vorträge gegeben hat.* Der sagt, dass wir gar nicht so genau wissen, ob sich das Universum ausdehnt. Wir können ein sich ausdehnendes Universum nämlich nicht von sich verkleinernden Atomen unterscheiden.

Ich erinnere mich, das hatten wir vor kurzem erst in einem anderen Thread. :)
Der Konventionalismus lässt grüßen. Natürlich lässt sich die gleiche Physik auch mit völlig anderen Konventionen machen. Zum Beispiel könnte man sich das Universum als einen großen endlichen Würfel vorstellen und alle Naturgesetze zu den Kanten und Ecken hin so skalieren das diese im unendlichen verschwinden. (Wieso erinnert mich das an das Penrose-Diagramm?) Aber was bringt das? Am Ende wären die Modelle mit denen man die erfahrbaren Naturgesetze mit solchen Konventionen beschreiben müsste viel komplizierter und könnten überhaupt nur noch von einer kleinen Elite von "Überfliegern" verstanden werden.

Ein paar Grundannahmen wie "Ein Meter ist ein Meter, eine Sekunde ist eine Sekunde" und "ein Kilogramm ist ein Kilogramm" möglichst basierend auf fundamentale Naturkonstanten sind schon ganz nützlich um überhaupt sinnvoll Physik treiben zu können. Oder nicht?

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