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  #1  
Alt 23.10.10, 16:35
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.355
Standard Verliert der Kosmos Energie?

Verliert der Kosmos Energie?

Darüber wurde hier schon einige male diskutiert.

http://www.spektrum.de/artikel/1044837
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #2  
Alt 23.10.10, 19:03
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.077
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Verliert der Kosmos Energie?
Hallo Timm,

darüber besteht meines Wissens Konsens.

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. Die auf diese Weise verloren gehende Energie geht nach meinem Verständnis nirgendwo hin - sie wird vernichtet.

Energieerhaltung gilt in der ART nur noch lokal (wie z.B. auch die Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit).

Vermutlich weisst du das alles aber eh viel besser als ich.

Gruß,
Hawkwind
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  #3  
Alt 23.10.10, 20:45
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 08.07.2007
Beiträge: 3.277
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Nun das ganze Universum widerspricht sozusagen der Energieerhaltung – Die Energie scheint ja aus dem „Nichts“ gekommen zu sein.

Somit wäre ein „Verlust“ an Energie nur ein „näher“ an den Urzustand?
Zitat:
Da die kosmologische Rotverschiebung auf die Expansion zurückgeht, verletzt sie die Energieerhaltung
Aber doch verursacht durch die „dunkle Energie“? Der Energieverlust der Photonen wird die Energie der DE nicht vollständig erklären, aber kann man nicht sagen: Der Verlust steckt in der DE?

Zitat:
Energieerhaltung gilt in der ART nur noch lokal (wie z.B. auch die Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit).
Aber lokal wird immer c gemessen. Die Energie hingegen nicht – da ist schon ein Unterschied?

Gruß
EVB
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Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. A.E
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  #4  
Alt 23.10.10, 22:04
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.077
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel Beitrag anzeigen

Aber doch verursacht durch die „dunkle Energie“? Der Energieverlust der Photonen wird die Energie der DE nicht vollständig erklären, aber kann man nicht sagen: Der Verlust steckt in der DE?
Man kann vieles sagen, wenn der Tag lang ist.
"Dunkle Energie" ist eine vage Spekulation; der Energieverlust aufgrund der Expansion dagegen ist Standardphysik.

Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel Beitrag anzeigen
Aber lokal wird immer c gemessen. Die Energie hingegen nicht – da ist schon ein Unterschied?
Das Analogon besteht darin, dass lokal Energieerhaltung gilt; wir wissen ja, dass sie sich in der "Alltagsphysik" sehr gut bewährt. Über astronomische Entfernungen aber ist sie verletzt.
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  #5  
Alt 24.10.10, 09:05
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 07.12.2008
Ort: Nürnberg
Beiträge: 2.105
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Ein expandierendes Universum hat aber nun eine zeitabhängige Metrik. Da die kosmologische Rotverschiebung auf die Expansion zurückgeht, verletzt sie die Energieerhaltung. Die auf diese Weise verloren gehende Energie geht nach meinem Verständnis nirgendwo hin - sie wird vernichtet.
Hallo Hawkwind,

ich habe den Artikel bereits im Heft gelesen. Tamara M. Davis schreibt am Schluss des Artikels als Fazit folgendes:

Zitat:
Darum verletzt das Universum den Energierhaltungsatz nicht; vielmehr liegt es jenseits von dessen Geltung.
Wie passt das zusammen mit deiner Aussage?

M.f.G. Eugen Bauhof
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Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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  #6  
Alt 24.10.10, 09:20
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.077
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Hallo Hawkwind,

ich habe den Artikel bereits im Heft gelesen. Tamara M. Davis schreibt am Schluss des Artikels als Fazit folgendes:



Wie passt das zusammen mit deiner Aussage?

M.f.G. Eugen Bauhof
Sehr gut, denke ich. Wenn sie sagt
Zitat:
Zitat von tamara
Darum verletzt das Universum den Energierhaltungsatz nicht; vielmehr liegt es jenseits von dessen Geltung.
dann deckt sich das nach meinem Verständnis mit meiner Formulierung

Zitat:
Zitat von Hawkwind
Das Analogon besteht darin, dass lokal Energieerhaltung gilt; wir wissen ja, dass sie sich in der "Alltagsphysik" sehr gut bewährt. Über astronomische Entfernungen aber ist sie verletzt.
Der Unterschied zwischen ihrer Formulierung "gilt nicht" bzw. "jenseits von dessen Geltung" und meiner "... ist verletzt" sehe ich als eher subtil an. Vielleicht ist ihre Formulierung aber noch genauer: Energieerhaltung gibt es einfach nicht für kosmische Skalen.

Gruß,
Hawkwind
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  #7  
Alt 24.10.10, 11:04
Timm Timm ist offline
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Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.355
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Hallo Hawkwind,

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
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.
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:
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.
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 Beitrag anzeigen
Die auf diese Weise verloren gehende Energie geht nach meinem Verständnis nirgendwo hin - sie wird vernichtet.
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
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  #8  
Alt 26.10.10, 20:54
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
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Registriert seit: 08.07.2007
Beiträge: 3.277
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Für mich bleibt immer noch die Option, dass das Licht von Anfang an diese Wellenlänge hatte und wir ihm nur eine Verschiebung andichten. Das Licht von der Erde wird auf der ISS auf dieselbe weise „verändert“ war genommen, wie das Licht der kosmischen Rotverschiebung.

Aber es ist wahrscheinlich GdM, wenn man davon ausgeht, dass das Licht sich nicht verändert hat, sondern schon immer so war?

Gruß
EVB
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  #9  
Alt 27.10.10, 11:07
Timm Timm ist offline
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Beiträge: 2.355
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel Beitrag anzeigen
Für mich bleibt immer noch die Option, dass das Licht von Anfang an diese Wellenlänge hatte und wir ihm nur eine Verschiebung andichten.
Du schreibst, die Energieniveaus von Atomen und Molekülen seien eine Funktion des Skalenfaktors. Wie stellst Du Dir die Alterung von Wasserstoff vor?

Gruß, Timm
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  #10  
Alt 27.10.10, 14:11
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
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Registriert seit: 08.07.2007
Beiträge: 3.277
Standard AW: Verliert der Kosmos Energie?

Hallo Timm,
Zitat:
Du schreibst, die Energieniveaus von Atomen und Molekülen seien eine Funktion des Skalenfaktors. Wie stellst Du Dir die Alterung von Wasserstoff vor?
Nein, das wollte ich damit keines falls ausdrücken.

Ich will damit sagen: Wir wissen, dass die Zeit auf der Erde langsamer verstreicht wie in der ISS. Möchte man nun die Frequenz oder Intensität lokal messen, dann verwendet man seine lokale Uhr.

Während das Licht von der Erde „nach oben steigt“ ändert es sich nicht mehr (es geht keine Wechselwirkungen mehr ein)

Auf der ISS verwendet man nun wieder die lokale Uhr. Wir erhalten eine andere Frequenz und eine andere Intensität....

Identische physikalische Prozesse laufen nur in einem vergleichbaren Gravitationspotential identisch ab.

Oder anders: Fällt ein e- auf der Erde von seinem angeregt Zustand zurück, wird weniger Energie wie auf der ISS frei . Das hat ja mit dem Wasserstoff nichts zu tun - wir messen nur das DAMALS emittierte Licht.

Kompensiert wird dieser Effet LOKAL durch die RT-Effekte.

Oder anders:
Damit jeder Beobachter bei einem definierten physikalischen Prozess, unabhängig seiner Position in Raum und Zeit, LOKAL immer denselben Messerwert erhält müssen sich die physikalischen Prozesse nicht lokal unterscheiden.

Gruß
EVB
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