Historische Irrtümer in der Astronomie

[msueper]

Hallo,
mir ist gerade ein neunes Thema eingefallen:

Eine Sammlung historischer Irrtümer in der Astronomie.

So richtig "Off Topic" ist dieses Thema eigentlich nicht, da man durchaus einen Bezug zur Astronomie hat und interessant ist es auch. Zumal ja nach Themen gesucht wurden, wo alle mitreden können. Deshalb plaziere ich es mal hier. Wenn sich später die "Trolle" auf den Thread stürzen kann er ja noch verschoben werden.
Martin

[msueper]

OK, fange ich mal an:

-1- die Sonne dreht sich um die Erde

heute weiss jeder, dass dies falsch ist. Aber so ganz ohne Logik ist die Annahme nicht gewesen:
a) die Erde wurde als riesig wahrgenommen
b) die Erde schien in Ruhe zu sei, sprich die Gravitation übertrifft die Fliehkräfte der Drehung und Umkreisung bei weitem

Durch das Foucaultsche Pendel kann die Rotation der Erde gezeigt werden: http://de.wikipedia.org/wiki/Foucaultsches_Pendel

[msueper]

-2- Aristotoles' Annahme, dass Objekte der Ruhe zustreben
Aus der Beobachtung folgt, alle Bewegung kommt zum Stillstand. Objekte, z.B. ein Stein, fallen zu Boden, weil sie den Ruhezustand anstreben.


Nach heutigem Standpunkt geradezu ein Paradebeispiel für die Vermischung von Fakten. Die Reibung z.B. lässt Bewegung erliegen. Die Gravitation holt den Stein wieder runter...

[msueper]

-3- Planetenbahnen sind kreisförmig
Hier war der Wunsch Vater des Gedankens. Kreise wurden als Formvollendet verstanden, damit mussten sie einfach den Planetenbahnen entsprechen.
Tja, Ellipsen sind auch schön.

[tomS]

und nach der ART sind es nicht mal Ellipsen ...

[msueper]

oder der "große Südkontinent", der als "Gegengewicht" zu Eurasien dienen sollte (damit die Erde nicht eiert) und wo dann auch gleichmal die Fantasten schon "freie" Gesellschaften wähnten

manches hat sogar noch die Namen, die auf den ersten Verdachtsmomenten beruhten: etwa die Mare (Meere) auf dem Mond

[gravi]

Ein prima Themenvorschlag!

Habe auch etwas dazu:
Bis zu Hubbles Entdeckung, dass die Andromeda- Galaxie nicht zur Milchstraße gehört, sondern eine ganze Ecke von uns entfernt ist glaubte man fest daran, das gesamte Universum bestehe nur aus der Milchstraße.
Auch soll dieser Mini- Kosmos bis zu Einsteins "großer Eselei" völlig unveränderlich gewesen sein.

Böser Irrtum!

Gruß
gravi

[Skeltek]

Strittig: Alle Wasserstoffkerne haben die genau exakt gleiche Masse. Alle Elektronen sind genau gleich.
Kosmologisches Prinzip.

[tomS]

Na ja, da vermischt du schon etwas.

Das kosmologische Prinzip ist natürlich grenzwertig, aber die anderen Punkte sind doch die Grundpfeiler unserer Physik. Wir wären nicht mehr in de Lage, Forschung zu betreiben, wenn wir das Prinzip der Klassifizierung der Elementarteilchen aufgeben würden.

"... alle Wasserstoffkerne" muss man genauer spezifizieren. Wenn damit das Proton gemeint ist, dann sind natürlich alle gleich, wenn es um verschiedene Isotope des Wasserstoffs geht, dann muss man natürlich unterscheiden, hat allerdings eine Erklärung über das Deuteron und das Triton (wobei letztere noch in verschiedenen Spinzuständen vorliegen können).
"... alle Elektronen" sind tatsächlich identisch, oder wo ist der Hinweis, dass sie es nicht wären?

[Quanto]

Das fände ich ebenfalls sehr interessant zu erfahren (gerade aus e-technischer Sicht), wie elektronen sich unterscheiden können. Du meinst nicht zufällig die Annahme ihrer supersymmetrischen Partner?

[tomS]

Elektronen sind zunächst gemäß ihrer Quantenzahlen Spin = +1/2 und Ladung = -e allesamt identisch = ununterscheidbar. Nun können sie allerdings noch unterschiedliche Zustände einnehmen, so kann für jedes Elektron ein Impulsvektor p sowie eine Spinausrichtung S[down]z[/down] = +1/2 oder -1/2 angegeben werden. D.h. die vollständige Angabe für einen Zustand mit einem Elektron lautet |p, S[down]z[/down]).

Nun sind Elementarteilchen oder allgemein Quantenobjekte sogar noch "gleicher" als gewöhnliche Objekte. Führt man nämlich die statistische Mechanik für Quantensysteme ein, so steht man z.B. vor der Aufgabe, die Anzahl möglicher Zustände abzuzählen. Dabei zeigt sich, dass Elementarteilchen alle entweder Fermionen oder Bosonen sind und dass deren Zustände noch eine sogenannte Symmetrie bzw. Antisymmetrie erfüllen müssen. Dies führt letztlich dazu, dass es weniger quantenmechanische Zustände gibt, als man klassisch erwartet.

Am Beispiel zweier Münzen mit Kopf und Zahl sowie zweier Elektronen (Spin 1/2, daher Fermionen, daher Antisymmetrie) sei dies erklärt. Den Impuls vernachlässigen wir der Einfachheit halber.

zwei Münzen
die vier möglichen Zustände lauten
|erste Münze, zweite Münze) = |Kopf, Kopf), |Kopf, Zahl), |Zahl, Kopf) und |Zahl, Zahl)

zwei Elektronen
übertragen auf die Elektronen lautet dies
|Spinausrichtung erstes Elektron, Spinausrichtung zweites Elektron) = |1/2, 1/2), |1/2, -1/2), |-1/2, 1/2) und |-1/2, -1/2)
wir schreiben kurz
|Spinausrichtung erstes Elektron, Spinausrichtung zweites Elektron) = |++), |+-), |-+) und |--)

Nun zeigt sich (ohne Beweis), dass dies so nicht stimmt, denn die beiden Elektronen sind absolut ununterscheidbar; insbs. ist es nicht möglich, zu sagen, ob das erste oder das zweite Elektron in einem bestimmten Zustand ist. Man kann nun "Linearkombinationen" einführen, was auf gemischte Terme führt, die wir in unserer klassischen Umgebung so nicht kennen und auch nicht interpretieren können:
|...) = |++), |+-) + |-+), |+-) - |-+) und |--)
wir schreiben kurz

Der erste und der letzte Zustand sind symmetrisch unter Vertauschung der beiden Elektronen und ist für Fermionen verboten. Der zweite Zustand ist ebenfalls symmetrisch und wiederum verboten. Der dritte Zustand ist antisymmetrisch und somit erlaubt:
|...) = |+-) - |-+) => Vertauschen( |+-) - |-+) ) = |-+) - |+-) = -|+-) + |-+) = -|...)
Die Antisymmetrie erkennt man an dem Minuszeichen.

D.h. für Fermionen bleibt lediglich ein erlaubter Zustand übrig (während wir für die Münzen noch vier hatten). Man identifiziert also die beiden Elektronen in gewisser Weise, d.h. man erkennt ihnen ihre eigenständige Identität ab. Man nennt derartige Zustände verschränkte Zustände, engl. entangled states.

[Skeltek]

Sorry, ich wollte mit meiner provokativen Bemerkung den guten Thread nicht off-Topic führen.
Man könnte einen neuen Thread eröffnen um sich darüber zu unterhalten, ob und wieso alle Elektronen/Protonen die von der Messgenauigkeit abhängige genau gleiche Masse haben.
Man nimmt es mit aller selbstverständlichkeit an, wie so vieles früher in der Physik

ps: Ich mach den Thread mal heute abend auf, muss jetzt zur Arbeit.
Grüße

[gravi]

Deinen Vorschlag kann ich nur begrüßen.
Es scheint ein ausführliches Thema werden zu können, warum alle identischen Elementarteilchen dieselben Quantenzahlen aufweisen.
Eröffnest Du den neuen Thread? Dann könnten die betreffenden posting dort hin verschoben werden und hier das ursprüngliche Thema weiter fortgesetzt.

Gruß
gravi

[feyn137]

Den witzigsten "irrtum" finde ich die kosmologische konstante. Einstein war recht bestürzt, als er feststellte, das die RT ein dynamisches universum prophezeite. Er war aber der ansicht das universum währe unendlich und im großen maßstab unveränderlich. Um also sein weltbild zu retten, führte er die kosmologische konstante ein. Als hubble dann entdeckte, das das universum sich ausdehnte, verwarf er sie wieder, und bezeichnete sie als seine größte eselei. Neuere forschungsergebnisse legen allerdings nahe, das sie doch existiert.
In diesem zusammenhang dann noch einen echten irrtum, die "steady state" theorie. Sie wurde als gegenargument zum urknall ins feld geführt. Ihr bekanntester vertreter war Sir Fred Hoyle. Hier ein link, der erklärt, um was es sich dabei handelt, der englische ist etwas besser und umfangreicher (bin zu faul, alles selber zu erklären ^^) :

http://en.wikipedia.org/wiki/Steady_State_theory

http://de.wikipedia.org/wiki/Steady-State-Theorie

Woran liegt es eigentlich, das die englischen wikiartikel meißtens viel besser, genauer und umfangreicher sind ? Ich finde das immer etwas peinlich für das land der dichter und denker ^^

[tomS]

Den witzigsten "irrtum" finde ich die kosmologische konstante. Einstein war recht bestürzt, als er feststellte, das die RT ein dynamisches universum prophezeite. Er war aber der ansicht das universum währe unendlich und im großen maßstab unveränderlich. Um also sein weltbild zu retten, führte er die kosmologische konstante ein. Als hubble dann entdeckte, das das universum sich ausdehnte, verwarf er sie wieder, und bezeichnete sie als seine größte eselei. Neuere forschungsergebnisse legen allerdings nahe, das sie doch existiert.

Sogar noch schlimmer; die kosmologische Konstante müsste einen extrem fein abgestimmten Wert haben; jede Abweichung von diesem Wert (und diese Abweichungen können u.a. durch Quantenfluktuationen entstehen) würden sofort wieder zu einer instabilen Lösung (mit exponentiel beschleunigter Expansion oder Kollaps) führen. D.h. die kosmologsiche Konstante löst das Problem nicht. Die größte Eselei war also nicht, sie überhaupt einzuführen, sondern nicht zu bemerken, dass sie - einmal eingeführt - gar nicht funktionieren würde :-)

Woran liegt es eigentlich, das die englischen wikiartikel meißtens viel besser, genauer und umfangreicher sind ? Ich finde das immer etwas peinlich für das land der dichter und denker ^^

Wahrscheinlich, weil einige englische Artikel zuerst da sind und dann eben nur auszugsweise übersetzt werden.

[tomS]

es ist einfach unnatürlich, das zu glauben

[seeker]

Moment mal, hängt der geringe Wert der kosmologischen Konstanten nicht mit der Inflation zusammen?
Falls die Inflationshypothese wahr ist, dann wäre das doch zwanglos erklärt - oder?
Das ist aber eh ein viel weiter entwickeltes Modell, als das Modell, das Einstein zu seiner Zeit zur Verfügung haben konnte...


Grüße
seeker

[tomS]

Warum soll die kosmologische Konstante nicht so genau abgestimmt sein? Nur weil es dafür keine hohe Wahrscheinlichkeit gibt? Wenn sie konstant ist, weicht sie nicht von ihrem Wert ab.

Bisherige Beobachtungsdaten widersprechen nicht einer kosmologischen Konstanten. Die Daten über die beschleunigte Expansion lassen sie als Möglichkeit erscheinen

Das Problem ist nicht, dass sie ungleich Null ist oder dass sie den heutigen Wert hat, sondern dass sie - so die Idee Einsteins - exakt den richtigen Wert hat, um die Expansion des Kosmos aufzuheben.

Erstens müsste dieser Wert extrem fein abgestimmt sein; woher soll diese Feinabstimmung kommen? (identisch Null könnte man noch besser motivieren).

Zweitens müsste dieser Wert stabil sein, d.h. es dürften keinerlei Fluktuationen welcher Art auch immer dieen Wert ändern. Warum sollte das so sein und auf ewig so bleiben?

Drittens - und das ist entscheidend - funktioniert die gegenseitige Aufhebung nur, wenn auch die Materiedichte überall den selben Wert hat, denn nur dann kann eine kosmologische KOnstante den Effekt der Materie aufheben. Wenn nun der Wert der Materiedichte lokal schwankt, dann kann die kosmologische Konstante nicht global den Effekt der Materie kompensieren. Die Dynamik des Universums ist hier aber nicht "selbststabilisierend", d.h. bei geringen Abweichungen = Fluktuationen würde sich dieser Effelt selbst verstärken.

Es ist und bleibt eine Eselei.

[tomS]

Moment mal, hängt der geringe Wert der kosmologischen Konstanten nicht mit der Inflation zusammen?

Nein, nicht dass ich wüsste. Die Inflation soll aus einem hypothetischen Feld namens Inflaton entstehen; es gibt aber auch Modelle der Quantengravitation, die eine Inflation auch ohne "künstliche" Konstruktion eines speziellen Feldes ergeben. Die kosmologische Konstante hingegebn ist heute unverstanden; die Modelle zu ihrer Erklärung sind allesamt nicht sehr überzeugend. Am liebsten wäre man sie los ... und evtl. klappt das auch, denn es gibt (erste) Ansätze, sie auf Fehlinterpretationen der Daten zurückzuführen.

[feyn137]

Alleine die extrem genauhe abstimmung lasse ich da als gegenargument so nicht gelten, denn wir haben bei mehreren konstanten ähnlich extrem haarfeine abstimmungen, ohne die z.b. die atome nicht stabil währen, oder das universum gleich wieder in sich zusammengestürzt währe bzw so schnell expandiert, das sich keine atome hätten bilden können. Wenn wir bei gewissen konstanten so extrem feine abstimmungen vorliegen haben, die auch expsrimentell bestätigt werden, dann sind so feine abstimmungen anderswo durchaus ebenfalls möglich.
Ansonsten habe ich die KK ja nicht wirklich als irrtum bezeichnet, sondern neuste erkenntnisse lassen ja eher darauf schliesen, das es sie gibt bzw das sie nicht null beträgt, während andere ja wieder ihre existenz kategorisch ablehnen. Das qwird wohl noch dauern, vis die fraghe geklärt ist ^^ Einstein dachte allerdings sie währe sein größter irrtum gewesen.

[tomS]

Nochmal, der große Irrtum war nicht (nur) die cc selbst, sondern die Annahme, sie könne zu einem statischen Universum führen.

Stellt euch eine Sattelfläche vor. Stellt euch vor, ihr müsstet eine kleine Kugel exakt so auf den Sattel legen, dass sie exakt in Ruhe bleibt. Nun stellt euch unendlich viele, unterschiedlich geformte Sattelflächen (Materiedichte unterliegt Schwankungen!) vor, auf denen ihr unendlich viele, miteinader durch Fäden verbundene Kugeln (die Materiefelder koppeln untereinander) ausbalancieren müsst. Nun stellt euch außerdem vor, jemand fängt an, am den Sätteln zu rütteln ...

Es geht nicht, nicht mal theoretisch und nicht mal mit unendlicher Feinabstimmung. Das Universum mit cc kann nie und nimmer stabil statisch sein.

[seeker]

1. Wenn es möglich ist falsch verstanden zu werden, dann wird man auch mit 100% Wahrscheinlichkeit falsch verstanden werden.
2. Es ist immer möglich falsch verstanden zu werden.

Manchmal hat man's nicht leicht - nicht wahr Tom?

Du meinst das Ding ist so stabil gegen Störungen wie eine Nadel senkrecht auf der Spitze auf einer Glasplatte ausbalanciert.
Schlimmer noch, da auf jeder Skala labil... und Einstein hätte es erkennen müssen. Das erscheint evident.

Ja, ich denke Einstein wollte halt unbedingt das Steady State Universum retten.
Eigentlich verwunderlich: Erst den absoluten Raum/ die absolute Zeit abschaffen(!) und dann vor den Folgen der eigenen Theorie zurückschrecken...
Die QM und schwarze Löcher mochte er auch nicht - wie mir scheint ein eher konservativer Mann.
Damit ist es wieder verwunderlich, dass er den Mut hatte den Weg mit der Raumzeit vorzuschlagen...

Da kann man gut sehen wie schnell der Wunsch zum Vater des Gedankens werden kann - auch bei den größten Genies.
Und das kann doch auch für uns äußerst lehrreich sein?

Grüße
seeker