Wir hoffen, hier das richtige Brett für unsere Frage und mögliche Antworten zu „Raumausdehnun´g“ gefunden zu haben.
Wahrscheinlich verstehen das nur richtige Geistesgrößen aber nicht wir Hobbyphysiker, diese „RAUM(aus)DEHNUNG“. Oder haben wir das ganz falsch gelesen, daß sich der Raum ausdehnen kann, ohne daß sich die Entfernungen darin wirklich vergrößern? Und also als Folge, daß die Geschwindigkeit der RAUMausdehnung zwischen zwei Galaxien nicht eine (relative) Fluchtgeschwindigkeit dieser mit sich bringt?
Klar, gäbe es dann Geschwindikeiten schneller als Licht. Aber wären das nicht „Geschwindigkeiten von NICHTS“?
Seid uns bitte nicht böse, daß wir das nicht exakter fragen können, und vor allem, lacht uns bitte nicht aus, wenn richtige Wissenschaftler in unseren naiven Vorstellungsversuchen typisches Halbwissen als Ergebnis populärwissenschaftlicher Vereinfachung erkennen.
Auch wenn über dieses Thema hier in letzter Zeit schon mehrmals gesprochen wurde, die Unklarheit ist uns geblieben.
Spricht man denn wirklich überhaupt von einer „GESCHWINDIGKEIT DER RAUMAUSDEHNUNG“?
Wir wären glücklich, wenn jemand nochmal helfen würde, und bedanken uns im voraus,
LG. Kurt&Gudrun
Hallo,
Oder haben wir das ganz falsch gelesen, daß sich der Raum
ausdehnen kann, ohne daß sich die Entfernungen darin
wirklich vergrößern?
es ist eher umgekehrt: bei der Expansion eines Friedmann-Kosmos vergrößern sich die Entfernungen, ohne dass sich die Galaxien voneinander wegbewegen. Wie zwei Ameisen, die beide still auf der Oberfläche eines Luftballons sitzen, der aufgeblasen wird.
Und also als Folge, daß die Geschwindigkeit der RAUMausdehnung
zwischen zwei Galaxien nicht eine (relative)
Fluchtgeschwindigkeit dieser mit sich bringt?
Die (Relativ-)Geschwindigkeit eines Objektes kann man in der allgemeinen Relativitätstheorie prinzipiell nur messen, wenn sich das Objekt am selben Ort wie der Beobachter befindet.
Auf Grund der (möglichen) Krümmung des Raums hat der Wert des Quotienten Entfernungsänderung pro Zeiteinheit keine sinnvolle[1] Bedeutung im Sinne einer Geschwindigkeit.
Klar, gäbe es dann Geschwindikeiten schneller als Licht. Aber
wären das nicht „Geschwindigkeiten von NICHTS“?
Es sind halt keine Geschwindigkeiten in dem Sinne, wie er in der Relativitätstheorie verwendet wird, sondern nur Entfernungsänderungsraten (oder wie man das nennen will).
Spricht man denn wirklich überhaupt von einer
„GESCHWINDIGKEIT DER RAUMAUSDEHNUNG“?
Unglücklicherweise leider schon, was zu der Verwirrung führt, da es sich eben nicht um eine Geschwindigkeit, also ein Vektorfeld handelt.
[1] Mit „sinnvoll“ meine ich hier, dass der Wert in gewisser Weise vom Beobachter unabhängig ist.
–
PHvL
Hallo, Phil (haben vergessen ob mit 1 py oder 2py, pardon), herzlichen Dank für Deine schnelle Antwort, die wir aber nun wohl erstmal genauer studieren müssen.
Eine Frage drängt sich aber schon länger auf, nämlich die, inwiefern man überhaupt bei „relativistischen“ Geschwindigkeiten von so etwas wie „GeSCHWINDheit“ im anschaulichen Sinne sprechen kann.
Uns ist dabei klar, daß man ja sowieso Geschwindigkeiten immer nur VERGLEICHEN kann. Natürlich v.a. bei „Geschwindigkeiten von Prozessen“, also Abläufen allgemein.
Oder liegt vielleicht doch gerade HIER die Schwäche in unseren Überlegungen?
Was ist aber dann die „oberste Grenze der Geschwindichkeit“, wenn Geschwindigkeiten immer nur relativ sind?
Und was bedeutet es, daß dann auch die (zumindest kinetische) Energie dann „relativ“ ist? Relativ auf was dann die Gesamtenergie?
Wiederum ein herzliches Dankeschön, unserenm Fragen bishier hingefolgt zu sein!
Kurt&Gudrun
Hallo,
Hallo, Phil (haben vergessen ob mit 1 py oder 2py, pardon),
kanonisch: ein L, drei P.
Eine Frage drängt sich aber schon länger auf, nämlich die,
inwiefern man überhaupt bei „relativistischen“
Geschwindigkeiten von so etwas wie „GeSCHWINDheit“ im
anschaulichen Sinne sprechen kann.
Die Geschwindigkeit wird in der allgemeinen Relativitätstheorie so definiert, dass sie sich im Falle des ungekrümmten Raumes auf den landläufigen Begriff Entfernungsänderung je Zeiteinheit reduziert. Dadurch gibt sie im täglichen Leben tatsächlich wieder, wie weit sich das Objekt in einer Sekunde wegbewegt.
Grundsätzlich muss man immer unterscheiden zwischen dem physikalischen Objekt selbst, das für jeden Beobachter gleich ist (Raumzeit-Punkt, Geschwindigkeit (ein Vektor), Energie-Impuls-Tensor) und Koordinatenwerten, die von dem Bezugssystem[1] abhängen. Es gibt aber eine wohldefinierte Rechenvorschrift, wie man die Koordinatenwerte des einen Beobachters in die eines anderen umrechnet.
Was ist aber dann die „oberste Grenze der Geschwindichkeit“,
wenn Geschwindigkeiten immer nur relativ sind?
Überraschenderweise lässt sich die Welt durch die spezielle bzw. allgemeine Relativitätytheorie beschreiben, in der für jeden Beobachter die gleiche Maximalgeschwindigkeit gilt.
D.h. Licht bewegt sich im Vakuum immer - egal wer die Messung durchführt - mit c=299792458 m/s. Auch das Licht aus einer Lampe, die sich mit 100 m/s bewegt, hat gegenüber dem ruhenden Beobachter nur die Geschwindigkeit 299792458 m/s, nicht 299792558 m/s.
Dass sich Geschwindigkeiten einfach addieren (z.B. beim Wurf eines Balles mit v1 aus einem Zug mit v2 heraus hat der Ball für einen Beobachter am Boden die Geschwindigkeit v=v1+v2), stimmt nur näherungsweise bei „kleinen“[2] Geschwindigkeiten. Für größere Geschwindigkeiten gilt: "v1+v2
Danke, Philipp, für deinen erneuten Erklärungsversuch. Aber mir und vor allem Kurt wird das immer unklarer, das alles´. "Dann behaupte ich aber einfach mal, der ganze Kosmos dreht sich um die Erde, Galileo hat doch unrecht!", sagt Kurt gerade. "denn wenn da nichts wirklich bewegt´ und sich dabei dennoch -gegenseitige- Lagen verändern, und wenn also Lageveränderung nicht von Natur mit Schwung, Impuls und festem Moment verbunden sind, warum soll es unmöglich sein, daß „in (unserer) Wahrheit“ alles doch um die Erde dreht?
Oder warum soll Rotation was besonderes sein?"
Und das `nichts wirklich bewegt´ hat er richtig hervorgehoben. Das ist ja nun AUCH echt übertrieben!
Naja, nun will er wohl provozieren!
Aber widerlegen kann ich ihn jedenfalls auch nicht.
Liebe Grüße von uns (und auch Kurt natürlich) jedenfalls und danke für Anregungen.
Gudrun
P.S.: und nun kommt Kurt gerade mit:
„und warum sagen die nicht einfach: das liegt eben außerhalb unseres Anschauungsvermögens!´ - neenee,´ sagen die dann: `sooo einfach dürfen wir uns das denn auch nicht machen! Mathematisch beschreiben KÖNNEN wir es ja!!!´.“
Übrigens, hier wurde oft behauptet, Einstein hätte gefunden, daß c die größtmögliche Geschwindigkeit von Materie sei. Stimmt das überhaupt? Hat nicht schon Lorentz auf ähnliches aufgebaut, bzw. hat das nicht schon Michelson-Morley gefunden?
Ich bin ratlos. Galileo hatte doch nun wirklich recht, oder? Oder wie MÜSSEN wir uns das vorstellen?
Irgendwie dreht sich bei mir im Kopf alles.
Aber das kann ich mir auch nicht wirklich vorstellen! *g*
Liebe Grüße, Gudrun
Was sagt bitte „kanonisch“, lieber Philipp?
In diesem Zusammenhang kenne ich den leider Begriff nicht.
Naja, eigentlich weiß ich überhaupt nich, was er bedeutet.
Hallo,
„Dann behaupte ich aber einfach mal, der ganze Kosmos dreht
sich um die Erde, Galileo hat doch unrecht!“,
dies ist legitim. Zu sagen „die Sonne dreht sich um die Erde“ oder umgekehrt ist beides nicht falsch, allerdings wird die Beschreibung insbesondere der übrigen Planetenbahnen für die ruhende Sonne erheblich einfacher.
Ein Koordinatensystem, in dem das ganze Universum um einen herum rotiert ist relativ kompliziert, so dass man es zu vermeiden sucht.
"denn wenn da `nichts wirklich bewegt´ und
sich dabei dennoch -gegenseitige- Lagen verändern,
Die Bewegungen der Planeten um die Sonne sind mit „echten“ Geschwindigkeiten verbunden.
Oder warum soll Rotation was besonderes sein?"
Die Rotation der Erde um die Sonne (oder auch des Sonnensystems um das galaktische Zentrum) wird relativ zum ruhenden Fixsternhimmel beobachtet.
Auf den ruhenden Fixsternhimmel als Bezugssystem kann ich mich mit einem Bekannten von Beteigeuze einigen, während er schwerlich einsehen wird, warum wir ein Bezugssystem verwenden sollten, in der ausgerechnet die Erde ruht, während sein Planet eine geradezu abenteuerliche Bahn vollführt.
Und das `nichts wirklich bewegt´ hat er richtig hervorgehoben.
Das ist ja nun AUCH echt übertrieben!
Da habe ich mich wohl mißverständlich ausgedrückt: man kann zwar für sich selbst jede Bewegung wegtransformieren, aber nur bei solchen „Bewegungen“ wie der, die durch die Expansion des Kosmos hervorgerufen werden, können sich alle Beobachter darüber einigen, dass sich das Objekt nicht bewegt.
Bei Bewegungen wie der Rotation der Erde um die Sonne stellt man nach dem wegtransformieren der Bewegung fest, dass dieses neue Koordinatensystem zwar lokal auf der Erde ganz gut funktioniert, dass sich aber der übrige Kosmos in diesen Koordinaten sehr ungewöhnlich verhält.
Um Aussagen darüber zu machen, ob sich etwas im Universum bewegt oder nicht bewegt, sollte man ein Koordinatensystem verwenden, das keinen Beobachter im Universum gegenüber den anderen auszeichnet. Das System des ruhenden Fixsternhimmels zum Beispiel könnte so eines sein.
„und warum sagen die nicht einfach:
das liegt eben außerhalb unseres Anschauungsvermögens!´ -neenee,´ sagen die dann:
`sooo einfach dürfen wir uns das denn auch nicht machen!
Mathematisch beschreiben KÖNNEN wir es ja!!!´.“
Physiker glauben, dass die Welt mathematisch beschreibbar ist und diese Beschreibung dem kopernikanischen Prinzip gehorchen soll: die physikalischen Gesetze sind an jedem Punkt im Universum gleich, oder anders ausgedrückt: „Ich bin nichts besonderes.“
Das erstaunliche ist nun, dass ein solches Modell, das einfach nur vorraussetzt, dass kein Punkt und keine Richtung im Universum durch irgendetwas ausgezeichnet ist, so gut auf das Universum passt.
Übrigens, hier wurde oft behauptet, Einstein hätte gefunden,
daß c die größtmögliche Geschwindigkeit von Materie sei.
Stimmt das überhaupt? Hat nicht schon Lorentz auf ähnliches
aufgebaut, bzw. hat das nicht schon Michelson-Morley gefunden?
In der Tat haben bereits Lorentz und Poincaré die Invarianz unter jetzt Lorentz-Transformationen genannten Koordinatentransformationen gefordert und damit die newtonsche Mechanik verworfen. Aber beide haben das vom mathematischen Standpunkt aus betrachtet. Erst Einstein hat durch eine neue Zeitauffassung dem eine physikalische Interpretation gegeben.
Michelson und Morley haben lediglich ein Experiment durchgeführt das einen Äther, also ein absolutes Bezugssystem stark in Frage stellt.
Ich bin ratlos. Galileo hatte doch nun wirklich recht, oder?
Er hatte Recht damit, dass die Kardinäle nicht apodiktisch behaupten dürfen, die Erde steht im Mittelpunkt des Universums. Er hatte nicht Recht, wenn er ebenso apodiktisch behauptet hat, die Erde rotiere um die Sonne, wenngleich man feststellen muss, dass diese Wahl des Bezugssystems besser begründet ist, als die der Kardinäle.
Was sagt bitte „kanonisch“, lieber Philipp?
In der Physik wird die einfachste bzw. naheliegendste Methode etwas zu machen, als die kanonische bezeichnet. Da Philipp von philos=Freund (ein P und ein L) und hippos=Pferd (zwei P) kommt, ist es naheliegend den Namen genau so zu schreiben. Darüberhinaus ist das die nach meiner Erfahrung mit Abstand am weitesten verbreitete Schreibweise.
–
PHvL
Hallo, Philipp, zunächst, damit ich es nicht WIEDER in der Beschäftigung mit den anderen Fragen vergesse, erst einmal zum so schönen Bild mit dem sich aufblasenden Ballon: Ist uns eigentlich klar, dAß wir hier die Obberfläche, also den `Rand´ eines Körpers mit unserem Raum vergleichen, also mit dem INNEREN des Raumes?
Klar ist es anschaulich, diese OBERfläche dehnt sich; und wovon bitte ist „unser Raum“ der Rand?
Meine zweite Idee, die noch total unausgereift „am Anfang“ ist betrifft eine Art „Komplement zur Quantentheorie“. Aber dazu vielleicht unten mehr, erstmal zu „unserem Thema“ der „entfernungslosen Raumausdehung“.
Ist denn tatsächlich der Hauptgrund dafür, daß sich für und die Planeten um die Sonne („schwerpunktmäßig“) drehen (und nicht umgekehrt), vereinfacht gesacht, die größere EINFACHHEIT und Ästhetik der mathematischen Darstellung?
Das können wir uns beide nicht vorstellen!
Sicherlich spielt hier doch wohl auch in irgendeinem tieferen Sinne die „lokale Dominanz“ einer zentralen, die „Umgebung“ dominierenden Masse/Wesenheit eine Rolle.
In etwa so verstehen wir die Einsteinsche (Allgemeine Relativitäts-)Theorie, daß solch eine „lokal-zentrale Masse“ ja sogar den Zeitverlauf (und nicht nur den Raum) zu „krümmen“ vermag.
Du schreibst:
„Um Aussagen darüber zu machen, ob sich etwas im Universum bewegt oder nicht bewegt, sollte man ein Koordinatensystem verwenden, das keinen Beobachter im Universum gegenüber den anderen auszeichnet. Das System des ruhenden Fixsternhimmels zum Beispiel könnte so eines sein.“
Naja, das folgt ja auch brav der Erklärung der Menschenrechte *g*
Zumindest bedenklich macht mich, daß bisher noch keine weitere andere menschenähnliche Kultur im Raum gefunden worden ist. Geschweige denn hat eine der logischerweise eigentlich unzähligen „höherstehenden“ mit uns je Kontakt aufgenommen. MÖGEN DIE UNS NICHT? *g**g**g*
„Das System des ruhenden Fixsternhimmels“ - und wenn es ein solches „System“ in Wirklichkeit GAR NICHT GIBT?
Wenn alle „Systemstufen“, in unserem Anschauungshorizont wengstens, immer schon gespalten sind und also „anti-einheitlich“? Nicht einmal dialektisch´, einfach vielleicht eklektisch´ zu nennen, allerhöchsten rhozo-wurzelartig verzweigt.
Better asked: „which side are you fron, Geia (or Sola, Galakta, Hypha)?“
Gibt es wirklich genau diese 3 Möglichkeiten der Bewegung „im Raum“:
Die Enternung von etwas anderem durch „aktiven Wegflug“,
Die Entfernung durch „Mitfliegen“ in einem größeren Sys.
Die Entfernung durch bloße Dehnung des Zwischenraumes?
Du schreibst weiter:
>:stuck_out_tongue_winking_eye:hysiker glauben, dass die Welt mathematisch beschreibbar ist und diese Beschreibung dem kopernikanischen Prinzip gehorchen soll: die physikalischen Gesetze sind an jedem Punkt im
Universum gleich, oder anders ausgedrückt: „Ich bin nichts besonderes.“
Hallo,
erst einmal zum so schönen Bild mit dem sich aufblasenden Ballon: Ist
uns eigentlich klar, dAß wir hier die Obberfläche, also den `Rand´
eines Körpers mit unserem Raum vergleichen, also mit dem INNEREN des
Raumes? Klar ist es anschaulich, diese OBERfläche dehnt sich; und
wovon bitte ist „unser Raum“ der Rand?
der sich aufblasende Ballon ist nur ein Bild. Ein Friedmann-Kosmos stellt ein abstraktes Objekt - eine „Mannigfaltigkeit“ - dar, das sehr ähnliche Eigenschaften hat wie eine Oberfläche in einem höherdimensionalen Raum, aber nicht in einem höherdimensionalen Raum liegt (bzw. liegen muss).
Man kann eine Mannigfaltigkeit zu Darstellungszwecken immer in einen (fiktiven) höherdimensionalen Raum einbetten, muss dies aber nicht tun. Für die Relativitätstheorie macht eine solche Einbettung wenig Sinn, da wir uns mehr als vier Dimensionen noch schwerer vorstellen können, als 4.
Anders ausgedrückt: da die allgemeine Relativitätstheorie postuliert, dass wir die genauen Eigenschaften des umgebenden Raumes nicht ermitteln können, ist es überflüssig,
Ist denn tatsächlich der Hauptgrund dafür, daß sich für und die
Planeten um die Sonne („schwerpunktmäßig“) drehen (und nicht
umgekehrt), vereinfacht gesacht, die größere EINFACHHEIT und Ästhetik
der mathematischen Darstellung?
Die einsteinsche Relativitätstheorie besagt, dass wir es nicht unterscheiden können, ob sich die Erde in einem ruhenden Universum um die Sonne dreht[1], oder ob sich die Sonne und das ganze Universum um die Erde drehen.
Zumindest bedenklich macht mich, daß bisher noch keine weitere andere
menschenähnliche Kultur im Raum gefunden worden ist. Geschweige denn
hat eine der logischerweise eigentlich unzähligen „höherstehenden“
mit uns je Kontakt aufgenommen. MÖGEN DIE UNS NICHT? *g**g**g*
Angesichts der enormen Entfernungen, die in der Kosmologie betrachtet werden, und der damit verbundenen nicht einmal ansatzweise überwindbar erscheinenden Hürden für die Kommunikation geschweige denn den physischen Austausch, wäre es eher verwunderlich, wenn wir Kontakt aufgenommen hätten. Zumal die Entstehung von intelligentem Leben in der uns bekannten Form sehr wahrscheinlich erhebliche Anforderungen an den Ort stellt und somit entsprechend selten vorkommen dürfte.
„Das System des ruhenden Fixsternhimmels“ - und wenn es ein solches "
System" in Wirklichkeit GAR NICHT GIBT?
Dann ist das kosmologische Standardmodell falsch. Obwohl bislang kein Experiment darauf hin deutet, ist dies möglich. Das ist ja auch der Grund, warum Astrophysiker immer wieder versuchen dieses Modell zu testen.
Physiker glauben, dass die Welt mathematisch beschreibbar ist und
diese Beschreibung dem kopernikanischen Prinzip gehorchen soll: die
physikalischen Gesetze sind an jedem Punkt im Universum gleich, oder
anders ausgedrückt: „Ich bin nichts besonderes.“Das sagt uns nicht viel, denn wieviel „der physikalischen Gesetze“
kennen wir denn überhaupt schon aus unserem beschränkten Ort/
Blickwinkel/Zeitraum heraus?
Um ein Modell des Kosmos zu erstellen, ist diese Annahme eigentlich unverzichtbar. Denn ein Modell des gesamten Universums muss auch Annahmen über die Physik an Orten machen, die uns nicht oder noch nicht zugänglich sind. Die einzige Annahme, die nicht reine Willkür darstellt, ist eben die, dass sich dort alles genauso verhält wie hier. Außerdem ist sie IMHO die sympathischste Annahme.
Was spricht eigentlich dagegen, daß "die Dinge/Pozesse unter der
Dominanz einer lokal-zentralen masse einfach „nur“ anders verlaufen?
Kann man es nur mit ZEITdehnung als solcher erklären?
Die einsteinsche Theorie behauptet nicht, die einzige Theorie zu sein, die das Verhalten der Welt korrekt reproduziert. In gewissem Sinne ist sie aber die einfachste dieser Theorien.
Außerdem: haben wir WIEDER was nicht verstanden, oder ist Einstein,
von der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit („im Vakuum“, und was ist
das? Gibt es das wirklich? Wie groß ist es?) ausgegangen, „gelandet“
bei der Krümmung des Lichtes „im Gravitationsfeld“.
Die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit ist eine Aussage der speziellen Relativitätstheorie, die die newtonsche Mechanik ohne Gravitation ersetzt.
Erst die allgemeine Relativitätstheorie ergänzt die Beschreibung der Gravitation als Krümmung der Raumzeit und somit auch die Lichtablenkung.
Die Begrenztheit des Systems der Elemente „nach oben“ (Einsteinium
noch immer das „größte“?
Neutronensterne haben makroskopische Ausmasse und bestehen vollständig aus Kernmaterie - sind also eigentlich einzelne Kerne von Elementen mit immens hoher Massenzahl. Sicher: diese Objekte sind nur durch astrophysikalische Beobachtungen und nicht durch Labormessung nachgewiesen.
Wir fragen uns immer: „Ist die Welt unendlich? Und wenn nicht, was
kommt `hinter´ den Grenzen unserer Welt?“
Wie das Bild mit der Ballonoberfläche zeigt, muss auch ein endlicher Raum keinen Rand haben.
Bei der Gelegenheit: man hat bisher nicht wirklich eine endgültige
Untergrenze gefunden, scheint uns, (Atome-Kerne/Elektronen/Positronen-
Quarks, etc, schlißlich Photonen). Ist es überhaupt möglich, sich
auch Quanten als geteilt/ strukturiert auch nur vorzustellen? Oder
ist nich endlich doch ein „Quant“ unteilbar?
Das zur Zeit gültige Standardmodell beschreibt die Welt durch Elektronen, Quarks, Photonen und noch weiterer als fundamental angesehener Teilchen. Durch die komplizierte Struktur der Theorie, darf man sich diese kleinsten Teilchen aber nur sehr begrenzt als Billardkugeln vorstellen. So bestehen z.B. Quarks unter der „Lupe“ betrachtet in gewissem Sinne selbst aus Quarks.
Pst: ich fürchte nun doch oben die Grenzen der Verworrenheit
überschritten zu haben und bitte um Verständnis, daß wir diese Fragen
haben „loswerden wollen“ und dabei gleichzeitig dankbar dafür sind,
daß wir bis hierher jedenfalls Gelegenheit, Ohr und Antwort gefunden
haben!
Um die Übersichtlichkeit wieder einigermaßen herzustellen und insbesondere auch anderen Forenbesuchern eine Teilnahme an der Diskussion zu ermöglichen, erscheint es mir sinnvoll, diesen Thread hier zu beenden und für weitere Fragen einzelne neue Threads zu öffnen.
MOD: Ich schließe den Thread hiermit ab. Es dürfte in Deinem Sinne sein, wie ich hier lese. Und „Kurt“ ist ohnehin ein alter Bekannter unter neuem Namen, der eigentlich gesperrt ist.
[1] Ich verwende schon die ganze Zeit eine etwas vereinfachte Darstellung, da
- ich stets nur Sonne, Erde und Fixsterne im Universum betrachte und
- sich selbst in dieser Näherung in dem Koordinatensystem mit ruhenden Fixsternen sowohl Erde als auch Sonne bewegen. Und zwar rotieren beide um den gemeinsamen Schwerpunkt, der allerdings weit im Inneren der Sonne liegt, weshalb ich die Sonne als ruhend annehme.
–
PHvL