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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #11  
Alt 16.02.14, 20:02
Jogi Jogi ist offline
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Registriert seit: 02.05.2007
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Eine Veränderung der Radiosignallaufzeit würde eine Veränderung des Abstandes bedeuten, ganz gleich, wie groß der Abstand tatsächlich ist.
...und das wage ich, zu bezweifeln.

Wie Einstein sagte, es handelt sich bei der Expansion nicht um Raum-, sondern um Raumzeitexpansion.
Und weil das so ist, wird die die rein räumliche Abstandsvergrößerung durch eine abnehmende Signallaufzeitdilatation kompensiert.
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Die Geschichte wiederholt sich, bis wir aus ihr gelernt haben.
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  #12  
Alt 16.02.14, 20:19
Timm Timm ist offline
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Registriert seit: 26.03.2009
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Hallo Eugen,

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Jede der beiden Sonden bringt sich relativ zur Hintergrundstrahlung in Ruhe. Wenn das so ist, dann befinden sich beide Sonden auch relativ zueinander in Ruhe, weil jede Sonde sich relativ zur Hintergrundstrahlung in Ruhe befindet.
Wie meinst Du mit "relativ zueinander in Ruhe"? Ändert sich der raumartige Abstand bei aufeinander folgenden festen Zeitpunkten nicht?

Zitat:
Eine Veränderung der Radiosignallaufzeit würde eine Veränderung des Abstandes bedeuten, ganz gleich, wie groß der Abstand tatsächlich ist.
Nur damit Klarheit herrscht, Du erwartest beim expandierenden Universum zunehmende Laufzeiten, also zunehmende Abstände, oder?

Gruß, Timm
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #13  
Alt 17.02.14, 10:57
Timm Timm ist offline
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Registriert seit: 26.03.2009
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Jogi Beitrag anzeigen
...und das wage ich, zu bezweifeln.

Wie Einstein sagte, es handelt sich bei der Expansion nicht um Raum-, sondern um Raumzeitexpansion.
Und weil das so ist, wird die die rein räumliche Abstandsvergrößerung durch eine abnehmende Signallaufzeitdilatation kompensiert.
Jogi, vielleicht sollten wir uns erst mal einigen, was wir unter Abstand in gekrümmter Raumzeit meinen.

Abstand in mitbewegten Koordinaten: Der ist im dynamischen FRW Modell zeitlich konstant, die Galaxien bewegen sich nicht voneinander fort. Wenn das so ist, sagt Eugen, die Signallaufzeiten aber zunehmen, kann das nur durch eine Dehnung des Raums erklärt werden.

Abstand definiert als "Eigenlänge" (proper distance): Die Länge zwischen 2 Objekten zu einem festen Zeitpunkt, gemessen mit Maßstäben. Diesen Abstand kann man deshalb mit Lichtsignalen nicht messen, er ist ja raumartig.

Welche Abstandsdefinition meinst Du nun mit "räumliche Abstandsvergrößerung "? Und was bedeutet "abnehmende Signallaufzeitdilatation" konkret bezogen auf die Signallaufzeiten zwischen 2 mitbewegten Objekten? Ich will nur Missverständnisse ausschließen.

Gruß, Timm
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  #14  
Alt 17.02.14, 11:18
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Mit einer kettenartigen Messung von Zweiweg-Lichtlaufzeiten (Radar-Distance)?
Angenommen, es gelingt eine Abstandsänderung zwischen 2 inertialen Objekten zu detektieren. Vielleicht nicht den exakten Abstand zu festen Zeitpunkten, aber zumindest 'nimmt zu' oder 'nimmt ab'. Welches Kriterium bräuchte man dann, um diesen Befund als Raumdehnung oder als Auseinander-Bewegung, oder als beides kombiniert zu unterscheiden?
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  #15  
Alt 17.02.14, 11:26
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Wie meinst Du mit "relativ zueinander in Ruhe"? Ändert sich der raumartige Abstand bei aufeinander folgenden festen Zeitpunkten nicht?
Hallo Timm,

ich weiß nicht was du mit "raumartigen" Abstand meinst. Wenn das Universum nicht expandiert, dann ändert sich der Abstand zwischen den beiden Sonden zu keinem Zeitpunkt.

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Nur damit Klarheit herrscht, Du erwartest beim expandierenden Universum zunehmende Laufzeiten, also zunehmende Abstände, oder?
Ja, wenn das Universum expandiert, dann erwarte ich mit dem Fortschreiten der Zeit zunehmende Abstände zwischen den beiden Sonden, obwohl sie sich relativ zur kosmischen Hintergrundstrahlung nicht bewegen.

Ich wundere mich ein wenig, denn das von mir vorgestellte Gedankenexperiment basiert doch nur auf die hausbackene Standard-Kosmologie, wie sie z.B. der Physiker Martin Bäker hier anschaulich vorstellt.

M.f.G. Eugen Bauhof
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ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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  #16  
Alt 17.02.14, 16:28
Ich Ich ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Bauhof
Ja, wenn das Universum expandiert, dann erwarte ich mit dem Fortschreiten der Zeit zunehmende Abstände zwischen den beiden Sonden, obwohl sie sich relativ zur kosmischen Hintergrundstrahlung nicht bewegen.

Ich wundere mich ein wenig
Ich denke Timm fragt nach folgendem: Man könnte ja auch behaupten, die Schwerpunktsysteme des CMB an den beiden Orten seien nicht zueinander in Ruhe. Dann sind auch die darin ruhenden Sonden nicht zueinander in Ruhe, sondern bewegen sich auseinander. Kann man diese beiden Interpretationen mittels eines Experiments unterscheiden?

Oder, anders ausgedrückt: Dass das Universum expandiert ist klar, das sieht man an den Beobachtungen der Dinge darin, inklusive CMB. Als Grund wird gerne "Raumdehnung" genannt. Kann man diese Raumdehnung durch irgendein lokales Experiment von einer schlichten Auseinanderbewegung der im Raum befindlichen Dinge unterscheiden?
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  #17  
Alt 17.02.14, 17:36
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Ich Beitrag anzeigen
Oder, anders ausgedrückt: Dass das Universum expandiert ist klar, das sieht man an den Beobachtungen der Dinge darin, inklusive CMB. Als Grund wird gerne "Raumdehnung" genannt. Kann man diese Raumdehnung durch irgendein lokales Experiment von einer schlichten Auseinanderbewegung der im Raum befindlichen Dinge unterscheiden?
Hallo ICH,

ja, ich denke, da gibt es unterschiedliche empirische Konsequenzen. Die zeigt Bernulf Knaitscheider in seinem Buch [1] auf. Er zitiert darin ein bekanntes Werk der Kosmologie, nämlich das von Misner, Ch. / Thorne, K. / Wheeler, J.: Gravitation. Er schreibt auf Seite 226 seines Buches [1] folgendes:

Zitat:
Diese zweite Sichtweise, wo die Galaxien durch das metrische Führungsfeld getragen werden, ist natürlich die relativistische, aber der Unterschied ist nicht nur eine philosophische facon de parier, sondern die beiden Deutungen haben auch unterschiedliche empirische Konsequenzen. Wäre die kosmologische Rotverschiebung tatsächlich ein Geschwindigkeits- und kein Expansionseffekt, so würde der Energiefluss S, der von einer Galaxis der Leuchtkraft L auf der Erde gemessen wird, nicht

S = L / 4πR²(1 + z)², sondern S = L / 4πr²(1 + z)⁴ betragen, siehe
Misner, Ch. / Thorne, K. / Wheeler, J.: Gravitation. San Francisco 1973.
S. 794, Exercise 29.5

Man muss allerdings bedenken, dass die beiden Deutungen einen Überschneidungsbereich haben, der bis etwa z = 0,1 reicht. Für solche kosmischen Quellen, die auf Entfernungen stehen, die klein gegenüber der Hubble-Länge (dem beobachtbaren Universum) sind, liefern das klassische Doppler-Gesetz und das Expansion-Rotverschiebung-Gesetz quantitativ gleiche Aussagen.

Dies darf jedoch nicht verschleiern, dass der Unterschied begrifflich wesentlich ist. Das sieht man am besten, wenn man extreme Situationen betrachtet. Relativbewegungen von Galaxien durch den Raum sind durch die Lichtgeschwindigkeit c beschränkt. Aufgrund des v = H•D-Gesetzes gibt es in einer endlichen Entfernung vom Beobachter eine sphärische Fläche, auf der die Galaxien mit c vom Beobachter wegstreben.

Deutet man die Rezessionsbewegungen der Galaxien jetzt als Relativbewegung in einem flachen, undynamischen Hintergrundraum, in einer Arena, die nicht am physikalischen Geschehen teilnimmt, so müsste man sich diese Hubble-Sphäre als einen Rand des Universums vorstellen,...
Das heißt, Misner, Thorne und Wheeler kennen offenbar astronomische Beobachtungen, welche einen Rückschluss darauf zulässt, dass die Universum-Expansion kein Geschwindigkeitseffekt, sondern ein Raumdehnungs-Effekt ist.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1] Kanitscheider, Bernulf
Kosmologie.
Stuttgart 1991
Philipp Reclam jun.
ISBN=3-15-008025-8 (2. Auflage)
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Hermann Minkowski

Ge?ndert von Bauhof (17.02.14 um 17:38 Uhr)
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  #18  
Alt 17.02.14, 19:02
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Hallo Eugen,

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Ja, wenn das Universum expandiert, dann erwarte ich mit dem Fortschreiten der Zeit zunehmende Abstände zwischen den beiden Sonden, obwohl sie sich relativ zur kosmischen Hintergrundstrahlung nicht bewegen.

Ich wundere mich ein wenig, denn das von mir vorgestellte Gedankenexperiment basiert doch nur auf die hausbackene Standard-Kosmologie, wie sie z.B. der Physiker Martin Bäker hier anschaulich vorstellt.
Ja, diese Interpretation findet sich häufig. Dein Gedankenexperiment zeigt zunehmende Abstände. Es geht aber um die Frage, ob die Raumdehnung selbst zumindest im Prinzip meßbar ist. Wenn ich irgendeine Substanz dehne, ihr Aggregatzustand spielt keine Rolle, beobachte ich Veränderungen an ihr.

Gruß, Timm
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  #19  
Alt 17.02.14, 22:10
Jogi Jogi ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Hallo Timm.
Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Jogi, vielleicht sollten wir uns erst mal einigen, was wir unter Abstand in gekrümmter Raumzeit meinen.

Eugen geht bei seinem Aufbau doch erklärtermaßen von ungekrümmter Raumzeit aus, oder irre ich mich?

Zitat:
Welche Abstandsdefinition meinst Du nun mit "räumliche Abstandsvergrößerung "?
Raumartig.
Ohne Berücksichtigung raumzeitlicher Effekte.
(Was aber in der Praxis nicht funktionieren wird...)


Zitat:
Und was bedeutet "abnehmende Signallaufzeitdilatation" konkret bezogen auf die Signallaufzeiten zwischen 2 mitbewegten Objekten?
Okay, das ist mißverständlich ausgedrückt.

Ich versuch's nochmal anders:

Eugen's Experiment soll in unserem realen Universum stattfinden, das, wie ich schon sagte, nirgendwo eine absolute Leere aufweist.
Das Quantenvakuum ist immer und überall da und es dilatiert durch seine (skalare, homogen und isotrop wirkende) Gravitation die Zeit und damit auch die Signalgeschwindigkeit im Vergleich zu einem tatsächlich vollkommen leeren Universum.
Natürlich sind in so einem Vergleich auch die Distanzen verkürzt, was zu eben jener von mir angesprochenen Kompensation führt, also einem Nullergebnis des Experiments.

Unser Universum mit seiner abnehmenden globalen Dichte des Vakuums expandiert asymptotisch zu einem "leeren" Universum, aber wie gesagt, die gravitative Dilatation und Längenkontraktion nehmen dabei im Gleichschritt ab, c bleibt immer c.

Ideal als masselos angenommene Referenzobjekte, die sich zum CMB und somit auch zueinander in Ruhe befinden, vergrößern nur aus Sicht des "leeren" Universums ihren Abstand zueinander.

Innerhalb ihres gegenseitigen Wahrnehmungsbereiches ändert sich (theoretisch) nichts.
Eine Zunahme der Rotverschiebung, die das eine Objekt beim anderen beobachtet, wäre nicht zu erwarten.


Gruß Jogi
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  #20  
Alt 18.02.14, 15:07
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Ist die Dehnung des Raums Physik?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Es geht aber um die Frage, ob die Raumdehnung selbst zumindest im Prinzip meßbar ist. Wenn ich irgendeine Substanz dehne, ihr Aggregatzustand spielt keine Rolle, beobachte ich Veränderungen an ihr.
Hallo Timm,

das ist ein guter Ansatz zum weiteren Verständnis.
Meine Meinung: Die Raumdehnung selbst ist nicht messbar. Der springende Punkt, ist, dass der dreidimensionale Raum allein für sich genommen keine Substanz ist, die sich dehnen kann, gleichgültig, ob sich Materie oder Energie darin befindet.

Ich stelle mir eine Seifenblase vor, die aufgeblasen wird. Auf der Oberfläche der Seifenblase leben (jetzt im Gedankenexperiment) zweidimensionale Wesen, die keine Möglichkeit haben, die dreidimensionale Seifenhaut irgendwie zu erfassen. Für sie existiert nur ein zweidimensionaler Raum. Dass dieser zweidimensionale Raum der Begrenzungsraum einer 3-D-Kugel ist, können sie nicht feststellen.

Nur ein zweidimensionaler Carl Friedrich Gauß könnte mit seinem "hervorragenden Theorem" seinen Mitbewohnern Messvorschriften liefern, mit denen sie die eventuelle Krümmung ihrer zweidimensionalen Welt bestimmen könnten, ohne auf eine dritte Dimension Bezug zu nehmen.

Die 2-D-Wesen bemerken nun, dass die Abstände zwischen ihnen immer größer werden, obwohl sich relativ zueinander nicht bewegen. Sie stellen nun die Theorie auf, dass der 2-D-Raum sich im Laufe der Zeit dehnt, was die Abstandsvergrößerung erklären könnte.

In Wirklichkeit kann man aber dem zweidimensionalen Begrenzungsraum die Eigenschaft einer Substanz nicht zusprechen, somit kann er sich auch nicht dehnen. Substanz hat nur die dreidimensionale Seifenhaut, aber die können die 2-D-Wesen nicht wahrnehmen.

Es dehnt sich nur die dreidimensionale Seifenhaut. Nicht aber der zweidimensionale Begrenzungsraum der Seifenblase, weil man dem leeren Raum an sich keine Substanz zusprechen kann.

Somit können die 2-D-Wesen auch keine Veränderung des 2-D-Raumes feststellen, weil er substanzlos ist. Er ist nur ein mathematischer Raum, in dem sich die 2-D-Wesen wie Schatten umherbewegen und der sich im Laufe der Zeit vergrößert.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hermann Minkowski

Ge?ndert von Bauhof (18.02.14 um 15:09 Uhr)
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