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THEMA: Hatte Einstein keine Alternative?

Hatte Einstein keine Alternative? 25 Jul 2017 17:39 #17732

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Weil Einstein kein dynamisches Universum wollte, führte er seine sogenannte kosmologische Konstante Lambda ein.
Die Analyse der sich aus seiner Theorie ergebenden Friedmann Gleichungen zeigt, dass die kosmologische Konstante einer antigravitativen Kraft entspricht, deren Stärke mit der Expansion wächst.
Diese Konstante erweist sich heute als Glücksgriff, denn mit ihr kann man sowohl die Flachheit als auch die beschleunigte Expansion des Universums erklären.

Aber es erhebt sich die Frage, warum es Einstein nicht klar war, dass seine Konstante nur ein vollkommen instabiles Gleichgewicht bewirken konnte? Jede Abweichung von der „Gleichgewichtsgröße“ des Universums führt sofort zu einer dynamischen Entwicklung.
Aus seiner Sicht wählte Einstein also die falsche Konstante. Aber er hatte wohl keine Alternative.

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 01:50 #17791

Warum war das Genie Einstein so "stur" und bestand auf dem statischen Universum? Auch "damals" drehte sich bereits "Alles um sich selbst und dann um andere Schwerpunkte"... Mich wundert "diese Sturheit" nur insofern, weil in der Philosophie des Morgenlandes zumindest, bekannt war, das "Alles" in ständiger Bewegung ist.
Diese "Sturheit" lässt keine Alternativen FINDEN, Denobio, aber war ein Genie wie Einstein tatsächlich „SO stur“ oder wollte er der Kirche nicht in die Quere kommen?

Nachtrag
Wir wissen, was das XX. JH für die Juden bereit hielt und auch wenn Einsteins Familie nicht streng gläubig war, so hatte Einstein doch zumindest "etwas für Gott übrig". Seinen Verstand - IN DIESEN JAHREN - nicht zu verlieren, war schon viel. Chalawan
(Abgesehen davon, dass JEDES JH sein Grauen hat.)

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 02:37 #17793

Einstein hatte was gegen A-Bombe da hatten ihn die Amis gleich auf kicker. Von Kopf her hat er was unbegreifliches, für uns nicht zu kapieren. Einstein ist Gesetz das nimmt manschen Wissenschaftlern eigen Fantasie. Trotzdem schlecht machen will ihn nicht. Aber Überlichtgeschwindigkeit zbs wurde mit Neutrinos nachgewiesen. Das habe letztens gesehen. Die suchen jetzt nach Fehler, weil Sie Einstein glauben. Worauf hinaus will, im einstein Kopf, war irgendwie was besonderes. Auch wenn er es uns erklärt hat und es richtig sein mag, begreifen tuen wir es nicht. Da hatte er halt besonderes Talent auf bestimmter ebene. In Zukunft wird das aber noch verfeinert werden seine Theorien. Von BRD oder Schweiz wurden Neutrinos nach Italien durch Alpen geschickt.Beim messen wird Überlichtgeschwindigkeit ausgerechnet.

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 13:20 #17820

Denobio schrieb: Aber er hatte wohl keine Alternative.


Es ist ja oft so, dass die Theoretiker die Messergebnisse und die Beobachtungsdaten bereits kennen, und deshalb ihre Theorien dahingehend modifizieren, dass sie mit der Beobachtung in Einklang stehen. Ein gutes Beispiel dafür ist z.B. auch Richard Finemann der seine Ideen immer wieder derart überprüfte.

Vielleicht hat einstein einfach nur das selbe gemacht und versucht seine Theorie so hinzubiegen, dass sie sich mit dem aktuellen "Wissen" der damaligen Zeit deckt.
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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 16:20 #17840

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Madouc99 schrieb:
Es ist ja oft so, dass die Theoretiker die Messergebnisse und die Beobachtungsdaten bereits kennen, und deshalb ihre Theorien dahingehend modifizieren, dass sie mit der Beobachtung in Einklang stehen. Ein gutes Beispiel dafür ist z.B. auch Richard Finemann der seine Ideen immer wieder derart überprüfte.

Und das muss hervorgehoben werden? Dass eine Theorie überprüfbar ist, ist Grundvoraussetzung für Wissenschaftlichkeit. Alles andere soll in Kirchen und anderen Tempelbauten erfolgen.
Und eine Theorie modifizieren zu müssen, weil Messungen in der Wirklichkeit ein anderes Bild liefern, ist auch kein Güteausweis für den Theoretiker.
Lieber sich dergestalt gut in die Natur einfühlen und sich so gute Gedanken machen, dass man dann auch eine Theorie aufstellt, die sich dann nicht mit einer Modifikation ausgerichtet an dem, was man misst, weitermogeln muss.
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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 17:55 #17849

Hi Ropp!
Madouc und du, ihr habt beide Recht.
Letztlich werden wir NIE wissen, was Einstein DACHTE und wie es zu seinem Entschluss kam.
Ich glaube nicht, dass er zweifelsfrei davon überzeugt war, dass der Kosmos statisch ist.

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 20:37 #17861

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Denobio schrieb:

Weil Einstein kein dynamisches Universum wollte, führte er seine sogenannte kosmologische Konstante Lambda ein.

Ich glaube, das trifft es nicht. Einstein hat einfach damals vor 100 Jahren auf das reagiert, was die beobachtende Zunft zu wissen glaubte, dass nämlich draußen alles ziemlich statisch ist. Das hat m.E. mit Wollen oder Nicht-Wollen nichts zu tun, sondern er orientierte sich an den Beobachtungen. Hubble trat erst gut 10 Jahre später auf den Plan.
Ich ziehe da immer gerne die Parallele vom frühen 17. Jhd bis zu Newton. In dieser Zeit war es einfach nur vernünftig, das Tychonische Weltbild von Tycho Brahe zu favorisieren, da es am besten mit den damaligen Beobachtungen und Weltbild vereinbar war: Es erklärte die neuen Beobachtungen mit Fernrohren (Jupitermonde etct). Die neu entdeckten Fallgesetze wurden als Beweis gegen eine bewegte Erde gedeutet und die vermeintlich fehlenden Sternenparallaxen wurden ebenfalls entsprechend gedeutet. Erst Newton hat mit seinem Gravitationsgesetz dieses Weltbild pulverisiert. Und schließlich konnte erst Bessel 1838 die erste zuverlässige Parallaxe messen.
Interessant ist vor allem das ständige Auf und Ab der Konstante. Einstein führte sie ein und verwarf sie wieder. Eddington und Lemaitre führten sie wieder ein, verwarfen sie wieder als man merkte, dass Hubble eine viel zu hohe Expansionsrate angegeben hatte.
Ist jemand bekannt, dass sie auch Ende der 1960 Jahre eine kurze Renaissance erfuhr, weil weit entfernte Quasare auf eine Phase der Stagnation der Expansion hindeuteten?
Der nicht mehr ganz neue Bericht in der NZZ von 2004 gibt trotzdem einen guten und kurzen Überblick über Tod und Wiedergeburt der Konstante .... die geschichtlich ihrem Namen als Konstante noch nie gerecht wurde.


Ein Parameter, der die Welt veränderte

Die bewegte Geschichte der kosmologischen Konstanten

Keine andere physikalische Grösse hat ein solches Auf und Ab hinter sich wie die kosmologische Konstante Lambda. Von Albert Einstein eingeführt, ist sie immer wieder für tot erklärt worden, bis sie Ende der 1990er Jahre ein triumphales Comeback gefeiert hat. Mit dieser Konstante steht und fällt das neue Weltbild der Kosmologie.


Paradigmenwechsel sind in der Wissenschaft etwas Seltenes. Fast 1500 Jahre lang waren die Gelehrten davon überzeugt, dass die Erde im Mittelpunkt des Kosmos steht. Erst Kopernikus verbannte sie von dort, indem er postulierte, die Erde kreise zusammen mit den anderen Planeten um die Sonne. Dieses heliozentrische Weltbild wurde später von Kepler und Newton auf eine solide mathematisch-physikalische Grundlage gestellt. Albert Einstein wagte es dann, an diesem Fundament zu rütteln. In seiner 1916 publizierten Arbeit «Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie» hinterfragte er die Newton'sche Vorstellung, «der absolute Raum bleibe vermöge seiner Natur und ohne Beziehung auf einen äusseren Gegenstand stets gleich und unbeweglich». In Abkehr davon verknüpfte Einstein die Geometrie von Raum und Zeit mit der Materie und räumte dieser damit einen zentralen Stellenwert ein.

Einstein erfindet eine Konstante

Vor unseren Augen bahnt sich momentan ein weiterer Paradigmenwechsel an. In den letzten Jahren haben sich die Hinweise gehäuft, dass die Materie doch nicht die dominante Rolle im Kosmos spielen kann, die Einstein ihr zugedacht hat. Zur gesamten Energiedichte des Universums trägt sie nach jüngsten Erkenntnissen nämlich nur 25 Prozent bei. Vielmehr wird die Entwicklung des Kosmos von einer nichtmateriellen Energieform vorangetrieben, deren Ursprung bis heute völlig rätselhaft ist. Diese «dunkle» Energie manifestiert sich durch einen negativen, der Gravitationskraft entgegenwirkenden Druck, der das Universum immer schneller aufbläht. Die Materie folgt dieser beschleunigten Expansion, ohne sie entscheidend zu beeinflussen.

Kurioserweise war es Einstein selbst, der eine solche Energie erstmals ins Spiel gebracht hat - wenn auch aus völlig anderen Beweggründen. Im Jahr 1917, also nur ein Jahr nach seiner bahnbrechenden Arbeit, gab er eine Lösung für die Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie an (sie bestimmen die Geometrie der Raum-Zeit in Abhängigkeit von der Verteilung der Materie), die ein völlig neues Bild vom Kosmos nahelegte. Während das Newton'sche Universum unendlich ausgedehnt ist, favorisierte Einstein aus verschiedenen Gründen ein sphärisch gekrümmtes, in sich geschlossenes Universum ohne Ränder. Eine ungefähre Vorstellung von dieser Geometrie vermittelt die zweidimensionale Oberfläche einer Kugel. Dieses Universum sollte gleichmässig mit Staub gefüllt sein, wobei die Staubpartikel die Sterne beziehungsweise die Galaxien repräsentieren. Um eine solche Lösung zu erzwingen, sah sich Einstein genötigt, die Feldgleichungen um einen konstanten Summanden zu erweitern. Diese kosmologische Konstante führte zum einen zur gewünschten Geometrie. Zum anderen lieferte sie einen nach aussen wirkenden Druck, der das Universum davor bewahrte, unter dem Einfluss der Schwerkraft zu schrumpfen. Das Resultat war ein statisches Universum, wie es durch damalige Beobachtungen nahegelegt wurde.

Einstein war von dieser ad hoc eingeführten Konstante nicht sonderlich begeistert. Aus ästhetischen Gründen hätte er es vorgezogen, die Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie in ihrer ursprünglichen Form zu belassen. Das hinderte ihn allerdings nicht daran, sein kosmologisches Modell gegen konkurrierende Ansätze zu verteidigen. Schon 1922 hatte der russische Physiker Alexander Friedmann erkannt, dass die Feldgleichungen eine ganze Schar von Lösungen zulassen, darunter auch dynamische Weltmodelle. Unabhängig von ihm entdeckte der belgische Mathematiker und Priester Georges Lemaître 1927 eine Lösung der Feldgleichungen, die einem expandierenden Kosmos entsprach.

Belege für ein expandierendes Universum

Einstein blieb diesen Modellen gegenüber skeptisch. Auch wenn er in den Rechnungen keinen Fehler entdecken konnte, hielt er die dynamischen Lösungen der Feldgleichungen für unphysikalisch. Seine Meinung änderte er erst im Lichte neuer Entdeckungen. Im Jahr 1929 hatte der amerikanische Astronom Edwin Hubble bei der Vermessung der Rotverschiebung im Spektrum von Galaxien festgestellt, dass diese sich umso schneller von der Erde wegbewegen, je weiter sie entfernt sind. Damit war die Vorstellung von einem statischen Universum unhaltbar geworden. Vielmehr sprach die Entdeckung für einen expandierenden Kosmos, wie er von Lemaître vorgeschlagen worden war. An diesem Punkt gab auch Einstein seinen Widerstand auf. Er verwarf die kosmologische Konstante als überflüssig und nicht länger gerechtfertigt.

Während für Einstein die Sache damit erledigt war, hielten andere Forscher an der kosmologischen Konstante fest. Die Expansionsrate des Universums, die Hubble gemessen hatte, war nämlich ausserordentlich gross. In die Vergangenheit zurückextrapoliert ergab sich ein Alter für das Universum von weniger als zwei Milliarden Jahren. Das war mit dem Alter der Erde und der Sterne nicht zu vereinbaren. Sowohl Lemaître als auch der Astronom Arthur Eddington reaktivierten deshalb die kosmologische Konstante. Während sie bei Einstein dazu gedient hatte, die Gravitationskraft in Schach zu halten und das Universum statisch zu machen, wurde ihr nun die Rolle zugedacht, die durch die Schwerkraft verlangsamte Expansion des Weltalls wieder zu beschleunigen. Die Expansionsrate, die wir heute beobachten, wäre damit grösser als in früheren Zeiten, was dem Universum mehr Zeit für seine Entwicklung gelassen hätte. Mit der Zeit stellte sich allerdings heraus, dass Hubble eine viel zu grosse Expansionsrate gemessen hatte. Mit den verbesserten Daten sah man keine Notwendigkeit mehr, die Entwicklung des Universums künstlich zu verzögern.

Eine kurze Renaissance erlebte die kosmologische Konstante Ende der 1960er Jahre. Damals schienen Beobachtungen von weit entfernten Quasaren auf eine Phase der Stagnation in der Expansion des Universums hinzudeuten. Nach eingehenderen Untersuchungen wurde die kosmologische Konstante jedoch wieder in der Mottenkiste verstaut. Immer mehr setzte sich nun die Überzeugung durch, dass die Geometrie und die Dynamik des Universums alleine durch seinen Materiegehalt bestimmt würden. Offen war lediglich die Frage, wie viel Materie vorhanden ist und wie stark die Expansion des Universums durch sie abgebremst wird.

Ein triumphales Comeback

Für viele Kosmologen mag es ein Schock gewesen sein, als sie Ende der 1990er Jahre eines Besseren belehrt wurden. Bei der Beobachtung von weit entfernten Supernova-Explosionen hatten zwei Gruppen von Astronomen unabhängig voneinander festgestellt, dass sich die Expansion des Universums in den letzten Milliarden Jahren nicht verlangsamt, sondern beschleunigt hat. Damit feierte die kosmologische Konstante eine triumphale Wiederkehr. Bald kamen andere Beobachtungen hinzu. Durch eine genaue Vermessung der kosmischen Hintergrundstrahlung liess sich zum ersten Mal die Geometrie unseres Universums ermitteln. Der Raum ist demnach nicht sphärisch gekrümmt, wie es Einstein vorgeschwebt hat, sondern «flach» (die zweidimensionale Analogie wäre eine Scheibe).

Zusammen mit den Supernovae-Daten machte es diese Beobachtung möglich, die Energiedichte des Universums zu beziffern und sie in ihre einzelnen Bestandteile aufzuschlüsseln. Dabei zeigte sich, dass die mit der kosmologischen Konstante einhergehende dunkle Energie mit rund 75 Prozent den Löwenanteil ausmacht. Diese Zahl verschleiert sogar noch, wie bedeutungslos die Materie ist, die man mit dem Auge oder mit Teleskopen sehen kann. Zu den verbleibenden 25 Prozent der Energiedichte trägt die leuchtende Materie nämlich nur 4 Prozent bei. Der Rest geht vermutlich auf das Konto von bis heute noch unbekannten Elementarteilchen, die nicht mit Licht wechselwirken und deshalb unsichtbar bleiben. Die Sterne und Galaxien, die wir für die Quintessenz des Universum halten, sind also in Wirklichkeit nur Tropfen in einem Ozean aus dunkler Materie und dunkler Energie.

Natürlich stellt sich nach der bewegten Geschichte der kosmologischen Konstanten die Frage, wie viel Vertrauen man in das jüngste Comeback haben kann. Tatsächlich sind manche Kosmologen davon überzeugt, dass ein Universum, das zu 96 Prozent von unbekannten Einflüssen dirigiert wird, nicht der Weisheit letzter Schluss sein kann. So wie es momentan aussieht, ist es allerdings schwierig, hinter den derzeitigen Stand der Dinge zurückzugehen. In den letzten Jahren ist das neue Weltmodell der Kosmologen nämlich durch zahlreiche Beobachtungen untermauert worden. So konnte anhand von weit entfernten Supernova-Explosionen der Zeitpunkt eingekreist werden, an dem die dunkle Energie die Oberhand über die Materie gewonnen hat und aus der gebremsten Expansion eine beschleunigte geworden ist. Den gleichen Umschwung belegen auch Galaxienhaufen, die kürzlich mit dem Röntgenteleskop «Chandra» beobachtet worden sind. Diese Vielzahl von Bestätigungen hat das Vertrauen in das neue kosmologische Modell deutlich gestärkt.

Rätsel über Rätsel

Unbefriedigend ist allerdings, dass man bis heute so gut wie nichts über den Ursprung der kosmologischen Konstanten aussagen kann. Bereits in den späten 1960er Jahren ist der Versuch unternommen worden, sie mit der Energie des Vakuums in Verbindung zu bringen. Gemäss heutigen Vorstellungen ist das Vakuum nämlich nicht wirklich leer. Ständig entstehen aus dem Nichts Teilchen und verschwinden ebenso plötzlich. Versucht man jedoch, den Beitrag dieser Quantenfluktuationen zur Energiedichte des Vakuums abzuschätzen (eine exakte Berechnung ist bis heute nicht möglich), so landet man bei einem Wert, der mindestens 50 Grössenordnungen zu gross ist.

Man kann es auch von einem theoretischen Standpunkt aus betrachten. Dann ist es völlig rätselhaft, warum die kosmologische Konstante so unvorstellbar klein ist. Einfacher noch wäre es zu verstehen, wenn sie völlig verschwände. Das liesse sich möglicherweise mit unbekannten Symmetrieprinzipien in der Teilchenphysik erklären. So wie es aussieht, scheint die kosmologische Konstante jedoch nicht gewillt zu sein, den Teilchenphysikern diesen Gefallen zu tun.

Weiterführende Literatur: Norbert Straumann: The History of the Cosmological Constant Problem; www.arxiv.org/abs/gr-qc/0208027 . John Earman: Lambda - The Constant That Refuses to Die; Arch. Hist. Exact Sci. 55, 189-220 (2001).

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 20:41 #17862

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Mich würde interessieren welche physikalisch-mathematische Überlegung ihn zu seinem Lambdaterm brachten.
Er konnte ja nicht eine Gegenkraft einführen, die mit entgegengesetztem Vorzeichen der Gravitation entsprach. Dann wäre das Universum auch auseinander gedriftet und kein Planet hätte länger seine Sonne umkreist. Man müßte also seine Gedankengänge nachvollziehen, die ihn zu seinen Gleichungen kommen ließen. Irgendwelche Wissenschaftler oder Wissenschaftshistoriker haben sich sicher mit der Frage befasst. Ob das hier im Forum jemand weiß?

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 20:51 #17863

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Denobio schrieb:

Er konnte ja nicht eine Gegenkraft einführen, die mit entgegengesetztem Vorzeichen der Gravitation entsprach. Dann wäre das Universum auch auseinander gedriftet und kein Planet hätte länger seine Sonne umkreist.

Das verstehe ich jetzt nicht ganz. Einstein brauchte Lambda doch nur, damit die nach damaliger Meinung statisch am Himmel stehenden Sterne nicht aufeinander zustürzten (selbst Andromeda-Galaxie war noch nicht als solche erkannt). Die Planeten hätten aber doch deshalb aufgrund der Fliehkraft genauso die Sonne umkreist. Auf das Sonnensystem selber hätte es keine Auswirkungen gehabt, wenn ich das richtig deute.
Grüße Cyborg

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 20:51 #17864

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Cyborg, unsere Beiträge haben sich überschnitten. Dein Artikel aus der NZZ ist sehr schön und auch heute noch vollkommen aktuell. Herzlichen Dank für deine Mühe.
Da wird ja ungefähr beschrieben, wann und wo Einstein seine Konstante eingesetzt hat. Es muss ja eine sinnvolle mathematisch-physikalische Gelegenheit dazu gegeben haben. Dies habe ich gemeint, wenn ich schrieb, dass es wohl keine Alternative gab.

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 20:55 #17865

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Cyborg, wenn er durch eine Gegenkraft die Gravitation einfach aufgehoben hätte, wäre kein Planet mehr auf seiner Bahn gehalten worden.
Das zu tun wäre vollkommener Unsinn gewesen. Es ist ja auch blöd von mir, so etwas überhaupt zu erwähnen.
(Bei einem Planeten der seine Sonne umkreist, sind zwei Kräfte im Gleichgewicht: Zentrifugalkraft und Gravitationskraft.)

Die gleiche Kraft, die die Planeten auf ihrer Bahn hält, läßt auch das Universum mit allen seinen Sternen kollabieren, wenn die Massendichte so groß ist, dass sie gegen jegliche Bewegung, die die Sterne und Galaxien im Universum haben könnten , ankommt.

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 21:05 #17867

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ok, Denobio, das war dann ein Mißverständnis. Du meintest ja gar nicht Lambda selber, sondern direkt eine Gegenkraft zur Gravitation, die sie vollständig aufhebt. Das geht natürlich nicht, denn dann würde sich wirklich alles aufheben.
Was aber, wenn man eine Gegenkraft hätte, die nur einen Bruchteil der Gravitation aufhebt bzw. sie erst auf große Distanzen überhaupt erst spürbar zu schwächen beginnt und ab einer gewissen Entfernung die Oberhand gewinnt? Ist Lambda eigentlich was anderes? Oder bin ich dann bei MOND? Ich kratze mich mal wieder am Kopf und gehe jetzt lieber ins Bett, bevor die Gedanken noch stärker zu kreisen beginnen. ;)

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Hatte Einstein keine Alternative? 26 Jul 2017 21:47 #17872

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Denobio schrieb: Mich würde interessieren welche physikalisch-mathematische Überlegung ihn zu seinem Lambdaterm brachten.
Er konnte ja nicht eine Gegenkraft einführen, die mit entgegengesetztem Vorzeichen der Gravitation entsprach. Dann wäre das Universum auch auseinander gedriftet und kein Planet hätte länger seine Sonne umkreist. Man müßte also seine Gedankengänge nachvollziehen, die ihn zu seinen Gleichungen kommen ließen. Irgendwelche Wissenschaftler oder Wissenschaftshistoriker haben sich sicher mit der Frage befasst. Ob das hier im Forum jemand weiß?


Hallo Denobio,

wenn es um die Geschichte der kosmologischen Konstante geht, ist Norbert Straumann die beste Adresse, z. Bsp. hier:

www.emeriten.ethz.ch/Doku2015/Emer-Straumann-2-15.pdf

Gruß,
Lulu
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Hatte Einstein keine Alternative? 27 Jul 2017 09:04 #17891

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Im Newtonbild wirkt Lambda erst in großen Entfernungen. Die Kraft ist der Entfernung proportional. Und wenn man Friedmann nach Newton einführt, denkt man an eine Kraft, die auf Massen wirkt.
Die richtige Ableitung geht aber nach Einstein. Und hier erfährt alles einen Bedeutungswandel. Hier muss man auch die Kraft, die aus Lambda resultiert, anders interpretieren. Ich habe auch oft gesagt, es sei eine "antigravitative" Kraft. Lieber sollte man sagen, es sei eine "repulsive" Kraft. Ich denke, dass Lambda gar nicht auf Massen wirkt. In der Interpretation der QM ist es eine Eigenschaft des Raumes.

In einem früheren Thread habe ich den Gedanken schon weiter gesponnen: Wenn sich der Raum überall ausdehnt, dann gilt dies auch innerhalb gebundener Systeme wie Galaxien. Dieses "Raum-Quellen" müßte unter uns (den Galaxien) "Raum durchfließen" lassen.

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Hatte Einstein keine Alternative? 30 Jul 2017 05:58 #18038

Lieber Denobio!

Die Arbeit von Norbert Straumann (Lulu’s Link) zeigt auf, dass Einstein wohl nicht deshalb versessen darauf war, ein statisches Modell zu konstruieren, weil die astronomischen Kenntnisse der damaligen Zeit beschränkt waren - DAS WAR BEREITS NEWTON KLAR! – sondern weil er so entschied. Offensichtlich.
„Newton schrieb in seiner Kopie der „Principia“: „…the stars would, through their gravity, gradually fall on each other, were they not all carried back by a divine plan.“ (nach Intervention von Bishop Bentley in einem Brief vom 25. Februar 1693). In der 3. Ausgabe schrieb er hingegen: „Ferner sieht man, dass derjenige, welcher diese Welt eingerichtet hat, die Fixsterne in ungeheure Entfernungen von einander aufgestellt hat, damit diese kugeln nicht, vermöge ihrer Schwerkraft, auf einander fallen.“ Newtons Antwort an Bischof Bentley: „sollte ein statisches unendlich ausgedehntes Universum möglich sein, so wäre dieses genauso instabil wie ein System von unendlich vielen auf ihrer Spitze stehenden Nadeln.“S.3
Das heißt, aufgrund solcher Schwierigkeiten wurden schon lange vor Einsteins erster kosmologischer Arbeit Abänderungen des Newtonschen Gravitationsgesetzes diskutiert.
Einstein führte 1917 die kosmologische Konstante ein, die ein statisches Universum möglich machte und verwarf den Lambda Term 1930 wieder – es blieb ihm nichts anderes übrig.

„Man kann sich in der Tat wundern, weshalb Einstein beim Studium der 1. Friedmann’schen Arbeit von 1922 die Instabilität seines Modells nicht erkannt hat. Aber wie sagte doch Goethe : « Wenn weise Männer nicht irrten, müssten die Naren verzweifeln. « S.7 des oben genannten Textes.
Straumanns Vortrag beschreibt auch da auf und ab des Lambda Terms, ein Auszug : « Das Standardmodell von Friedmann und Lemaitre ohne Lambda implizierte mit dem damaligen Wert der Hubble-Konstante ein Alter des Universums, welches im Vergleich zum Alter der Sterne als zu kurz herauskam. Dehalb wurde der Lambda Term wieder eingeführt, und ein früheres Modell von Lemaitre mit verzögerter Expansion erfuhr eine Wiederbelebung. Das änderte sich in den 50-iger Jahren, als neue astronomische Beobachtungen, zu einer erheblichen Revision des Hubble Parameters führten. Doch bald sollte der Lambda Term wiederkehren. S. 10 des oben genannten Textes.

Das 2. Kapital von Straumann heißt interessanterweise« Einstein und die abstoßende Gravitation »

Denobio schrieb : « Wenn sich der Raum überall ausdehnt, dann gilt dies auch innerhalb gebundener Systeme wie Galaxien. «
Anscheinend hält aber die Gravitation das System zusammen. Mit DM ? Nee. Oder gehst du davon aus, das wir die Expansion nicht – wahrnehmen könnten ???


Chalawan und viele Grüße

PS : Interessant auch, dass diese Beschreibung vor 100 Jahren entstand :
>1917 postulierte er, das Universum sei zwar unbegrenzt aber räumlich endlich. (Keine Randbedingungen) der Einfachheit halber wählte er für sein Modell dieselbe Geometrie, welche die Oberfläche einer Kugel im 4-D Euklidischen Raum besitzt. (Zur Veranschaulichung: die Oberfläche einer Kugel im gewohnten 3-D Raum vorstellen.)
(Straumann)
Das expandierende Universum brauchte Jahrhunderte um sich durchzusetzen...Verdammt zeitnah?

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Lieber Chalawan,
das hast Du alles sehr fein recherchiert. Und gute Bezüge hergestellt. Bei Goethe habe ich gelesen, dass es in der Welt am meisten auf die Bezüge ankommt.

Zu deiner Frage: Expansion messen wir ja, indem wir weit entfernte Galaxien beobachten. Das ist alles klar.
Innerhalb unsres gebundenen Systems unserer lokalen Gruppe überwiegt die Gravitation. D.h. die Dunkle Energie kann solche Systeme nicht auseinandertreiben. Ich habe über folgendes spekuliert: wenn jeder Punkt des Raumes Quelle von weiterem Raum ist, dann quillt auch der Raum in unsrer Galaxie, Sonnensystem. Wir schwimmen in diesem Raum. Alles hält gravitativ zusammen, obwohl wir in "Quellwasser" schwimmen. Diese Quellen sind unglaublich schwach. Die Expansion wird ja nur meßbar, weil wir in unglaubliche Entfernungen schauen.
Beste Grüße Denobio

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Denobio schrieb.

Bei Goethe habe ich gelesen, dass es in der Welt am meisten auf die Bezüge ankommt.

Dann hat anscheinend auch mein Finanzbeamter, der mir das vor Jahrzehnten schon sagte, Goethe gelesen. Wer hätte das gedacht. :cheer:

Ich habe über folgendes spekuliert: wenn jeder Punkt des Raumes Quelle von weiterem Raum ist, dann quillt auch der Raum in unsrer Galaxie, Sonnensystem. Wir schwimmen in diesem Raum. Alles hält gravitativ zusammen, obwohl wir in "Quellwasser" schwimmen. Diese Quellen sind unglaublich schwach. Die Expansion wird ja nur meßbar, weil wir in unglaubliche Entfernungen schauen.

Das ist eigentlich schon sonderbar. Wird also das "Aufquellen" des Raumes, also das Wirken der DE in der Galaxis unterdrückt durch die gravitativen Kräfte? Im Grunde kann es ja gar nicht anders sein, denn mein Verständnis beruht darauf, dass wir nicht davon ausgehen dürfen, dass auch innerhalb der Galaxis die mittlere Hubble-Konstante von ca. 70 km/(MParsec*Sek ) gilt.
Diese Überlegung war wohl auch der Hintergedanke bei der Idee, dass die gemessenen weiteren Entfernungen der Supernovae Ia in einer ungleichmäßigen großräumigen Massenverteilung ihre Ursache haben könnten, was eine DE überflüssig gemacht hätte.
Demnach gäbe es Raumgebiete mit niedrigerer Dichte, die schneller expandieren und solche mit höherer Dichte, die langsamer expandieren, da die Raumzeit unter dem Einfluß von Materie und Energie in ihrer Expansion gehemmt wird. Nach dieser Theorie variiert die Expansionsgeschwindigkeit nicht über die Zeit (wie bei
Annahme dunkler Energie), sondern über den Raum hinweg. Die Theorie nimmt nun an, dass wir uns in einem Gebiet mit geringerer Dichte befinden. Also
muss wieder ein uns erreichender Lichtstrahl mit gegebener Rotverschiebung länger unterwegs gewesen und seine Quelle weiter entfernt sein, da er auch
Gebiete mit  geringerer Expansionsgeschwindigkeit, sprich höherer Dichte durchlief. Somit könnten die gleichen Phänomene auch ohne die Annahme einer
dunklen Energie erklärt werden.
Davon habe ich vor Jahren mal gelesen, aber anscheinend wurde das wieder verworfen, weil es wohl mit den Beobachtungen nicht in Einklang gebracht werden konnte.
Grüße Cyborg

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Hatte Einstein keine Alternative? 30 Jul 2017 21:52 #18049

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Wahrscheinlich würden die Sterne auch innerhalb unserer Galaxie einer Hubble Expansion folgen, wenn sie nicht durch die Gravitation zusammengehalten würden. Das gilt für jede Galaxie. Ich denke, da wirken zwei ganz unterschiedliche Phänomene. Wie verschieden die Kräfte sind, sieht man schon mathematisch. Weit entfernte Galaxien sind an andere weit entfernte Galaxien nicht mehr gravitativ gebunden. Sie entfernen sich also voneinander mit dem Hubbleflow.

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Hatte Einstein keine Alternative? 30 Jul 2017 22:05 #18050

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Denobio,
das ist ja interessant, wie du dir das vorstellst. So habe ich das noch gar nicht gesehen. Du meinst also, da entsteht nicht durch das Wirken von einerseits Gravitation und andererseits DE eine Resultierende, die die Expansion der Raumzeit je nach Materie/Energie-Dichte hemmt bzw. gewähren lässt, sondern du stellst dir das so vor, dass der Raum quasi immer "quillt", aber die Gravitation z.B. zwei nahe Galaxien zusammenhält, als wären sie trivial gesprochen wie mit einer "Stange" (Gravitation) verbunden, damit der zwischen ihnen herrschende Raumwind, der beiden entgegen bläst, sie nicht auseinandertreibt. Je weiter sie voneinander entfernt sind, um so schwächer wirkt die "Stange" und sie werden "auseinander geblasen". Trifft diese Interpretation diese Vorstellung?
Schöne Grüße Cyborg

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Hatte Einstein keine Alternative? 30 Jul 2017 22:07 #18051

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