Wie alt ist unser Universum wirklich?

[Skeltek]

Dass der Raum sich nicht ausdehnt, aber die Materie kontrahiert erscheint nicht plausibel. Die Abstände in einem Galaxienhaufen, von lokalen Bewegungen abgesehen, bleiben ja konstant, nur zwischen Galaxienhaufen ändert sich was. Demnach dürfte die Materie ja nicht schrumpfen.

So könnte ich auch argumentieren, dass sich der Raum nicht ausdehnen kann, weil die Abstände innerhalb von Galaxiene dann auch zunehmen würden.
Egal welches Modell man nimmt, verändert sich die Relation von Galaxienabstänen gegenüber mikroskopischeren Entfernungen.
Es ist einfach nur eine mathematische Relation R zwischen zwei Werten.

[Skeltek]

@Pippen:

Deine Vorstellungen erscheinen in vielen Passagen konfus und widersprüchlich.

Die SRT und ART haben bisher jeder Überprüfung standgehalten. Nun kommst Du an und versuchst den Eindruck zu erwecken, fundierte Erkenntnisse aushebeln zu können. Sculleto ist detailliert auf Deine Auslassungen eingegangen und ich kann mich seinen Ausführungen anschließen.

Es hat niemand behauptet, dass SRT und ART der Weisheit letzter Schluss sind. Sie haben aber ihren Gültigkeitsbereich, der zwar begrenzt ist und in dem verlässliche Aussagen möglich sind.

Gruß
tensor

k.A. ich verstehe genau was er meint...

SRT und ART haben bisher nicht jeder Prüfung stand gehalten. Die Theorien sind fundiert, weil sie die Realität in den meisten Punkten relativ gut beschreiben.

@Pippen: Sehe ich etwas anders, aber du hast recht, dass über die Wahrnehmung ermittelte Theorien nicht zwangsläufig mit der Realität übereinstimmen.
Wenn im Mittelalter jemand die Theorie aufgestellt hätte dass ein hypothetischer im äußeren Langrangepunkt der Erde befindlicher Mond scheint, würde seine Theorie immer zu 100% mit den Beobachtungen und Vorhersagen übereinstimmen. Es ist nicht nachprüfbar ob er scheint, aber es sieht zu 99% danach aus...
So ähnlich ist es auch mit der Expansion des Universums. Wir haben Messdaten und interpretieren diese auf die eine oder andere Art.
Selbst wenn wir ein mathematisches Modell finden, das die Realität immer und zu 100%ig korrekt beschreibt, ist niemals nachprüfbar
ob die Mechanik die dahinter steckt auch wirklich dieselbe ist
oder sich bis ins kleinste Detail genauso verhält und die gleichen Phänomene verursacht.

Mir fallen unendlich viele Kombinationen mit 7 Zahnrädern ein, die alle haargenau dasselbe bewirken... die können unterschiedlich groß sein, anders angeordnet usw. Trotzdem gibt es vielleicht Sachverhalte und Mechaniken in der Grundmechanik des Universums, die sich innerhalb dieses Universums gegenseitig aufheben oder nicht messbar sind.

[Skeltek]

So könnte ich auch argumentieren, dass sich der Raum nicht ausdehnen kann, weil die Abstände innerhalb von Galaxiene dann auch zunehmen würden.

Die Abstände innerhalb von Galaxien nehmen nicht zu, weil die Gravitation dem entgegen wirkt.

Das is nicht richtig. Gravitation kann bei nicht expandierendem Raum gerademal die Himmelskörper in einem Orbit halten. Wenn dann zusätzlich(!) noch der Raum zwischen den Himmelskörpern expandiert, willst du mir erzählen, dass die Umlaufradien immer noch haargenau gleich bleiben?

Selbst wenn die Radien der Umlaufbahnen unserer Planeten vor Millionen von Jahren kleiner waren, gibt es keinen Beweis oder Gegenbeweis dafür.


Habe gerade nur keine Zeit was aufzuzeichnen, muss zur Arbeit. Also kurz gefasst:
Aus einem doppelt so großen Haus kann man unmöglich feststellen, ob der Architekt doppelt so groß gezeichnet hat, oder rechts unten in der Ecke des Blattes "Maßstab 1:200" statt "Maßstab 1:100" rein gekritzelt hat.
Mit der Analogie "Blatt zu Zeichnung" und "Universum zu Inhalt" trifft es das ganze recht gut.

Gruß, Skel

[gravi]

Lieber Skeltek,

ich glaube, jetzt liegt Du ein wenig falsch.
Die Raumexpansion ist durchaus in der Lage, ganze Galaxien (besser gesagt: Galaxiencluster) mit sich zu reißen. Allerdings hat sie nicht die Kraft, die Gravitation innerhalb einer Galaxie oder gar innerhalb eine Planetensystems zu übertrumpfen.

Eher das Gegenteil ist der Fall. Es wird berechtigt vermutet, dass in Richtung großer Materieansammlungen die Raumexpansion deutlich durch die Gravitation verlangsamt wird. Das Universum wird dadurch kein gleichmäßiges Gebilde wie z.B. eine Kugel sein, sondern eher ziemlich "verbeult" aussehen.

Also, die Raumexpansion hat wirklich nicht den geringsten Einfluss auf irgendwelche Umlaufradien. Nicht einmal auf die zwischen Galaxien in den großen Haufen.

Gruß
gravi

[Skeltek]

Danke für eure so ausführlichen Antworten.
Einigt euch doch mal bitte, ob innerhalb von Galaxien kein Raum generiert wurde oder dieser unmerklich wenig ist.
Daß es nicht ausreicht, daß ein Planet Fluchtgeschwindigkeit erreicht und sich höchstens (wenn überhaupt) durch Gravitation der gewonnene Abstand durch eine unmeßbar erhöhte Umlaufgeschwindigkeit und Radius der Gestirne um die Gravitationstöpfe äußert, war vorher nicht nur in eurem Model klar.

@Gravi: Von Einbildung war nie die Rede, sondern daß das Bild das wir aus unseren Informationen in unreren Köpfen bilden bei vielen leicht divergiert und keinen Anspruch auf Richtigkeit hat.

Daß keine Theorie 100%ige Wahrscheinlichkeit auf Richtigkeit hat war doch gerade das, was er versuchte dir zu sagen. Daß das ein Pro-Argument für gegenteilige Theorien sein soll hat er nie gesagt.

Zu der Sache, daß die Metrik die Expansion prognostiziert hat kann ich nur sagen, daß andere Theorien, die auf beobachteten Daten basieren das vermutlich auch getan hätten. Zumal alle Theorien/Mechanismen die gemessene Daten plausibel erklären können in der Regel auch dieselben oder ähnliche Prognosen machen.
Die UV Katastrophe wollte damals jeder verhindern, das ist net unbedingt ein pro. Jede Theorie, die etwas wie eine Expansion oder Rotverschiebung vorausgesagt hätte, hätte heute im Nachhinein nen Pluspunkt bekommen.

Weiter oben schreibst du, daß die Expansion sogar ganze Galaxien "mitreißt". Soweit ich das beurteilen kann, bist du doch wie ich davon überzeugt, daß die Galaxien selbst nicht auseinander "gerissen" werden sondern stationär bleiben?

Lieben Gruß

[seeker]

Die Sache mit den Galaxien ist für mich kein wirkliches Argument.
Würde die Materie kontrahieren (sie täte es ja entsprechend langsam), dann würde es genau die gleichen Effekte ergeben, nämlich dass sich nur der Abstand zwischen den Galaxien vergrößert, weil die Sterne in den Galaxien viel zu stark gravitativ gekoppelt sind.

Bei der Sache mit der Raumzeitkrümmung sieht das schon anders aus. Wie könnte man sie in diesem Modell erklären?
Darüber denke ich noch nach...
Ich vermute aber, dass man die gesamte ART sozusagen invertieren könnte, wobei das Ergebnis mathematisch wohl komplizierter würde.
Ich denke auch noch über die Möglichkeit nach, dass vielleicht beides passiert - wobei man dann aber keinen Maßstab mehr hätte.
(Woran wollte man dies messen?)

wobei die großräumige Krümmung durch die RW-Metrik beschrieben wird, in der ein Skalenfaktor auftritt, dessen Anwachsen dafür sorgt, dass die Abstände zwischen den Galaxien wachsen, während eine einzelne Galaxie durch die Schwarzschildmetrik ihres Gravitationsfeldes beschrieben wird, in der kein Skalenfaktor vorkommt, der zu- oder abnehmen könnte.

Wenn der Skalenfaktor zunimmt, dann könnte ich doch auch sagen, dass die Ausdehnung der Materie eben relativ zu diesem Faktor abnimmt.
In diesem Sinne könnte ich doch dann sagen: "Die Materie schrumpft". Das wäre doch äquivalent - oder nicht?

Noch eine mir gerade wichtige Frage:

Warum nimmt der Skalenfaktor zu?

Ich hoffe, dass man bei der Antwort zunächst auf die "dunkle Energie" und die beschleunigte Ausdehnung verzichten kann.
Ich möchte zunächst wissen: Warum nahm der Skalenfaktor nach der Inflation zu?
Was kann man dazu sagen?

Viele Grüße
seeker

[Skeltek]

Ist anders ausgedrückt als ich, aber an der Wortwahl merke ich, dass Seeker genau das gleiche im Kopf hat wie ich =)
Alle Formeln der ART werden einfach nur umgeschrieben, beschreiben aber immer noch genau denselben Sachverhalt.

Statt
Verhältniss(T)= (Distanzen* (2)^T )/Galaxieausdehnung
steht da jetzt
Verhältniss(T)= Distanzen / (Galaxieausdehnung * (1/2)^T)

Wobei T die Zeit ist, in der sich der Raum verachtfacht bzw die Distanzen sich verdoppeln. Bzw die "Halbwärtszeit" der Materieausdehnung.


Formeltechnisch betrachtet ist das haargenau dasselbe Ergebniss nur anders aufgelöst.

Dadurch, dass der zeitabhängige Zusatzterm in den gängigen Theorien beim ausdehnenden Raum steht, erschwert das die Nachvollziehbarkeit, dass der Grund für die Expansion genausogut in der darin enthaltenen Materie zu finden ist. 2^T deshalb, weil das Universum beschleunigt expandiert.



Darauf aufbauendes Gedankenspiel/Spinnerei meinerseits:
Wenn man davon ausgeht, dass Energieaustausch zwischen der subatomaren und supraatomaren Ebene fast nicht möglich ist, die Materie aber schrumpft, erhöht sich mit der Zeit die latente Energiedichte innerhalb eines Wasserstoffatoms.
Prognose: Nach einer extrem langen Zeitspanne, müssten die Teilchen automatisch zerfallen mit einer Chance, die von der Halbwärtszeit abhängig ist.
Umso größer ein Kern ist, umso kleiner die Zerfallszeit. Besonders ungünstig zusammengesetzte große Kerne müssten fast sofort zerstrahlen.
Okay, letzteres Beispiel ist arg daher gesponnen, deutet aber darauf hin, dass innerhalb von Atomkernen Prozesse stattfinden, die von der Aussenwelt völlig isoliert sind.

[Skeltek]

Energie ist ein Meßwert, der einen Vergleich bzw Bezugswert benötigt(Energiedichteberechnung?).
Um das Alter des Universums zu bestimmen musst du leider erst ermitteln, welche der Theorien nun die richtige ist. Im übrigen spielt die Mechanik des Universums bei Extrembedingungen eine wichtige Rolle bei der Berechnung. Ob die Mechanik nun von der Materie oder primär durch den Raum beeinflusst wird, spielt keine Rolle, wenn sich der resultierende Effekt genau derselbe ist.

Das du das kurios findest is okay.
Von einem absolut unveränderlichen Raum war nie die rede. Die beiden beeinflussen sich nunmal gegenseitig.

Gruß, Skel

ps: Ich sehe den Raum als Komplementär zur Materie an.

[Skeltek]

Lese vom Handy aus, weil ich grade auf Autobahn kurz n Kaffe trinken bin und paar Minuten entbehren kann.
Sobald ich mal 30 min entbehren kann , arbeite ich mir mal mein Glaubensstand auf.
Mathe is eigentlich okay. Wenn mir jemand kurz hilft die nötigen Programme zu installieren, mit denen man hier Formeln hin klatschen kann, werd ich mein Mathewissen vielleicht auch wieder auf Grundstudiumlevel bringen.
Gruß, Skel

[seeker]

Hallo Sculletto!
Nee, deine Erklärungen sind sehr gut und die benutzte Menge an Mathe war für mich so OK (ich melde mich, wenn es zu viel wird).
Deshalb steht bei diesem Thread hier auch ein F.
Danke auch für die Erklärungen!

Ich war nur die letzten Tage mit anderen Dingen beschäftigt...

Zu deiner Erklärung der Zunahme des Skalenfaktors:

Was ist dort mit Energiedichte gemeint?
Ich gehe davon aus, dass damit die Energie pro Volumen gemeint ist, bei Materie das Energieäquivalent der Masse nach m = e*c^2

Was ist dort mit Druck gemeint?
Strahlungsdruck und Teilchendruck, also im Endeffekt Impuls?
Und wieso sollte der bei Materie(Staub) = 0 sein? OK, heute sollte er nahe Null sein, aber wie war das im jungen Universum?
Was, wenn man statt Staub ein Gas oder Plasma annimmt, welches im frühen Universum realistischer sein müsste?

Aber meine Hauptfrage hierzu:
Wieso sorgt der Druck für eine verlangsamte Expansion? Sollte es nicht genau umgekehrt sein?

Was ich mir sonst noch herausgezogen habe ist folgendes:

1. Die derzeitige Expansion hängt von den Anfangsbedingungen ab, also der anfänglichen Ausdehnungsgeschwindigkeit.
Ich vermute, dass der Grund für diese Anfangsbedingung und ihr Wert Gegenstand aktueller Forschung ist.

2. Falls diese Geschichte mit der beschleunigten Expansion zutreffen sollte, dann hieße das ja, dass die Gesamtenergiedichte des Universums negativ sein müsste. Das hieße ja aber dann, dass das Universum in der Summe sozusagen aus weniger als nichts besteht!

Kann man dies so sagen?

Beste Grüße
seeker

[seeker]

Danke für die Antworten!

Was ist dort mit Druck gemeint?
Strahlungsdruck und Teilchendruck, also im Endeffekt Impuls?

Druck ist Kraft pro Fläche, Impuls ist Kraft mal Zeit, bzw. Masse mal Geschwindigkeit, Druck und Impuls sind also unterschiedliche Größen. Impuls ist außerdem ein Vektor, Druck ein Skalar. Der Druck ist folgendermaßen definiert: du nimmst einen Probekörper mit perfektem Vakuum in dessen Inneren, und teilst die auf dessen Wände wirkenden Kräfte durch seine Oberfläche, das ergibt den Druck des Mediums, in das der Probekörper ausgesetzt ist.

Schon klar. Der Impuls ist eine Erhaltungsgröße und er ist über dp/dt = F mit der Kraft verknüpft. Das meinte ich mit "im Endeffekt". Aus dem Vektor Impuls wird ein Skalar, wenn man viele Teilchen betrachtet, die isotrop wirken (wie in einem Gas).
In diesem Sinne kann man doch sagen: "Die Ursache für den Druck ist Impulsübertragung"?
Also: Aus p=F/A wird p= (dp/dt)/A

Zum Druck:
Man kann einem Druck (wenn T, n, V und m bekannt sind) ja eine Energie zuordnen. Kann man im weitesten Sinne sagen, dass genau diese Energie gravitativ wirkt?

Was ich mir sonst noch herausgezogen habe ist folgendes:
1. Die derzeitige Expansion hängt von den Anfangsbedingungen ab, also der anfänglichen Ausdehnungsgeschwindigkeit.
Ich vermute, dass der Grund für diese Anfangsbedingung und ihr Wert Gegenstand aktueller Forschung ist.

das wäre ein Widerspruch in sich. Eine Anfangsbedingung ist gerade deswegen eine Anfangsbedingung, weil es für sie keinen Grund (im Sinne einer Ursache) gibt. Gäbe es einen Grund dafür, dass die Expansionsgeschwindigkeit z.B. im Augenblick des Urknalls einen bestimmten Wert hatte, dann bräuchte man diesen Wert nicht mehr als Anfangsbedingung setzen.

So meinte ich das. Eine Anfangsbedingung ist immer nur in ihrem jeweiligen Modell gültig, d.h. es kann sehr wohl einen Grund dafür geben - er ist nur im Rahmen des jeweiligen Modells nicht erklärbar.
Wenn man ein Modell durch ein besseres Modell ersetzt, können solche Anfangsbedingungen gegebenenfalls erklärt und durch neue, grundlegendere Anfangsbedingungen ersetzt werden.

2. Falls diese Geschichte mit der beschleunigten Expansion zutreffen sollte, dann hieße das ja, dass die Gesamtenergiedichte des Universums negativ sein müsste.

nein, für die beschleunigte Expansion muss nur der Druck negativ sein, die Energiedichte bleibt positiv.

Was ich meinete war:
Der negative Druck muss die Energiedichte überwiegen.

Mein Gedankengang war, dass man dem Druck eine Energie zuordnen können müsste. Wenn man diese Energie mit der Energiedichte verrechnet, müsste bei einem beschleunigt expandierenden Universum etwas Negatives herauskommen - und das fände ich einigermaßen erstaunlich.

Schwierige Sache mit dem negativen Druck... Negativer Druck ist so etwas ähnliches, wie eine Zugspannung.
Im Gummiballon-Universum würde der Ballon auch deshalb expandieren, weil die Gummihaut unter Spannung steht (anstatt sich zusammenzuziehen, wie man das bei einem realen Ballon erwartet).

Grüße
seeker

[tomS]

Ich melde mich wieder (lebend und ohne Erfrierungen) aus einem teilweise mit Schnee angereichertem Bergurlaub zurück.

Um das Alter des Universums sinnvoll bestimmen zu können, muss man natürlich erstmal in der Lage sein, den Begriff "Zeit" bis zum Ursprung (was auch immer das genau ist) zurück zu definieren. Ich bezweifle, dass das sinnvoll bzw. physikalisch nachweisbar möglich ist. Daher kann man immer nur das Alter des Universums seit einem bestimmten Zeitpunkt (wohl in etwa der Planckzeit) diskutieren. Was vor dieser Planckzeit war, lässt sich wohl nicht mit einem normalen Zeitbegriff beschreiben

[Skeltek]

Hi tom, willkommen zurück!
Was Seeker da beschreibt deckt sich recht gut mit meinen früheren Überlegungen.

Im übrigen sollte man nicht vergessen, dass Energie, obwohl sie eine der wichtigsten Grundbegriffe unserer modernen Physik ist, nur eine Definition ist um uns das Umrechnen von verschiedenen Eigenschaftengrößen in andere zu erleichtern.

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. So gesehen Quantifizieren wir verschiedene Zustände von Objekten im Universum dahingehend, dass sie einander dahingehend äquivalent sind, dass sie gleich viel Arbeit verrichten können(eigentlich stimmt das gar nicht, hat ein System maximale Entropie erreicht, ist das ne Sackgasse). So können wir sagen, dass Energie per Definition nicht verloren geht, da lediglich Umwandlungsprozesse geschehen.
Was elementarer ist meiner Meinung nach sind Begriffe wie Impuls und Entropie.

Druck ist meiner Meinung nach genauso wie Kraft auf zurückzuführen auf den bidirektionalen Austausch von Impuls. Ein Kräftegleichgewicht kann nur existieren, wenn aus beiden Richtungen ständig gleich viel Impuls in entgegengesetzte Richtungen fließt.

Deshalb muss ich mich erst mit Begriffen wie negativer Energie anfreunden; jedes mal muss ich umdenken, weil Energie nicht fundamentales Element meines Denkens ist. Wenn ich über sowas nachdenke bin ich immer bestrebt die Oberbegriffe zu splitten in die fundamentaleren Komponenten...

Zur Sache: Dass Energiedichte zur Expansion des Universums führt, legen wir anhand von Beobachtungen fest und schreiben das in eine Formel.
Die Beschreibung dieses Sachverhaltes durch eine Formel ist nett, aber ich denke nicht, dass die Formeln, Metriken und Theorien um die beobachteten Phänomene zu beschreiben nun auch wirklich der GRUND für die Expansion sind.

[seeker]

Ui! Jetzt bin ich verwirrt!

Dass die Energie- bzw. Massendichte einen Einfluss auf die Raumzeit hat, daran hat man sich ja schon gewöhnt - aber warum zum Teufel wirkt denn ein Druck auf den Skalenfaktor ein?

Ich zitiere Wikipedia (Energie-Impuls-Tensor):
"Der Energie-Impuls-Tensor der Materie und Strahlung bildet die rechte Seite der einstein-hilbertschen Feldgleichungen und wirkt somit als „Quellterm“ für die Krümmung der Raum-Zeit. Neu gegenüber der Newtonschen Gravitationstheorie ist, dass alle Komponenten des Tensors die Rolle von „Quellen“ der Gravitation spielen, nicht nur die Massendichte T00."

Ist das nachgewiesen? Kann man das verstehen?
Leider verstehe ich dabei den Energie-Impuls-Tensor nicht. Ich habe mit so etwas noch nicht gerechnet.
Ich sehe nur eine 4x4-Matrix, die vermutlich für drei Raumdimensionen und eine Zeitdimension steht.

Noch etwas:
Welche Einheit hat Rho+3p?
Normalerweise würde ich sagen: [rho] = kg/m³ und [p] = N/m²
Das kann man doch nicht einfach zusammenzählen, die Einheiten passen doch nicht?
Wie ist dann die eingangs erwähnte Proportionalitätsbeziehung mit der Skalenfaktorbeschleunigung zu sehen?
(d²/dt²S(t)/S(t) ~ - (rho + 3p)
Fehlt da noch eine Konstante?

@Tom: Willkommen zurück! Ich hoffe du hast dich gut erholt.

Grüße
seeker

[gradient]

Hallo Seeker,

der Druck p wirkt sich insofern auf den Skalenfaktor aus, als Druck und Dichte eng miteinander verknüpft sind durch p=w*rho*c^2. w ist dabei ein Parameter, der von der Materieform abhängt (Staub: w=0, Strahlung w=1/3, Vakuumenergie w=-1). Mit der Zustandsgleichung (lässt sich z.B. aus dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik herleiten; oder aus der Divergenzfreiheit des Energie-Impuls-Tensors) lässt sich schließlich auch nachrechnen, wie stark die Dichte bei größer werdendem Skalenfaktor abnimmt (Staub rho~ 1/a^3, Strahlung rho ~ 1/a^4).
Am besten sieht man die Auswirkungen von p auf den Skalenfaktor a in der 2. Friedmann-Gleichung
, wobei man hier über alle Materieformen aufsummieren muss.

Zu dem Einheitenproblem: Oftmals wird c=1 gesetzt. Normalerweise heißt es rho*c^2+p.

MfG
Patrick

p.s.: Für den Skalenfaktor gibt es unterschiedliche Benennungen: a, S, R, ...

[seeker]

Ahh!
Energiedichte -nicht Massendichte (oder die Masse vorher per E=mc² in Energie umrechnen)!
Ja, klar: J/m³, dann passt es!

Hat also die gleiche Einheit... dann lässt sich vermuten, dass es auf einer tieferen Ebene irgendwo auch dasselbe ist...
Genau genommen hänge ich immer noch an der Energie:
Wenn ich einem Druck die Einheit J/m³ zuordnen kann, dann kann ich ihn doch als eine besondere Form von Energiedichte interpretieren?
(Ich habs also wohl immer noch nicht gefressen... )

Mit dem Druck habe ich nämlich immer noch das Problem, dass er mir doch eine abgeleitete Größe zu sein scheint.
Energie, Impuls, Raum, Zeit,... das sind für mich immer noch die fundamentaleren Größen.
Und ich möchte daher natürlich alles auf diese Größen zurückführen...

Grüße
seeker

[tomS]

Ich will mich nicht groß einmischen; nur eine Feststellung:

Dass der Energie-Impuls-Tensor auf der rechten Seite der Einsteingleichungen steht, was er bedeutet (Energie-, Impuls- und Druckdichte) ergibt sich aus der ART. Der Bezug zwischen Druck und Dichte ergibt sich nicht aus der ART, sondern aus der mikroskopischen / thermodynamischen Betrachtung verschiedener Ebergieformen, z.B. eines (ultrarelativistischen) Photonengases bzw. von (nichtrelativistischem) Staub. "ultrarelativistisch" bedeutet dabei, dass man die Ruheenergie ggü. der kinetische Energie vernachlässigen kann (bei Photonen mit Ruhemasse und Ruheenergie Null ist das trivialerweisde der Fall), "nichtrelativistisch" bedeutet dabei genau das Gegenteil (für Staub in dessen Ruhesystem).

Insofern erklärt die ART die Dynamik nicht vollständig, man benötigt zusätzlich noch die Zustandsgleichung der jeweils zu betrachtenden Energieform.

[Skeltek]

Sorry Sculletto
Hatte es vielleicht falsch ausgedrückt.
Wenn man vereinfacht die Impulsübertragung in einem Medium durch z.B. eine Druckwelle bei Schallwellen betrachtet, kann man doch statischen Druck als stehende Welle betrachten?
Daß in einem Bereich nichts gemessen werden kann(Kräftegleichgewicht) bedeutet doch nicht, daß dort kein bidirektionaler Impulsaustausch stattfindet?

[seeker]

Danke für die Antworten Leute!
Wir sind hier sehr weit gekommen.
Ich denke, jetzt sind wir aber an dem Punkt angelangt, wo ich fragen muss:

Was ist der Energie-Impuls-Tensor? Was stellt er genau dar bzw. wie ist er zu verstehen und wie rechnet man damit?
(Was ein Vektor ist, ist mir noch bekannt.)

Ich denke aber, dass das hier zu weit führen würde und dass mir da zunächst ein Lehrbuch besser weiterhelfen würde.
Ein Lehrbuch durcharbeiten kostet aber auch sehr viel Zeit...

Zu dem, was Skeltek schreibt:
Ich denke, wenn man Phänomene der Natur betrachtet, dann ist es u.a. sehr entscheidend, auf welcher Skala man hinschaut und welche Fragen man stellt.
Je nach Skala und Fragestellung kann man manche Dinge vernachlässigen oder auch nicht.

Nehmen wir als Beispiel den Druck in einem Gas:
Auf einer mikroskopischen Ebene passieren da einfach ganz andere Dinge als auf der makroskopischen Ebene.
Wenn ich nur genau genug hinschaue, dann sehe ich irgendwann nur noch ein einzelnes Teilchen. Wenn ich dieses Teilchen dann nur noch sagen wir mal in einem Zeitraum von 1ns betrachte, dann verschwindet das Phänomen "Druck" vollständig.

Ich denke, in der ART ist es z.T. ähnlich:
Wenn ich große Skalen zur heutigen Zeit betrachte, wenn ich z.B. wissen will, wie ein Satellit die Erde umkreist, dann muss ich mich nicht um die QM scheren. Deshalb würde eine Berücksichtigung der QM bei dieser Fragestellung nicht weiterhelfen, sondern die rechnerische Lösung sehr erschweren. Ich muss auch nicht erst eine GUT dafür entwickeln. In der Physik möchte man immer möglichst einfach rechnen können. Daher vernachlässigt man alles, was für die Frage nicht relevant ist, sehr gerne.
Manche Dinge mögen ohne solche Vereinfachungen auch überhaupt nicht berechenbar sein (nicht mal theoretisch)!

Wenn ich aber z.B. frage, was in den ersten Sekundenbruchteilen des Universums geschehen ist, dann sieht die Sache völlig anders aus, dann kann ich die QM nicht vernachlässigen und brauche genau genommen irgendwann eine vereinigte Theorie aus ART und QM...

Wenn Skeltek meint, dass ein statischer Druck mikroskopisch betrachtet etwas völlig anderes ist als makroskopisch betrachtet, dann kann ich das nachvollziehen...

Ich behaupte jetzt aber mal folgendes:
Das Phänomen "Druck" ist ein emergentes Phänomen und existiert im gewöhnlichen Sinne nur makroskopisch!

Grüße
seeker

[Skeltek]

ja, ich beziehe es auf Kontinuumsmechanik.
Die Analogie zum infinitesimalen Bereich um den Wellenknoten einer stehenden Welle herum sollte es lediglich anschaulicher machen was ich meine. Natürlich hinkt jeder Vergleich wenn man genug ins Detail geht.

Dem was Seeker da schreibt kann ich eigentlich zustimmen.

Darüberhinaus:
Druck in herkömmlichen makroskopischen Sinn existiert im Kontinuum nicht. Da immer eine gewisse Distanz zwischen Teilchen und Molekülen herscht und Impuls nur über "Zwischenstationen" übertragen wird(also ein Teilchen mit Bewegungsenergie eine Weile braucht um zum nächsten zu reisen und dieses wieder anzuschubsen), lässt sich das Model kaum und nur schlecht auf Kontinuumsmechanik übertragen.
Selbst bei einer Bose-Einstein-Kondensat oder einem hypotetischen auf den absoluten Nullpunkt abgekühlten Neutronenstern ist es strittig, ob nicht doch Teilchenbewegungen an einer Impulsübertragung beteiligt wären.

Nehmen wir einmal an, die Teilchen wären so dicht zusammen gepackt, dass sie keinerlei Spielraum hätten sich zu bewegen, auf 0K abgekühlt sind, und man stößt eines davon an, benötigt der Impuls nach wie vor immer noch Zeit, um von einem Ende des "Kugelstoßpendels" zum anderen zu gelangen.

Egal durch welche Kräfte in der Natur Impuls ausgetauscht/übertragen wird, geschieht dies streng genommen berührungsfrei.
Ich frage mich nun, inwiefern Impulsaustausch(durch Gravitation oder ähnliches) durch das Vakuum des interstellaren Raums von großen stellaren Körpern Auswirkungen auf den Raum selbst hat.
Hier finden sicherlich auch auf extrem makroskopischen Strecken Überlagerungen mehrerer Impulsübertragungen statt, die lokal zwischendrin nicht messbar sind. Das muss jedoch nicht heißen, dass sehr weit voneinander entfernte Materie nicht doch Impuls austauscht. Ein weit entfernter Stern weiß nichts davon, ob zwischen ihm und einem weit entfernten Objekt Kräftegleichgewicht oder andere Sachverhalte herschen.

Kann es daher nicht auch sein, dass der durch das Vakuum reisende Impuls(der gerade übertragen wird) für einige der Effekte verantwortlich ist, die man zur Zeit der Energie zuschreibt? (Nur so ein Gedankenspiel)