Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Lichtgeschwindigkeit > c...Gedankenexperiment :)
mergellina
07.06.18, 16:57
Hallo zusammen,
bin kein Physiker oder sonstwie...
Folgendes Gedankenexperiment.
1) Genau zum Zeit des Urknalls (aber Zeitpunkt > 0) dehnt sich das Universum bzw. das Licht oder sonstige Strahlung mit Lichtgeschwindigkeit c aus. Hoffentlich liege ich da schon mal richtig.
2) wenn wir auf der Erde einen Lichtstrahl in das Universum schicken, breitet sich das Licht ja mit Lichtgeschwindigkeit c aus.
Was ist, wenn ich in genau die gleiche Richtung wie die Expansion des Universums gerichtet ist, das Licht von der Erde aus schicke und die Geschwindigkeit vom Mittelpunkt des Universums (Ort des Urknalls zum Zeitpunkt aber > 0) aus messen würde, würde ich doch 2 x c messen oder?
oder würde der Beobachter der sich im mittelpunkt des University befinden würde, auch nur c messen können. Das würde dann aber bedeuten, dass sich das Universum nicht ausbreitet, oder?
Bitte nicht zuuuuu kompliziert antworten.
Egal, wo du bist im Universum, das Licht ist immer gleich schnell für dich.
Du kannst die Frage auch anders stellen: Was wenn ein Raumschiff mit halber Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zu fliegt, und einen Lichtstrahl auf uns sendet. Kommt der Lichtstrahl dann nicht mit 1,5c bei uns an? - Nein, er kommt mit c an.
Was wenn wir einen Lichtstrahl in Richtung dieses Raumschiffs schicken? Kommt der dann mit 1,5c bei ihm an? - Nein, er kommt mit c an.
Marco Polo
07.06.18, 18:00
Abgesehen davon, hat das Universum natürlich keinen Mittelpunkt.
oder würde der Beobachter der sich im mittelpunkt des University befinden würde, auch nur c messen können.
Hallo,
bei mir hat es Jahre gedauert, bis ich es (halbwegs) verstanden habe, was genau damit gemeint ist:
Es gibt keinen Mittelpunkt.
Stell dir vor das Universum ist bereits unendlich groß (zum Zeitpunkt des Urknalls) - wie eine Tischdecke (2D Fall).
Jetzt dehnt sich diese unendlich große Tischdecke mit Karomustern aber aus (überall).
....
Den Rest kann ich nicht genau beantworten.
Viele Grüße
Slash
Abgesehen davon, hat das Universum natürlich keinen Mittelpunkt.
Echt? Weiß man das schon? :confused:
Stell dir vor das Universum ist bereits unendlich groß (zum Zeitpunkt des Urknalls) - wie eine Tischdecke (2D Fall).
Jetzt dehnt sich diese unendlich große Tischdecke mit Karomustern aber aus (überall).
Dass das Universum unendlich groß wäre, halte ich nicht für gesichert.
Dass das Universum unendlich groß wäre, halte ich nicht für gesichert.
Im Standardmodell ist es praktisch unendlich groß. Ob es innerhalb des Messfehlers nun extrem oder unendlich groß ist, macht im Rahmen dieses Themas (bis hierher) keinen Unterschied.
mergellina
07.06.18, 19:08
ok...
ich dachte das Universum war auf kleinstem Raum komprimiert... nach der Urknalltheorie. dann müsste das doch der "Mittelpunkt" sein.
und das hätte ich eben als Bezugspunkt zur Geschwindigkeitsmessung angenommen.
das mit dem Raumschiff ist ja ok, aber da wäre ja ich jedesmal der, der nur c feststellen würde.
aber bei meinem Beispiel gäbe es ja 2 Beobachter.
d.h. dann dass jeder c messen würde?
der 1. die Fluchtgeschwindigkeit des Universums (c), der 2. das von der Erde ausgestrahlte Licht ebenfalls nur c
ich dachte das Universum war auf kleinstem Raum komprimiert... nach der Urknalltheorie. dann müsste das doch der "Mittelpunkt" sein.
Diese populärwissenschaftliche Darstellung sieht im TV zwar immer wieder recht beeindruckend aus, ist aber bei genauer Betrachtung irreführend bis falsch.
d.h. dann dass jeder c messen würde?
c ist seit 1983 eine fest definierte Zahl: https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit .
Im Standardmodell ist es praktisch unendlich groß.
Nicht zwingend, denk an den 3-Torus. Aber diese nicht triviale Lôsung erscheint wenig wahrscheinlich.
das mit dem Raumschiff ist ja ok, aber da wäre ja ich jedesmal der, der nur c feststellen würde.
aber bei meinem Beispiel gäbe es ja 2 Beobachter.
d.h. dann dass jeder c messen würde?
der 1. die Fluchtgeschwindigkeit des Universums (c), der 2. das von der Erde ausgestrahlte Licht ebenfalls nur c
Beim Beispiel mit dem Raumschiff kannst du c sowohl im Raumschiff als auch auf der Erde messen, sogar gleichzeitig und "direkt nebeneinander", und jeder wird trotzdem c messen.
Im gesamten Universum ist es nicht anders. Egal, wo du bist und wie du dich bewegst und woher der Lichtstrahl kommt, misst du seine Geschwindigkeit, wird immer c das Ergebnis sein. ;)
Marco Polo
07.06.18, 20:38
Echt? Weiß man das schon? :confused:
Zumindest geht man davon aus. Der Urknall hat nicht an einer bestimmten Stelle im Raum stattgefunden, die man jetzt als Mittelpunkt des Universums identifizieren könnte. Zum Zeitpunkt des Urknalls gab es noch keinen Raum.
Zumindest geht man davon aus. Der Urknall hat nicht an einer bestimmten Stelle im Raum stattgefunden, die man jetzt als Mittelpunkt des Universums identifizieren könnte.
Was aber nicht heißt, dass das Universum nicht einen Mittelpunkt hat, oder?
Zum Zeitpunkt des Urknalls gab es noch keinen Raum.
Wie kann man das feststellen?
Zumindest geht man davon aus. Der Urknall hat nicht an einer bestimmten Stelle im Raum stattgefunden, die man jetzt als Mittelpunkt des Universums identifizieren könnte. Zum Zeitpunkt des Urknalls gab es noch keinen Raum.
Zeitpunkt ohne Raum ist problematisch. Urknall meint üblicherweise den dichten heißen Zustand (Stichwort Planckskala) des frühen Universums. Was aber nichts daran ändert, daß es keinen Mittelpunkt hat.
Urknall meint üblicherweise den dichten heißen Zustand (Stichwort Planckskala) des frühen Universums.
Okay, damit kann ich dann schon mehr Anfangen. Aber wie gesichert ist das jetzt wirklich? Ich meine, die rechnen ja nur von der jetzigen Ausdehnungsgeschwindigkeit zurück, schließen auf eine gewisse Dichte und Temperatur und man bekommt ein Modell, das vorhersagt, dass der Raum ab einem gewissen Zeitpunkt optisch undurchsichtig war, und die weitesten Blicke in die Entfernung, lassen diese "Undurchsichtigkeit" mit diesem errechneten Zeitpunkt vergleichen. So ist es oder? Aber was weiß man von dem Zustand davor wirklich? Oder meint zu wissen? Das sind ja alles noch recht unüberprüfbare Modelle oder?
Aber was weiß man von dem Zustand davor wirklich? Oder meint zu wissen? Das sind ja alles noch recht unüberprüfbare Modelle oder?
Ja. Vor diesem heißen und dichten Zustand gilt die Epoche der Inflation als durch Indizien gut gesichert. Ein Nachweis durch primordiale Gravitationswellen steht aber aus. Zu ‘Inflation’ kannst du bei Wikipedia nachlesen.
Okay, damit kann ich dann schon mehr Anfangen. Aber wie gesichert ist das jetzt wirklich? Ich meine, die rechnen ja nur von der jetzigen Ausdehnungsgeschwindigkeit zurück, schließen auf eine gewisse Dichte und Temperatur und man bekommt ein Modell, das vorhersagt, dass der Raum ab einem gewissen Zeitpunkt optisch undurchsichtig war, und die weitesten Blicke in die Entfernung, lassen diese "Undurchsichtigkeit" mit diesem errechneten Zeitpunkt vergleichen. So ist es oder? Aber was weiß man von dem Zustand davor wirklich? Oder meint zu wissen? Das sind ja alles noch recht unüberprüfbare Modelle oder?Zum einen sieht man im CMB die eingefrorenen Oszillationen (https://de.wikipedia.org/wiki/Baryonische_akustische_Oszillation). Die geben direkt Hinweis auf das, was bis dahin passiert ist, auch auf dunkle Materie. Zum anderen kann man die Elementhäufigkeit im Universum mit den Modellen der Nukleosynthese (https://de.wikipedia.org/wiki/Primordiale_Nukleosynthese) vergleichen und hat so direkte Hinweise auf die Physik wenige Minuten nach dem Urknall.
Außerdem ist der Temperatur- und Dichtebereich Sekundenbruchteile nach dem Urknall in heutigen Beschleunigern erreichbar. Man kennt also die Physik, die sich bis dahin abspielt, recht genau. Das heißt, dass der heiße, dichte Anfangszustand etwa eine Sekunde nach dem Urknall (spätestens aber 3 Minuten nach dem Urknall) nicht nur außer Frage steht, sondern auch recht gut charakterisiert werden kann.
Die Aussage, dass das Universum keinen Mittelpunkt hat, trifft in dieser Sicherheit nur für das mathematische Modell zu. Experimentell bedeutet sie, dass im gesamten sichtbaren Universum bisher keine Hinweise darauf gefunden wurden, dass das Universum auf großen Skalen ungleichmäßig wäre. Damit gibt es auch keinerle Hinweis auf einen physikalisch ausgezeichneten Mittelpunkt.
Dass das Universum unendlich groß wäre, halte ich nicht für gesichert.
Ok.
Ich komme ohnehin nicht zurecht mit den (populären) Erklärungen.
Manche sagen bspw. dass Universum einst nur so groß war wie eine Planck-Länge oder ein Atom.
Aber bezieht sich das auf das gesamte Universum oder auf das (jetzt) sichtbare Universum?
:confused:
Manche sagen bspw. dass Universum einst nur so groß war wie eine Planck-Länge oder ein Atom.
Aber bezieht sich das auf das gesamte Universum oder auf das (jetzt) sichtbare Universum?
Solche Angaben beziehen sich auf das sichtbare Universum zum Zeitpunkt der sog. Planck-Ära (https://de.wikipedia.org/wiki/Urknall). Wenn das Universum räumlich unendlich groß ist, war es das auch zu diesem Zeitpunkt. Eine Plancklänge*unendlich = unendlich.
wenn wir auf der Erde einen Lichtstrahl in das Universum schicken, breitet sich das Licht ja mit Lichtgeschwindigkeit c aus.
Diese Aussage ist so verkehrt dass sie noch nicht einmal falsch ist. Wenn du eine sinnvolle Aussage machen willst musst du dazusagen in wessen Bezugssytem das Licht wie schnell sein soll. Im Bezugssystem eines Beobachters auf der Erde bewegt sich Licht im Weltraum ein bisschen schneller als c, und im Bezugssystem eines Beobachters im Weltraum bewegt es sich in der Nähe der Erde ein bisschen langsamer (das nennt man den Shapiro-Effekt). Wenn dein Lichtstrahl bis zum Hubbleradius gereist ist enfernt er sich dort pro 1 Sekunde um 2 Lichtsekunden von dir (oder wenn er in die andere Richtung, nämlich in deine fliegt, behält er relativ zu dir den gleichen Abstand).
https://www.youtube.com/watch?v=938_TNP4aUs&t=1h30m40s,
http://org.yukterez.net/st1.png
Für einen beliebig bewegten Beobachter B, der an einem beliebigen Raumzeitpunkt P lokalisiert ist, breitet sich jedes beliebige Lichtsignal im Vakuum - gemessen lokal bei P relativ zu B - immer mit exakt c aus.
Für einen beliebig bewegten Beobachter B, der an einem beliebigen Raumzeitpunkt P lokalisiert ist, breitet sich jedes beliebige Lichtsignal im Vakuum - gemessen lokal bei P relativ zu B - immer mit exakt c aus.
Das gilt allerdings nur bei entsprechend angepassten Koordinaten. I.A. ergibt die Skalierung der raumartigen Koordinaten eine ortsabhängige Lichtgeschwindigkeit. Es hängt also von der Interpretation, bzw. der Verwendung der Koordinaten ab.
Zum einen sieht man im CMB die eingefrorenen Oszillationen (https://de.wikipedia.org/wiki/Baryonische_akustische_Oszillation). Die geben direkt Hinweis auf das, was bis dahin passiert ist, auch auf dunkle Materie. Zum anderen kann man die Elementhäufigkeit im Universum mit den Modellen der Nukleosynthese (https://de.wikipedia.org/wiki/Primordiale_Nukleosynthese) vergleichen und hat so direkte Hinweise auf die Physik wenige Minuten nach dem Urknall.
Außerdem ist der Temperatur- und Dichtebereich Sekundenbruchteile nach dem Urknall in heutigen Beschleunigern erreichbar. Man kennt also die Physik, die sich bis dahin abspielt, recht genau. Das heißt, dass der heiße, dichte Anfangszustand etwa eine Sekunde nach dem Urknall (spätestens aber 3 Minuten nach dem Urknall) nicht nur außer Frage steht, sondern auch recht gut charakterisiert werden kann.
Die Aussage, dass das Universum keinen Mittelpunkt hat, trifft in dieser Sicherheit nur für das mathematische Modell zu. Experimentell bedeutet sie, dass im gesamten sichtbaren Universum bisher keine Hinweise darauf gefunden wurden, dass das Universum auf großen Skalen ungleichmäßig wäre. Damit gibt es auch keinerle Hinweis auf einen physikalisch ausgezeichneten Mittelpunkt.
Sehr interessant! Danke!
Ja. Vor diesem heißen und dichten Zustand gilt die Epoche der Inflation als durch Indizien gut gesichert. Ein Nachweis durch primordiale Gravitationswellen steht aber aus. Zu ‘Inflation’ kannst du bei Wikipedia nachlesen.
Ebenfalls danke!
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