relatives Expandieren

[Gepakulix]

Schlussendlich geht es mir hier um die Frage, ob das Universum expandiert.
Aber bis ich zu diesem Punkt komme, erst ein paar vorbereitende Gedanken:

Aus meiner Sicht sind Grössenangaben immer relativ: Mein Auto ist z.B. 4x länger als der Urmeter.
Mit anderen Worten: Wenn etwas expandiert oder schrumpft, dann ist es nicht ein absolutes expandieren/schrumpfen, sondern es geht um eine Aenderung der relativen Grössen zu einander (Das Auto ist jetzt 5x grösser als der Urmeter).

Angenommen, ich habe ein System (z.B. absolut abgeschlossene Biosphäre), ohne irgendwelchen Kontakt zu ausserhalb.
Innerhalb kann ich alle Elemente zueinander Vermessen. Wenn ein einzelnes Element relativ zu den anderen schrumpft/wächst, dann kann ich es feststellen.
Wenn sich meine Biosphäre aber gleichmässig als ganzes ausdehenen würde, dann könnte ich gar nichts feststellen!
Solche Aenderungen kann man doch nur feststellen, wenn man mit einem Messgerät innerhalb und ausserhalb des Systems Messungen machen kann.

Angenommen, ich lebe nun innerhalb der Biosphäre, und vermesse deren Durchmesser. Falls ich nach einer gewissen Zeit feststelle, dass sich das Messresultat sich verändert hat, dann weiss ich nie mit letzter Sicherheit, ob
- der Durchmesser der Biosphäre sich verändert hat
- oder ob sich mein Messgerät verändert hat.


Zurück zum Universum:
Dasselbe Problem besteht auch bei der Vermessung des Universums: Es ist nur eine relativ-Vermessung.
Wenn man eine Veränderung der Messwerte feststellt, dann kann man nicht sagen, ob
- das Unversum gewachsen ist (bei konstant bleibendem Messgerät)
- oder ob das Messgerät geschrumpft ist (bei konstat bleibendem Universum)


Nach soviel Einführung endlich zu meiner Frage:
Warum nimmt man an, dass es nach dem Urknall zu einer raschen Ausdehnung des Universums gekommen ist (mit komplizierten Anforderungen an das geistige Verständnis für solch ein System)
und warum spricht man nicht einfach davon, dass sich die Messgrössen (z.B. Lichtgeschwindigkeit, oder jede Form der Materie) seither stark geschrumpft sind.
Wenn ich ein Problem einfach und kompliziert erklären kann, dann tendiere ich immer für die einfache Lösung. Und ein Expandieren des Universums ist für mich keinesfalls die einfachere Lösung.

Noch eine Bitte: Bei einer eventuellen Antwort wäre ich froh, wenn speziell gezeigt werden kann, wo der Fehler im obigen Gedankengang ist.

Gruss, Gepakulix

[wilfried]

Guten Tag und herzlich Willkommen bei uns im Forum

Du steigst mit einer Frage ein, die die Relativität anspricht und gehst dann zu kosmologischen Fragen.

Nun, die Antworten sind recht komplex, und es wäre recht hilfreich ein klein wenig mehr von Dir und Deinem Wissen zu erfahren, damit unsere Antworten einigermaßen Deinen Vorstellungen entsprechen.

Die Fragen nach der Expansion des Weltalls wird über die Hubble Konstante - die eventuell nicht konstant ist- gelöst. Es gibt hier mehrere Ansätze, die aufzeigen, wie sich ein Universum verhalten kann.

Schwierig ist die Frage, welches dieser Modelle ist eigentlich der Wirklichkeit am nächsten. Dazu sind sehr präzise Messungen notwendig.

Es scheint so zu sein, daß sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Damit wird die Entropie von ihrem äußerst geringen Anfangswert -war sie wirlich Null??- zu einem sehr großen Wert tendieren. Aber geht denn das?

Nicht gravitative Wechselwirkungen bedingen einen Zustand maximaler Entropie einer homogenen thermischen Verteilung.

Homogen??

Erstens ist die Masse alles andere als homogen verteilt.
Zweitens wird die Masse, wenn denn unser Universum wirklich nichtlinear (beschleunigt) expandiert "immer leerer". Aber ist das homogen "immer leerer"??

Ein anderer Effekt spielt dagegen: Ist ein System stabil gegenüber dem Gravitationskollaps, muss der Radius größer sein als der Schwarzschildradius.

Ich möchte nur mal eine Zahl für die Entropie nennen, die Entropie unserer Galaxis:
Unsere Michstraße mit 10[up]68[/up] Baryonen und in deren Zentrum ein Schwarzes Loch von 3.6 10[up]6[/up] Sonnenmassen ergibt eine Entropie von ca. 10[up]89[/up]!!

Nicht gerade wenig oder?

Das sichtbare Universum hat ca. 10[up]80[/up] Baryonen. Seine maximale Entropie beträgt so um die 10[up]122[/up]!!!

Dann kommt "noch" der Punkt der dunklen Materie als auch der dunklen Energie hinzu. Über beide weiß man noch zu wenig, um deren Konsequenzen wirklich benennen zu können. Es scheint so zu sein, dass die dunkele Energie die Expansion bestimmt.

Die andere Geschichte, die Du mit Deinem Auto ansprichst, ist offensichtlich die Frage der relativen Beobachtung. Damit sind wir schon auf festeren Füßen.

Ich schreibe gerade in diesem Beitrag etwas darüber: viewtopic.php?f=15&t=1094

Darin befindet sich auch link auf eine MAPLE Simulatin von mir, welche die Relativitätstheorie nutzt und einiges damit zeigt und es werden darin auch die diversen kosmologischen Modelle aufgezeigt, die je nach Situation deflationieren, stabil bleiben oder inflationieren. Schau Dir das mal in Ruhe an. Vieleicht findest Du in diesen Beiträgen viele Antworten auf Deine Fragen.

Noch eine Bitte: Bei einer eventuellen Antwort wäre ich froh, wenn speziell gezeigt werden kann, wo der Fehler im obigen Gedankengang ist.

Gerne machen wir das, aber tun wir einen Schritt nach dem anderen.

Ich weiß nicht, ob Du diesen Ausführungen folgen kannst. Schau mal rein. Der Beitrag ist noch in Arbeit, ich denke in den kommenden 2 -3 Wochen ist dieser Beitrag abgeschlossen. Darin findest Du alle Details über Relativität.

Belassen wir es erst einmal mit dieser Antwort und wir werden sehen, ob Du soweit alles verstanden hast. Schau auch hier :

viewforum.php?f=53

einmal rund. Wir haben unser Forum kategorisiert, soll heißen nach den diversen wissenschaftlichen Disziplinen geordnet. Darin finden sich sehr viele Diskussionen gerade zu Deinen Punkten und darin wirst Du Antworten finden.

Auch helfen können Dir unsere kleinen Software Hilsfmittel, die Du oben siehst:

"FAQ " und vor allem "Suche". Klick auch Suche und schreib dort mal rein unter "Begriffe" relativität

Dann kommt eine Auflistung all unserer Diskussionen, wo wir diesen Begriff benutzt haben.

Ich denke, das ist ein recht mächtiges Werkzeug.

Dann wirst Du bei uns auch viele "heiße" Diskussionen finden. Wir sind nicht "pflegeleicht". Anschauungen, Meinungen, Ausarbeitungen werden bei uns sehr oft kontrovers und "bis aufs Blut" diskutiert. Und das ist gut so! Nur so kommt man langsam und stetig zu echtem Wissen und echter Erkenntnis. Ergo: ist irgendwas nicht klar: fragen!

Nun denn, viel Spass in unserem Forum und wie gesagt, für uns ist es hilfreich von Dir Deinen wissenschaftlichen Hintergrund zu erfahren, damit unsere Hilfen auch so gegeben werden, wie Du sie erwartest. Soll keinerlei Diskrimminierung sein, denn wir haben alle vom Grundschüler bis zum Uni Professor bei uns und jeder redet und diskutiert so, wie er es braucht.

Netten Gruß

Wilfried

[Maclane]

Hi und willkommen!

deine letzte Bitte kann ich dir nicht erfüllen. Aber ich kann mir ja mal Gedanken zu deiner Frage machen.

Also dass das Universum expandiert, wissen wir seit knapp 80 Jahren. Und natürlich hat man immer wieder versucht, Messfehler zu eleminieren. Und wenn man die Messungen immer und immer wieder überprüft und verbessert hat, dann bleibt am Ende nur das offensichtliche.

Dafür dass sich die Lichtgeschwindigkeit verändert hat, gibt es keine Anzeichen. Überleg nurmal in wie vielen Gleichungen die Lichtgeschwindigkeit drin steckt und wie gravierend sich das Universum verändern würde.

Und ob das Messgerät "geschrumpft" ist? Hmm tja, das was man da ursprünglich gemessen hat, war ja die Wellenlänge des Lichts, genauer das Wellenspektrum des Lichts von entfernten Galaxien. Und in diesem Spektrum hat man dann die Emissionslinien gefunden, die (größtenteils) ins Rote also in den langwelligeren Teil verschoben waren.
"Geschrumpft" kann da also gar nichts sein.

Es ist ja nicht so, dass wir da eine Art von Lineal anlegen würden, um die Entfernungen zu messen. Demzufolge kann es auch gar nicht sein, dass das Lineal (und wir selbst) kleiner werden. Und wenn, würde es keine Rolle spielen.
Stattdessen messen wir Entfernungen einerseits mithilfe von Standardkerzen, die immer gleich hell leuchten. Und aus dem Verhältnis von tatsächlicher Helligkeit und scheinbarer Helligkeit kann man dann die Entfernung abschätzen.
Und zum anderen messen wir die Rotverschiebung.

Das alles funktioniert natürlich nur unter der Annahme, dass die Naturgesetze und die Naturkonstanten immer und überall im Universum gleich sind. Und jede Theorie, die von einer anderen Annahme ausgeht, müsste erklären, wie sie zu dieser Annahme gekommen ist.

Ein schöner Beitrag von Harald Lesch zum Abschluss:
"Wird Licht müde?"

Gruß
Mac

[tomS]

Hallo,

herzlich willkommen.

Eine kurze Anmerkung: die Expansion des Kosmos wird (wie schon gesagt) nicht durch das Anlegen eines Maßstabes oder durch die Messung von Laufzeiten gemessen (dann dazu müsste man auch am Startpunkt auf die Uhr schauen können :-).

Das einzige, was man feststellt ist, dass Lichtwellen einer Rotverschiebung unterliegen, d.h. dass ihre Wellenlängen größer werden, während sie das Weltall durcheilen. Dies erklärt man eben dadurch, dass der Raum selbst expandiert.

Würde man nun versuchen, den Raum als konstant zu betrachten, dann müsste man erklären, warum zu früheren Zeiten (und an anderen Orten) die Atome andere Spektrallinien ausgesandt haben als heute. Dazu müsste man in einige Gleichungen variable Parameter einführen, wobei völlig unklar wäre, woher diese Zeitabhängigkeit kommen sollte. Soweit ich weiß, haben sich das schon einige Physiker überlegt, aber man ist sich wohl generell einig, dass die Lösung der Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die die Expansion des Kosmos beschreibt, "einfacher" ist, als die Einführung dieser zeitabhängigen Parameter (wobei man eben auch die ART wider aufgeben müsste).

Zu deiner letzten Frage: man müsste alle heute auf Basis von Naturkonstanten erklärbaren Beobachtungen auf Basis variabler Parameter neu interpretieren. Evtl. ist das prinzipiell möglich. Es könnte aber auch sein, dass man zeigen kann, dass dies grundsätzlich nicht funktioniert, dann wäre deine Überlegung tatsächlich falsch. Solange diese Erkenntnis aber nicht vorliegt, kann man nur argumentieren, dass deine Überlegung eben unnötig kompliziert ist.

[Gepakulix]

Hallo und besten Dank für die detailierten Antworten.

Ich habe inzwischen auch mein Profil etwas angepasst

Noch etwas zum Wort 'Relativ' im Titel: Eigentlich wollte ich nicht einen Bezug auf die Relativitätstheorie machen, sondern meinte das 'vergleichende Messen'.
Entsprechend hätte ich wohl den Titel wählen sollen: "vergleichendes Messen bei der Expansion des Universums".

Bei den vielen Inputs bin ich mir nicht klar, wo ich beginnen will.

1. Konstantz der Lichtgeschwindigkeit
- Der Durchmesser eines Atomes kann meines Wissens formelmässig recht gut berechnet werden (Orbitale der Elektronenschalen)
- Dabei ist die Lichtgeschwindigkeit ein Multiplikator in diesen Formeln
- Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit (rein theoretisch) ändern würde, dann müsste ja auch der Atomdurchmesser proportional sich ändern.
- Somit würde sich auch die mechanische Grösse aller Materie proportional dazu ändern
- Die Materie wird aber wieder benutzt, um die Lichtgeschwindigkeit zu messen (oder die Rotverschiebung)
- Somit ist es nicht verwunderlich, dass die gemessene Lichtgeschwindigkeit schlussendlich konstant ist.

Wichtig für mich: Ich will hier nicht die RT in Frage stellen. Es geht mir nur um die folgende Vermutung:
"Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit ändern würde, dann könnte ich es nicht messen".

Dieser Satz bitte nicht verwechseln mit:
"Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit in der Vergangenheit geändert hat, dann könnte ich es heute nicht messen".
Denn so eine Aenderung könnte sich aus meiner Sicht auch als Rotverschiebung bemerkbar machen.


2. Ein Satz konsistenter Formeln und Parameter

Überleg nurmal in wie vielen Gleichungen die Lichtgeschwindigkeit drin steckt und wie gravierend sich das Universum verändern würde

müsste alle heute auf Basis von Naturkonstanten erklärbaren Beobachtungen auf Basis variabler Parameter neu interpretieren.

Aus meiner Mathematikzeit habe ich noch folgende Aussage im Kopf:
Gegeben ist ein Koordinatensystem, in dem gewisse Beziehungen, Abhängigkeiten und Formeln gelten.
Ich kann jetzt mathematisch eine beliebige Koordinatentransformation durchführen. Dann gelten auch nachher noch die Beziehungen Abhängigkeiten etc.
Beispiel: Die Optik in einem Fotoapparat wirft das Licht scharfstellend auf den Film. Dann geschieht dieses Scharfstellen auch nach einer beliebigen Koordinatentransformation.

Was ich damit meine:
Wenn sich theoretisch die Lichtgeschwindigkeit ändern würde (und damit wie oben vermutet auch die Materie schrumpft/ausdehnt), dann entspricht dies mathematisch einer Koordinatentransformation.
Dadurch würden somit die Beziehungen, Abhängigkeiten etc nicht verändern.

Gruss, Gepe

[Maclane]

Naja, nimm nur mal E=mc².

Wenn c größer wird, dann wird auch E größer. Das würde aber bedeuten, dass ein Stern z.B. durch den höheren Strahlungsdruck auch größer wird (vom Volumen her). Das würde wiederum seine Helligkeit vergrößern. Und diese kann man messen - unabhängig davon ob das Universum oder man selbst schrumpft oder wächst.
Die Sternmodelle, die wir haben, funktionieren aber ziemlich gut.

Wenn die Atome mechanisch näher bei einander wären, dann würden sich doch auch die Anordnungen in Molekülen und Atomgittern ändern - es sei denn, die elektromagnetische Kraft ändert sich gleich mit. Und wenn sich die Anordnungen von Atomen in Molekülen verändern, dann verändern sich auch die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Materials. Z.B. könnte dein Messgerät plötzlich nicht mehr silber- sondern goldfarben schimmern, usw.

Und dieses Spiel könnte man ewig so weiterspielen. Man kann eben nicht einfach eine Naturkonstante ändern und die Welt bleibt die gleiche. Dafür gibt es einfach viel zu viele Anhängigkeiten.
Ob es theoretisch möglich wäre, alle Naturkonstanten proportional zueinander so zu verändern, dass die Welt die gleiche bliebe, weiß ich nicht. Das wissen vielleicht nichtmal die Physiker.
Aber dieser Gedanke ist dann schon um Größenordnungen komplizierter, als der Gedanke eines expandierenden Universums. Findest du nicht?

Gruß Mac

[Gepakulix]

Hallo Mac,

Wenn c größer wird, dann wird auch E größer. Das würde aber bedeuten, dass ein Stern z.B. durch den höheren Strahlungsdruck auch größer wird (vom Volumen her). Das würde wiederum seine Helligkeit vergrößern

Wenn ich ein absoluter Beobachter wäre (meine Atome und meine Messgeräte nicht eine Funktion von c wären), dann würde ich dem zustimmen.
Aber:
- wenn c grösser wird, dann werden auch die Längenmessgeräte wachsen. Somit würde ein Messen des Sternendurchmessers keinen grösseren Messwert ergeben (Messen bedeutet ja "vergleichen")
- Aber wenn c grösser wird, dann werden alle Lichtuhren auch schneller zählen (Lichtuhren zählen ja
proportional schnell zu c).
Somit würde mein Helligkeitsmessgerät jetzt während einer (absolut gesehenen) kürzeren Zeit die Photonen integrieren, und der gemessene Helligkeitswert wäre wieder gleich.

Das sind natürlich nur Vermutungen meinerseits. Aber zumindest mir scheinen sie plausibel

Wenn die Atome mechanisch näher bei einander wären, dann würden sich doch auch die Anordnungen in Molekülen und Atomgittern ändern

Entsprechend der Relativitätstheorie 'schrumpft' bewegte Materie.
Bei einem an mir vorbeifliegenden Eisenraumschiff sind somit die Abstände der Atome kleiner, als bei einem relativ zu mir ruhenden Eisenstück.
Trotzdem hat das Raumschiff dieselben chemischen und physikalischen Eigenschaften, wie ein unbewegtes Raumschiff.
Was ich damit sagen möchte:
Es ist für mich nicht zwingend, dass die chemisch/physikalischen Eigenschaften anders sind, wenn sich die Abstände ändern.

Aber dieser Gedanke ist dann schon um Größenordnungen komplizierter, als der Gedanke eines expandierenden Universums. Findest du nicht?

Wenn eine ideale Kugel aus 1m Höhe auf eine ideale Stahlplatte fällt, kann ich berechnen wie weit sie wieder nach oben springt.
- indem ich mit viel Aufwand über die Zeit integriere
- oder indem ich den Energieerhaltungssatz anwende, und ohne Rechnen zum Ziel komme.

Aehnlich geht es mir hier auch bei dem Gedanken des 'expandierenden Universums'.
Mit Hilfe der Kenntnisse der Koordinatentransformation wage ich voraussagen (voraus vermuten ), was herauskommt: Kein messbarer Unterschied.

Gruss, Gepakulix

[wilfried]

Lieber gepakulix

(netter Name, gefällt mir)

1. Konstantz der Lichtgeschwindigkeit
- Der Durchmesser eines Atomes kann meines Wissens formelmässig recht gut berechnet werden (Orbitale der Elektronenschalen)

Schon hier beginnt es mit der Quantenwelt. Du redest vom Bohr Modell, vom Modell, welches auf Betrachtungen ähnlich der Planetenbahnen beruht. Das ist ein sehr einfaches und nicht zu treffendes Modell. Der Durchmesser eines Atoms kann so ohne weiteres gar nicht berechnet werden, er ist unscharf.

Aber für technologische Dinge wie z.B. Chipherstellung war dieses einfache Modell lange Zeit voll ausreichend. Da aber die Technologie größenordnungsmäßig in der Nähe des atomaren Verbundes ist, wird auch hier bereis quantenmechanisch vorgegangen.

- Dabei ist die Lichtgeschwindigkeit ein Multiplikator in diesen Formeln
- Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit (rein theoretisch) ändern würde, dann müsste ja auch der Atomdurchmesser proportional sich ändern.

Auch diese ist so nicht haltbar. Schon kann man Gedankenspiele machen, was passiert wenn. Sagen wir einmal die Lichtgeschwindigkeit wäre ums doppelte größer. Welche Auswirkungen hätte dies?

Die Beantwortung führt uns in eine andere Richtung, in die der Enerie und des impulses. Für diese gelten die Erhaltungssätze, egal was auch immer passiert. Soll heißen, wächst c, wären z.B. die Masse geringer bei gleicher Energie (W = delta (m) /2 c^2 ).

- Somit würde sich auch die mechanische Grösse aller Materie proportional dazu ändern
- Die Materie wird aber wieder benutzt, um die Lichtgeschwindigkeit zu messen (oder die Rotverschiebung)
- Somit ist es nicht verwunderlich, dass die gemessene Lichtgeschwindigkeit schlussendlich konstant ist.

Das ist schon in gewisser Weise eine Schlussfolgerung, die man machen könnte. Sie müsste aber im Detail relativistisch überprüft werden. Wir haben ja c in verschiedenen Größen vorliegen. Tritt eine elektromagnetische Welle durch ein Medium ändert sich c. Berechnet wird das unter dem Fachbegriff dispergierendes Medium. Das Licht erfährt einen Brechungsindex.

Wichtig für mich: Ich will hier nicht die RT in Frage stellen. Es geht mir nur um die folgende Vermutung:
"Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit ändern würde, dann könnte ich es nicht messen". Dazu muss das Signal Fourier zerlegt werden. Das heißt in einzelne Schwingungen mit reellen und auch mit imaginären Wellenwerten. Es kann zu Resonanzen kommen, zu Auslöschungen kommen, zu Verschiebungen im Frequenzverhalten, im Phasenverhalten.

Du siehst, das kann eine ganze Menge passieren. Gerne können wir Dir zeigen, wie sich das mathematisch verhält, aber ich denke Du bist erst einmal mit dieser Antwort zufriedengestellt oder?

Dieser Satz bitte nicht verwechseln mit:
"Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit in der Vergangenheit geändert hat, dann könnte ich es heute nicht messen".
Denn so eine Aenderung könnte sich aus meiner Sicht auch als Rotverschiebung bemerkbar machen.

Ein wahres Wort sehr gelassen ausgedrückt!! Das ist ein uralter Diskussionspunkt, das auch immer wieder einmal von neuem aufflammt. Alter das Licht oder nicht? Die Theorien, denen wir -heute- vertrauen sagen, daß es keine Lichtalterung gibt. Lichtalterung würde eine Schwächung der Enerige bedeuten, so wie Du es richtig sagst: eine Rotverschiebung. Solche Rotverschiebungen müssten dann in jedem Lichtstrahl aus jeder Richtung eventuell unterschiedlich stark aber immerhin vorhanden nachweisbar werden. Das täte dann passieren, wenn das Licht mit einem anderen Medium eine Wechselwirkung eingeht. So etwas wie ein Antenneneffekt. Lciht verliert dann Energie und das mag sich als Amplitudenverlust bemerkbar machen, kann aber auch als Rotverschiebung, sprich Verschiebung zu längeren Wellen hin bemerkbar werden.

Wir kennen diese Effekte sehr wohl: passiert ein Lichtstrahl einen stark gravitierenden Körper, z.B. Sonne, so wird das Licht abgleenkt und rot verschoben. Heißt auch Gravitations Rot Verschiebung.

Ich habe diesen Punkt in meinem Kapitel 5 nicht berücksichtigt, kann den Punkt aber gerne, wenn Bedarf besteht nachträglich einbauen. Das tät dann die Erklärung aus der ART heraus sein.

Netten Gruß

Wilfried

[Gepakulix]

Hallo wilfried,

Mit diesem Satz triffst du ziemlich genau eine meiner Schwächen (Stärken ?):

Du redest vom Bohr Modell, vom Modell, welches auf Betrachtungen ähnlich der Planetenbahnen beruht. Das ist ein sehr einfaches und nicht zu treffendes Modell

Das Schlussfolgern auf Basis von diversen vorhandenen Informationen, von denen ein Teil ungenau und eventuell falsch ist, ist meine Eigenart.
Dass dieses Vorgehen in meinem Beruf (wie mir scheint) optimal ist, bedeutet natürlich nicht, dass es auch in diesem Interessensgebiet hier brauchbare Ergebnisse bringt. Ausschliessen will ich es aber auch nicht .

... Enerie und des impulses. Für diese gelten die Erhaltungssätze, egal was auch immer passiert. Soll heißen, wächst c, wären z.B. die Masse geringer bei gleicher Energie

Der Energieerhaltungssatz besagt in dem Beispiel oben, dass die Formel E=m*c^2 dasselbe Resultat (denselben Zahlenwert) ergibt, auch bei ändernder Lichtgeschwindigkeit c.
Da (wie ich vermute) eine Aenderung der Lichtgeschwindigkeit gar nicht bemerkt werden könnte, hätte auch dann die Variable c denselben Wert. Somit ergibt die Formel E=m*c^2 immer noch denselben Wert


Gruss, Gepakulix

[wilfried]

Tag Gepakulix

Das Schlussfolgern auf Basis von diversen vorhandenen Informationen, von denen ein Teil ungenau und eventuell falsch ist, ist meine Eigenart.

Das passt schon! Soll ruhig Deine Eigenart sein und bleiben. Du kannst ja fragen, Dich einbringen und wir versuchen unser bestes Dir die Antworten zu geben. Als erfahrener Entwickler bekommt man irgendwann so ein Bauchgefühl. Ich kenn das nur zu gut!! Dieses Bauchgefühl forciert eine Menge an Entscheidungen ohne daß über die tatsächlichen Grundlagen lange nachgedacht wird und: es funktioniert! Das nennt man: Erfahrung. Gerade diese Erfahrung ist es, die uns Ingenieure -Du hast hier einen Kollegen vor Dir!- von den Naturwissenschaftlern etwas abhebt. Wir entscheiden sehr viel -nach geraumer Zeit erst, aber dann doch recht häufig- aus Erfahrung. Das darf dem theoretischen Physiker so nicht passieren, den in der Grundlagenforschung muss alles mit allem so wit als möglich überdacht und unter allen Bedingungen gültig (hier meist mathematisch) fundiert sein.

Insoweit ist Dein Vorgehen voll in Ordnung, wenn Du dann -und das ist so wie bei mir auch- das exakte Nachdenken über diese Dinge auch in Angriff nehmen kannst oder zumindest die Ergebnisse der Theoretiker insoweit akzeptieren kannst, daß diese die mathematische Beweislast durchgeführt haben.

Die Praktiker jedoch sind diejenigen, die danach die Aussagen messtechnisch und anwendungsmäßig testen. Und wenn dann Fragen offen bleiben, dann wird das wieder diskutiert und die Theoretiker dürfen wieder schwitzen.

Such is life!

Der Energieerhaltungssatz besagt in dem Beispiel oben, dass die Formel E=m*c^2 dasselbe Resultat (denselben Zahlenwert) ergibt, auch bei ändernder Lichtgeschwindigkeit c.
Da (wie ich vermute) eine Aenderung der Lichtgeschwindigkeit gar nicht bemerkt werden könnte, hätte auch dann die Variable c denselben Wert. Somit ergibt die Formel E=m*c^2 immer noch denselben Wert

Erst mal eine kleine Korrektur, denn da bin ich recht pingelig.

Der Energiesatz Einsteins lautet:



Nur die Masse, die "verlustig" geht wird in Energie umgesetzt; die Masse, welche übrig bleibt, ist halt nachwievor Masse. Ansonsten ist Deine Antwort schon richtig. Die Energie des Masseverlustes bestimmt die Lichtgeschwindigkeit, das wäre und ist der Umkehrschluss: höhere Lichtgeschwindigkeit => geringere Masse.

Jedoch: hier ist extremste Vorsicht und auch direkt Einhalt geboten. Eine Umkehrung der Situation, die zwar diesen oben genannten Schluss zuläßt muß unter allen Bedingungen gelten.

Wobei wir bei der Sachlage wären:

die Theorie sagt "nur" c ist endlich, ergo begrenzt (Realteil!) aber sie sagt nichts über ihren tatsächlichen Wert aus. Es wird demnach der Masseverlust gemessen und daraus ergibt sich die Lichtgeschwindigkeit. Und dieser Wert muss mit dem Messwert -Messfehler natürlich berücksichtigt- übereinstimmen.

Gruß

Wilfried

[gravi]

Das ist ja eine wirklich interessante Diskussion hier!
Damit auch von mir ein herzliches Willkommen im Forum.

Zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit:
Es gab ja schon verschiedene Ansätze, nach denen die Lichtgeschwindigkeit früher einen ganz anderen Wert hatte als heute. Von dieser Annahme ging man vor allem deshalb aus, um die Inflationsphase zu umsegeln. Ich denke jedoch, dass man inzwischen davon eher Abstand nimmt. Nachweisen könnte man das sowieso nicht.

Die Annahme, dass der Wert von c nicht konstant ist, wurde schon öfter geäußert. Wenn das der Fall sein sollte, dann finden die Veränderungen nur in derart großen Zeiträumen statt, dass selbst viele Generationen von Beobachtern keine Veränderung feststellen könnten. Ich meine daher, wir können nur von den uns vorliegenden Fakten ausgehen, und danach ist c höchstwahrscheinlich sehr konstant.

Wäre das nicht der Fall, dann dürfte man berechtigterweise auch andere Konstanten in Frage stellen, wie z.B. die Elektronenladung. Wie würde die Welt heute wohl aussehen, wenn alle Naturkonstanten machen könnten was sie wollten?
Ich will's mir gar nicht ausmalen...

Netten Gruß
gravi

[Gepakulix]

Hallo Miteinander,

ich hatte oben erwähnt, dass ich immer zur einfachsten Lösung eines Problems tendiere (falls mehrere Lösungen in Betracht kommen).
Für mich galt somit, dass
a) die Vorstellung eines Expandierenden Universums (das inflationäre Expandieren) die wesentlich kompliziertere Erklärung einer Struktur des Universums war,
b) als die Erklärung, dass sich die Materie (und somit die Messgeräte) schrumpfen weil sich die Lichtgeschwindigkeit ändert.

Entsprechend der Reaktion hier ist man aber eher der gegenteiligen Ueberzeugung:

...man müsste alle heute auf Basis von Naturkonstanten erklärbaren Beobachtungen auf Basis variabler Parameter neu interpretieren. ... kann man nur argumentieren, dass deine Überlegung eben unnötig kompliziert ist.

Ob es theoretisch möglich wäre, alle Naturkonstanten proportional zueinander so zu verändern, dass die Welt die gleiche bliebe, weiß ich nicht. ... Aber dieser Gedanke ist dann schon um Größenordnungen komplizierter, als der Gedanke eines expandierenden Universums. Findest du nicht?

Wie würde die Welt heute wohl aussehen, wenn alle Naturkonstanten machen könnten was sie wollten?
Ich will's mir gar nicht ausmalen...

Eigentlich muss ich schon zugeben, dass ich es mir einfach gemacht hatte: Aus grundsätzlichen Uberlegungen nehme ich an, dass man eine Aenderung der Lichtgeschwindigkeit nicht feststellen könnte, weil jede Menge abhängiger Grössen sich dann auch ändern würden (und sich neutralisieren).
Den mathematischen Beweis bringe ich aber nicht (weshalb für mich meine Lösung natürlich die einfachere war ).

Aber beim ersten Satz oben geht es beim Wort 'Lösung' genaugenommen nicht um eine mathematische Lösung. Was ich damit meine ist:
Angenommen, ich habe 2 Möglichkeiten der Vorstellung, wie die Welt aufgebaut ist:
a) Die Welt ist ein 11-dimensionales Gebilde. Mit einfachen mathematischen Mitteln kann ich zeigen, dass es sich wie unsere Welt verhält.
b) Die Welt ist ein 4-dimensionales Gebilde. Nur mit sehr komplizieren mathematischen Tricks kann ich zeigen, dass es sich wie unsere Welt verhält.

Die Wahl der 'einfachsten Lösung' heisst hier für mich der Fall b).

Etwas anders ausgedrückt: Der Erbauer des Universums hat die einfachste Bauart gewählt, ohne Rücksicht darauf, dass der Gepakulix das kaum oder nur mit Mühe nachrechnen kann.
Somit darf ich nicht nur deswegen die Erklärung der inflationären Expantion bevorzugen, nur weil ich es besser berechnen kann. (jedenfalls aus meiner Sicht)

noch einen schönen Abend
Gepakulix

[Maclane]

Naja, es darf (und soll) sich doch jeder Mensch Gedanken machen, wie er will. Und gegen "was wäre, wenn..?" war noch nie etwas einzuwenden.
Ich bin ein starker Verfechter von "was wäre, wenn"-Spielchen.

Und jeder hat das Recht, sich Theorien auszumalen, wie es ihm beliebt (ich auch! )
Aber irgendwann muss man sich dann mit seiner Theorie der Wirklichkeit stellen und die Probleme lösen, die zu lösen sind.

Wenn jetzt die "Theorie der schrumpfenden Messgeräte" die (scheinbare) Expansion des Universum ebensogut erklärte wie die Urknall-Theorie, hat man aber noch nicht viel gekonnt. Die neue Theorie wäre der alten nur dann vorzuziehen, wenn sie:
- alles, was die alte Theorie erklärt, auch erklären kann
- dabei einfacher ist, in dem Sinne, dass sie weniger Zusatzannahmen benötigt
- Vorhersagen macht, die durch Experimente/Beobachtung überprüft werden können

Das Problem bei der "Theorie der schrumpfenden Messgeräte" ist imho folgendes:
Sie erklärt nicht die Rotverschiebung.
Sie erklärt nicht die kosmische Hintergrundstrahlung
Sie erklärt nicht die Homogenität und Isotropie des Raumes
Sie erklärt nicht die wachsende Metallizität in den Sternen im Laufe der Zeit
Sie erklärt nicht die kosmischen Strukturen wie Voids, Filamente und Galaxienhaufen samt ihren Galaxien
Sie erklärt auch nicht, warum weit entfernte Galaxien häufiger verschmelzen als nahe Galaxien
usw.

Also ich würde sagen, bis zu einer funktionierenden "Schrumpf-Theorie" ist noch eine Menge Arbeit zu erledigen.

Nimms nicht so schwer Gepakulix. Ich hab in diesem Forum auch mit merkwürdigen Theorien und komischen (haha) Fragen angefangen.
Hoffentlich kramt die jetzt keiner raus.

Gruß
Mac

[tomS]

Ich denke, ich weiß was du meinst, aber du musst mir noch eine Frage beantworten: Wenn nicht DU entscheidest (also das Kriterium festlegst), ob eine (mathematische oder physikalische) Konstruktion EINFACH ist - wer dann? Wenn du meinst, ein Erbauer (OK, das kann man diskutieren), dann muss der ja auch ein Kriterium bzgl. EINFACHHEIT haben - welches?

Wenn du's mir nicht verraten willst oder kannst (weil du ja nicht der Erbauer bist), soll's mir auch rechts sein, aber irgendwoher müssen wir doch dieses Kriterium kennen, sonst können wir doch die Diskussion einstellen. Ich meine, was hilft es, wenn wir zwar vermuten, dass es so ein Kriterium der Einfachheit gibt, aber eben niemand uns verraten kann, wie es aussieht?

[wilfried]

Tag zusammen

ohja, was Tom sagt ist wohl wahr!

Nun möchte ich gerne versuchen diese Diskussion wieder dahin zurückzuführen, wo sie auch hingehört:

auf die sachliche Plattform.

Wir sollten Tom folgen und nicht über iregendeinen "Erbauer" und über wage Begriffe wie "Einfachheit" etc spekulieren, sondern die Dinge auf den Boden stellen.

a) Die Welt ist ein 11-dimensionales Gebilde. Mit einfachen mathematischen Mitteln kann ich zeigen, dass es sich wie unsere Welt verhält.

Die Mehrdimensionalität, die Du heir ansprichst wird verurscaht durch die Art der mathematischen -tensoriellen- Darstellung. So haben wir in der Mechanik beispielsweise einen Quader. Der wird 3-dimensional beschrieben. Stauchen und verbiegen wir das Gebilde, so wird dieses vorzugsweise -das war die traditionelle Einführung des Tensorbegriffs- schlsussendlich zu einer 9-dimensionalen Beschreibung werden. Die Multidimensionalität kommt durch Vektortransformationen = Tensor zustande. Gerne geben wir die weitere Details, dann aber mußt Du in die Mathematik tief mit uns einsteigen. Auch lies mal die vielen Diskussion zur Stringtheorie hier im Forum. Diese Punkte haben wir sehr deatilliert und auch sehr kontrovers diskutiert.

b) Die Welt ist ein 4-dimensionales Gebilde. Nur mit sehr komplizieren mathematischen Tricks kann ich zeigen, dass es sich wie unsere Welt verhält.

Du redest von der Welt des Herrn Minkowski. Das ist aber unser täglich Leben. Meinen Studenten sage ich immer, daß wir die 4-dimensionale Welt täglich anwenden und es halt nicht mehr merken. Jede Verabredung, jeder Termin ist 4-dimensional:
Treffpunkt Bahnhof Stuttgart, Plattform 1 um 11.30 am 1.4.2009
Bhf Stuttgart, Plattform x hat eine geodätische Koordinate. Dazu kommt die Zeit.

Das echte Problem dahinter ist das Verständnis, denn:

a) wir nutzen meist Schaubilder oder aus dem Griechisch: Diagramme

das sind Darstellungen wie Geschwindigkeit über Zeit, oder Anzahl der Giraffen über Fläche der Serengeti oder Boxenstops über Formel1 Teams oder so etwas

b) wir nutzen die Metrik

das ist die Darstellung, wenn wir die Achsen mit gleicher Dimension betrachten: meist Länge

Das bedeutet, daß jede Achse völlig gleichwertig ist. Die nach rechts gehende trägt die Information der Länge, ebenso wie die nach hinten und die nach oben gehende Achse. Die Achse, welche den Zeitbegriff beihnaltet muss demenstsprechend vorbereitet werden. Länge = Geschwindigkeit mal Zeit. Sinnvoll ist es diese Achse mit maximaler Geschwindigkeit mal Zeit zu nutzen; ergo c mal t.


Damit haben wir die Metrik eingeführt und diese wird für alle Beschreibungen verwendet. Was jetzt kommt, habe ich im Aufsatz vom Vektor zum Tensor -ich hoffe verständlich- dargestellt. Dieses Gebilde muss in diversen Systemen von Koordinaten, heisst mit Eigenschaften derselben überführbar werden, so daß sich die physikalischen Eigenschaften dabei nicht ändern.

Die Wahl der 'einfachsten Lösung' heisst hier für mich der Fall b).

Schau mal in meine Aufsatzreihe und beantworte dann die Frage, ob b) wirklich einfacher ist.
Ich sage beide Wege sind sehr anspruchsvoll und die Entscheidung, ob der eine oder der andere einfacher ist, die kann ich nicht traffen, denn diese ist so völlig falsch gestellt.

Die Frage könnte heißen:

ist Weg a) oder Weg b) für die Vorstellung, die Beschreibung der Physik der Welt besser?

Etwas anders ausgedrückt: Der Erbauer des Universums hat die einfachste Bauart gewählt, ohne Rücksicht darauf, dass der Gepakulix das kaum oder nur mit Mühe nachrechnen kann.
Somit darf ich nicht nur deswegen die Erklärung der inflationären Expantion bevorzugen, nur weil ich es besser berechnen kann. (jedenfalls aus meiner Sicht)

Das der arme Gepakulix seine Mühe hat, kann ich verstehenm denn auch der Wilfried oder der Tom hat seine Mühe mit dieser Mathematik und Physik. Ich denke, daß auch Größen wie Einstein damit nicht locker umgesprungen sind.

Die im Satz mitgeführte Konsequenz

deswegen die Erklärung der inflationären Expansion

die kann auch nicht in dieser Art generalisiert werden. Das muss exakt durchgerechnet und durchdacht werden. Das Zusammenspiel der Mathematik als Hilfsmittel zur Beschreibung, der Physik als Hilfsmittel zur Effekterklärung und der Philosophie als Hilfsmittel zur Stützung der Vorstellungskraft ist hier gefragt.

Lass uns auf diesen Leveln die Diskussion weiterführen und dann wird diese Diskussion sehr sicher sehr interessant und vielfältig werden.


Netten Gruß

Wilfried

[gravi]

Ich möchte noch mal kurz auf das von Gepakulix angenommene Schrumpfen von Messgeräten und der Expansion der Raumzeit zurück kommen.

Dass Sterne und Galaxien bzw. Galaxienhaufen von der expandierenden Raumzeit mitgerissen werden hat nichts mit einer Größenänderung der Materie zu tun. Das verhält sich wie ein Korken, der in einem Bach schwimmt. Ob die Strömung schnell oder langsam ist kann ihm völlig Wurscht sein, er wird deshalb nicht seine Größe ändern.

Ein Wasserstoffatom hat überall im Kosmos unter gleichen Bedingungen stets dieselbe Größe. Die ist bedingt durch weitere Naturkonstanten wie z.B. die schon erwähnten Ladungen von Elektron bzw. Proton. So wird auch ein Eisenklotz von 200 Kg Masse unter gleichen Bedingungen überall die gleiche Ausdehnung haben und das trifft auf alle Körper im Universum zu, egal woraus sie bestehen.

Damit wird ein Messgerät unter den in unserem Universum herrschenden physikalischen Bedingungen stets dieselbe Größe haben, egal ob es vor 3 Milliarden Jahren gebaut wurde, heute oder in 10 Mrd. Jahren.
Wobei natürlich zu erwähnen ist, dass ein vor 3 Mrd. Jahren gebautes Gerät dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik zufolge inzwischen seine Entropie vergrößert haben dürfte, was bedeutet, dass es heute verdampft sein wird

Gruß
gravi

[Gepakulix]

Ein Hallo in die Runde

Zuerst noch einmal zurück zu dem 'Erbauer des Universums':
Ich sehe, dass ich da wohl ein paar smiley's vergessen hatte.
Ich hatte den 'Erbauer' nur eingeführt, weil es Satztechnisch etwas einfacher war, ohne jegliche Absicht, philosophisch zu werden .

Betreffend der "wahl der einfacheren Lösung":
Der Entscheid, welche Variante als die Einfachere ausgewählt wird, hängt natürlich auch vom Wissen und den Spezial-Gebieten jeden Einzelnen ab.
Das hatte ich übersehen.
Vom Thema eines hoch-dimensionalen Universums hatte ich mich immer distanziert, weil es mir etwas obskur vorkam . Deshalb ist mein Wissen in dem Thema folglich auch nicht besonders gross, so dass ich das dann auch als offensichtlich kompliziertere Lösung sehe (dreht sich irgendwie im Kreis).
Dagegen fühle ich mich beim Thema "Warum könnte man eine theoretisch andere Lichtgeschwindigkeit gar nicht erkennen" wesentlich wohler.

Das bedeutet zwar nicht, dass ich jetzt gleich ins Lager der "Theorie des inflationär expandierenden Universum" wechsle
Aber ich muss zugeben, dass die Taktik mit "der einfacheren Lösung" nicht geeignet ist jemanden zu überzeugen.

Ich werde deshalb das Thema der "einfacheren Lösung" hier fallen lassen, und meine Strategie ändern: Ich werde einen anderen Thread eröffnen


Allerdings sind noch einige Punkte von mir unbeantwortet worden:

Das Problem bei der "Theorie der schrumpfenden Messgeräte" ist imho folgendes:
Sie erklärt nicht die Rotverschiebung.

meine Sicht:
Standard Theorie mit inflationär expandierendem Universum:
- Photonen, welche bereits unterwegs sind, die werden mit dem sich ausdehnenden Universum mitgerissen.
- damit wird auch ihre Wellenlänge auseinandergerissen: Sie werden als Rotverschoben gemessen

Theorie der schrumpfenden Materie (und somit Messgeräte)
- Photonen, welche bereits unterwegs sind, verändern ihre Wellenlänge nicht
- Aber statt der Expansion des Universums schrumpfen die Messgeräte (während der Flugphase der Photonen). Deshalb sind die Photonen (wenn sie dann das Messgerät erreichen) scheinbar länger: eben rotverschoben

Mit anderen Worten: In beiden Theorien gilt die Rotverschiebung nur für Photonen, für die folgende Bedingung gilt: Noch während ihrem Flug hat sich das Universum ausgedehnt (Theorie 1) bzw hat die Materie geschrumpft.

Ein Wasserstoffatom hat überall im Kosmos unter gleichen Bedingungen stets dieselbe Größe

Da kann ich tatsächlich nicht viel dagegen sagen, denn der Satz könnte aus der Feder eines Anwalts sein
Denn mit den 2 Wörtern "gleichen Bedingungen" kann der Satz faktisch nie falsch sein.
Entsprechend der Relativitätstheorie hat ein beschleunigtes Atom nicht mehr denselben Durchmesser, wie das ruhende Atom. Aber eben, es sind dann nicht mehr dieselben Bedingungen.

Gruss, Gepakulix

[gravi]

Da kann ich tatsächlich nicht viel dagegen sagen, denn der Satz könnte aus der Feder eines Anwalts sein
Denn mit den 2 Wörtern "gleichen Bedingungen" kann der Satz faktisch nie falsch sein.
Entsprechend der Relativitätstheorie hat ein beschleunigtes Atom nicht mehr denselben Durchmesser, wie das ruhende Atom. Aber eben, es sind dann nicht mehr dieselben Bedingungen.

Nicht der Anwalt spricht hier, eher der Chemiker
Ich habe dabei nicht mal an (relativistisch) beschleunigte Atome gedacht, sondern eher an ruhende. Was ich meinte sind einfache physikalische Bedingungen wie Druck und Temperatur. Wenn die identisch sind, ist auch die Größe er Atome überall gleich. Und sie haben deshalb überall die gleichen Eigenschaften, chemisch wie physikalisch. Wäre das nicht der Fall, könnten wir unsere ganzen schönen Naturgesetze über den Haufen werfen, sie hätten dann ja keine Gültigkeit mehr.

Ja, den alten Mann mit langem Bart, der alles geschaffen hat, lassen wir hier lieber mal beiseite

Netten Gruß
gravi