Hallo Hawkwind,
Zitat:
Zitat von Hawkwind
Die Theoretikerin Emmi Nöther hat einen ganz allgemeinen Zusammenhang zwischen Symmetrien und daraus folgenden Erhaltungsgrößen bewiesen: jede kontinuierliche Symmetrie impliziert danach die Erhaltung einer entsprechenden physikalischen Größe ("Nöther-Theorem").
So kann man die Energie aufgrund dieses Theorems als genau die
Erhaltungsgröße definieren, die aus der zeitlichen Translationsinvarianz der Bewegungsgleichungen folgt.
Ein expandierendes Universum hat aber nun eine zeitabhängige Metrik. Da die kosmologische Rotverschiebung auf die Expansion zurückgeht, verletzt sie die Energieerhaltung.
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Die Autorin Tamara M. Davis bezieht sich zu Beginn des Artikels auf Emmy Noether.
Dann folgt die übliche pars pro toto Betrachtung. In einem mitexpandierenden Teil des Universums bleibt die Zahl der Galaxien und auch der Photonen erhalten. Deren Energie nimmt mit der Expansion ab, wie auch im mitexpandierenden BS die kinetische Energie von Materie mit Eigengeschwindigkeit. Selbst wenn der Anteil der dunklen Energie zeitlich konstant ist, sollte demnach die Energie im Laufe der Expansion abnehmen.
Dann kommt die Autorin auf das Noether Theorem zurück. Es sei nicht anwendbar, weil das Universum nicht zeitsymmetrisch ist. Von daher keine Forderung nach Energieerhaltung. Und schließlich sei die Gravitationsenergie nicht eindeutig definierbar. Fazit: Die Gesamtenergie des Alls "ist einfach undefinierbar".
Zum Schluß kommt ein ziemlich revolutionärer oder sollte man sagen mutiger(?) Gedanke.
Zitat:
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Tamara M. Davis: Der leere Raum hat keine physikalische Realität. Wenn Galaxien sich voneinander entfernen, steht es uns darum frei, diese Relativbewegung wahlweise als "Expansion des Raumes" oder als "Bewegung durch den Raum" zu betrachten.
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Fasst man jedoch die Rotverschiebung weit entfernter Galaxien als Dopplereffekt auf, dann erleiden Photonen auf ihrem Weg keinen Energieverlust! Man kann gespannt sein, welche Diskussion sich daran entzünden wird.
Zitat:
Zitat von Hawkwind
Die auf diese Weise verloren gehende Energie geht nach meinem Verständnis nirgendwo hin - sie wird vernichtet.
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Das gefällt mir deshalb nicht ganz so gut, weil ja die Energie in einem kollabierenden Universum wiedergewonnen werden könnte. Vielleicht sollte man die Energie des Universums einfach als Funktion des Skalenfaktors sehen.
Auf eine thermodynamische Betrachtung verzichtet die Autorin. Mir gefällt nach wie vor gut, was der Kosmologe Edward R. Harrison dazu sagt, in seinem Buch "Kosmologie" (Eugen, Du besitzt es auch). Das Universum leistet, da es keinen Rand hat, bei der Expansion keine Arbeit (im Gegensatz zur Dampfmaschine). Deshalb kann während der Expansionsphase die Energie nicht erhalten bleiben.
Ich bin von dem Artikel nicht übermäßig beeindruckt. Vor allem fehlt mir eine übergeordnete Analyse sich widersprechender Teilaspekte.
Gruß, Timm