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Expansion des Universums

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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Siggi

Expansion des Universums

Beitrag von Siggi » 14. Sep 2015, 23:16

Hallo und guten Abend,

ich hatte das Thema schon früher einmal "gebracht" und ich möchte es nochmal neu auflegen. Immerhin sind wir doch wissenschftlich interessiert, oder?? :wink: :wink:

Also warum expandiert das Universum? Und tut es das wirklich, denn immerhin sind unsere Erkenntnisse durch das "Licht" welches uns erreicht schon uralt und haben somit keinen substandlichen Effekt mehr und sind somit logisch betrachtet einfach nur bedeutungslos.
Ich möchte es nocheinmal anders ausdrücken: Wir sind Teil einer Explosion eines Sternes und die Druckwelle treibt das ganze Gebilde auseinander und wir befinden uns mittendrin. Gute Vorstellung und ich weiss nicht, wie ich es anders beschreiben soll.
Irgendwann müsste die Expansion zum Stillstand kommen, aber wir können es nicht registrieren weil wir durch die LG immer nur das sehen, was uns diese aus der Vergangenheit "mitteilt". Ausserdem kann ich nicht nachvollziehen warum das Universum bzw. die für uns sichtbare Materie Strukturen bildet. Lt. der Expansionstheorie vlt. Hubble dürfte es nicht der Fall sein weil aslles auseinanderdrifftet. Wir und die lokale Gruppe der uns umgebenden Galaxien drifften nicht auseinander sondern bewegen sich zu einem Masseschwerpunkt zu (die grosse Wand und etc.) und diese bewegt sich auch auf etwaszu und diese dann ebenso und dann diese wohl auch irgendwohin und ich weiss nicht wohin. Frag mal den Lesch und der weiss es auch nicht.

Danke fürs Lesen und Euere AW`s.

lg

Siggi :wn:

Pippen
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Pippen » 15. Sep 2015, 00:04

Siggi hat geschrieben:Wir sind Teil einer Explosion eines Sternes und die Druckwelle treibt das ganze Gebilde auseinander und wir befinden uns mittendrin. Gute Vorstellung und ich weiss nicht, wie ich es anders beschreiben soll.
Wichtig ist sich klarzumachen, dass bei dieser "Explosion" 1) alle Teile jeweils voneinander wegfliegen (was bei einer Explosion oft gerade nicht der Fall ist) und 2) zwar derart, dass der Raum zwischen den Teilen größer wird ohne dass die Teile selbst eine Geschwindigkeit haben. Die Vorstellung ist also: Ein Tuch mit eng beieinanderliegenden Punkten wird auseinandergezogen. Die Punkte selbst bewegen sich nicht, nur das Tuch, aber ihre Abstände werden trotzdem größer. Für mich immer wieder erstaunlich, weil ich nie verstehe, wie man die Entfernung der Punkte durch Tuch-auseinanderziehen (Abstand durch Raumexpansion) von der Entfernung der Punkte durch Punkte-verschieben (Abstand durch Bewegung im Raum) unterscheidet.

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gradient
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von gradient » 15. Sep 2015, 20:56

Hallo Siggi,
Ausserdem kann ich nicht nachvollziehen warum das Universum bzw. die für uns sichtbare Materie Strukturen bildet. Lt. der Expansionstheorie vlt. Hubble dürfte es nicht der Fall sein weil aslles auseinanderdrifftet.
Strukturbildung und Expansion widersprechen sich nicht, wenn die Expansion (genügend lange) hinreichend moderat stattfindet. Diesen Sachverhalt kann man mathematisch konkret untersuchen. Wenn Materieklumpen nah genug beieinander sind, so dominiert die Gravitation über die Expansion. (Das hat Gravi auf seiner Homepage sicherlich irgendwo sehr gut und anschaulich erklärt.)

MfG
Patrick

Skeltek
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 15. Sep 2015, 22:37

Explosion ist falsch.
Man sagt, dass alles am Anfang unendlich dicht war, nicht dass es punktförmig war.
Etwas unendlich großes bleibt unendlich groß, egal wie dicht man es zusammenpresst.
Der Begriff Explosion legt nahe, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit am Anfang extrem hoch war, was aber nicht der Fall sein muss.
Der unendlich dichte Raum hatte am Anfang eine relativ kleine Ausbreitungsgeschwindigkeit, welche dann nach und nach größer wurde.
Das ganze als "Knall" zu bezeichnen war eine Behauptung, welche die ganze Hypothese damals ins Lächerliche ziehen sollte. Es sich als Knall oder Explosion vorzustellen, nur weil der Begriff das nahelegt ist nicht ganz richtig.
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

Unentscheidbarkeit für Dummies: Dieser Satz ist wahr
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Timm
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 16. Sep 2015, 10:01

Pippen hat geschrieben: Die Punkte selbst bewegen sich nicht, nur das Tuch, aber ihre Abstände werden trotzdem größer. Für mich immer wieder erstaunlich, weil ich nie verstehe, wie man die Entfernung der Punkte durch Tuch-auseinanderziehen (Abstand durch Raumexpansion) von der Entfernung der Punkte durch Punkte-verschieben (Abstand durch Bewegung im Raum) unterscheidet.
Das ist eine der Schwachstellen dieser Analogie (Ballon, Gummituch etc.), die dich völlig zurecht irritiert. Man kann nicht sagen, das ein ist richtig und das andere falsch, denn es handelt sich um Interpretationen.

Es geht letztlich darum, wie man die kosmologische Rotverschiebung versteht. Manche Kosmologen, die sich damit befasst haben (Bunn&Hogg), erklären sie als Summe infinitesimaler Dopplerverschiebungen, also rein kinematisch, andere wiederum als zusammengesetzt aus einer kinematischen und einer gravitativen Komponente (Chodorowski, Peacock ...). Das Bedürfnis nach einer Erklärung ist ja nachvollziebar. Keine dieser Sichtweisen ist jedoch richtig oder falsch. Insofern geht es darum, was einem plausibler erscheint also eigentlich um Geschmacksfragen. Die einzige mir bekannte Ausnahme ist Harrison, er plädiert für die Raumdehnung, also Null Kinematik. Damit legt er sich aber auf ein bestimmtes wenn auch sicherlich naheliegendes Koordinatenystem fest, eben das, in dem die Galaxien ruhen.

Ich beschäftige mich mit solchen Interpretationen nicht mehr. Die Aussagen der ART ist, daß die Abstände zunehmen. Und diese Aussage ist invariant, also unabhängig von Koordinatensystemen. Beobachtet man die sich voneinander entfernenden Punkte auf dem Tuch/Ballon, denkt sich aber den Gummi weg, dann ist man bei der ART.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 19. Sep 2015, 11:47

Im Grunde genommen ändert sich nur die Arithmetik über der Punktmenge.
Abstände sind jedoch über einer Punktmenge nicht ohne Relationen definierbar.
Sieht man auf einem Blatt Papier eine beliebig große Anzahl an Punkten, ist der Abstand nicht feststellbar.
Abstand wird immer über das Verhältniss zu einer standardisierten Maßeinheit gemessen (z.B. der Urmeter).

Im Grunde genommen kann man nur mutmaßend folgern, dass die Abstände zwischen Objekten pro Objektgrößen zunehmen.
Dabei ist es mathematisch völlig gleichwertig, ob entweder die Abstände zunehmen oder die Objekte schrumpfen.
Das einzige worüber man eine Aussage treffen kann ist, dass die Skalierung sich ändert.

Es ist z.B. auchvorstellbar, dass die Ausdehnung von Teilchen und Reichweite von dessen Kernkräften usw von der durchschnittlichen Energiedichte des Raumes abhängen.
Weit hergeholt könnte man sogar folgern, dass sich das Universum zusammenzieht und dessen Inhalt als Folge auch schrumpft.
Fallen z.b. dauerhaft viele Teilchen in ein schwarzes Loch, so nimmt von Außen statisch betrachtet die Dichte der Teilchen nach innen zu, allerdings werden bei dynamischer Betrachtung aus Sicht der Teilchen selbst die Abstände zu seinen Nachbarn immer größer, da die optischen Wegstrecken zunehmen und die Gleichzeitigkeit verzerrt wird.

Wacht man eines Tages als Ameisen-großer Zwerg auf, kann man nicht feststellen, ob man selbst geschrumpft ist oder die Welt gewachsen.


Als Antwort auf deine Frage kann ich dir also nur zusammengefasst sagen: Raumvorstellung an sich ist bereits falsch, da dieser ohne Teilchen darin zwar existiert, aber keine arithmetisch fassbaren Abstände hat. Wie groß oder lang eine fest vorgegebene Strecke hat, ist nur davon abhängig das wievielfache von z.B. einem Urmeter hinein passt.
Dieselbe Strecke ist für jeden Betrachter in der Regel unterschiedlich lang.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 20. Sep 2015, 17:18

Skeltek hat geschrieben: Im Grunde genommen kann man nur mutmaßend folgern, dass die Abstände zwischen Objekten pro Objektgrößen zunehmen.
Die Abstände ändern sich nicht relativ zur Objektgröße bzw. zu Strukturen (Galaxien, Cluster), sondern proportional zum Skalenfaktor. Verdoppelt sich dieser, dann verdoppeln sich die Abstände zwischen mitbewegten (nicht gravitativ gebundenen) Objekten, unabhängig von deren Größe. Dabei hängt die zeitliche Abhängigkeit des Skalenfaktors von den Komponenten der Energiedichte ab.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 21. Sep 2015, 05:41

Guten Morgen
Timm hat geschrieben: Die Abstände ändern sich nicht relativ zur Objektgröße bzw. zu Strukturen (Galaxien, Cluster), sondern proportional zum Skalenfaktor. Verdoppelt sich dieser, dann verdoppeln sich die Abstände zwischen mitbewegten (nicht gravitativ gebundenen) Objekten, unabhängig von deren Größe. Dabei hängt die zeitliche Abhängigkeit des Skalenfaktors von den Komponenten der Energiedichte ab.
Aha. Also die Größe eines Kindes ändert sich ja dann auch nicht relativ zum Metermaß an der Wand bzw seiner Umwelt(Schränke, Autos), sondern proportional zu seinem Plüschifaktor. Verdoppelt sich dieser, dann verdoppelt sich der Abstand von Kopf bis Fuß, völlig unabhängig vom Metermaß. Dabei hängt die zeitliche Änderung des Plüschifaktors von der Zusammensetzung seiner Gewebe- und Knochenwachstumskoeffizienten ab.

Sag mal Timm, worauf genau willst du damit hinaus?
Du sagst (stark vereinfacht ausgedrückt) die momentane Größe einer Variablen y sei nicht vom Quotient y/1 abhängig, sondern von seiner Ableitung y' ?
Wie willst du denn die Größe einer Variablen y bestimmen, ohne Vergleich zu einer Maßeinheit bzw festen Bezugsgröße wie z.B. 1?
Du kannst auf einem sich ausdehnenden Gummituch keine gleichbleibende Strecke für spätere Vergleiche aufmalen!

Um den Quotient y(t)/y(t0) bilden zu können, musst du erst y(t)/1 und y(t0)/1 bestimmen können.
Wie groß eine Variable m ist, kann man nur im Vergleich zur 1 feststellen.
Es gibt keine Streckenbestimmung ohne Messung!
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 21. Sep 2015, 10:56

Wenn man über die Expansion des Universums spricht, sind Objektgrößen irrelevant. Es wäre vielleicht hilfreich, über Friedmann Gleichungen und Skalenfaktor nachzulesen. Dann sollte klar werden, daß es um relative Abstandsänderungen und nicht um absolute Abstände geht.

Du meinst vielleicht die Abstandsmessung als angular diameter distance, Näheres hier:
https://en.wikipedia.org/wiki/Distance_ ... cosmology)

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 21. Sep 2015, 19:43

Ich kenne Skalenfaktor und die Gleichungen bereits.
Ich meinte ja nur:
Ein Abstand ist eine Strecke, welche Licht beim Ticken einer Uhr zurücklegt.
Meine Aussage ist hier lediglich, dass man nicht feststellen kann, ob bei konstanter Lichtgeschwindigkeit diese Quotientenänderung der Strecke selbst oder der Uhr zuzuschreiben ist.
Das einzige was wir wissen ist, dass mit fortschreitendem Alter des Universums immer mehr Vielfache der Strecke welche Licht in der Zeit des 9 192 631 770-fachen der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids Caesium-133 entsprechenden Strahlung zwischen zwei interstellaren Objekten hineinpasst.
Man kann nicht eindeutig die Raumdehnung nicht eindeutig entweder der Streckendehnung oder der oben genannten Periodendauer zuschreiben.

Strecke ist nunmal letztlich über das Vielfache einer Lichtsekunde definiert. Über entsprechende Definition kann man Strecke letztlich aus das Vielfache eines Atomdurchmessers zurückführen.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 22. Sep 2015, 11:36

Skeltek hat geschrieben: Strecke ist nunmal letztlich über das Vielfache einer Lichtsekunde definiert.
Das macht in flacher und statischer Raumzeit auch Sinn, nicht so in gekrümmter Raumzeit.
Die Expansion des Universums läßt sich über die relative Zunahme der Eigenabstände (proper distance) als Funktion der Zeit zwischen fundamentalen Beobachtern beschreiben.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 23. Sep 2015, 02:58

Das ist auch völlig richtig. Ich denke nur, man darf bei dem ganzen nur nicht vergessen, wie "Abstand" genau definiert ist.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Dares » 29. Jun 2016, 10:47

Ich möchte dieses alte Thema nochmal hochstellen:

Folgende Feststellung: Das Universum expandiert weil es von aussen durch Reibung nicht gebremst wird. Warum ist aussen keine Reibung? Gibt es da überhaupt nichts? Oder ist es zu exotisch?

Danke für AW`s.

Dares

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Frank » 29. Jun 2016, 11:01

Siggi hat geschrieben: Danke fürs Lesen und Euere AW`s.

lg

Siggi :wn:
Die "AW´S" wirst du bestimmt bekommen (wie früher auch Siggi...äh Dares)
Mit freundlichen Grüßen

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Stephen » 30. Jun 2016, 08:58

Hallo Siggi
Dares hat geschrieben:Das Universum expandiert weil es von aussen durch Reibung nicht gebremst wird.
Dass das Universum expandiert, weil es durch Reibung von außen nicht gebremst wird, ist natürlich eine ganz neue und sehr abenteuerliche Theorie, zumal das Universum fast leer ist (4,7 x 10−30 g/cm3) und es kein "außen" gibt. Die Wasserstoffatome auf einem Kubikkilometer kennen sich praktisch alle persönlich...

Warum das nun wirklich passiert, ist aber tatsächlich noch nicht vollständig geklärt: oftmals wird die Dunkle Energie als Hauptfaktor angegeben.
Die Demokratie beruht auf drei Grundpfeilern: Der Freiheit der Gedanken, der Freiheit der Rede und der Klugheit, beides nicht zu gebrauchen.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 30. Jun 2016, 12:19

Das Universum expandiert auch ohne die Hinzunahme der Hypothese der "Dunklen Energie".

Ein "Außen" existiert in den mathematischen Modellen ncith; es wird nicht benötigt.
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Frank » 1. Jul 2016, 14:31

Könnte man sich die Expansion des Universum ab einer gewissen Geschwindigkeit zu nutze machen?
(also z.B. bei 50% Lichtgeschwindigkeit?)
Hintergrund ist meine Annahme , dass die Expansion ja auch nur in sehr großen Massstäben wirkt und erkennbar ist.
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Stephen » 1. Jul 2016, 15:33

Frank hat geschrieben:Könnte man sich die Expansion des Universum ab einer gewissen Geschwindigkeit zu nutze machen?
Meinst du damit Energiegewinnung? Der leere Raum ist zwar nicht absolut leer, sondern besitzt eine fest stehende Menge an Energie. Deren Stärke wird von der Quantentheorie bestimmt, denn im Vakuum laufen permanent Quantenfluktuationen ab. Diese Energieschwankungen bringen fortwährend Teilchen hervor, die sich aber sofort wieder gegenseitig vernichten. Ihre Quantenfelder erzeugen eine Art innerer Spannung, die den Raum auseinander treibt.
Die Möglichkeit, daraus Energie gewinnen zu können, wurde in einem anderen thread (Neue Antriebe) bereits angesprochen. Ich halte es für wenig erfolgversprechend.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von gravi » 1. Jul 2016, 19:56

Ich vermute, Frank meinte eher, ob man die Expansion auch für schnelle Raumflüge nutzen könnte...? :wn:

Das wird dann wohl nicht der Fall sein. Zwar werden Körper (Galaxien!!) in der Expansion mitgerissen, jedoch bleiben die Distanzen von Stern zu Stern unverändert. Da muss der Herr Astronaut schon tüchtig Gas geben, wenn er zum nächsten Stern will. Die Expansion hilft ihm dabei nicht.

Gruß
gravi
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 2. Jul 2016, 11:55

Frank hat geschrieben:Könnte man sich die Expansion des Universum ab einer gewissen Geschwindigkeit zu nutze machen?
(also z.B. bei 50% Lichtgeschwindigkeit?)
Hintergrund ist meine Annahme , dass die Expansion ja auch nur in sehr großen Massstäben wirkt und erkennbar ist.
Ich denke eher das Gegenteil ist der Fall. Die Expansion raubt den Himmelskörpern darin zunächst einmal Energie. (Ist aber nur meine Spekulation)
Die Lageenergie vieler Himmerskörper wird zwar erhöht, wird aber zum Teil gar nicht mehr nutzbar.
Wenn man dich 10 Meter über den Boden hebt, gewinnst du zwar zunächst Energie welche du dann beim Auttreffen auf dem Boden spürst, jedoch wirst du ab einer gewissen Höhe und Geschwindigkeit vom Boden weg nicht mehr in der Lage sein die Energie in irgendeiner Form zu nutzen und driftest unweigerlich unendlich weit weg.
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 2. Jul 2016, 17:11

Ich einem expandierenden Universum kann die Energie eines Himmelskörpers nicht mehr eindeutig definiert werden. Und natürlich ist sie beobachterabhaengig
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Job » 3. Jul 2016, 09:52

Stephen hat geschrieben: Meinst du damit Energiegewinnung? Der leere Raum ist zwar nicht absolut leer, sondern besitzt eine fest stehende Menge an Energie. Deren Stärke wird von der Quantentheorie bestimmt, denn im Vakuum laufen permanent Quantenfluktuationen ab.
Stephen hat geschrieben:Diese Energieschwankungen bringen fortwährend Teilchen hervor, die sich aber sofort wieder gegenseitig vernichten.
Im folgenden meine persönliche Meinung dazu, die Aussagen sind also „mit Vorsicht“ zu geniessen :-)

Die obige Aussage ist aus meiner Sicht in Ihrer Allgemeinheit falsch. Das reine Vakuum erzeugt nicht permanent „virtuelle“ Teilchen wie Elektronen und Positronen, die sich dann wieder gegenseitig vernichten. Virtuelle Teilchen können nur in der Nähe von „echten“ Teilchen wie einem Elektron oder Proton entstehen. Das reine Vakuum (ohne Materie) kann sie zwar theoretisch erzeugen, die Wahrscheinlichkeit dafür ist aber praktisch 0.
Stephen hat geschrieben:Ihre Quantenfelder erzeugen eine Art innerer Spannung, die den Raum auseinander treibt.
Das reine Vakuum erzeugt keine Spannung, die den Raum auseinander treibt, das reine Vakuum ist der Raum. Die kosmologische Konstante hat direkt nichts mit dem reinen Vakuum zu tun, sondern basiert auf einem zusätzlichen Druck (Energiedichte), der andere Eigenschaften hat als das Vakuum. Diese Energiedichte kann man nicht aus der QM herleiten, weil sie dort schlicht nicht vorhanden bzw. modelliert ist. Dies liegt daran, dass die kosmologische Konstante direkt etwas mit der Gravitation selbst zu tun hat, die in der QM heute nicht berücksichtigt ist.
Stephen hat geschrieben:Die Möglichkeit, daraus Energie gewinnen zu können, wurde in einem anderen thread (Neue Antriebe) bereits angesprochen. Ich halte es für wenig erfolgversprechend.
Ja, das geht so leider nicht. Das ergibt sich direkt aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik.

Viele Grüße
Job
Alles ist einfacher, als man denken kann, zugleich verschränkter, als zu begreifen ist.
J.W. von Goethe

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