Expansion des Universums

[seeker]

Das heißt aber natürlich nicht, dass es bei Objekten im Weltraum keinen Dopplereffekt geben würde.
Ich würde sagen, dass dieser bei Abweichungen zur normalen Expansion einfach noch überlagernd hinzu kommt. So bewegt sich z.B. die Andromedagalaxie auf uns zu und daher ist ihr Licht für uns blauverschoben (durch den Dopplereffekt). Das ist aber nur eine lokale Abweichung und verändert das großräumige Bild der Expansion (das wir sehen) im Mittel nicht.

So richtig verstehe ich das immer noch nicht. Könnte man die Hefeteigexpansion nicht auch in einem 3D-Raum erklären. Wenn ich mir das bildlich vorstelle, dann kann ich mir schon vorstellen, dass Teilchen jeweils voneinander wegfliegen ohne dass es ein Zentrum gibt, von dem aus sie wegfliegen.

Es geht ja nicht nur darum, dass sich alle Objekte von uns wegbewegen - das wäre tatsächlich möglich.
Es geht darum, dass sich alle Objekte umso schneller von uns wegbewegen, je weiter sie von uns entfernt sind und zwar in jeder Richtung gleich.

Vereinfachtes Bild:

Stell dir eine Auseinanderbewegung von Teilchen vor, ähnlich wie bei einer Explosion (also punktsymmetrisch). Nun sitzt du genau im Zentrum und siehst folgendes:

Alle Teilchen mit einer Entfernung von 1km bewegen sich mit 1km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 2km bewegen sich mit 2km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 3km bewegen sich mit 3km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
usw. (Insofern ist das Geschwindigkeitsprofil der Teilchen also hier gerade umgekehrt, wie bei einer normalen Explosion auf der Erde!)

Wenn jemand nicht im Explosionszentrum sitzt, wird er etwas anderes sehen:
Er sieht z.B. dass einige Teilchen mit einer Entfernung von 1km (zu ihm) sich mit 1km/h entfernen und andere mit 2km/h und andere mit 0km/h usw.

Versuch dir mal irgendeine andere Auseinanderbewegung auszudenken. Du wirst feststellen, dass dem immer so ist:
Du siehst immer in unterschiedlichen Richtungen bei gleicher Entfernung der Objekte unterschiedliche Geschwindigkeiten, abhängig davon WO du sitzt.

Ergo:

Man könnte die kosmologische Rotverschiebung durch den Dopplereffekt deuten, allerdings würde dann zwingend folgen, dass wir uns im Zentrum der Expansion befinden. Der Dopplereffekt kann kein homogenes und isotropes, expandierendes Universum ersetzen. Da man diese Annahme als künstlich ablehnt, ersetzt man sie durch die kosmologische Expansion.

Noch mal zur "Hefeteigexpansion" (nimm einen unendlich ausgedehnten, expandierenden Teig mit unendlich vielen Galaxien, die eine endliche und gleiche Entfernung zueinander haben):
Wenn du diesem Bild folgst, dann wirst du feststellen, dass die Entfernung aller Objekte in diesem Teig stetig zunimmt. Wenn aber alle Entfernung gewachsen ist, dann darfst du feststellen, dass da dann auch mehr Raum ist - oder? Denn Raum IST ja Entfernung. Deshalb ist diese Art der Bewegung in einem statischen Raum, der sich nicht ausdehnt, als Vorstellung widersprüchlich. Insbesondere wäre es rätselhaft, warum sich denn weit entfernte Objekte schneller von uns wegbewegen sollen als nahe Objekte.

Grüße
seeker

[Timm]

@Pippen:
Wenn es um das grundlegende Verständnis der homogenen und isotropen Expansion des Universums geht, kann das Modell des expandierenden Hefeteigs Verwirrung stiften.

Das Modell des expandierenden Ballons ist überschaubarer und zeigt als Analogie, was im Universum tatsächlich passiert. In diesem Bild sind die Weltlinien der Galaxien die Geraden, die den Mittelpunkt des Ballons mit den Pünktchen auf diesem verbinden. Es ist einfach zu sehen, daß die Galaxien während der Expansion ihre Weltlinien nicht verlassen. D.h. sie haben im kosmischen Maßstab keine "Eigenbewegung" und daraus folgt, daß die Rotverschiebung nicht als Dopplereffekt gedeutet werden kann. Betrachtet man hingegen die von den Galaxien ausgehenden Lichtwellen, dann sieht man unmittelbar deren Dehnung während der Expansion und erfasst damit, was mit der kosmologischen Rotverschiebung gemeint ist.

Auch die Hubble-Sphäre läßt sich in diesem Bild zwanglos verstehen: Wir sind auf auf dem Pünktchen x und betrachten das Universum zur Jetzt-Zeit, schauen also nicht mit Teleskopen in die Vergangenheit. Dann sehen wir im Abstand y Pünktchen, von denen aus Licht gerade so schnell auf uns zu kriecht, wie diese sich entfernen. Die Galaxien auf dieser Späre haben folglich - heute - die Fluchtgeschwindigkeit c, Galaxien jenseits der Hubble-Sphäre entfernen sich hingegen mit Überlichtgeschwindigkeit.

Schließlich ist auch die Ausbreitung des CMB ist auf diese Weise der Anschauung unmittelbar zugänglich. Als der Ballon winzig war (lange bevor die ersten Pünktchen = Galaxien) auftauchten, begann das CMB-Licht zu einem bestimmten Zeitpunkt überall gleichzeitig zu "kriechen". Schon damals gab es die Weltlinie des Ortes, an dem viel später die Milchstrasse entstand (denk' an die Gerade durch den Mittelpunkt). In einem bestimmten Abstand von dieser Weltlinie wurden genau jene CMB Photonen emittiert, die wir heute registrieren. Mit einer Inzwischen um den Faktor 1100 gedehnten Wellenlänge.

Aus diesen Gründen dürfte für Einsteiger das Ballonmodell besser geeignet sein, aber dazu kannst Du Dich ja gerne äußern.

[seeker]

Ja, gut! Das Ballonmodell hat schon seine Vorteile.
Der Nachteil am Ballonmodell ist halt, dass es eine bestimmte (unbewiesene) Topologie des Universums impliziert, nämlich eine Kugeltopologie.
Außerdem muss man sich eine Dimension wegdenken.
Beim Teigmodell lasse ich die Topologie zunächst links liegen. Sie kann später, bei Bedarf (als Verfeinerung) noch frei gewählt werden.
Daher ist es für eine ungefähre Vorstellung des Sachverhalts (als Einstieg) wohl am besten, wenn man paralell mit beiden Modellen arbeitet.

Grüße
seeker

[tomS]

Man muss bei all diesen Modellen immer bedenken (und das den Einsteigern auch sagen!) dass sie modellspezifische Artefakte mitbringen.

Z.B. entspräche Ballonmodell einer geschlossenen Topologie; wir gehen heute jedoch von einem offenen Universum aus. Nun kann man einen realen Ballon auch beschleunigt aufblasen, im realen Universum scheint dies aber eben nicht so zu sein, eine beschleunigte Expansion impliziert eine offene Topologie (mal abgesehen von speziellen Modellen wie dem Dodekaeder-Universum, die aber wiederum nicht einfach visualiserbar sind).

Das Ballonmodell impliziert, dass es eine weitere Dimesion gibt, in die der Ballon eingebettet ist; diese ist mathematisch aber nicht notwendig, also ein Artefakt des Modells.

Das Ballonmodell impliziert darüber hinaus, dass es im Zentrum der Kugel doch wieder eben ein Zentrum gäbe; das ist wiederum ein Artefakt des Modells.

[Timm]

Das Ballon-Modell dient als Verständnishilfe. Insbesondere zeigt es auch bezogen auf die Oberfläche, den "Raum" der Galaxien, daß das Universum keinen Rand und keinen Mittelpunkt hat. Die durch den geometrischen Mittelpunkt des Ballon gehenden gedachten Geraden kann man als ortsfeste Weltlinien verstehen, mehr nicht.

Bei all diesen Überlegungen muß man im Auge behalten, ob man über das sichtbare Universum (innerhalb des elektromagnetischen Horizonts) spricht, oder über ein weit darüber hinausgehendes, von dem man noch nicht mal weiß, ob es endlich ist und über dessen Topologie keinerlei Aussagen gemacht werden können. Die spannende Frage pars pro toto ist offen. Sicher scheint nach den WMAP Daten nur die nahezu euklidische Geometrie des sichtbaren Teils des Universums. Übertragen auf den Ballon ist diese Region so winzig, daß sie flach erscheint, wie eine € Münze auf einer glatten Kugeloberfläche von der Größe der Erde. Das Ballon-Modell suggeriert verführerisch und das ist in meinen Augen die stärkste Kritik, daß das Universum an beliebigen Orten so aussieht, wie bei uns. Kann sein, kann nicht sein. Es schmälert die Verständnisfunktion dieses Modells allerdings nicht, wenn man es auf den sichtbaren Teil anwendet, denn nur darauf bezieht sich alles vorher Gesagte.

Nun kann man einen realen Ballon auch beschleunigt aufblasen, im realen Universum scheint dies aber eben nicht so zu sein, eine beschleunigte Expansion impliziert eine offene Topologie

Ich bin nicht sicher, was Du damit sagen willst. Das reale Universum (sichtbarer Teil) expandiert seit ca. 5 Mrd. Jahren beschleunigt.

Gruß, Timm

[tomS]

Nun kann man einen realen Ballon auch beschleunigt aufblasen, im realen Universum scheint dies aber eben nicht so zu sein, eine beschleunigte Expansion impliziert eine offene Topologie

Ich bin nicht sicher, was Du damit sagen willst. Das reale Universum (sichtbarer Teil) expandiert seit ca. 5 Mrd. Jahren beschleunigt.

Der FRW-Kosmos mit k=+1 entspricht topologisch einem geschlossenen Universum, d.h. der ähnelt dem Ballonmodell. Der FRW-Kosmos expandiert jedoch verzögert und wird irgendwann wieder kollabieren. Den Ballon kann ich jedoch auch beschleunigt aufblasen, d.h. er verhält sich bzgl. seiner Dynamik vollständig verschieden von dem FRW-Kosmos, obwohl er eine vergleichbare Topologie aufweist.

D.h. wiederum, dass hier ein Modellspezifischer Artefakt vorliegt und man eben nicht alle Eigenschaften unmittelbar übertragen darf.

[deltaxp]

Es ist noch nicht lange her, da war Kosmologie nur wenig mehr als intelligente Spekulation. Wir haben es neuen Messmethoden und Messgeräten wie z.B. modernen Großteleskopen oder Satelliten wie Hubble, WMAP oder Planck zu verdanken, dass daraus überhaupt so langsam eine exakte Wissenschaft geworden ist - und das ist schon ein Riesenerfolg!

das seh ich genauso. seit der zeit der zufälligen entdeckung der kosmischen hintergrundstrahlung hat sich enorm viel getan und weitere messapparaturen werden gebaut, so dass die kosmolgie wirklich als wissenschaft gemausert hat. sicher sind die "experimente" rein beobachtender natur und werden nicht erzeugt, wie wenn man unter gezielten bedingungen ein und dieselbe sache wiederholt. aber dafür hat man den ganzen himmel als spielwiese zu verfügung um statistische sicherheit zu erzeugen. aber natürlich ist klar: über das was hinterm ereignishorizont liegt können wir keine verifikation erhalten.
modelle die auf weit grösseren skalen basieren und unseren sichtbaren teil reproduzieren sind natürlich naheliegend, aber da gibt es halt auch so einige von. wissen was davon oder ob überhaupt eines davon in der natur näherungsweise realisisert ist, tun wir nicht und werden wir wohl auch nie können, solange man an unterlicht-geschwindigkeit gebunden ist.

wie meinte noch lawrence krauss in etwa:interessanterweise leben wir gerade in einer golden-epoche des universums, wo dunkle energie und materie in der gleichen grössenordnung liegen und wir überhaupt in der lage sind, über messungen so einige fundamentale geheimnisse des universums entlocken zu können, wie expansion, alter. zivilisationen in ferner zukunft, sollte die beschleunigte expansion so weitergehen, werden ein ganz anderes bild vom universum haben. sie werden eine supergalaxie sehen, unsere vereinigte lokale gruppe. alle anderen galaxien/galaxienhaufen werden hinterm erignishorizont verschwunden sein, die hintergurndstrahlungstrahlung wird sich auf nicht mehr messbare millikelvins abgekühlt haben und sie werden trotz quantenmechanik und allgemeiner relativitätstheorie aufgrund der beobachtungen zu dem schluss kommen. unser universum besteht aus einer riesengalaxie und ist statisch.

[Timm]

Ja, verstanden. k = 1 (sphärisch) könnte der Ballon zwar noch darstellen, allerdings nur bei entsprechend kleinem lambda und dagegen sprechen die Beobachtungen.

Das Problem ist, Theorie + Beobachtung lassen offen, wie es weit draußen weitergeht, ob wir in einem globalen FRW-Universum leben. Die Geometrie könnte sich ändern, so sagte mir es kürzlich ein Astrophysiker.
Besonders spannend ist die Frage der Flachheit, k = 1. Zu Beginn der Inflation muß zumindest unsere Region ~ 10^60 mal näher an exakt flach gewesen sein, wie heute. Viele Theoretiker halten das für keinen Zufall, andere bemühen das anthropische Prinzip. Ein zwingender Grund für exakte Flachheit würde die These belegen, daß das kosmologische Prinzip für das gesamte Universum gilt.

Gruß, Timm

[tomS]

Kleine Korrektur - ohne dass das etwas nennenswertes an der Argumentation ändert:
- Flachheit im FRW bedeutet k=0
- Lambda im FRW ist immer exakt Null (Definition im FRW)

Frage: "Die Astrophysiker" meinen, die Geometrie könne sich ändern? Für die Geometrie "im Kleinen" mag das wohl gelten, nicht jedoch für die Topologie! Diese ist ewig festgelegt. Topologieänderungen können im Rahmen der Quantengravitation eine Rolle spielen, aber das diskutieren wir hier ja nicht.

[Timm]

Kleine Korrektur - ohne dass das etwas nennenswertes an der Argumentation ändert:
- Flachheit im FRW bedeutet k=0
- Lambda im FRW ist immer exakt Null (Definition im FRW)

Ja, danke. Ich war gedanklich beim FLRW-Universum, bei dem man frei ist, eine kosmologische Konstante einzuführen.

Frage: "Die Astrophysiker" meinen, die Geometrie könne sich ändern? Für die Geometrie "im Kleinen" mag das wohl gelten, nicht jedoch für die Topologie! Diese ist ewig festgelegt.

Soweit ich mich erinnere ging es um die ewige Inflation a la Vilenkin/Linde. Jens Niemeyer schreibt hierzu in
http://www.astro.uni-wuerzburg.de/~niem ... mo_new.pdf auf der letzten Seite: "Unser beobachtbares Hubblevolumen könnte also eine kleine Insel in einem ewig inflationären Universum sein". Die Topologie kann von Domäne zu Domäne verschieden sei, nicht aber innerhalb einer Domäne. So verstehe ich es jedenfalls. Im übrigen bin ich kein Anhänger der ewigen Inflation, aber das heißt natürlich nichts,

Gruß, Timm

[tomS]

OK; in dem Szenario hast du recht, da jede neue Domäne sich (über einen noch nicht verstandenen Mechanismus) "abtrennt" und sich dann eigenständig entwickelt.

[Pippen]

Ok, nachdem ich mir seekers Erklärung nochmals durchdacht habe, glaube ich auch, dass es für die gegenwärtige Expansion nur zwei Erklärungen gibt:

1. Wir sind das Zentrum, von dem aus sich alles fortbewegt - auch zueinander.
2. Wir sind nicht das Zentrum.

1. Frage: Da stellt sich doch die Frage: Wieso springt man so schnell auf Punkt 2? Liegt das wieder an der Stochastik, nach dem Motto: Es gibt angenommen 1 Billiarde erdvolumengroße Punkte im Weltall (das bild ist hier, dass man quasi das Weltall mit virtuellen Erdkörpers "ausfüllt") und die Wahrscheinlichkeit, dass wir im Zentrum sind, beträgt 1/1Billiarde?

2. Frage: Ok, sagen wir, wir befinden uns nicht im Zentrum. Spricht schon dieser Fakt allein gegen die Deutung der Fluchtbewegungen der Galaxien als Dopplereffekt? ME spricht dieser Fakt ALLEIN noch nicht gegen eine Deutung nach Dopplereffekt, oder? Erst der Fakt, dass Entfernung und Fluchtgeschwindigkeiten zu korrelieren scheinen, würde bei Deutung als Dopplereffekt dann dazu führen ,dass weit entferntere Galaxien sich mit Überlichtgeschwindigkeiten zu uns oder anderen Galaxien bewegen würden und das wäre ein Verstoß gg. das Axiom der SRT. Daher musste man eine alternative Erklärung finden und das war die Raumausdehnung.

Ist das die präsize Erklärung oder habe ich immer noch was versemmelt? *G

Ich will nämlich die Erklärung, warum genau die kosm. Rotverschiebung als Zeichen der Expansion der Galaxien auf großen Skalen nicht als Dopplereffekt, sondern als Raumausdehnung gedeutet wird, irgendwann mal in wikipedia reinschreiben. Insofern könnte es vielleicht sogar ein Ziel dieses Threads sein, eine präzise und trotzdem gut verständliche Erklärung des "Warum" abzugeben.

[Skeltek]

Vereinfachtes Bild:

Stell dir eine Auseinanderbewegung von Teilchen vor, ähnlich wie bei einer Explosion (also punktsymmetrisch). Nun sitzt du genau im Zentrum und siehst folgendes:

Alle Teilchen mit einer Entfernung von 1km bewegen sich mit 1km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 2km bewegen sich mit 2km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 3km bewegen sich mit 3km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
usw. (Insofern ist das Geschwindigkeitsprofil der Teilchen also hier gerade umgekehrt, wie bei einer normalen Explosion auf der Erde!)

Wenn jemand nicht im Explosionszentrum sitzt, wird er etwas anderes sehen:
Er sieht z.B. dass einige Teilchen mit einer Entfernung von 1km (zu ihm) sich mit 1km/h entfernen und andere mit 2km/h und andere mit 0km/h usw.

Nette Erklärung, aber der letzte Satz ist falsch. Egal welches Teilchen du bei so einer von dir beschriebenen "Explosion"/"Verpuffung"/Dichtekorrosion als Betrachter auswählst, werden alle Teilchen genau die gleiche Feststellung machen, daß sich alles was weiter von ihnen weg ist schneller fort bewegt. Selbst die Hintergrundstrahlung ist gekoppelt an die Bewegung der Aussendenden Lichtquellen. So gesehen ist die Hintergrundstrahlung weder Indiz für die eine noch für die andere Anschauung.
Da die Lichgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen gleich ist, wird die kosmische Hintergrundstrahlung von überallher ca die gleiche "Temperatur" haben, egal um welches der beiden Modelle es sich handelt.

->Die Hintergrundstrahlung in einem Bereich des Universums ist ein schlechtes Indiz dafür, ob sich die beobachtbare Hubble-Sphäre in Ruhe befindet oder nicht. Schließlich ist die Frequenz der Hintergrundstrahlung gekoppelt an die bewegung der Lichtquellen, die diese aussandten.

Ich bin kein Befürworter des "Explosion von einem Punkt aus"-Models, jedoch finde ich das obige Argument als etwas dürftig um die Theorie zu widerlegen.
Es wäre interessant zu wissen, ob Licht das wir aussenden mit zunehmender Entfernung schneller wird, bin mir aber nicht sicher, ob sich das nicht in beiden Modellen dieselben Ergebnisse liefern würde.

[tomS]

1. Frage: Da stellt sich doch die Frage: Wieso springt man so schnell auf Punkt 2?

Ich glaube, ich habe das oben bereits geschrieben: Zunächst muss erklärt werden, wieso die Geschwindigkeit der Galaxien entfernungsabhängig ist; dann muss erklärt werden, wieso gerade wir uns im Zentrum dieser Expansion befinden sollen; und zuletzt muss erklärt werden, wozu wir überhaupt einen Dopplereffekt einführen sollen, wenn wir doch aus der ART sowieso wissen, dass der Kosmos expandieren muss, und wir daher alle Zutaten bereits haben.

Hier schlägt das Prinzip der maximalen Einfachheit bzw. Ockhams Rasiermesser zu: Die Erklärung mittels eines expandierenden Universums ist - nach allem was wir beobachten und theoretsich mittels der ART erklären können - wesentlich einfacher und natürlicher und ohne zusätzliche künstliche Annahmen aus. Daher wird sie bevorzugt (das ist eigtl. immer so in der Physik; solange es keine guten GRünde gegen die einfachere ERklärung gibt, wird diese akzeptiert).

Daher müssen nicht wir erklären, warum wir die Erklärung mittels Dopplereffekt nicht akzeptieren, sondern du müsstest erklären, warum dir unsere (einfachere) Erklärung mittels des expandierenden Universums nicht ausreicht, bzw. wieso sie nicht einfacher und natürlicher ist.

[seeker]

Wenn jemand nicht im Explosionszentrum sitzt, wird er etwas anderes sehen:
Er sieht z.B. dass einige Teilchen mit einer Entfernung von 1km (zu ihm) sich mit 1km/h entfernen und andere mit 2km/h und andere mit 0km/h usw.

Nette Erklärung, aber der letzte Satz ist falsch. Egal welches Teilchen du bei so einer von dir beschriebenen "Explosion"/"Verpuffung"/Dichtekorrosion als Betrachter auswählst, werden alle Teilchen genau die gleiche Feststellung machen, daß sich alles was weiter von ihnen weg ist schneller fort bewegt.

Aber nicht gleich-schneller!
Der letzte Satz ist richtig (bis auf die 0km/h, die sind nur fast möglich). Es geht um ein identisches Geschwindigkeitsprofil, um identische Weg-Bewegungs-Geschwindigkeit bei gleicher Entfernung und in allen Richtungen gleich. Diese ist in einem statischen Raum bei der erläuterten Bewegung ("beschleunigte Explosion") ausschließlich im Explosionszentrum möglich.

1. Wir sind das Zentrum, von dem aus sich alles fortbewegt - auch zueinander.
2. Wir sind nicht das Zentrum.

Weitere Möglichkeit:
2.1. Es gibt kein Explosionszentrum
Dies ist bei einer Raumexpansion a la ART gegeben.

1. Frage: Da stellt sich doch die Frage: Wieso springt man so schnell auf Punkt 2? Liegt das wieder an der Stochastik, nach dem Motto: Es gibt angenommen 1 Billiarde erdvolumengroße Punkte im Weltall (das bild ist hier, dass man quasi das Weltall mit virtuellen Erdkörpers "ausfüllt") und die Wahrscheinlichkeit, dass wir im Zentrum sind, beträgt 1/1Billiarde?

Es liegt (neben den Punkten von Tom) auch an der Stochastik. Ja, die Wahrscheinlichkeit dafür beträgt praktisch Null, wenn man von einem zufälligen Grund in einem "Konstantraum-Universum" ausgeht.
Um es deutlich zu sagen: Falls wir tatsächlich in einem solchen Explosionszentrum eines solchen Universums sitzen würden, dann gäbe es dafür nur eine Erklärung:
Gott persönlich ist von Himmel herabgestiegen und hat uns genau ins Zentrum seines Universums gesetzt!

2. Frage: Ok, sagen wir, wir befinden uns nicht im Zentrum. Spricht schon dieser Fakt allein gegen die Deutung der Fluchtbewegungen der Galaxien als Dopplereffekt? ME spricht dieser Fakt ALLEIN noch nicht gegen eine Deutung nach Dopplereffekt, oder? Erst der Fakt, dass Entfernung und Fluchtgeschwindigkeiten zu korrelieren scheinen, würde bei Deutung als Dopplereffekt dann dazu führen ,dass weit entferntere Galaxien sich mit Überlichtgeschwindigkeiten zu uns oder anderen Galaxien bewegen würden und das wäre ein Verstoß gg. das Axiom der SRT. Daher musste man eine alternative Erklärung finden und das war die Raumausdehnung.

Wenn du die SRT akzeptierst musst du auch die ART akzeptieren. Wenn du die Lichtgeschwindigkeitsgrenze akzeptierst, dann musst du auch die Vorhersage der ART akzeptieren (Raumexpansion). Dein Gedankengang mit dem Verstoß gegen die SRT stimmt aber m.E. so in etwa (es würde viele Sätze und Diskussion brauchen dies näher zu beleuchten, deshalb hier nur diese saloppe Stellungnahme).

Zu Ockhams Rasiermesser noch ein Wort:
"Einfach" bedeutet in diesem Zusammenhang nicht unbedingt "einfach auszurechnen", sondern dass man nur wenige Grundannahmen braucht und nur wenige Korrekturen der Theorie und dass sie sich zwanglos in das Gesamtbild all unseres Wissens einfügt.

Deshalb ist z.B. Newton wohl "einfacher auszurechnen", aber dennoch nicht eine Theorie, die besser als die ART wäre, da sie weniger erklärt.

Grüße
seeker

[seeker]

Nach einer Diskussion mit Skeltek muss ich hier Abbitte leisten!
Ich halte meinen obigen Gedankengang für falsch!

Gemeint ist das hier:

Stell dir eine Auseinanderbewegung von Teilchen vor, ähnlich wie bei einer Explosion (also punktsymmetrisch). Nun sitzt du genau im Zentrum und siehst folgendes:

Alle Teilchen mit einer Entfernung von 1km bewegen sich mit 1km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 2km bewegen sich mit 2km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
Alle Teilchen mit einer Entfernung von 3km bewegen sich mit 3km/h von dir weg (in jeder Richtung gleich!).
usw. (Insofern ist das Geschwindigkeitsprofil der Teilchen also hier gerade umgekehrt, wie bei einer normalen Explosion auf der Erde!)

Wenn jemand nicht im Explosionszentrum sitzt, wird er etwas anderes sehen:
Er sieht z.B. dass einige Teilchen mit einer Entfernung von 1km (zu ihm) sich mit 1km/h entfernen und andere mit 2km/h und andere mit 0km/h usw.

Versuch dir mal irgendeine andere Auseinanderbewegung auszudenken. Du wirst feststellen, dass dem immer so ist:
Du siehst immer in unterschiedlichen Richtungen bei gleicher Entfernung der Objekte unterschiedliche Geschwindigkeiten, abhängig davon WO du sitzt.

Bei einer Bewegung mit dem hier genannten Geschwindigkeitsprofil gilt das Gesagte eben genau nicht! (Bei allen anderen Profilen gilt es m.E. aber.)

Man muss hier anders argumentieren:

Bei dem hier genannten Geschwindigkeitsprofil (das wir auch in der Realität im Prinzip sehen) ist es egal wo man sitzt: Man sieht immer das gleiche Profil (= dieselbe Geschwindigkeit beim selben Abstand zum Beobachter) - auch in einem angenommenen statischen Raum.
Das bedeutet aber, dass es hier kein Explosionszentrum gibt! (Egal ob sich der Raum nun ausdehnt oder nicht!) Es ist sinnlos zu behaupten, es gäbe ein Zentrum, wenn es prinzipiell nicht beobachtbar ist bzw. fixiert werden kann.
Es ist ja genau das, was der Hefeteigbewohner auch sieht und ist daher identisch damit - und auch mit der Aussage, dass es bei diesem Geschwindigkeitsprofil kein Zentrum gibt (alle Punkte im Raum sind gleichberechtigt).

Wenn dem so ist, dann macht es auch keinen Sinn mehr von einem statischen Raum zu sprechen, weil eine beschleunigte Ausdehnung der Materie in einem statischen Raum mit einer sich nicht selbst bewegenden Materie in einem sich ausdehnenden Raum zunächst mal identisch ist.

Es stellt sich also an diesem Punkt die Frage, welches Modell einfacher ist und wie es zu unseren sonstigen Erkenntnissen passt - und dann greifen die Argumente von Tom.
Man müsste in einem statischen Raum erklären, warum man dieses Geschwindigkeitsprofil sieht. Ein Modell mit einem statischen Raum hätte hier m. E. arge Probleme, während die ART dies zwanglos leistet.

Grüße
seeker

[Pippen]

@seeker: Was ist denn der math.-physik. Unterschied zwischen statischem und nichtstatischem Raum? Der stat. Raum wird beschrieben durch 3 Raumkoordinanten: h(öhe), b(reite), t(tiefe). Der moderne Raum bekommt einfach noch ein oder mehrere Koordinanten, stimmts? Dann ist er aber nicht einfacher, sondern komplizierter als der stat. Raum. Ich kann mir des Weiteren einfach nicht vorstellen, dass man nicht ALLE Phänomene, die man heute mit ART und dynamischem Raum erklärt nicht auch mit einem stat. Raum erklären könnte - nur eben anders (aber nicht komplizierter). Das erscheint mir nur als "Übersetzungsproblem".

[seeker]

Nun, den statischen Raum hatten wir ja vor Einstein. Man kann nicht Einstein und einen statischen Raum gleichzeitig haben.
Wenn man einen statischen Raum bewahren wollte, dann müsste man z.B. folgende Phänomene dennoch erklären können:

Die Bahnanomalie von Merkur, die Zeitabweichungen der GPS-Satellitensignale, die Lichtablenkung an der Sonne, etwas, das heute als Gravitationslinseneffekt erklärt wird: Doppelbilder von Sternen oder Galaxien, die (genau berechenbar!) verlängerte Halbwertszeit von schnellen instabilen Teilchen (z.B. in Teilchenbeschleunigern), usw., usw., usw. !

Ich hoffe du merkst, dass die ART vielfach bestätigt ist.
Die Leistung der ART ist es, dass wir mit nur EINER THEORIE all diese Phänomene erklären können - und all das ausgehend von nur ganz wenigen Grundideen: Aus meinem Verständnis im wesentlichen aus der Idee, dass nicht Raumabstände und Zeitabstände absolut sind, sondern eine Grenzgeschwindigkeit (also der Quotient von Raum und Zeit), die Lichtgeschwindigkeit c, und der Idee, dass Trägheit und Schwere dasselbe sind.
Mit Newton ginge das nicht. Man bräuchte m. E. für jedes Phänomen eine eigene Theorie, die nicht mit den anderen ohne Weiteres zusammenpassen würde - und deshalb würde es eben nicht einfacher, sondern kompliziert und hässlich oder sogar inkonsistent.

Bestimmt können das aber unsere mathematisch bewanderten Mitglieder noch besser begründen.

Grüße
seeker

[Skeltek]

Mein Gedankengang war eigentlich folgender, daß man Dinge nur relativ zueinander bewerten oder vergleichen kann.
Da es keinen absoluten Raum gibt, sind Inflation(Genese von Raum aus sich selbst heraus) und voneinander weg driften der Galaxien äquivalent bzw nicht unterscheidbar.

Es ist denke ich ein Relikt in unserem Denken, daß man immer noch versucht einen Unterschied zwischen beiden zu machen.
Sowohl eine von einer kompakten Kugel ausgehende Explosion(Auseinander driften der Massen) als auch die Inflation des Raumes sind nicht unterscheidbar, sobald man die anfängliche Kugel groß oder unendlich groß wählt.

Sowohl die Lichtgeschwindigkeit als auch die kosmische Hintergrundstrahlung werden direkt von den im Raum befindlichen Massen beeinflußt.
Nicht einmal der cmb kann eine Auskunft darüber geben, ob sich unsere Hubblesphäre als ganzes relativ zu anderen Raumsektoren bewegt, da die cmb wellenlängen durch die in der Hubblesphäre befindlichen Massen und Sterne erst geschaffen wurde. Der cmb wird im Schnitt immer zu den darin befindlichen Beobachtern von allen Richtungen fast dieselbe Wellenlänge haben.

Ich war früher eher ein Anhänger der Inflationstheorie, von dem "punktförmigen" Urknall halte ich immer noch nicht viel. Allerdings fällt es mir immer schwerer einen Unterschied zwischen beiden Modellen zu erkennen.

Ich wollte das noch etwas besser ausarbeiten, bevor ich es schreibe, allerdings werde Wochen lang kaum Zeit haben und ich die Chance verpassen etwas dazu zu sagen, da wir grade beim Thema sind.

Schönen Gruß

[seeker]

Einen Unterschied sehe ich darin, dass im Falle mit der unendlich großen Kugel ein noch mächtigerer absoluter Raum außen herum angenommen werden müsste in den die Kugel hineinexplodieren kann.

Aber wie schon gesagt:
Selbst wenn man für ein Phänomen eine alternative Erklärung findet, die genau dieses Phänomen korrekt beschreibt, so darf man dabei doch nicht den größeren Zusammenhang mit allen anderen Phänomenen vergessen. Wir wollen ja auch diese Phänomene möglichst mit derselben Theorie erklären. Wie willst du also z.B. im Kontext deiner unendlich ausgedehnten Kugel die Abweichungen der Signallaufzeiten bei GPS-Satelliten erkären, etc.? (Diese Abweichungen kommen daher, dass sich die Satelliten relativ zum Erdboden schnell bewegen und eine geringere Schwerkraft erfahren als auf dem Erdboden herrscht: Es greift also die ART.) Die Frage wäre also, ob sich dein Vorschlag mit der ART vereinbaren lässt oder nicht - und falls ja, wie?

Grüße
seeker

[Gepakulix]

Ich war früher eher ein Anhänger der Inflationstheorie, von dem "punktförmigen" Urknall halte ich immer noch nicht viel. Allerdings fällt es mir immer schwerer einen Unterschied zwischen beiden Modellen zu erkennen.

Soweit mir bekannt ist unterscheiden sich die beiden Modelle aber in einem Parameter, der relativ einfach gemessen werden kann:

Bei einer Explosion einer Granate im Weltall fliegen die einzelnen Partikel ebenfalls mit unterschiedlicher Geschwindigkeiten vom Explosionspunkt weg.
Dabei kann ich beliebig 2 Partikel herausgreifen und ihre jetztige Lage und Geschwindigkeit (relativ zu mir) messen. Mit diesen Grössen kann ich genau den Ort und den Zeitpunkt der ehemaligen Explosion bestimmen.
Zur Ueberprüfung kann ich dann 2 andere Partikel herausgreifen und das ganze wiederholen: Es wird derselbe Ort und dieselbe Zeit herauskommen.

Das kann man auch mit dem Licht der beobachtbaren Galaxien machen, und so Ort und Zeitpunkt der vermuteten Explosion bestimmen.
Nur ist es eben so, dass das Ergebnis dabei von der Wahl der Objekte (gewählten Galaxien) abhängt: Bei Annahme des Modells einer Explosion treffen sich die Objekte nicht in einem Punkt !

Anders ist es aber bei Annahme eines expandierenden Universums: Dann hat man einen zusätzlichen frei wählbaren Parameter: Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums als Funktion der Zeit

Bei geeigneter Wahl dieser Ausdehnungsgeschwindigkeit kann man erreichen, dass die Objekte zu Beginn in "einem Punkt" vereinigt waren.
Es gibt dieses relativ bekannte Bild der Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?tit ... 0117193118

Der Kenntnisstand über diese sich ändernde Geschwindigkeiten (im Verlaufe der Zeit) geht meines Wissens auf solche Messungen zurück.
.

[Skeltek]

Einen Unterschied sehe ich darin, dass im Falle mit der unendlich großen Kugel ein noch mächtigerer absoluter Raum außen herum angenommen werden müsste in den die Kugel hineinexplodieren kann.

Ich verstehe nicht so ganz, wieso ein statischer höherdimensionaler Raum zum einbetten notwendig sein soll?
Daß man das Phänomen mathematisch umschreibt ist klar. Allerdings verliert der"absolute Raum" hier an Bedeutung... weiß nicht wie ich es genau klar machen soll. Wir kennen nur die Relationen der Objekte innerhalb unseres Beobachtungsradius.
Daß unsere Hubblesphäre expandiert lässt keine Rückschlüsse darüber zu, wie dein "höherdimensionaler" absoluter Raum beschaffen ist.
Ich halte es durchaus für möglich(wenn auch unwahrscheinlich), daß sich der Raum auf Skalen weit größer als dem Hubbleradius(vermutlich einigen Zehnerpotenzen) nicht überall ausdehnt.

Ich möchte auch nicht weiter drauf rumreiten, die anderen haben sich echt viel Mühe gegeben und ich will nicht, daß die wirklich guten Beiträge auf Seite 7 von 38 irgendwo untergehen.

Gruß, Skel

ps@Gepakulix: Bei der Inflation hast du recht. Allerdings liegst du bei der Explosion falsch. Bei einer kompakten homogenen Sprengladung ohne umgebende Hülse, werden die Partikel am Rand stärker beschleunigt. Das Teilchen in der Mitte wird nach der Explosion seine Position ungefähr beibehalten(Vorraussetzung ist, daß sämmtliche Partikel in der Ladung gleichzeitig zünden). Man kann es nicht mit einer Granate vergleichen, eher mit einem hochkomprimierten Gas, dessen Gefäß sich schlagartig auflöst. Für ein beteiligtes Partikel sieht es nach einigen Minuten so aus, als würden sich alle Teilchen, die doppelt so weit weg sind mit der doppelten Geschwindigkeit fortbewegen(was ja letztenendes auch ungefähr stimmt).

Ich möchte noch einmal betonen, daß ich kein Anhänger dieser Sichtweise bin, allerdings sollte man sie nicht leichtfertig völlig ausschließen, wenn man nicht alle Details gründlich bedacht hat.
In einem absolut leeren Universum, in den man einen Urknall "rein setzt", würden sich beide Sichtweisen absolut gleich verhalten(den absoluten Raum gibt es ja in beiden Modellen nicht).

[seeker]

Ich überlege gerade, ob man solche Dinge nicht im Basisforum besprechen könnte?
Man könnte dort eine "Was wäre wenn..."-Reihe starten.
In diesem Falle würde ich es z.B. so nennen: "Was wäre wenn... es keine Raumexpansion gäbe?"
Was meint ihr dazu?

Zunächst hier weiter:

Ich verstehe nicht so ganz, wieso ein statischer höherdimensionaler Raum zum einbetten notwendig sein soll?

Ich meinte nur einen dreidimensionalen Raum außen herum (da ohne ART)... Na gut, dann habe ich deine These noch nicht richtig verstanden.

Wie soll dein Szenario aussehen?

Wir haben eine sehr große oder unendlich große Kugel? die (unter Druck) gefüllt ist (mit was?) als Anfangszustand und lassen diese dann schlagartig expandieren (wohin?), indem wir einen äußeren eingrenzenden Druck schlagartig wegnehmen, ähnlich einem Gas in einem geschlossenen Volumen und umgeben von leerem Raum, dem die Gefäßwände plötzlich entzogen werden.

Ist das so richtig?

Ich bin mir dabei immer noch nicht sicher, welches Geschwindigkeitsprofil man hier erhält (selbst wenn man die Gravitation vernachlässigt), besonders an den Rändern. Aber gut, bei einem unendlichen Startvolumen gäbe es keine Ränder und bei einem sehr großen Volumen, in dem man als Beobachter weit von den Rändern entfernt ist, würde man das vielleicht nicht merken.

Interessant finde ich die Frage, ob es außer einem punktförmigen oder nahezu punktförmigen Big Bang-Szenario noch alternative Szenarien gibt, die sich auch mit unseren Beobachtungen decken könnten und welche Annahmen solche Szenarien machen müssten?

Grüße
seeker

[gravi]

Ich überlege gerade, ob man solche Dinge nicht im Basisforum besprechen könnte?
Man könnte dort eine "Was wäre wenn..."-Reihe starten.
In diesem Falle würde ich es z.B. so nennen: "Was wäre wenn... es keine Raumexpansion gäbe?"
Was meint ihr dazu?

Das ist 'ne prima Idee, finde ich! Nimm das ruhig mal in Angriff, da werden sich dann sicher noch viele andere Themen ergeben.

Interessant finde ich die Frage, ob es außer einem punktförmigen oder nahezu punktförmigen Big Bang-Szenario noch alternative Szenarien gibt, die sich auch mit unseren Beobachtungen decken könnten und welche Annahmen solche Szenarien machen müssten?

Alternativen gibt's inzwischen eine Menge, einige habe ich hier aufgeführt:

http://abenteuer-universum.de/kosmos/ur ... tml#nichts

Z.B. geht das ekpyrotische Modell gar nicht auf die Geometrie ("Punkt") des Anfangszustandes ein, sondern geht von 2 Branen aus (wie immer die auch beschaffen sein mögen), die miteinander kollidierten und so ein Universum erzeugten, wie wir es heute beobachten. Es deutet zwar alles darauf hin, dass unser Kosmos in einem "Punkt" begann, wenn wir die kosmische Entwicklung einmal rückwärts betrachten - aber das muss nicht unbedingt so gewesen sein. Ich befürchte nur, dass sich diese Frage nie endgültig klären lassen wird.

Gruß
gravi

[Timm]

Nach meinem Eindruck wird bei der Diskussion der Stand des lambda-CMB Modells uebergangen.

Dieses Modell ist unabhaengig voneinander durch Daten der Galaxienflucht und des CMB ausgezeichnet abgesichert. Danach hat das sichtbare Universum - und man kann annehmen weit darueber hinaus - euklidische Geometrie. Das Universum ist demnach (lamda-CMB Modell) ferner homogen und isotrop, weshalb Explosionsszenarien mit Vorzugsrichtungen ausscheiden.

Es gibt auch keinen punktfoermigen Anfangszustand. Bei der dem sichtbaren Universum zuzuordnenden Urknall-Domaene ist man bei der Planckskala. Ist das Universum unendlich - in aller Strenge euklidische Geometrie vorausgesetzt - dann ist auch der Urknall unendlich. Plancklaenge * unendlich = unendlich. So winzig "unsere" Urknall-Domaene gewesen sein mag, ihre Geometrie war perfekt euklidisch. Denn die Inflation um den Faktor ca. 10^60 haette jede Abweichung entsprechend dramatisch verstaerkt.

Gruss, Timm