Raumdehnung vs. Bewegung durch den Raum

[Ich]

Hi Phillip Wehrli,

Zitat von Phillip Wehrli

Aber wenn man über das Universum nachdenkt, muss man schon wissen, dass eigentlich etwas ganz anderes passiert.

Man sollte dann bewandert sein in FRW-Koordinaten, weil die eine sehr schöne Modellbildung des Universums erlauben. Und man sollte aber auch wissen, dass keineswegs "eigentlich etwas ganz anderes" passiert. Sondern es passiert genau das, dass sich nämlich an jedem Punkt des Universums die fundamentalen Beobachter voneinander wegbewegen. Mit keinem Messgerät könnte man nachweisen, dass sie sich "eigentlich" nicht bewegen, und auch theoretisch bewegen sie sich nach allen üblichen Definitionen. Warum sollte man also sowas behaupten? Was soll das bringen, ausser Konfusion und unnötigen Mystizismus?

Hi Timm,

Zitat von Timm

Nach Wheeler "Gravitation und Raumzeit" zeigt auch der Verlauf (Konvergieren, Divergieren) der Geodäten von Testpartikeln die Krümmung an. Mir erscheint das plausibel. Da, wo zeitartige Geodäten konvergieren, sollte das auch für Null-Geodäten gelten.

Klar zeigt das Raumzeitkümmung an. Aber eben nicht Raumkrümmung. Nimm unser Universum in FRW-Koordinaten: es expandiert beschleunigt, also bewegen sich besagte Teilchen auch beschleunigt voneinander weg, es existiert also Raumzeitkrümmung. Der FRW-Raum ist trotzdem flach. Diese Partikel zeigen nicht Krümmung des Raumes an.

p.s.: Kann es sein, dass sich die Software extrem unangenehm verhält, wenn ein Beitrag zu lang wird??

[Bauhof]

Zitat von Ich

... ich scheine noch nicht ganz durchgedrungen zu sein mit der Definition meines Standpunkts. Deshalb nochmal besonders deutlich, bevor ich auf einzelne Punkte eingehe: Randbedingung: Wir betrachten ein Stück Universum, wegen mir ein paar Milliarden Kilometer Durchmesser, aber mit einfacher Topologie (man kommt also nicht wieder am Startpunkt raus, wenn man weit genug geradeaus reist).
Behauptung: Die Galaxien in diesem Stück Universum bewegen sich voneinander weg. Punkt. Das ist kein Hilfskonstrukt, keine Näherung, und es passiert auch nicht eigentlich etwas ganz anderes. Sondern das ist ganz genau das, was passiert.

Hallo Ich,

ich sehe es als problematisch, dass du dich darauf versteifst, dass die Galaxien sich bewegen. Ich würde es allgemeiner beschreiben:

Die Entfernungen zwischen den Galaxien vergrößern sich infolge der Universum-Expansion.

Das schließt beides ein: Die Raumdehnung auf großen Skalen und die kinematische Betrachtung auf kleinen Skalen. Durch deine Formulierung wird die Raumdehnung auf großen Skalen m.E. ausgeschlossen. Schließt du die Raumdehnung auf großen Skalen tatsächlich aus?

M.f.G. Eugen Bauhof

[Ich]

Hallo Bauhof,

ich sehe es als problematisch, dass du dich darauf versteifst, dass die Galaxien sich bewegen.

Den Vorwurf kann ich nicht nachvollziehen. Ich habe mehrfach klargemacht, dass Bewegung und "Raumdehnung" exakt dasselbe sind auf kleinen Skalen. Wo versteife ich mich da?
Ich betone natürlich die Beschreibung als Bewegung, das hat mehrere Gründe:
1. Ist es die einzig sinnvolle Beschreibung für lokale Phänomene. Das kann jeder bestätigen, der schon mal versucht hat, z.B. das Erde-Mond System in FRW-Koordinaten zu beschreiben.
2. Ist es genau das, was man auch beobachtet und misst. Die Beschreibung als Raumdehnung kommt erst später als globales Phänomen.
3. Ist es dementsprechend auch genau das, was der Laie eigentlich auch erwarten und verstehen würde - wenn er nicht der Populärwissenschaft ausgesetzt wäre.
4. Wird von letzterer immer wieder fälschlicherweise betont, dass man diese Bewegung ja nicht als Bewegung verstehen dürfe. Was hochgradig verwirrend ist und bei allen so konditionierten Leuten den Eindruck erweckt, man könne noch nicht mal die Physik im Sonnensystem verstehen, weil alles so viel komplizierter ist. Das ist ziemlich kontraproduktiv.

Ich würde es allgemeiner beschreiben:

Die Entfernungen zwischen den Galaxien vergrößern sich infolge der Universum-Expansion.

Inwiefern ist das allgemeiner? Ich sehe hier irgendwie nicht den Zusatz, dass "sich vergrößernde Entfernung" eineindeutig mit "Bewegung" zu identifizieren ist. Darum geht's aber. Außerdem sehe ich in deine Formulierung einen implizierten Kausalbezug - Universumsexpansion bewirkt Abstandsvergrößerung - statt zweier grundsätzlich gleichwertiger Beschreibungen desselben Phänomens. Diesen Bezug sehe ich als sachlich falsch.

Das schließt beides ein: Die Raumdehnung auf großen Skalen und die kinematische Betrachtung auf kleinen Skalen.

Das mit den kleinen Skalen sehe ich da nicht. Wenn jemand nachfragt, wo denn da nun der Unterschied zu einer "herkömmlichen Bewegung" (vielleicht gar noch mit dem Zusatz "durch den Raum" statt "des Raumes") ist, was sagst du?

Durch deine Formulierung wird die Raumdehnung auf großen Skalen m.E. ausgeschlossen. Schließt du die Raumdehnung auf großen Skalen tatsächlich aus?

Ich weiß nicht, welche Formulierung du meinst. Kannst du das bitte zitieren, und erläutern, inwiefern es "Raumdehnung auf großen Skalen" ausschließt?
Wobei ich ganz ehrlich sage, dass ich den Begriff "Raumdehnung" in der Tat für ziemlich dämlich halte, aber das möchte ich hier (zumindest jetzt) nicht diskutieren. Da tue ich mich mit "Raumexpansion" schon leichter, wenn man es als globales Phänomen versteht.

[Timm]

Ich will versuchen einen Zwischenstand der Diskussion herzustellen. Geht es um ein physikalisches Konzept oder um die Wahl von Koordinaten?

Eugen hat völlig zurecht darauf hingewiesen, daß es zumindest in der deutschsprachigen Literatur nur den expandierenden Raum als Erklärung für die kosmologische Rotverschiebung gibt. Auch im Fließbach wird eine Alternative nicht diskutiert. Auf eine Ausnahme - den Artikel von Davis im SdW - hatte ich hingewiesen. Ein Grund könnte schlicht sein, daß mitbewegte Koordinaten problemlos mit allen Beobachtungen im Einklang sind, weshalb also sich nicht damit zufrieden geben?

Manchen Kosmologen ist diese Haltung jedoch zu einseitig. Ein Dutzend oder mehr befassen sich in Fachartikeln mit einer zur Raumexpansion alternativen kinematischen Betrachtungsweise. Davon habe ich 6 oder 7 gelesen und dann recherchiert, ob andere Kosmologen das kritisieren, habe aber nichts gefunden. Mein Fazit ist, wenn deutschsprachig so wenig darüber geschrieben wird, muß das keineswegs bedeuten, daß die Verfasser eine kinematische Alternative für falsch halten.

Ganz anders - keinerlei Dissens - ist die Situation beim leeren Universum. Bei Milne handelt es sich um ein Explosionsszenario, bei dem im Urknall masselos gedachte Partikel gleichzeitig mit einem Geschwindigkeitsspektrum von 0 bis c aus einem Punkt herausfliegen und sich trägheitslos mit v = const. entfernen. Unter diesen Bedingungen ist es nicht verwunderlich, daß beliebige Beobachter dasselbe sehen, den Hubble Fluß v = H*r. Milne wollte nachweisen, daß ein solches SRT Universum isotrop ist. Meines Wissens geht die Bezeichnung "Kosmologisches Prinzip" sogar auf Milne zurück.

Wirklich überraschend war die spätere Erkenntnis, daß Milne's Explosionsszenario mit dem leeren expandierenden FRW Universum mathematisch (Koordinatentransformation) äquivalent ist. Anders gesagt ist die Explosion in diesem speziellen Fall offenbar kein vom expandierenden Raum zu unterscheidendes physikalisches Konzept (Dinge bewegen sich voneinander weg). Im Falle des leeren Universums haben wir also kein Problem mit der Feststellung: Bewegung durch den Raum ist äquivalent zu Expansion des Raumes. Weshalb wird daraus ein Problem, sobald Masse hinzu kommt? Weil es dann das globale Inertialsystem nicht mehr gibt?

Ned Wright schreibt dazu in einer FAQ:

Are galaxies really moving away from us or is space just expanding?
This depends on how you measure things, or your choice of coordinates. In one view, the spatial positions of galaxies are changing, and this causes the redshift. In another view, the galaxies are at fixed coordinates, but the distance between fixed points increases with time, and this causes the redshift. General relativity explains how to transform from one view to the other, and the observable effects like the redshift are the same in both views. Part 3 of the tutorial shows space-time diagrams for the Universe drawn in both ways.

Zu deutsch:
Bewegen sich die Galaxien wirklich weg, oder expandiert der Raum?

Das hängt davon ab, wie man mißt bzw. von der Wahl der Koordinaten. In einer Sicht beruht die Rotverschiebung darauf, daß sich die Positionen der Galaxien im Raum ändern. In der anderen Sicht sind die Positionen der Galaxien fest, aber der Abstand zwischen ihnen wächst mit der Zeit. Die ART erklärt die Transformation der einen Sicht in die andere und die beobachteten Effekte wie die Rotverschiebung sind bei beiden gleich. ....

Es mag durchaus Kosmologen geben, die sagen, man könne die Fluchtbewegung der Galaxien *nur* mit der Expansion des Raumes erklären. Aber meines Wissens beruft sich auch keiner auf Beobachtungen, die eine alternative kinematische Sicht ausschließen. Wie sollte das auch sein, wenn beide Sichtweisen über eine Koordinatentransformation zusammenhängen?

Gruß, Timm

[Bauhof]

Zitat von Timm

Mein Fazit ist, wenn deutschsprachig so wenig darüber geschrieben wird, muß das keineswegs bedeuten, daß die Verfasser eine kinematische Alternative für falsch halten.

Hallo Timm,

das habe ich seit 30 Jahren ganz anders in Erinnerung. Alle Autoren weisen darauf hin, dass die Sicht als "Flucht-Bewegung" der Galaxien falsch sei. Nur der Raum dazwischen dehnt sich aus. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass es sich um keine Explosion handelt, die von einem Punkt ausgeht. Der "Altmeister" der Kosmologen, Edward Harrison, erklärt das in aller Ausführlichkeit

Auch in angloamerikanischen Büchern, die ins Deutsche übersetzt wurden, habe ich nichts anderes gelesen. Wenn die 'kinematische Alternative' zur Standard-Kosmologie gehören würde, hätte sich bestimmt ein deutscher Verleger dafür gefunden.

Die einzige kinematische Alternative, die ich kenne, ist die von Milne. Wird irgendwo die Möglichkeit der Falsifizierung der 'kinematische Alternative' erwähnt?

M.f.G. Eugen Bauhof

[Timm]

Hallo Eugen,

Zitat von Bauhof

das habe ich seit 30 Jahren ganz anders in Erinnerung. Alle Autoren weisen darauf hin, dass die Sicht als "Flucht-Bewegung" der Galaxien falsch sei. Nur der Raum dazwischen dehnt sich aus. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass es sich um keine Explosion handelt, die von einem Punkt ausgeht. Der "Altmeister" der Kosmologen, Edward Harrison, erklärt das in aller Ausführlichkeit

Auch in angloamerikanischen Büchern, die ins Deutsche übersetzt wurden, habe ich nichts anderes gelesen. Wenn die 'kinematische Alternative' zur Standard-Kosmologie gehören würde, hätte sich bestimmt ein deutscher Verleger dafür gefunden.

Die einzige kinematische Alternative, die ich kenne, ist die von Milne. Wird irgendwo die Möglichkeit der Falsifizierung der 'kinematische Alternative' erwähnt?

Ich glaube Dir aufs Wort, daß Du das anders in Erinnerung hast. Mir ging es ja viele Jahre nicht anders.

Das Gedankenexperiment von Harrison wurde von Bunn&Hogg widerlegt (Paralleltransport der 4-Geschwindigkeit auf dem Pfad des Photons), darauf habe ich irgendwo im Thread hingewiesen.

Wie sollte man etwas falsifizieren können, das im Prinzip auf einer Koordinatentransformation beruht?

Außerdem würde mich interessieren, wie Du die FAQ von Ned Wright interpretierst? Die geht mit Davis und den anderen Kosmologen konform. Warum wird diesen Kosmologen nicht vehement widersprochen?

Gruß, Timm

[Ich]

Hi Bauhof,

das lustige an diesem Thema ist ja eben, dass man da gegen beliebig viele Vorurteile anreden kann und schnell auf der Seite "Gegen den Mainstream" eingeordnet wird. Meine Frage an dich: du hast es hier mit einigen zienlich eindeutigen Aussagen anerkannter Kosmologen zu tun, die die Möglichkeit der "kinematischen Sichtweise" als selbstverständlich darstellen und das auch begründen. Du kennst außerdem die Aussagen vieler populärwissenschaftlicher Darstellungen und zumindest eines Kosmologen, dass dies nicht erlaubt sei.
Gibt es irgendeine Möglichkeit, dieses "Patt" aufzuheben? Ich kenne deinen Hintergrund nicht, kann man da irgendwelche mathematischen oder physikalischen Argumente bringen, die das nachvollziehbar machen? Die erforderliche Mathematik wäre Kettenregel, die erforderliche Physik eine Bewegungsgleichung, ferner Koordinatentransformationen. Nicht unbedingt einfach, aber relativ kurz zu halten. Das könnten wir probieren.
Wenn du lieber von deutschsprachigen Autoritäten hören würdest, dann muss ich passen. Auf die Art könnten wir die Diskussion wahrscheinlich nicht entscheiden.

[Bauhof]

Zitat von Ich

Wenn du lieber von deutschsprachigen Autoritäten hören würdest, dann muss ich passen. Auf die Art könnten wir die Diskussion wahrscheinlich nicht entscheiden.

Hallo Ich,

so ist es.
Bei englischsprachigen Texten muss ich leider passen. Ich besitze viele Bücher und ich bin schon froh, wenn ich diese einigermaßen verstehe. Da habe ich nicht die geringste Zeit, mich auch noch in englischsprachige Texte einzulesen. Wenn wirklich durchgreifend neue Erkenntnisse in Sachen Kosmologie in Amerika erscheinen, werden diese sicherlich irgendwann ins Deutsche übersetzt.

M.f.G. Eugen Bauhof

[Marcus Ulpius]

Hallo Bauhof,

nachdem ich von mehreren Usern auf diesen Thread hier aufmerksam gemacht wurde:
Man fragt sich schon wie Friedmann, Lemaitre etc. überhaupt auf die Idee eines expandierenden Raums kommen konnten:
Die kinematische Erklärung ist doch viel naheliegender (Kein geringerer als Hubble z.B. soll diese Ansicht favorisiert haben ... Aber anscheinend hörte niemand auf ihn).
Man sollte deshalb dafür, dass sie der Physikwelt endlich - nach fast 100 Jahren der Stagnation/des Festhaltens an falschen Sichtweisen - die Augen geöffnet haben, die betreffenden Physiker möglicherweise sogar für den Nobelpreis vorschlagen.......

Zitat von Bauhof

das habe ich seit 30 Jahren ganz anders in Erinnerung. Alle Autoren weisen darauf hin, dass die Sicht als "Flucht-Bewegung" der Galaxien falsch sei. Nur der Raum dazwischen dehnt sich aus. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass es sich um keine Explosion handelt, die von einem Punkt ausgeht. Der "Altmeister" der Kosmologen, Edward Harrison, erklärt das in aller Ausführlichkeit.

Lass dich nicht ins Bockshorn jagen: Das ist völlig korrekt so wie du es hier schreibst.
Daran hat sich nichts geändert (Und ich wage einmal die Prognose daran wird sich auch nie etwas ändern).

wkr
Marcus

[Marcus Ulpius]

Zitat von Ich

Fehler eingestehen zu können ist aber eine Grundforderung, die ich an potentielle Diskussionspartner habe. ..... Du hast mit doch eher aggresiver Rhetorik ziemlichen Stuss behauptet, da erwarte ich, dass du dich ähnlich deutlich auch wieder davon distanzierst. ........ Es ist am Dozenten, seine Lehrinhalte auf gesichertes Wissen - sprich: Lehrbücher - zurückzuführen. Und ich verstehe richtig, dass du das nicht kannst. Ergo hast du diese deine Ansicht nicht zu dozieren, sondern zu diskutieren. ........... Dann gibt es da eine Grundfähigkeit, die jeder Dozent mitbringen muss: er muss unterscheiden zwischen eigener Meinung und dem Lehrbuchwissen .........

Also irgendwie fühlt man sich schon wie im falschen Film...............

Ich denke es ist jetzt langsam aber sicher an der Zeit für dich eine fachlich saubere und unzweideutige Stellungnahme zu dem hier dozierten Themenkomplex abzugeben, "Ich".

Zitat von Marcus Ulpius

Ich halte es fachlich-inhaltlich (stellenweise) für unverantwortlich was er hier abliefert.