Hallo,
ich habe hier auf dieser Seite, http://home.arcor.de/ernst_werner/diplom/astro/urkna…, gelesen, dass auf Grund der Ausdehnung des Universums die Teilchen im Universum und die Photonen, also die Energiepaktete, Energie verlieren.
Wohin geht denn die Energie, die ja nicht vernichtet und nicht erzeugt werden kann?
An was gibt also das Photon(Energiepaket) die Energie ab?
Danke für die Antwort
Tim
Hallo Tim,
es geht keine Energie verloren. Sie verteilt sich nur auf einer größeren Strecke/in einem größeren Raum.
Grüße
Ulf
Hallo!
es geht keine Energie verloren. Sie verteilt sich nur auf
einer größeren Strecke/in einem größeren Raum.
Ich glaube nicht, dass das der Grund ist. Die Energie eines Photons hängt ausschließlich von seiner Frequenz ab. Wenn es rotverschoben ist, so hat es weniger Energie. Ein Photon verteilt sich nicht über den Raum in dem Sinne, dass seine Energie doppelt so groß wäre, wenn es den doppelten Raum einnehmen würde.
Vielmehr glaube ich, dass es mit der potenziellen Energie des Photons bzw. des gesamten Universums zu tun hat. Ein Photon verliert ja auch „kinetische“ Energie zugunsten seiner potenziellen Energie, wenn es sich von einem massereichen Körper entfernt und wird dadurch gravitationsbedingt rotverschoben. Präziser kann ich es leider nicht begründen, weil mein Wissen über die ART rein populärwissenschaftlich ist.
Michael
huhu,
es geht keine Energie verloren. Sie verteilt sich nur auf
einer größeren Strecke/in einem größeren Raum.Ich glaube nicht, dass das der Grund ist. Die Energie eines
Photons hängt ausschließlich von seiner Frequenz ab. Wenn es
rotverschoben ist, so hat es weniger Energie. Ein Photon
verteilt sich nicht über den Raum in dem Sinne, dass seine
Energie doppelt so groß wäre, wenn es den doppelten Raum
einnehmen würde.
ist es nicht günstiger, die rotverschiebung über die welle zu erfassen? das heißt, ein wellenzug ist energieärmer, weil er sich über eine längere strecke zieht?
oder anders doch über das photon: legt ein photon bei rotverschiebung nach einer periode nicht mehr weg zurück als bei der blauverschiebung?
Vielmehr glaube ich, dass es mit der potenziellen Energie des
Photons bzw. des gesamten Universums zu tun hat. Ein Photon
verliert ja auch „kinetische“ Energie zugunsten seiner
potenziellen Energie, wenn es sich von einem massereichen
Körper entfernt und wird dadurch gravitationsbedingt
rotverschoben. Präziser kann ich es leider nicht begründen,
weil mein Wissen über die ART rein populärwissenschaftlich
ist.
es liegt an der abnahme der raumkrümmung und dem daraus folgenden schnelleren vergehen der zeit, dass ein photon scheinbar energieärmer wird, wenn es sich von einer großen masse wegbewegt. wenn ich es richtig verstehe, müsste man daran auch sehen, dass das licht konstant schnell ist. nur, da wir und der raum zeitabhängig sind, schwingt das photon scheinbar langsamer(weil eben die zeit schneller vergeht).
du willst darauf hinaus, dass sich u.a. weniger galaxien nahe der lichtgeschwindigkeit bewegen als man glaubt - es vielmehr die gravitative rotverschiebung ist, die uns diese geschwindigkeit vorgaukelt?
mfg:smile:
rené
Hi…
ich habe hier auf dieser Seite,
http://home.arcor.de/ernst_werner/diplom/astro/urkna…,
gelesen, dass auf Grund der Ausdehnung des Universums die
Teilchen im Universum und die Photonen, also die
Energiepaktete, Energie verlieren.
Wohin geht denn die Energie, die ja nicht vernichtet und nicht
erzeugt werden kann?
An was gibt also das Photon(Energiepaket) die Energie ab?
Eine Sonne, die sich von der Erde wegbewegt, sendet in Richtung Erde rotverschobene Photonen aus, denen also Energie „fehlt“. Gleichzeitig sendet sie aber in Bewegungsrichtung blauverschobene Photonen aus, die Energie zuviel haben.
Vermittler zwischen diesen Effekten ist die kinetische Energie der Sonne, die mit jedem rotverschobenen Photon wächst und mit jedem blauverschobenen abnimmt, im Mittel also gleichbleibt.
gneumi
Hallo René,
es liegt an der abnahme der raumkrümmung und dem daraus
folgenden schnelleren vergehen der zeit, dass ein photon
scheinbar energieärmer wird, wenn es sich von einer großen
masse wegbewegt. wenn ich es richtig verstehe, müsste man
daran auch sehen, dass das licht konstant schnell ist. nur, da
wir und der raum zeitabhängig sind, schwingt das photon
scheinbar langsamer(weil eben die zeit schneller vergeht).
du willst darauf hinaus, dass sich u.a. weniger galaxien nahe
der lichtgeschwindigkeit bewegen als man glaubt - es vielmehr
die gravitative rotverschiebung ist, die uns diese
geschwindigkeit vorgaukelt?
Ich würde es deutlicher ausdrücken: Die Energie des Photons bleibt von der Emission bis zur Absorption, sofern es keine Wechselwirkung mit anderen Teilchen erleiden mußte, konstant. Nur unser Zeitmaßstab ändert sich in Abhängigkeit vom Gravitationspotenzial an unserem Aufenthaltsort. Der Energiemaßstab ist proportional zum Zeitmaßstab und ändert sich ebenso.
Wenn nun das Licht weit entfernter Galaxien röter ist, als es gemäß dem Dopplereffekt sein dürfte, kann man z.B. vermuten, dass das Gravitationspotenzial am Entstehungsort des Photons niedriger war als jetzt bei uns. Das könnte daran liegen, dass diese Galaxien massereicher sind als unsere. Dann wären aber alle weit entfernten Galaxien umso massereicher, je weiter sie entfernt sind, was recht unwahrscheinlich ist. Wenn man allerdings bedenkt, dass diese Photonen zu einer Zeit entstanden sind, als die Masse des Universums noch viel dichter war als heute, wäre auch erklärbar, warum das mittlere Gravitationspotenzial im Universum „damals“ viel niedriger war als heute und die Energie dieser weitgereisten Photonen deshalb heute viel niedriger gemessen wird als damals, obwohl sie tatsächlich immer noch genau ihre ursprüngliche Energie haben.
Jörg
Hallo,
deine Antwot geht an der Frage vorbei, weil die Photonen der Sonne ja aus JEDER Rchtung betrachtet rotverschoben sind (die Rotverschiebung, um die es hier geht, ist ja die durch die Ausdehnung der Universums verursachte).
LG
Jochen
Hallo Tim,
ich versuche mal, deine Frage zwar formal, aber dennoch mit dem Versuch, anschaulich zu sein, zu beantworten:
Es gibt keinen Satz über die Erhaltung der Gesamtenergie des Universums. Diese ist bei den üblichen „randlosen“ oder geschlossenen kosmologischen Modellen formal ohnehin Null, bzw. bei den offenen Modellen nicht definiert. Eine sinnvolle Definition ist nur bei asymptotisch flachen Raumzeiten wie beispielsweise in der fast flachen Umgebung einer Galaxie, eines Stern usw. möglich. Darüberhinaus ist es so, dass Energieerhaltung in der Physik formal aus der zeitlichen Invarianz des Hamilton-Operators (in geeigneten Koordinaten) folgt. Da bei einer Expansion des Universums und der damit einhergehenden Abhängigkeit des H-Operators von der Zeit diese Energieerhaltung aber nicht existiert, können die Photonen, die aus dem Urknall stammen, einfach Energie verlieren, ohne dass diese irgendwohin „abfließt“.
Kompliziert wird die Sache allerdings, wenn man die Raumzeit nicht als quasiklassische Grundlage für Photonen ansieht, die gewissermaßen nur als Testteilchen angesehen werden, die ihrerseits aber nichts zur Krümmung beitragen, sondern versucht, eine „back reaction“ des Photonenfelds auf die Raumzeit-Krümmung zu berücksichtigen. Das ist exakt nicht lösbar, ich bin mir nicht mal sicher, ob das irgendjemand überhaupt schon mal angegangen hat. Aber wenn, dann könnte beispielsweise aus der Rechnung rauskommen, dass diese Rückreaktion durch die an Energie verlierenden Photonen einer Expansion des Universums entgegenwirkt, quasi als bremsenden Beitrag. Dann wäre immerhin der Anschauung Genüge getan.
Aber wie gesagt: das weiß ich nicht.
Viele Grüße
OT
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Hallo,
ich habe hier auf dieser Seite,
http://home.arcor.de/ernst_werner/diplom/astro/urkna…,
gelesen, dass auf Grund der Ausdehnung des Universums die
Teilchen im Universum und die Photonen, also die
Energiepaktete, Energie verlieren.
So kann man es nicht sehen. Man muss die Gesamtenergie des Photons sehen, nicht-relativistisch kinetische + potentielle Energie. Wie man das relativistisch berechnet - da müsste ich erst in Büchern nachblättern.
Also kehrt sich das Statement um: Es wäre sehr verwunderlich, wenn zwei Photonen unterschiedlicher Herkunft (in Bezug auf Doppler oder Gravitation) dieselbe Energie hätten.
Wie gesagt, dies quantitativ vorzurechnen, fiele mir aus dem Kopf schwer, gehört aber zum Standard während einer Vorlesung über Relativitätstheorie.
Wohin geht denn die Energie, die ja nicht vernichtet und nicht
erzeugt werden kann?
An was gibt also das Photon(Energiepaket) die Energie ab?Danke für die Antwort
Tim