Expansion des Universums. Frage!

[LittleAlbert]

Hallo!

Bin neu im Forum und bin erst 15 (vielleicht verstehe ich es auch deshlab nicht :P) aber hab eine Frage über die Expansion des Weltalls!

Warum wird die Expansion in dieser Form gezeigt LINK
http://www.spektrum.de/sixcms/media.php/912/thumbnails/dark%20energy%20universe.jpg.575228.jpg

und nicht als "Kugel" um den Urknallpunkt...

Wäre nett wennn ihr helfen könntet. Wenn die Frage nicht angebracht ist oder so schreibt gleich, dann weiß ich bescheid ;)

DANKE

[amc]

Warum wird die Expansion in dieser Form gezeigt LINK
http://www.spektrum.de/sixcms/media.php/912/thumbnails/dark%20energy%20universe.jpg.575228.jpg

und nicht als "Kugel" um den Urknallpunkt...


Hi Albert,

ich bin absolut kein Experte, aber was ich sagen kann ist, dass man auf dem Bild die unterschiedlichen Expansionsgeschwindigkeiten erkennen kann, die das Universum zu unterschiedlichen Zeiten besaß und besitzen wird. Zumindest nach den aktuell gängigen Vorstellungen. Kurz nach dem Urknall hat sich das Universum nach dem Modell der Inflation (http://de.wikipedia.org/wiki/Inflation_%28Kosmologie%29) schneller ausgedehnt als darauf. Woraufhin sich die Ausdehnung dann bis heute wieder immer mehr beschleunigt.

Vielleicht hilft dir das schon ein Bisschen weiter.

[LittleAlbert]

ich meine warum so trichterförmig? und nicht einmal um den urknalput herum!
Trotzderm danke

[Timm]

und nicht als "Kugel" um den Urknallpunkt...

Vielleicht gehst Du beim Universum von der Gestalt einer Kugel aus. Das wäre falsch, denn jeder Punkt im Universum ist gleichberechtigt, wie vergleichsweise die Punkte auf einer Kugeloberfläche. Es hat also weder einen Rand noch einen Mittelpunkt, was man sich nicht vorstellen und auch nicht graphisch darstellen kann. Was den Physikern bleibt, ist die Sprache der Mathematik.

Wie amc schon geschrieben hat, läßt sich der zeitliche Verlauf der Expansion des Universums darstellen. Der waagrechte Abstand in Deinem Diagramm zeigt die Größe des Universums in Abhängigkeit von der Zeit.

Gruß, Timm

[amc]

Vielleicht gehst Du beim Universum von der Gestalt einer Kugel aus. Das wäre falsch, denn jeder Punkt im Universum ist gleichberechtigt, wie vergleichsweise die Punkte auf einer Kugeloberfläche. Es hat also weder einen Rand noch einen Mittelpunkt...

Um es für Albert noch etwas zu verdeutlichen:

Wenn man sich das Universum als eine Kugel vorstellt, bzw. als Luftballon, der aufgeblasen wird (was eine beliebtes Bild ist), dann ist entscheidend, dass nicht der mit Luft gefüllte Inhalt des Ballons unser Universum darstellt, sondern nur die Oberfläche! Und diese Oberfläche hat keinen Rand, keinen Anfang oder Ende, kein innerhalb oder außerhalb. Man kann auch sagen unser Universum ist endlos, aber nicht unendlich.

Durch diese Trichterform kann man eben gut den zeitlichen Verlauf darstellen.

EDIT:
Man kann natürlich auch, statt der Trichterform, den zeitlichen Ablauf der Expansion in einem kugelförmigen Schema darstellen. Dieses müsste dann jedoch transparent gehalten werden, so dass die früheren Zustände des Universums durch die späteren hindurchschimmern. Insgesamt wäre es sehr aufwändig solch eine Graphik zu erstellen, und sie wäre bestimmt auch unübersichtlich. Die Darstellung als Trichterform ist pragmatisch, anschaulich und daher wohl die sinnvollste.

P.S.: Der Urknallpunkt befindet sich sozusagen, repräsentiert durch die Hintergrundstrahlung, überall in unserem Universum. Es ist eben keine Expansion in Raum und Zeit, sondern von Raum und Zeit. Sei ganz beruhigt, sich dies alles vorzustellen bedarf einer gehörigen Portion Abstraktionsvermögens. Meine eigene Erfahrung ist, dass man immer mal wieder gewisse Aha-Momente hat, und glaubt etwas nun verstanden zu haben. Und wenn du mit 15 Jahren davon schon was verstehst oder verstehen willst ist das schon herrvorragend.

[LittleAlbert]

ok danke

PS: icjh wusste es zwar (also das das unsiversum keine kugel ist) aber ich weiß jetzt bescheid über die expansion

DANKE

[amc]

icjh wusste es zwar (also das das unsiversum keine kugel ist) aber ich weiß jetzt bescheid über die expansion

Ok. Um es trotzdem noch mal auf einen Punkt zu bringen: Um darzustellen, dass das Universum zu verschieden Zeiten unteschiedlich stark expandiert(e) ist die Trichterform die geignetste. Das wäre in einer dreidimesionalen Darstellung als Kugelform wohl kaum, wenn nur mit erheblichen künstlerischen Aufwand zu bewerkstelligen.

[JoAx]

Das wäre in einer dreidimesionalen Darstellung als Kugelform wohl kaum, wenn nur mit erheblichen künstlerischen Aufwand zu bewerkstelligen.


Genau!

Man müsste z.B. unterschiedliche Phasen der Entwicklung des Universums durch Sphären darstellen, die, entsprechend der damaligen Größe des Universums, unterschiedliche Durchmesser hätten. In einem statischen Bild ist es wohl unmöglich, so etwas übersichtlich zu gestalten. In einem Zeichentrick-Film würde das natürlich gehen, aber darauf kann man auch verzichten. :)


Gruß, Johann

[LittleAlbert]

Danke Leute habt mir geholfen :D

[Hawkwind]

Nach langem Nachdenken, komme ich zu der Überzeugung, dass das Universum unendlich ist. Unendlich in Zeit und in Raum.


Nach noch noch längerem Nachgrübeln komme ich zu der Überzeugung, dass die Erde eine Scheibe sein muss. Ich hoffe, niemand wird diese tiefsinnige Erkenntnis löschen, nur weil sie nicht mit seinen Vorurteilen ünerinstimmt.

[Mirko]

Nach noch noch längerem Nachgrübeln komme ich zu der Überzeugung, dass die Erde eine Scheibe sein muss. Ich hoffe, niemand wird diese tiefsinnige Erkenntnis löschen, nur weil sie nicht mit seinen Vorurteilen ünerinstimmt.

Das glaube ich nicht das es gelöscht wird Hawkwind.
Ich habe mal im Netz gesucht und den eindeutigen Beweis der Richtigkeit deines Nachgrübel-Ergebnisses gefunden :o))

http://www.youtube.com/watch?v=fqERyqiyxgc&feature=fvwrel

[ghostwhisperer]

Hallo !
Ich beschäftige mich derzeit mit einem Problem, welches mit der Expansion des Raumes zusammenhängt.
Und zwar: Wie ist es zu verstehen, dass Raumzeit einerseits auch überlichtschnell expandieren kann, andererseits Gravitationswellen sich "nur" mit Lichtgeschwindigkeit bewegen sollen ??
Es sind doch beide Veränderungen der puren Raumzeit ....
Wie behandelt man die Expansion des Raums mathematisch, wo ist der Unterschied zu G-Wellen?

Dazu noch ein Gedankenspiel, ein Vergleich zwischen GWellen und EM_Wellen:
Angenommen von derselben Quelle, zB einer Supernova, gehen sowohl EM- als auch G-Wellen aus. Dann folgen EM-Wellen auf dem Weg zu uns der Krümmung der Raumzeit.
Aber folgen auch G-Wellen denselben Geodäten? Schließlich sind sie selbst RZ-Veränderungen und müssten daher lediglich eine durchlaufende Überlagerung mit der vorher gegebenen Metrik darstellen.

Könnte man nun beide Arten von Wellen detektieren und in Bezug zueinandersetzen, kann es dann sein, dass die GWellen einen "kürzeren" Weg nehmen und daher eher detektiert werden?
Auf die gekrümmte Raumzeit und die Lichtlaufzeit bezogen, hätten GWellen dann rein rechnerisch Überlichtgeschwindigkeit ?

Gibt es zu solchen Fragen mathematische Herleitungen ? Würd ich zu gern sehen, wie man sowas klärt!!

Ghosti

[Bauhof]

Ich beschäftige mich derzeit mit einem Problem, welches mit der Expansion des Raumes zusammenhängt.
Und zwar: Wie ist es zu verstehen, dass Raumzeit einerseits auch überlichtschnell expandieren kann, andererseits Gravitationswellen sich "nur" mit Lichtgeschwindigkeit bewegen sollen ??
Hallo ghostwhisperer,

die Universum-Expansion erfolgt nicht 'überlichtschnell'. Warum? Weil der Universum-Expansion keine Geschwindigkeit v=Weg/Zeit zugeordnet werden kann. Nur der Raum zwischen den Galaxien vergrößert sich. Und nur deshalb vergrößern sich die globalen Abstände zwischen den Galaxien. Die globalen Abstände zwischen den Galaxien vergrößern sich nicht aufgrund einer Relativgeschwindigkeit zwischen den Galaxien.

Gravitationswellen sind Veränderungen der Raumzeit. Diese Veränderungen pflanzen sich mit (maximal) v=c relativ zum Entstehungsort fort.

Die Universum-Expansion wird mathematisch mit der Robertson-Walker-Metrik (http://de.wikipedia.org/wiki/Robertson-Walker-Metrik) beschrieben.

M.f.G. Eugen Bauhof

[Ich]

Wie behandelt man die Expansion des Raums mathematisch, wo ist der Unterschied zu G-Wellen?

Der Unterschied ist, dass es Gravitationswellen lokal messbar tatsächlich gibt, Raumexpansion dagegen nicht.
Die Spezielle RT gilt in gekrümmter Raumzeit nur lokal, d.h. in der unmittelbaren Umgebung eines beliebigen Punktes, nicht aber global, also in großen Raumbereichen.
Dasselbe gilt für das Konzept der Relativgeschwindigkeit: nur wenn zwei Objekte nah beisammen sind, kann man diese eindeutig definieren.
Eine Gravtiationswelle kann direkt an einem Beobachter vorbei (oder mittendurch) laufen, und der Beobachter kann sie prinzipiell messen. Damit gilt für sie dasselbe wie für alle anderen Objekte: ihre Relativgeschwindigkeit ist nicht größer als c.

"Raumexpansion" findet dagegen prinzipiell nur zwischen entfernten Objekten statt. Es gibt dann kein gemeinsames Inertialsystem, in dem man die Relativgeschwindigkeit eindeutig festlegen könnte. Man kann dann fast beliebige Entfernungsmaße und Koordinaten verwenden. Dann kommen unterschiedliche "Geschwindigkeiten" raus, manche größer als c, manche nicht. Das hat aber nichts zu bedeuten.

Ein Beispiel für so eine "Geschwindigkeit" aus der SRT: Zwei Objekte bewegen sich entgegengesetzt mit je 0,8 c von der Mitte weg. Wenn man nun ihren Abstand im Koordinatensystem der Mitte misst und "Geschwindigkeit" als "Abstandsänderung pro Zeit" definiert, dann bewegen sie sich mit 1,6 c voneinander weg.
Etwas ganz ähnliches passiert in kosmologischen Koordinaten. Die so erhaltenen Geschwindigkeitsangaben sind nicht kompatibel mit der Definition nach SRT, und deswegen müssen sie auch kein Tempolimit einhalten.