Galaxienentfernung oder Raumausdehnung

RPE

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Hallo,

mich würde interessieren, was ihr darüber wißt, welchen Unterschied es macht, ob man davon spricht, dass sich Galaxien im Raum voneinander entfernen, oder dass das die Raumexpansion dafür verantwortlich ist?

Speziell: Was ist mit Galaxien, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen? Gibts?

Grüße,
RPE
 

Sky Darmos

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RPE schrieb:
mich würde interessieren, was ihr darüber wißt, welchen Unterschied es macht, ob man davon spricht, dass sich Galaxien im Raum voneinander entfernen, oder dass das die Raumexpansion dafür verantwortlich ist?

Ich glaub die Frage würde jetzt schon zum 100sten Mal in verschiedenen Threads gestellt. Wenn der Raum zwischen den Galaxien expandiert, man aber behauptet die Galaxien würden sich bewegen, dann müsste man annehmen dass die Erde der Mittelpunkt des Universums ist. Da dies sehr unwahrscheinlich ist, liegt der Schluss nahe dass der Raum insgesamt expandiert.

RPE schrieb:
Speziell: Was ist mit Galaxien, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen? Gibts?

Wie gesagt, der Raum expandiert die Galaxien bewegen sich dabei nur unwesentlich.

Gruß,
Sky.
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Ich glaub die Frage würde jetzt schon zum 100sten Mal in verschiedenen Threads gestellt. Wenn der Raum zwischen den Galaxien expandiert, man aber behauptet die Galaxien würden sich bewegen, dann müsste man annehmen dass die Erde der Mittelpunkt des Universums ist. Da dies sehr unwahrscheinlich ist, liegt der Schluss nahe dass der Raum insgesamt expandiert.

ok. entschuldigung, bin neu hier und habe auf den ersten Blick nichts dazu gesehen.

Ich bin mir dessen, was du sagst auch sehr wohl bewußt. Ich bezog es natürlich nicht nur auf unseren Standpunkt Erde. Vielleicht habe ich auch einfach nur Vorstellungsschwierigkeiten mit diesem Rosinenkuchen. Doch was spricht denn gegen den Vergleich mit einer Splitterbombe? Deren Teilchen entfernen sich auch alle voneinander, auch umso schneller, je weiter sie voneinander entfernt sind. Dennoch ist das ja wohl eindeutig eine Entfernung im Raum und nicht eine Raumausdehnung.

Setzt man sich hier auf einen beliebigen Splitter und denkt sich den Rest des Universums weg, hat man ja wohl wieder die selbe Rosinensituation, oder nicht? Und dann spreche ich doch dirzufolge wieder von einer Raumausdehnung?

Verstehe es jetzt nicht so, als dass ich dir widersprechen wollte, mir geht es eigentlich nur darum es selber etwas besser zu verstehen.

Sky Darmos schrieb:
Wie gesagt, der Raum expandiert die Galaxien bewegen sich dabei nur unwesentlich.

Dann frag ich halt so: Kann man etwas darüber sagen, ob sich der Raum irgendwo entsprechend schnell genug ausdehnt, dass es in einer überlichgeschw. schnellen Entfernung von Galaxien resultiert? Praktisch gesprochen: Gibt es Galaxien, deren Licht uns niemals erreichen wird?

Gruss,

RPE
 

Sky Darmos

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RPE schrieb:
Setzt man sich hier auf einen beliebigen Splitter und denkt sich den Rest des Universums weg, hat man ja wohl wieder die selbe Rosinensituation, oder nicht? Und dann spreche ich doch dirzufolge wieder von einer Raumausdehnung?

Nein, das hat man nicht! Wenn du dich auf einen beliebigen Splitter setzt, dann siehst du in eine Richtung alle anderen Splitter von dir wegfliegen und auf der anderen Seite fligen sie auf dich zu. Nimmt man nun dieses Modell mit den Splittern die durch den Raum fliegen, so müsste man um unsere Beobachtungen zu erklären, annehmen dass wir auf gar keinen "Splitter" sitzen, sondern dass wir in der Mitte am Explosionsort verharren und mit ansehen wie alle Splitter von uns wegfliegen.

RPE schrieb:
Praktisch gesprochen: Gibt es Galaxien, deren Licht uns niemals erreichen wird?

Wenn das Universum bis in alle Ewigkeiten expandieren würde dann hinge das davon ab wie weit die Galaxie entfernt ist. Da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, könne wir nur Galaxien innerhalb des Hubble-Radius wahrnehmen. Der ist so groß wie die Lichtgeschwindigkeit mal dem Alter des Universums. Der Hubble-Radius dehnt sich natürlich mit Lichtgeschwindigkeit (=299792458 m/s) aus.

Gruß, Sky.
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Nein, das hat man nicht! Wenn du dich auf einen beliebigen Splitter setzt, dann siehst du in eine Richtung alle anderen Splitter von dir wegfliegen und auf der anderen Seite fligen sie auf dich zu. Nimmt man nun dieses Modell mit den Splittern die durch den Raum fliegen, so müsste man um unsere Beobachtungen zu erklären, annehmen dass wir auf gar keinen "Splitter" sitzen, sondern dass wir in der Mitte am Explosionsort verharren und mit ansehen wie alle Splitter von uns wegfliegen.

na, also das seh ich jetzt aber wirklich anders. die Splitter rechts und links von dir entfernen sich ja wohl mal ganz sicher voneinander. die vor dir auch, weil sie eine höhere anfangsgeschwindigkeit bekommen haben. sie warn ja ganz außen, konnten also auch leichter weggesprengt werden. (die äußersten Splitter einer Explosion fliegen immer am weitesten)
=> genauso entfernst du dich auch von dem weiter innen liegenden Splitter.


Sky Darmos schrieb:
Wenn das Universum bis in alle Ewigkeiten expandieren würde dann hinge das davon ab wie weit die Galaxie entfernt ist. Da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, könne wir nur Galaxien innerhalb des Hubble-Radius wahrnehmen. Der ist so groß wie die Lichtgeschwindigkeit mal dem Alter des Universums. Der Hubble-Radius dehnt sich natürlich mit Lichtgeschwindigkeit (=299792458 m/s) aus.

ok. dann wieder anders: Briane Greene sacht in "Der Stoff aus dem der Kosmos ist", es gäbe Galaxien, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit voneinander entfernten. Kein Verstoß gegen SR, weil die Raumexpansion dafür verantwortlich wäre und nicht eine reale Entfernung im Raum.

Leider sagt er dies ohne jede Angabe von Berechnung oder Quellen - einfach so. Find ich ziemlich scheiße. Ich find dazu auch einfach nichts in irgendwelchen Journals oder dergleichen, habe dieses Statement allerdings schon öfter in irgendwelchen allgemeinverständlichen Texten gelesen. Vielleicht kanst du mir ja sagen, ob sichs jetzt dabei um eine rein philosophische Auffassung handelt oder ob man das mathematisch begründen kann.

Gruss,
RPE
 
Zuletzt bearbeitet:

Sky Darmos

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RPE schrieb:
na, also das seh ich jetzt aber wirklich anders. die Splitter rechts und links von dir entfernen sich ja wohl mal ganz sicher voneinander. die vor dir auch, weil sie eine höhere anfangsgeschwindigkeit bekommen haben. sie warn ja ganz außen, konnten also auch leichter weggesprengt werden. (die äußersten Splitter einer Explosion fliegen immer am weitesten)
=> genauso entfernst du dich auch von dem weiter innen liegenden Splitter.

Nein, ganz bestimmt würden sich die Splitter nicht in alle Richtungen vollkommen gleich entfernen wie wir es beobachten!

RPE schrieb:
Leider sagt er dies ohne jede Angabe von Berechnung oder Quellen - einfach so. Find ich ziemlich scheiße. Vielleicht kanst du mir ja sagen, ob sichs jetzt dabei um eine rein philosophische Auffassung handelt oder ob man das mathematisch begründen kann.

Wenn du das Hubble-Gesetz benutzt und eine genügend große Entfernung eingibst dann kommtst du auf Werte für die Rotverschiebung die Geschwindigkeiten entsprechen die beliebig weit über der Lichtgeschwindigkeit liegen können. Du musst dir aber klar machen, dass die Dehnung der Welle in wirklichkeit von der Raumdehnung und nicht von irgendeiner bewegung im Raum hervorgerufen wird. Nun ja, Galaxien die dann so hohe Rotverschiebungswerte hätten liegen aber eh jenseits des Hubble-Horizonts.

Gruß, Sky.
 

Amalthea

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Hei RPE, Hei Sky,

ihr vergesst bei der ganzen Diskussion, dass die Geschwindigkeit, laut Einstein, relativ ist. Wir messen die Geschwindigkeit von einer sich bewegenden Erde / Sonnensystem aus. Wie kann man die Geschwindigkeit von etwas messen, wenn man keinen feststehenden Fixpunkt hat? Ich könnte mir vorstellen, dass weil wir von einem sich bewegendem Objekt aus messen, sich die Geschwindigkeit so kummulieren (aufschaukeln), dass von uns aus gesehen einige Galaxien über die Lichtgeschwindigkeit kommen.
Ich mache zur Zeit einen Astronomiekurs in der VHS und unser Lehrer hat erklärt, dass es innerhalb unseres Universums keinen Fixpunkt gibt. Also habe ich nachgedacht und mir überlegt, dass es doch einen gibt. Er ist nicht räumlich, sondern zeitlich. Es ist der Urknall.
Wenn man von ihm ausgeht und die Geschwindigkeit der Galaxien berechnet, wäre es interessant herauszufinden, wie hoch die Geschwindigkeit der Galaxien wirklich ist. (Morgen wird meine Theorie auf den Prüfstand gestellt.?

Gruß Amalthea
 

Sky Darmos

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Amalthea schrieb:
ihr vergesst bei der ganzen Diskussion, dass die Geschwindigkeit, laut Einstein, relativ ist.

Das Geschwindigkeit relativ ist wusste man schon lange vor Einstein. Merkt man ja bei jeder Zugfahrt. Das ist das Galilaische Relativitätsprinzip. Einstein hat es so erweitert dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Gleich ist. Die Lichtgeschwindigkeit ist also absolut und nicht relativ!

Amalthea schrieb:
Wir messen die Geschwindigkeit von einer sich bewegenden Erde / Sonnensystem aus. Wie kann man die Geschwindigkeit von etwas messen, wenn man keinen feststehenden Fixpunkt hat?

Man kann die Geschwindigkeit der Galaxien relativ zur zur Hintergundstrahlung messen. Dann aber wird man feststellen dass sich keine Galaxie mit Lichgeschwindigkeit bewegt sondern das alle Galaxien nur relativ langsam durch die Gegend torkeln.

Amalthea schrieb:
Ich könnte mir vorstellen, dass weil wir von einem sich bewegendem Objekt aus messen, sich die Geschwindigkeit so kummulieren (aufschaukeln), dass von uns aus gesehen einige Galaxien über die Lichtgeschwindigkeit kommen.

Ne, die Galaxien bewegen sich kaum, nur der Raum dazwischen Dehnt sich aus. Die Rotverschiebung der Galaxien sagt nichts über ihre Geschwindigkeit. Die Lichtwellen werden nur gedehnt, weil der Raum sich ausdehnt. Man kann daraus natürlich eine Geschwindigkeit ableiten, aber die gibt es im Grunde gar nicht. Ich denke die populären darstellungen wo gesagt wird die Geschwindigkeit einer Galaxie ist ihrer Entfernung proportional sind sehr irreführen. Sie sollen die Sache vereinfachen aber eigentlich stifften sie eher verwirrungen - was man ja an den immer selben Fragen in diesem Thread hier merkt.

Amalthea schrieb:
Ich mache zur Zeit einen Astronomiekurs in der VHS und unser Lehrer hat erklärt,.?
dass es innerhalb unseres Universums keinen Fixpunkt gibt. Also habe ich nachgedacht und mir überlegt, dass es doch einen gibt. Er ist nicht räumlich, sondern zeitlich. Es ist der Urknall.
Wenn man von ihm ausgeht und die Geschwindigkeit der Galaxien berechnet, wäre es interessant herauszufinden, wie hoch die Geschwindigkeit der Galaxien wirklich ist.

Der Urknall hat doch überall im Raum zugleich stattgefunden, wie willst du da einen Fixpunkt nennen. Wenn das Universums räumlich offen ist dann hat der Urknall tatsächlich überall in einem bereits unendlich großen Raum stattgefunden. Und was dannach passiert ist dann einfach nur die Entfernung der einzelnen Galaxien voneinander in einem unendlichen Raum.

Gruß, Sky.
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Nein, ganz bestimmt würden sich die Splitter nicht in alle Richtungen vollkommen gleich entfernen wie wir es beobachten!

dann zeichne es dir doch mal vektoriell auf. rechne aus wie die geschwindigkeit von der Entfernung abhängt. Wenn die Dinger irgendwann in einem Punkt waren, kannst du dich auf den Kopf stellen und du wirst doch nur für alle Teilchen eine lineare Abhängigkeit herausbekommen.


Sky Darmos schrieb:
Wenn du das Hubble-Gesetz benutzt und eine genügend große Entfernung eingibst dann kommtst du auf Werte für die Rotverschiebung die Geschwindigkeiten entsprechen die beliebig weit über der Lichtgeschwindigkeit liegen können. Du musst dir aber klar machen, dass die Dehnung der Welle in wirklichkeit von der Raumdehnung und nicht von irgendeiner bewegung im Raum hervorgerufen wird. Nun ja, Galaxien die dann so hohe Rotverschiebungswerte hätten liegen aber eh jenseits des Hubble-Horizonts.

nagut, ich glaube, dass hat keinen Sinn so. Weiter keine Ahnung, wofür der Greene diese überlicht-Dinger überhaupt braucht. Für mich ist das Unfug, da diese niemals mit den bekannten WWen mit uns in Kontakt treten können. Trotzdem ein Witz, dass so einer solche unbegründeteten Behauptungen aufstellt. Im ersten Buch hat er sich doch reichlich vorsichtiger ausgedrückt, da ist ihm wohl was zu Kopfe gestiegen.

Gruss,RPE
 

Sky Darmos

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RPE schrieb:
dann zeichne es dir doch mal vektoriell auf. rechne aus wie die geschwindigkeit von der Entfernung abhängt. Wenn die Dinger irgendwann in einem Punkt waren, kannst du dich auf den Kopf stellen und du wirst doch nur für alle Teilchen eine lineare Abhängigkeit herausbekommen.

Was du in deinem Splitter Modell machst ist, die Rotverschiebung die eigentlich die Wirkung der Raumexpansion ist, als geschwindigkeitsbedingt zu interpretieren. Es wäre aber doch unsinnig wenn die Splitter links und rechts neben uns mit der Entfernung immer schneller wären. Aus welchem Grund sollten sie das? Außerdem macht dein Splittermodell die falsche Vorhersage dass es eine bestimmte ausgezeichnete Richtung im Raum gibt in die dich Dichte der Materie immer weiter zunimmt. Das wäre die Richtung in der im Splittermodell der Urknall stattgefunden hätte. Da es für uns keine solche Richtung gibt, ist dein Splittermodell nur konsistent, wenn man die unhaltbare (religiös anmutende) Annahme macht, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums ist. Da das sehr unwahrscheinlich ist, muss das nichtvorhanden sein einer solchen Richtung in die die Dichte zunimmt bedeuten dass wir es mit einer Raumexpansion zu tun haben und nicht mit der Bewegung von Galaxien durch den Raum.

RPE schrieb:
nagut, ich glaube, dass hat keinen Sinn so. Weiter keine Ahnung, wofür der Greene diese überlicht-Dinger überhaupt braucht. Für mich ist das Unfug, da diese niemals mit den bekannten WWen mit uns in Kontakt treten können. Trotzdem ein Witz, dass so einer solche unbegründeteten Behauptungen aufstellt. Im ersten Buch hat er sich doch reichlich vorsichtiger ausgedrückt, da ist ihm wohl was zu Kopfe gestiegen.

Ich denke Greene erklärt sehr gut und ausführlich.
Wahrscheinlich hat er da nur darauf hingewiesen dass sich in der Inflationsphase der Raum zwischen zwei Punkten sich so schnell ausgedehnt hat dass wärend dessen keine Lichtsignale ausgetauscht werden konnten. Er hat vermutlich weiterhin erklärt dass das nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie steht, weil sich hier keine Körper aneinander vorbei bewegen.

Gruß, Sky.
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Was du in deinem Splitter Modell machst ist, die Rotverschiebung die eigentlich die Wirkung der Raumexpansion ist, als geschwindigkeitsbedingt zu interpretieren. Es wäre aber doch unsinnig wenn die Splitter links und rechts neben uns mit der Entfernung immer schneller wären. Aus welchem Grund sollten sie das?

du wolltest es dir also doch nicht aufzeichnen, was? ;)
also rein geometr. Begründung: Geschw. Beträge sind gleich, Richtung aber umso unterschiedlicher je weiter du (beim selben Abstand vom Mittelpunkt des Universums ;) ) nach rechts und links von uns guckst. Beim nicht gleichen Abstand vom M. hatten sie ja eh eine andere Anfangsgeschw.


Sky Darmos schrieb:
Außerdem macht dein Splittermodell die falsche Vorhersage dass es eine bestimmte ausgezeichnete Richtung im Raum gibt in die dich Dichte der Materie immer weiter zunimmt. Das wäre die Richtung in der im Splittermodell der Urknall stattgefunden hätte.

hiemit hast du natürlich Recht.

Sky Darmos schrieb:
Da es für uns keine solche Richtung gibt, ist dein Splittermodell nur konsistent, wenn man die unhaltbare (religiös anmutende) Annahme macht, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums ist. Da das sehr unwahrscheinlich ist, muss das nichtvorhanden sein einer solchen Richtung in die die Dichte zunimmt bedeuten dass wir es mit einer Raumexpansion zu tun haben und nicht mit der Bewegung von Galaxien durch den Raum.

ok. dafür sollte mein Splittermodell nicht gedacht sein. Das ist auch beim Rosinenkuchen so, obwohl sich ja dort dein Raum ausdehnt. Diese Analogien hinken immer irgendwo. Das sind dann rein mathematisch geometrische Betrachtungen, die man sich meines Wissens sowieso nicht vorstellen kann. Mir geht es nur darum zu sagen, dass man es nicht so wirklich einfach hat, Raumausdehnung und Entfernung im Raum voneinander zu trennen. Das impliziert immer die Annahme, dem Raum ansich eine Körperlichkeit zuzuschreiben. Und so einfach möchte ich das Äquivalenzprinzip nicht aufgeben. Mit den Singularitäten, das ist ein Argument gegen die ART, aber alles andere bis heute beobachtbare in meinen Augen nicht.

Sky Darmos schrieb:
Ich denke Greene erklärt sehr gut und ausführlich.
denke ich auch.

Sky Darmos schrieb:
Wahrscheinlich hat er da nur darauf hingewiesen dass sich in der Inflationsphase der Raum zwischen zwei Punkten sich so schnell ausgedehnt hat dass wärend dessen keine Lichtsignale ausgetauscht werden konnten. Er hat vermutlich weiterhin erklärt dass das nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie steht, weil sich hier keine Körper aneinander vorbei bewegen.

Gruß, Sky.

nee er spricht von heute. die Dinger gäbs immer noch. Aber auch selbst wenn die Inflation, so einfach möchte ich auch hier wieder nicht ST und ART aufgeben, bzw. einen Gültigkeitsbereich definieren. Das ist doch kein allgemeines Gesetz mehr. So gehts doch nicht.



Gruss,
RPE
 

Sky Darmos

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RPE schrieb:
Mir geht es nur darum zu sagen, dass man es nicht so wirklich einfach hat, Raumausdehnung und Entfernung im Raum voneinander zu trennen. Das impliziert immer die Annahme, dem Raum ansich eine Körperlichkeit zuzuschreiben.

Ja, sehr wohl hat der Raum eine Art von körperlichkeit in dem Sinne dass er nicht mit dem nichts Gleichzusetzen ist. Leerer Raum ist also Etwas und nicht Nichts! Somit ist es Sinnvoll nach den Bestandteilen des Raums zu fragen. Die Antwort auf diese Frage ermöglicht es zugleich die Frage zu beantworten warum es überhaupt Gravitation gibt. Diese Frage beantwortet die ART nämlich nicht.

RPE schrieb:
Und so einfach möchte ich das Äquivalenzprinzip nicht aufgeben.

Wie bitte?? Das ganze Konzept um das es hier geht ist ja eine Folge der ART und damit des Äquivalenzprinzips! Dieses Prinzip behauptet das beschleunigte Bewegung und Gravitation ein und das selbe sind.

RPE schrieb:
Mit den Singularitäten, das ist ein Argument gegen die ART, aber alles andere bis heute beobachtbare in meinen Augen nicht.

Man sollte aber auch den anscheinend nur von mir beachteten Punkt nicht vernachlässigen dass die Gravitation in der Lage ist sich vor sich selbst abzuschirmen. Ich bin auf diesen Punkt ausführlicher im Thread "Stringtheorie" eingegangen.

RPE schrieb:
Das ist doch kein allgemeines Gesetz mehr. So gehts doch nicht.

Du musst einsehen dass bisher noch keine allgemeinen Gesetze gefunden würden. Das würde bedeuten, das wir bereits eine Theorie für alles in der Hand haben. Davon sind wir aber noch ein gutes Stück entfernt (siehe Thread "Road to Reallity").
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Wie bitte?? Das ganze Konzept um das es hier geht ist ja eine Folge der ART und damit des Äquivalenzprinzips! Dieses Prinzip behauptet das beschleunigte Bewegung und Gravitation ein und das selbe sind
Ich glaube, ich hatte das nicht richtig verstanden. Zunächst sind alle Gesetze kovariant formuliert in ART. Aber angewendet auf unser All als ganzes, ist es dann vorbei mit der totalen Kovarianz? Sowas wie Hintergrundunabhängigkeit abhängig vom Hintergrund?

Dann kann man wohl auch nicht mehr x-beliebig in andere Bezugssysteme hineintransformieren (was eigentlich auch ungefähr meiner Auffassung von Äquivalenzprinzip enspricht, bzw. der Folge davon), oder wie?

Sky Darmos schrieb:
Ja, sehr wohl hat der Raum eine Art von körperlichkeit in dem Sinne dass er nicht mit dem nichts Gleichzusetzen ist. Leerer Raum ist also Etwas und nicht Nichts! Somit ist es Sinnvoll nach den Bestandteilen des Raums zu fragen. Die Antwort auf diese Frage ermöglicht es zugleich die Frage zu beantworten warum es überhaupt Gravitation gibt. Diese Frage beantwortet die ART nämlich nicht.
ja, das wohl nicht, beschreibt "nur" das Feld und dessen Wirkung. Das seh ich ein, dass man da noch Bedarf hat nach der Maschinerie zu suchen, auch scheint das \lambda ja weder null noch eine Konstante, sondern eher eine Funktion von irgendetwas (evtl. doch dem Raum als solchem?) zu sein. Dennoch, bezogen auf deinen Pkt 7) in Road to Reality: Dass der Raum an sich etwas ist und sich dazu auch noch wirklich krümmt, das weiß doch bis heute kein Mensch, oder?. Der Raum kann genauso gut weiterhin einfach "nur" die Metrik bleiben, und ohne Massen keine Metrik und damit auch keinen Raum (eins der Machschen Prinzipien - ist das jetzt eigentlich so realisiert in der ART, oder nicht? ) . Anstatt des Raums hast du eben ein Gravifeld, das dafür sorgt, dass sich z.B. Lichtteilchen auf für uns betrachtet gekrümmten Bahnen bewegen. Dieses G-feld ist dann immer noch nicht zwangsläufig mit einem absoluten Raum gleichzusetzen, oder woher nimmst du deine Gewissheit?

Sky Darmos schrieb:
Man sollte aber auch den anscheinend nur von mir beachteten Punkt nicht vernachlässigen dass die Gravitation in der Lage ist sich vor sich selbst abzuschirmen. Ich bin auf diesen Punkt ausführlicher im Thread "Stringtheorie" eingegangen.
Da kann ich so nix zu sagen. Das müßt ich mir erstmal in Ruhe angucken.


Sky Darmos schrieb:
Du musst einsehen dass bisher noch keine allgemeinen Gesetze gefunden würden. Das würde bedeuten, das wir bereits eine Theorie für alles in der Hand haben. Davon sind wir aber noch ein gutes Stück entfernt (siehe Thread "Road to Reallity").
So sollte es nicht rüberkommen, dass ich glaubte, wir hätten schon alles im Sack.


Gruss,
RPE
 

Sky Darmos

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Das Äquivalenzprinzip der ART

RPE schrieb:
Ich glaube, ich hatte das nicht richtig verstanden. Zunächst sind alle Gesetze kovariant formuliert in ART. Aber angewendet auf unser All als ganzes, ist es dann vorbei mit der totalen Kovarianz? Sowas wie Hintergrundunabhängigkeit abhängig vom Hintergrund?

Bitte begründe das! Inwiefern verstößt die Hubble-Expansion gegen die konforme Invarianz der RT? Gibt es hier ein ausgezeichnetes Bezugssystem? Hier sind doch genauso Transformationen zwischen verschiedenen Bezugssystemen erforderlich. Es sind Beobachter denkbar, die sich so schnell bewegen, dass sich die Andromeda Galaxie sehr lange vor der Milchstraße gebildet hat, wärend ein anderer Behauptet, beide Hätten sich zugleich gebildet. An dieser Relativität der Gleichzeitigkeit ändert sich auch nichts wenn wir das Universum als Ganzes Betrachten.

RPE schrieb:
Dann kann man wohl auch nicht mehr x-beliebig in andere Bezugssysteme hineintransformieren (was eigentlich auch ungefähr meiner Auffassung von Äquivalenzprinzip enspricht, bzw. der Folge davon), oder wie?

Nein, das ist es nicht was das Äquivalenzprinzip besagt. Was du meinst ist die konforme Invarianz. Dies ist bereits ein Merkmal der SRT. Der Anlass für Einstein die ART zu entwickeln war es das Problem zu beseitigen, dass die Gravitation die konforme Invaranz bricht.

RPE schrieb:
Das seh ich ein, dass man da noch Bedarf hat nach der Maschinerie zu suchen,

Man muss die Frage stellen warum Masse den Raum krümmt, warum es also überhaupt Gravitation gibt.

RPE schrieb:
auch scheint das \lambda ja weder null noch eine Konstante, sondern eher eine Funktion von irgendetwas (evtl. doch dem Raum als solchem?) zu sein.

Der Schein trügt öfters als man denkt! Die heutige Physik sagt einen Wert von Lambda vorraus der um einen Faktor 10^121 neben dem beobachteten liegt! Und selbst bei dieser Vorhersage bewegt man sich im Bereich der Quantengravitation. Würde man nur das nehmen was man sicher hat, so würde man auf einen unendlichen Wert für Lambda kommen. Einige Theoretiker hoffen dass es durch die Supersymmetrie durch Wundersame Aufhebungen in der Vakuumenergie kommt, mit der Lambda ja gewöhnlich intidefiziert wird. Diese Hoffnung ist aber eben nicht mehr als das. Und vor allem, würde es ja eine ungeheure Feinabstimmung bedeuten, wenn die die Vakuumenergie so nahe bei null aber doch nicht Null wäre.
Ich sehe in der sache ein prinzipielles Problem der heutigen Physik.

RPE schrieb:
Dennoch, bezogen auf deinen Pkt 7) in Road to Reality: Dass der Raum an sich etwas ist und sich dazu auch noch wirklich krümmt, das weiß doch bis heute kein Mensch, oder.

Der Raum muss sich krümmen damit das einsteinsche Äquivalenzprinzip erfüllt sein kann! Ich will das man näher ausführen. Einstein überlegte sich dass man in einer Rakete ohne Fester, die sehr gleichmäßig mit einer Beschleunigung von 9,813 m/s^2 fliegt, nicht herausfinden könnte ob die Kraft die einen auf dem Boden hällt die Auswirkung der Gravitation der Erde oder die einer Beschleunigung ist (dies gilt zumindest in einem bezüglich Raum und Zeit hinreichend kleinen Bereich). Nun ist die Weltlinie eines Körpers der Beschleunigt, in der Raumzeit in Bewegungsrichtung gekrümmt. Einstein überlegte sich nun, dass ein Beobachter im Freien Fall offenbar keinerlei Gravitationskräfte spürt - für ihn gibt es diese Kraft gar nicht. Die Weltlinie des frei Fallenden Beobachters ist genauso in Bewegungsrichtung gekrümmt wie die eines beschleunigenden Beobachters.
Da Beschleunigte Bewegung und Gravitation ununterscheidbar sind, müssen sie ein und das selbe sein. Das können sie genau dann wenn die Raumzeit gekrümmt ist. In einer gekrümmten Raumzeit, krümmen sich auch die Weltlinien der Körper. Gekrümmte Weltlinien bedeuten beschleunigte Bewegung. Nach Einstein ist der Natürliche Bewegungszustand eines Körper der freie Fall. Die Erdoberfläche hällt uns aber von diesem natürlichen Bewegungszustand ab! Sie verhindert dass wir uns weiter in Richtung erdmittelpunkt bewegen. Da die Raumzeit gekrümmt ist, müssten wir uns eigentlich in Richtung Erdmittelpunkt bewegen. Der Elektromagnetismus verhindert dies jedoch. Könnten wir in Abschalten würden wir durch den Boden durchfallen und könnten so wieder unseren Natürlichen Bewegungszustand einnehmen. Der Elektromagnetismus hällt uns jedoch davon ab! Nach Einstein ist es nicht die Erde die uns auf ihre Oberfläche zieht, wir sind es die in Richtung Erdmittelpunkt beschleunigen. Das tun wir deshalb, weil die Raumzeit uns, durch ihre von der Erde verursachte Krümmung, dazu zwingt! Das Äuqivalenzprinzip lässt sich etwa so formulieren:

Unter alleinigem Einfluss der Gravitation bewegen sich alle Körper auf Geodätischen durch die Raumzeit.

Geodätischen sind kürzeste Verbindungen zwischen zwei Punkten. Es handelt sich hierbei um eine verallgemeinerung des Begriffs der Gerade, auf gekrümmte Flächen und Räume.

In einer Welt in der nur die Gravitation wirkt, gäbe es überhaupt keinen Unterschied zwischen Gravitation und beschleunigter Bewegung. Beide Dinge wären ein und das selbe - reine Geometrie!

Die gravitationsbedingte Lichtablenkung die Einstein vorhersagte entspricht genau der Lichtablenkung die man bei einem Lichtstrahl in einem entsprechend beschleunigten Fahrstuhl beobachtet, der sich parrallel zum Erdboden bewegt.

RPE schrieb:
Der Raum kann genauso gut weiterhin einfach "nur" die Metrik bleiben, und ohne Massen keine Metrik und damit auch keinen Raum (eins der Machschen Prinzipien - ist das jetzt eigentlich so realisiert in der ART, oder nicht?).

Nein, das ist es nicht. Die DeSitter-Lösung aus den Einsteinschen Feldgleichungen verstößt aufs Gröbste gegen dieses Prinzip. Diese entspricht nämlich einem negativ gekrümmten Raum der bis in alle Ewigkeiten immer Schneller Expandiert und dabei keinerlei Materie enthällt.

Das Machsche Prinzip wird bisher nur in Penroses Twistortheorie erfüllt. Hier gibt es ohne Teilchen keinen Raum. Jedes Teilchen vermag seine eigene Quantenraumzeit zu erzeugen. Erst durch den Zusammenschluss vieler solcher Protoräume entsteht der uns wohlvertraute Raum.

RPE schrieb:
Dieses G-feld ist dann immer noch nicht zwangsläufig mit einem absoluten Raum gleichzusetzen, oder woher nimmst du deine Gewissheit?

Ich gehe von der Gültigkeit des Äquivalenzprinzip aus, wie es die Experimentelle Prüfung nahelegt und dieses besagt eben das Gravitation die Auswirkung von Raumzeitkrümmung ist.

Schöne Grüße,
Sky.
 

RPE

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Sky Darmos schrieb:
Bitte begründe das! Inwiefern verstößt die Hubble-Expansion gegen die konforme Invarianz der RT? Gibt es hier ein ausgezeichnetes Bezugssystem? Hier sind doch genauso Transformationen zwischen verschiedenen Bezugssystemen erforderlich. Es sind Beobachter denkbar, die sich so schnell bewegen, dass sich die Andromeda Galaxie sehr lange vor der Milchstraße gebildet hat, wärend ein anderer Behauptet, beide Hätten sich zugleich gebildet. An dieser Relativität der Gleichzeitigkeit ändert sich auch nichts wenn wir das Universum als Ganzes Betrachten.
ja.ok. das ist wohl quatsch, was ich da gesagt habe. leitet man g_ij aus den invariaten Feldgleichungen ab, ist es ja völlig wurscht, ob ich noch Randbedingungen wählen muss, oder nicht. Es erfüllt ja trotzdem immer weiterhin die kovarianten Feldgleichungen.
Mein Fehler war wohl, mich an dem Übergang vom sich nicht ausdehnenden Bezugssystem in der lokalen Gruppe zum sich ausdehnenden auf größeren kosmischen Skalen zu stören. Diese Ausdehnung hängt ja nun von dem gewählten Weltmodell ab, was sich für mich dann doch wieder wie eine Art fester Hntergrund darstellt(e). Ein bisschen komisch finde ich es auch weiterhin noch, salopp gesagt, dass wir lokal (im Umkreis von Millionen von Lichtjahren!!) nix von der Ausdehnung merken, aber dann (plötzlich) doch. Irgendwie seltsam die Vorstellung, wobei mir aber mittlerweile klar ist, dass dies nicht die konf. Invar. der RT bricht, da diese sozusagen übergeordnet formuliert ist. Ich erkläre es mir ein bisschen damit, dass auf diesen großen Distanzen, die sonst herumliegende Masse eben nicht mehr vernachlässigt werden kann, und man so nicht mehr einfach von 2 Körpern, die sich voneinander entfernen oder annähern und sonst leerem euklidischen Raum ausgehen kann.
Kennst du zufällig das Paper 1945 "The Influence of the Expansion of Space on the Gravitation Fields Surrounding the Individual Stars"? Da hätt ich nämlich sonst auch nochmal ne Frage...


Viele Grüße,
RPE
 

Sky Darmos

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RPE schrieb:
Diese Ausdehnung hängt ja nun von dem gewählten Weltmodell ab, was sich für mich dann doch wieder wie eine Art fester Hntergrund darstellt(e).

Warum ist das "e" in Klammern gesetzt? Hast du noch Probleme damit? Du musst dir klarmachen dass dieses Bild vom Universum als eine Kugeloberfläche mit drei Dimensionen nich nicht die Zeit Beinhaltet. Du darfst dich von solchen Einbettungsdiagrammen nicht in die Irre führen lassen. Wenn du die Zeit mit einbeziehst gibt es eben verschiedene Schnitte durch dieses Raumzeit-Kontinuum.

RPE schrieb:
Ein bisschen komisch finde ich es auch weiterhin noch, salopp gesagt, dass wir lokal (im Umkreis von Millionen von Lichtjahren!!) nix von der Ausdehnung merken, aber dann (plötzlich) doch. Irgendwie seltsam die Vorstellung, wobei mir aber mittlerweile klar ist, dass dies nicht die konf. Invar. der RT bricht, da diese sozusagen übergeordnet formuliert ist. Ich erkläre es mir ein bisschen damit, dass auf diesen großen Distanzen, die sonst herumliegende Masse eben nicht mehr vernachlässigt werden kann, und man so nicht mehr einfach von 2 Körpern, die sich voneinander entfernen oder annähern und sonst leerem euklidischen Raum ausgehen kann.

Das liegt daran dass die Milchstaße ein gravitativ gebundenes System ist.
Stell dir vor du wärst in einem Raum wo der Boden sich ausdehnt. In dem Raum sind personen. Die werden sich natürlich alle voneinander entfernen. Aber wenn der Boden glatt ist und sich die Personen in Gruppen (Galaxien) zusammenschließen und sich an den Händen heben, dann entfernen sich nur die Gruppen voneinander. Auf der Größten Skala ist das Universum eben homogen und isotrop. Daher spielt auf dieser Skala die Gravitation keine Rolle und die "Teilchen" dieser Skala, also die Galaxiensuperhaufen, entfernen sich voneinander. Auf der niedrigen Skala sieht man jedoch einzelne Galaxien die nicht homogen verteilt sind und da spielt die Gravitation eine Rolle.

RPE schrieb:
Kennst du zufällig das Paper 1945 "The Influence of the Expansion of Space on the Gravitation Fields Surrounding the Individual Stars"? Da hätt ich nämlich sonst auch nochmal ne Frage...

Nein, leider nicht. Hätte aber gern den Link dazu.

Schöne Grüße,
Sky.
 
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