Ist die Dehnung des Raums Physik?

[Timm]

Wenn Andreas Müller hier schreibt

Was dehnt sich?

Das, was expandiert ist der Raum selbst, und - achja, Einstein lehrte das - eigentlich die Raumzeit. ...

könnte man ja nach einem Gedankenexperiment Ausschau halten, das zeigt, daß tatsächlich der Raum selbst sich ausdehnt.
Es gibt Testpartikel, Uhren, Maßstäbe, Lichtpulse ... .
Aber wie könnte so ein Experiment aussehen?
Man hat irgendwo ein Stück Raum, keine störenden Massen in der Nähe und Zeit genug.

[Ich]

Hallo Timm,

meine Antwort kennst du. Aber ich würde mich auch über Rückmeldung von den anderen freuen, wie sie das so sehen.
Kann man Raumexpansion im Prinzip detektieren?
Wenn ja, wie?

[JoAx]

Meine Einstellung ist, dass "Raum" ein Denkkonzept ist. "Man kann in den Raum keine Nägel einschlagen."

Das hier:

Zitat von Andreas Müller

Dunkle Energie verhält sich vollkommen anders als normale Materie und sorgt für die Expansion des Universums.

ist schlicht und ergreifend falsch. Das Modell vom expandierenden Universum gab es laaaange vor dem 30/70 ΛCDM-Modell. Die DE sorgt für die Beschleunigung der Expansion.

Ansonsten ist der Artikel halt populärwissenschaftlich, und etwas älter. Das 30/70 ΛCDM "lebt" auch nach dem Plank.

[Marco Polo]

Zitat von Ich

Kann man Raumexpansion im Prinzip detektieren?
Wenn ja, wie?

Mit einer kettenartigen Messung von Zweiweg-Lichtlaufzeiten (Radar-Distance)?

[Timm]

Zitat von Marco Polo

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?

[Marco Polo]

Hallo Timm,

deinen folgenden Beitrag hatte ich ganz übersehen.

Zitat von Timm

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?

Wenn ichs mir recht überlege, gibt es ein solches Kriterium nicht. Es wird daher mit der von mir vorgeschlagenen Messmethode schwierig bis unmöglich.

[Timm]

Hallo 'Ich',

Zitat von Ich

meine Antwort kennst du.

ja, etwa seit Du mir im Nachbarkasten Raum zur Detektion geschickt hast. Ist schon eine gute Weile her.

Gruß, Timm

[Bauhof]

Zitat von Timm

...könnte man ja nach einem Gedankenexperiment Ausschau halten, das zeigt, daß tatsächlich der Raum selbst sich ausdehnt.
Es gibt Testpartikel, Uhren, Maßstäbe, Lichtpulse ... .
Aber wie könnte so ein Experiment aussehen?
Man hat irgendwo ein Stück Raum, keine störenden Massen in der Nähe und Zeit genug.

Hallo Timm,

darüber habe ich bereits im Jahre 1996 nachgedacht. Hier das Gedankenexperiment:

In einem Gebiet im Universum, der im Umkreis von mehreren Millionen von Lichtjahren materiefrei ist, werden zwei Sonden A und B im Abstand von einem Lichtjahr platziert.

Jede Sonde ist wie folgt bestückt:
(1) Antennen zur Messung der kosmischen Hintergrundstrahlung.
(2) Synchronisierte Atomuhren, die Zeittelegramme erzeugen können.
(3) Sendeanlagen, um Zeittelegramme senden und empfangen zu können.
(4) Echtzeit-Rechner, die sich laufend gegenseitig überwachen.
(5) Steuerdüsen, die in alle Himmelsrichtungen feuern können, um die möglichen Pekulariarbewegungen der Sonden auszugleichen.

Wenn die Sonden platziert sind, wird in den beiden Sonden laufend nach allen Seiten die Rotverschiebung der kosmischen Hintergrundstrahlung gemessen. Diese Messwerte steuern die Steuerdüsen, um die Pekulariarbewegungen der Sonden relativ zur kosmischen Hintergrundstrahlung auf den Wert Null zu bringen.

Wenn beide Sonden relativ zur kosmischen Hintergrundstrahlung ruhen, sendet A nach B ein Zeittelegramm.

Der Echtzeit-Rechner von B vergleicht das Zeittelegramm von A mit dem Zeigerstand seiner eigenen Atomuhr, [1] merkt sich die Differenz und sendet sofort sein eigenes Zeittelegramm nach A.

Sonde A empfängt das Zeittelegramm von B und sendet sofort sein eigenes Zeittelegramm nach B.

Der Echtzeit-Rechner von B vergleicht das Zeittelegramm von A mit dem Zeigerstand seiner eigenen Atomuhr, merkt sich die Differenz und vergleicht die Differenz mit der Differenz, die er sich vor einem Jahr gemerkt hat.

Wenn beide Differenzen gleich groß sind, dann hat sich der Abstand der beiden Sonden nicht vergrößert.

Wenn beide Differenzen nicht gleich groß sind, dann hat sich der Abstand der beiden Sonden vergrößert. Und zwar allein durch die Dehnung des Raumes, denn eine Abstandsvergrößerung durch mögliche Pekulariarbewegungen wurde durch die Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung ausgeschlossen.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1] die mit der Atomuhr von A synchron läuft.

[Jogi]

Schönes Experiment.

Was würde es am Ergebnis der Zeittelegramvergleiche ändern, wenn nicht der Raum, sondern die Zeit (global) eine Änderung erfahren hätte?

Ich schreibe absichtlich nicht Dehnung, weil ich das Gegenteil erwarte, wenn die beiden Sonden tatsächlich ihren raumartigen Abstand voneinander genau einhalten.

Ein expandierendes Universum "steigt" in meiner Vorstellung aus, bzw. in einem skalaren Grav.-Potential (das sich durch die Expansion "verdünnt") auf, die Zeitdilatation sollte also abnehmen.
Das Problem hierbei ist die fehlende Referenzuhr, die es nicht geben kann, denn sie müßte sich der Expansion entziehen können.

[Bauhof]

Zitat von Jogi

Ein expandierendes Universum "steigt" in meiner Vorstellung aus, bzw. in einem skalaren Grav.-Potential (das sich durch die Expansion "verdünnt") auf, die Zeitdilatation sollte also abnehmen.

Hallo Jogi,

1. welches Grav.-Potential?
Es ist doch weit und breit keine gravitierende Massenansammlung vorhanden.

2. Wohin soll ein expandierendes Universum "aus"- oder "aufsteigen"?

M.f.G. Eugen Bauhof