Raumcon
Astronomie => Fragen und Antworten: Astronomie => Thema gestartet von: Dominik am 05. Juni 2020, 07:55:22
-
Hallo,
ich bin Laie aber interessiert.
Über das Lichtgeschwindigkeitphänomen stolpere ich seit Jahren regelmäßig. Warum soll es eine kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung geben? Bisher habe ich es trotz aller Erklärungsversuche nicht verstehen wollen (was nicht bedeutet, dass ich die Erklärungsversuchen nicht verstanden habe).
Ein paar Theorien:
- Der Urknall sorgte für eine Ausdehnung des Weltalls zu einer Größe von X (egal) in Sekundenbruchteilen. Das ist schneller als Lichtgeschwindigkeit.
- Beim entstehen von schwarzen Löchern kollabiert der große Stern in wenigen Sekunden. Auch das ist schneller als Lichtgeschwindigkeit.
Es gibt etliche Beispiele bei denen Vorgänge im All in über Lichtgeschwindigkeit ablaufen. Und das nicht nur bei masselosen Vorgängen. Wieso ist dann die Lichtgeschwindigkeit die theoretisch höchstmögliche Geschwindigkeit?
Ich verstehe es nicht. Es würde mich (und meinen Junior) freuen wenn mir das jemand erklären könnte.
Grüße
Dominik
-
Hallo Dominik,
ich möchte mal versuchen, das Phänomen der Lichtgeschwindigkeit zu erklären. Zunächst mal: Es gibt keine Prozesse im Universum, bei denen sich Objekte relativ zu anderen Objekten schneller als das Licht bewegen. Manchmal kann es so aussehen, z. B. wenn ein Objekt sich sehr schnell auf den Beobachter zubewegt, aber das ist lediglich eine Täuschung.
Beim Urknall war die Expansion des Universums anfänglich tatsächlich schneller als das Licht, allerdings handelt es sich dabei um eine Ausdehnung des Raumes selbst, nicht um eine Bewegung von Materie. Diese Expansion findet auch heute noch statt, je weiter entfernt ein Objekt ist, desto schneller bewegt es sich von uns weg. Am Rand des beobachtbaren Universums findet diese Expansion mit genau Lichtgeschwindigkeit statt. Vermutlich ist das Universum außerhalb des beobachtbaren Bereichs aber sehr sehr viel größer, dieser Teil bewegt sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns weg, ist aber deswegen kausal von uns komplett getrennt. Daher ist diese "Überlichtgeschwindigkeit" für uns nicht relevant.
Beim Entstehen von schwarzen Löchern bewegt sich nichts mit Überlichtgeschwindigkeit. Der Kollaps findet sehr schnell statt, aber immer unterhalb der Lichtgeschwindigkeit.
Eine wie ich finde ganz anschauliche Erklärung, warum die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann, ist der Massenzuwachs von Objekten bei zunehmender Geschwindigkeit. Wenn man einem Objekt kinetische Energie hinzufügt, z. B. durch ein Triebwerk, wird diese Energie zunächst in Geschwindigkeitszunahme umgesetzt. Je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto mehr dieser Energie geht nicht mehr in Geschwindigkeitszunahme, sondern in einen Massenzuwachs des Objektes. Dies bewirkt, dass das Objekt aufgrund der höheren Masse noch schwerer zu beschleunigen ist. Nahe der Lichtgeschwindigkeit geht die Energie quasi nur noch in die Masse und nicht mehr in die Geschwindigkeit, daher kann die Lichtgeschwindigkeit nicht erreicht werden.
Ich hoffe, das hilft ein bisschen fürs Verständnis.
-
- Der Urknall sorgte für eine Ausdehnung des Weltalls zu einer Größe von X (egal) in Sekundenbruchteilen. Das ist schneller als Lichtgeschwindigkeit.
- Beim entstehen von schwarzen Löchern kollabiert der große Stern in wenigen Sekunden. Auch das ist schneller als Lichtgeschwindigkeit.
Es gibt etliche Beispiele bei denen Vorgänge im All in über Lichtgeschwindigkeit ablaufen.
Nein, nicht wirklich.
- Bei der Inflationsphase soll sich laut der gängigen Theorien der Raum mit mehr als Lichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben. Es war nicht so dass sich etwas IM Raum mit >c bewegt hätte.
Ja, das macht einen Unterschied. Die Absolutheit der Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) bezieht sich nur auf Bewegungen im Raum.
- Soweit ich weiß geschieht ein stellarer Kollaps, auch bei schwarzen Löchern, mit Geschwindigkeiten von <c. Hättest du deine Quelle, die etwas anderes aussagt?
Außerdem: Willkommen hier im Forum, Dominik!
EDIT/PS: Verzeiht eine mögliche Dopplung. Ich hatte den Beitrag von Tachyonman zuerst übersehen.
-
Noch eine Anmerkung zum Kollaps massereicher Sterne zu einem schwarzen Loch:
Aufgrund der großen Masse fließt die Zeit in dem Körper langsamer als für einen Beobachter außerhalb des Ereignishorizontes. Das ist der gleiche Effekt wie bei baugleichen Atomuhren auf der Erde und z.B. auf der ISS, wobei da auch die Relativgeschwindigkeit der beiden Körper zueinander eine Rolle spielt.
Man sieht das auch wenn man die berühmte Formel umformt:
E=mc² -> E/m = c² Wenn die Masse überwältigend groß wird, wird die Energie unbedeutend klein (1 durch unendlich) und das System statisch, es verändert sich nicht mehr in der Zeit.
-
Man sieht das auch wenn man die berühmte Formel umformt:
E=mc² -> E/m = c² Wenn die Masse überwältigend groß wird, wird die Energie unbedeutend klein (1 durch unendlich) und das System statisch, es verändert sich nicht mehr in der Zeit.
Hier möchte ich widersprechen. Das Gegenteil ist der Fall. E/m = c² bedeutet, dass bei großer Masse die Energie auch groß wird. Die Formel sagt letztlich, dass Masse gleich Energie ist.
-
Hallo,
Tachyonman hat das alles schon prima zusammengefasst.
Anzumerken ist vielleicht noch, dass es durchaus Fälle gibt, wo sich Teilchen in einem Medium schneller als das Licht in diesem Medium bewegen. In einem Medium ist die Lichtgeschwindigkeit v = c/d, wo d der Brechungsindex des Mediums ist (z.B. d=1.0003 in Luft, d=1.3 in Wasser). So kann ein geladenes Teilchen in Luft schneller als die Phasengeschwindigkeit des Lichts in Luft sein, und das kann dann zu Tscherenkow-Strahlung führen (das kann man auch in Abklingbecken von Kernreaktoren beobachten). Allerdings sind auch hier die Teilchen niemals schneller als die Vakuumlichtgeschwindigkeit c.
Gruß
Volker
-
Volker
Ich wollte mal nachfragen, ob es neue Erkenntnisse beim Quantentunneln gibt.
-
Hallo,
Ich wollte mal nachfragen, ob es neue Erkenntnisse beim Quantentunneln gibt.
Was meinst Du denn genau? Quantentunneln kennt man ja schon seit den 1920er Jahren und Quantentunneln in Festkörpern (also vor allem in Halbleitern) seit den 1950ern. Das sollte ja eigentlich jeder Physikstudent (na, wenigstens wer seinen Master macht) erklären können.
Oder meinst Du die Behauptung, dass Spin-0 Teilchen schneller als das Licht tunneln? Dazu gibt's eine Kontroverse. Am besten zu verstehen finde ich da den Ansatz von Winful (2003, 2006, 2007). Kann man zum Beispiel hier nachlesen: New paradigm resolves old paradox of faster-than-light tunneling (https://spie.org/news/0927-new-paradigm-resolves-old-paradox-of-faster-than-light-tunneling?SSO=1). Vielleicht kann man verkürzt (und damit sicherlich falsch) sagen: von dem Signal wird einiges an der Barriere reflektiert, nur ein Teil wird getunnelt, und so scheint der vordere Teil des Signals schneller zu sein als das gesamte Signal im Vakuum gewesen wäre. Der "Gewinn" in Zeit kann also nicht länger sein als die Pulslänge.
Hier ist das auch noch mal mit ein paar Graphiken erklärt: No, Quantum Tunneling Didn't Break The Speed Of Light; Nothing Does (https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/03/21/no-quantum-tunneling-didnt-break-the-speed-of-light-nothing-does/).
Gruß
Volker
-
Ja, wegen der Kontroverse um die Verletzung der Lichtgeschwindigkeit. Eine abschließende Bewertung gibt es da wohl noch nicht, oder?
-
Hallo,
die Fachliteratur geht eher in die Richtung von Winful: es handelt sich wahrscheinlich nicht um einen Effekt mit Überlichtgeschwindigkeit. Siehe z.B.
- Luan & Wu (2018), On the possibility of superluminal energy propagation in a hyperbolic metamaterial of metal-dielectric layers (https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018AIPA....8a5106L/abstract)
- Davidovich (2020), On Times and Speeds of Time-Dependent Quantum and Electromagnetic Tunneling (https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020JETP..130...35D/abstract)
- Riahi (2019), Analysis of wavepacket tunneling with the method of Laplace transformation (https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019IJMPB..3350107R/abstract)
Gruß
Volker
-
Danke Volker
Elementarphysik ist halt so unglaublich spannend.
-
Zu dem angesprochenen Thema möchte ich den aktuellen Blogbeitrag von Sabine Hossenfelder in ihrem Blog "Backreaction" empfehlen:
https://backreaction.blogspot.com/2020/05/is-faster-than-light-travel-possible.html?m=0 (https://backreaction.blogspot.com/2020/05/is-faster-than-light-travel-possible.html?m=0) ,
besonders auch die lebhafte Diskussion in den Kommentaren dort (derzeit 246 Kommentare)
-
Kann es ein Gebilde geben, das praktisch gesehen unter dem eines Vakuums steht, wo C einen anderen Wert hat? Ich habe mal gelernt, ein Vakuum ist ein sehr komplexes Gebilde, bei dem wir den Durchschnitt aller Zustände sieht. Ist es möglich, dass man beim Tunneln unbewusst dort etwas manipuliert? Ich weiß, sehr naive Frage, aber ist mir gerade so durch den Kopf geschossen.
-
Kann es ein Gebilde geben, das praktisch gesehen unter dem eines Vakuums steht, wo C einen anderen Wert hat? Ich habe mal gelernt, ein Vakuum ist ein sehr komplexes Gebilde, bei dem wir den Durchschnitt aller Zustände sieht. Ist es möglich, dass man beim Tunneln unbewusst dort etwas manipuliert? Ich weiß, sehr naive Frage, aber ist mir gerade so durch den Kopf geschossen.
Nach bisherigen Theorien wohl eher nicht, weil die für uns heute gültige Vakuumlichtgeschwindigkeit "universal" über die elektrische und magnetische Feldkonstante festgelegt ist.
Aber es ist wohl keinewegs geklärt, ob die Lichtgeschwindigkeit tatsächlich eine echte "ewige" Konstante ist, oder sich im Lauf der Zeit ändern könnte oder geändert hat. Maxwell war ja der Erste, der erkannte hat, dass die Lichtgeschwindigkeit direkt von den elektrischen und magnetischen Feldkonstanten abhängt: C = 1 / ( wurzel (elekt. FK * magnet. FK)). Die Frage ist, ob diese Werte wirklich konstant sind, oder ob sie Eigenschaften des Raums sind, die sich ändern können. Es gibt z.B. eine Theorie der Schleifenquantengravitation, bei der die Geschwingkeit des Photons keine Konstante ist.
-
Hallo,
Zu dem angesprochenen Thema möchte ich den aktuellen Blogbeitrag von Sabine Hossenfelder in ihrem Blog "Backreaction" empfehlen:
Hier muss man aber schon unterscheiden. In der Diskussion oben ging es darum, was beobachtet wird und welche Theorien sich bestätigen lassen. Frau Hossenfelder hat zwar Recht, wenn sie feststellt, dass es Phänomene geben könnte, die nicht der Relativitätstheorie widersprechen. Allerdings sind das keine physikalischen Theorien, da sie sich weder verifizieren lassen, noch erklären sie bisher nicht verstandene beobachtete Phänomene. So sind z.B. Tachyonen eine interessante Hypothese, sie lassen sich aber nicht nachweisen und sie erklären bisherige Beobachtungen nicht besser als exisitierende physikalische Modelle. Nicht alles, was nicht z.B. der Relativitätstheorie widerspricht, muss deshalb auch exisitieren.
Gruß
Volker
-
Zu dem angesprochenen Thema möchte ich den aktuellen Blogbeitrag von Sabine Hossenfelder in ihrem Blog "Backreaction" empfehlen:
https://backreaction.blogspot.com/2020/05/is-faster-than-light-travel-possible.html?m=0 (https://backreaction.blogspot.com/2020/05/is-faster-than-light-travel-possible.html?m=0) ,
besonders auch die lebhafte Diskussion in den Kommentaren dort (derzeit 246 Kommentare)
Wirklich sehr interessant - obwohl ich mit den Grundzügen der speziellen Relativitätstheorie schon lange vertraut bin, brachte mir das ein paar neue Einsichten.
Die Argumentation, dass man zwar nichts unterlichtschnelles auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kannte ich schon - wahlweise wegen unendlichen Energiebedarfs, oder aus Sicht des Raumschiffs, das ja zu sich selbst still steht, wegen relativistischer Geschwindigkeitsaddition - aber egal wie man argumentiert, man nähert sich nur asymptotisch der Lichtgeschwindigkeit, dass dies aber nicht verhindert, dass etwas mehr als Lichtgeschwindigkeit haben kann (nur kommt man mit normal beschleunigen nicht in diesen Zustand).
Allerdings war ich bisher der Ansicht, dass überlichtschnelle Ausbreitung der Wirkung einer Ursache (z.B. Informationen oder Tatsächlich Partikel/ganze Raumschiffe) unweigerlich zu der Möglichkeit von Zeitschleifen und Paradoxien führt, weil es immer Beobachter gibt, bei der sich die Zeitreihenfolge von Losfliegen/Senden und Ankommen/Empfangen ändert, was man im Minkowski-Diagramm leicht sehen kann und aufgrund des Relativitätsprinzips (alle Beobachter sind gleichwertig, keiner hat Recht oder Unrecht) ja nichts verhindern würde, dass man ein entsprechendes Rücksignal abschicken /Rückflug antreten könnte, der dann am Absender/Abflugort ankommt, bevor das erste Signal/Raumschiff losgeschickt wurde.
Steht übrigens nach wie vor genauso auf Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Tachyon#Konsequenzen_der_r%C3%BCckl%C3%A4ufigen_Zeit (https://de.wikipedia.org/wiki/Tachyon#Konsequenzen_der_r%C3%BCckl%C3%A4ufigen_Zeit) mit Link zum Artikel "Antitelefon", der das näher ausführt.
Sie wischt diese Argumentation etwas leger als "rubbish" weg, und erklärt, dass man Paradoxien auch verhindern kann, indem mal "einen konsistenten Zeitpfeil verlangt", leider allerdings ohne dies näher auszuführen.
Ich habe mal ein wenig recherchiert, ob das jetzt nur ihre persönliche Ansicht ist, oder die wissenschaftliche Diskussion tatsächlich in diese Richtung geht. Mit dem Suchbegriffen
-causality
-"faster than light"
-consistent arrow of time
Kommt dieser Artikel "Faster-than-c signals, special relativity, and causality" veröffentlicht 2002 in den Annalen der Physik als Top-ergebnis mit mehr als 100 Zitaten (hier Vorabversion 2001, die vielleicht noch vereinzelte Fehler entält: https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0107091.pdf (https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0107091.pdf) die Finale Version bei Elsevier ist hinter einer Paywall).
Der Artikel behandelt das Thema sehr ausführlich, in Bezug auf den Scharnhorst-Effekt (https://de.wikipedia.org/wiki/Scharnhorst-Effekt (https://de.wikipedia.org/wiki/Scharnhorst-Effekt)) bei dem angenommen wird, dass er zu echter Signalübertragung mit geringfügig > C (anders als das angesprochene tunneln) führen könnte. Es wird herausgestellt, dass in Rahmen dieses Effekts keine Paradoxien möglich sind. Um es kurz zu machen - das Signal könnte sich zwar Überlichtschnell bewegen, aber nur relativ zu den Platten. Für andere Beobachter kann das Signal zwar in der Zeit Rückwärts gehen, aber es ist kein Signal in die entgegengesetzte Richtung möglich, das relativ zu den Platten in der Zeit rückwärts geht (So gesehen bilden die Platten einen absoluten Hintergrund, sozusagen das Übertragungsmedium der Signale). Um Paradoxien bei relativ zueinander bewegten Plattenpaaren zu verhindern, zeigen sie erst, dass es praktisch unmöglich ist, so ein Experiment zu bauen und greifen auf die "Chronology Protection" Argumenation von Stephen Hawking zurück, nach der ein einzelnes Photon durch konstruktive Überlagerung mit sich selbst eine unphysikalische Singularität mit unendlicher Energie bilden würde - folglich also keine Expermiente in unserem Universum geben kann, in der tatsächlich eine Zeitschleife passiert.
Es scheint also tatsächlich so zu sein, dass sich in der Wissenschaftlichen Gemeinde in den letzten 2 Jahrzehnten die Ansicht durchgesetzt hat, dass Phänomene mit echter Informationsübertragung mit Überlichtgeschwindigkeit nicht per se unmöglich sind (weder von der Relativitätstheorie selbst, noch wegen der Kausalitäts-Argumentation) - evtl. muss der Wikipedia-Artikel da mal überarbeitet werden ;).
Das ändert jedoch nichts daran, dass noch nie ein Phänomen beobachtet wurde, bei welchem eine solche überlichtschnelle Informationsübertragung zweifelsfrei statt fand. Dies ist eigentlich momentan das härteste Argument dafür, dass es unmöglich sein könnte.
-
Ohh, dann muss ich nochmal provozieren. Nachweislich expandiert das Weltall ab einer gewissen Distanz von uns aus gesehen mit >c, ohne Verletzung von Winstein. Jetzt mal rein theoretisch angenommen, wir könnten eine Person in 13,7 Mrd. Lichtjahre Entfernung beobachten. Ist es möglich, dass diese Person sich von uns aus gesehen in der Zeit rückwärts bewegt? Weiter will ich das mal jetzt nicht spinnen.
-
Ohh, dann muss ich nochmal provozieren. Nachweislich expandiert das Weltall ab einer gewissen Distanz von uns aus gesehen mit >c, ohne Verletzung von Winstein. Jetzt mal rein theoretisch angenommen, wir könnten eine Person in 13,7 Mrd. Lichtjahre Entfernung beobachten. Ist es möglich, dass diese Person sich von uns aus gesehen in der Zeit rückwärts bewegt? Weiter will ich das mal jetzt nicht spinnen.
Wenn wir eine Person beobachten könnten, die sich genau 13,7 Mrd. Lichtjahre entfernt von uns befindet, würde diese von uns aus gesehen in der Zeit stillstehen. Abgesehen davon wäre die Rotverschiebung des Lichts so groß, dass das Ganze unbeobachtbar wäre. Alles was noch weiter entfernt ist, würde sich, wenn wir es beobachten könnten, rückwärts in der Zeit bewegen. Um hier Paradoxien zu vermeiden, hat das Universum aber geschickt vorgesorgt und diesen Bereich kausal von uns getrennt, so dass es keinen Austausch von Informationen zwischen diesen Raumbereichen geben kann.
-
Ohh, dann muss ich nochmal provozieren. Nachweislich expandiert das Weltall ab einer gewissen Distanz von uns aus gesehen mit >c, ohne Verletzung von Winstein. Jetzt mal rein theoretisch angenommen, wir könnten eine Person in 13,7 Mrd. Lichtjahre Entfernung beobachten. Ist es möglich, dass diese Person sich von uns aus gesehen in der Zeit rückwärts bewegt? Weiter will ich das mal jetzt nicht spinnen.
Wenn wir eine Person beobachten könnten, die sich genau 13,7 Mrd. Lichtjahre entfernt von uns befindet, würde diese von uns aus gesehen in der Zeit stillstehen. Abgesehen davon wäre die Rotverschiebung des Lichts so groß, dass das Ganze unbeobachtbar wäre. Alles was noch weiter entfernt ist, würde sich, wenn wir es beobachten könnten, rückwärts in der Zeit bewegen. Um hier Paradoxien zu vermeiden, hat das Universum aber geschickt vorgesorgt und diesen Bereich kausal von uns getrennt, so dass es keinen Austausch von Informationen zwischen diesen Raumbereichen geben kann.
Danke. Also bin ich doch net so doof. ;D Wie gesagt, die Frage war nur hypothetisch. Die Tatsache, dass wir eventuell nie hinter den “Vorhang” schauen werden können, macht mich irgendwie wuselig. Aber vielleicht können wir ja doch irgendwann den Raum manipulieren. ;)
-
Ich bin in diesen Dingen wirklich nicht sehr bewandert, aber ich glaube ihr habt mit den 13,7 Milliarden Lichtjahren was verwechselt.
Das ist die Entfernung (und damit der Blick in die Vergangenheit) die wir, zumindest theoretisch, mit unseren Teleskopen überbrücken können.
Was weiter entfernt ist, können wir nicht beobachten!
Allerdings nicht weil es sich mit Lichtgeschwindigkeit (oder gar darüber) von uns entfernt, sondern weil weiter zurück in der Vergangenheit das Universum noch nicht "durchsichtig" war.
Vom Urknall aus gerechnet hat es (nach der aktuell vertretenen Theorie) etwas 300.000 Jahre gedauert, bis der Raum sich soweit ausgedehnt hatte, dass die Photonen sich halbwegs so bewegen konnten, wie wir es heute beobachten.
Und das war nach aktueller Lehrmeinung vor ca. 13,7 Milliarden Jahre.
Was davor war können wir nicht "sehen".
Wenn ich falsch liege, möge mich bitte jemand korrigieren.
Was ihr meint, ist die Vorstellung, das Universum dehnt sich aus und das auch immer schneller.
Irgendwann kommt ein Punkt (in Raum und Zeit) an dem sich z.B. eine andere Galaxie (scheinbar oder tatsächlich?) schneller als c von uns entfernt.
Ab diesem Zeitpunkt können wir diese Galaxie nicht mehr beobachten.
Allerdings kann ich nicht sagen wie weit weg diese Galaxie sein müsste, und wie alt das Universum da sein müsste, vielleicht weiß das jemand anderes?
Viele Grüße
Rücksturz
-
Hallo,
Ab diesem Zeitpunkt können wir diese Galaxie nicht mehr beobachten.
Allerdings kann ich nicht sagen wie weit weg diese Galaxie sein müsste, und wie alt das Universum da sein müsste, vielleicht weiß das jemand anderes?
Der kosmische Ereignishorizont, also die Entfernung aus der uns das Licht einer Galaxie nicht mehr (und nie mehr) erreichen wird, ist für uns hier und heute 16 Milliarden Lichtjahre entfernt, obwohl wir noch das Licht dieser Galaxie, das zu einem frühreren Zeitpunkt ausgesendet wurde, beobachten koennen. Siehe auch den Wikipedia Eintrag Beobachtbares Universum (https://de.wikipedia.org/wiki/Beobachtbares_Universum).
Gruß
Volker
-
@ Rücksturz:
Stimmt, mein Fehler. Die Entfernung bis zum Rand des beobachtbaren Universums liegt bei etwa knapp 47 Mrd. Lichtjahren, nicht bei 13,7 Mrd. Lichtjahren. Das heißt, etwas das wir dort "sehen" könnten, wäre in der Zeit eingefroren und zwar zu einem Zeitpunkt vor 13,7 Mrd. Jahren, also zur Zeit des Urknalls. Ich habe leider die Zahlen vertauscht ...
-
@ Rücksturz:
Stimmt, mein Fehler. Die Entfernung bis zum Rand des beobachtbaren Universums liegt bei etwa knapp 47 Mrd. Lichtjahren, nicht bei 13,7 Mrd. Lichtjahren. Das heißt, etwas das wir dort "sehen" könnten, wäre in der Zeit eingefroren und zwar zu einem Zeitpunkt vor 13,7 Mrd. Jahren, also zur Zeit des Urknalls. Ich habe leider die Zahlen vertauscht ...
Sicher, dass es 47 Mrd. Lichtjahre sind? Die inzwischen etwas angestaubte Lehrmeinung ist doch, dass die Fluchtgeschwindigkeit 67km/s pro Mpc beträgt, neueste Berechnungen aber von 73 Mpc ausgehen und das bei einer beschleunigten Ausdehnung, die sich wiederum beschleunigt. Die Fluchtgeschwindigkeit waere dann weit jenseits der Lichtgeschwindigkeit.
Edit: Ich hab gegoogelt. Das ist tatsächlich so. 46,6 Mrd. Lichtjahre. Der Beobachtungshorizont ist zumindest so weit entfernt und trotzdem sehen wir immer weniger. Da müssten wir auf Tachyonen reiten, wenn wir hinter den Beobachtungshorizont schauen wollen. Alleine die Frage, wohin sich das Universum ausdehnt, ist so surreal. Hat Augustinus nicht allen die Hölle angedroht, die solche Fragen nach dem davor stellen? ;D
-
Äh... Moment mal. Jetzt müsst Ihr mich mal abholen...
Die Entfernung bis an den Rand der Beobachtbarkeit beträgt also 46,6 x 109 Lichtjahre.
Das bedeutet, dass die Ausdehnung des Universums mindestens so groß sein müsste.
Wenn ich jetzt aber zurückrechne und mir überlege, dass sich das Universum - sagen wir mal sphärisch ausgehend von einem gedachten Mittelpunkt - seit 13,7 x 109 Lichtjahren ausdehnt, müsste man eben diese 13,7 x 109 Lichtjahre als hypothetischen Radius annehmen können, wenn sich das Universum mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnte.
Damit käme man auf einen Durchmesser von 27,4 x 109 Lichtjahren, was aber weniger ist als die 46,6 x 109 von vorher. Das hieße ja schon, dass das Universum sich schneller als mit c ausdehnt.
Hängt das mit dem Phänomen zusammen, dass der Raum an sich sich ausdehnt und wir wieder nicht von einer Bewegung innerhalb besagten Raumes reden können? Welches Geschwindigkeitsmaß würde man denn dann außerhalb des Universums bzw. des sich ausdehnenden Raums anlegen können?
-
Man muss immer Zeit und Raum zusammendenken.
Wenn ich es richtig verstanden habe, würden Objekte, die von uns 46,6 Milliarden Lichtjahre (räumlich) entfernt sind, sich so schnell bewegen (größer c), dass wir sie ab dieser Entfernung nicht mehr sehen können.
Allerdings hast du völlig recht, das Universum wie wir es kennen ist nach Lehrmeinung erst knapp 14 Milliarden Jahre alt.
D.h. im Umkehrschluss es dauert noch länger als 32,6 Milliarden Jahre, bis überhaupt ein Objekt diese Entfernung von uns erreichen kann (länger deshalb, weil die Objekte ja momentan mit deutlich unter c unterwegs sind).
Oder habe ich jetzt einen Denkfehler?
Viele Grüße
Rücksturz
-
Hallo,
Raumausdehnung und relative Geschwindigkeit sind unterschiedlich zu behandeln. Die spezielle Relativitätstheorie macht keine Aussage darüber, wie sich Raum ausdehnt. Es gibt also Galaxien die sich mit mehr als Lichtgeschwindigkeit von uns wegbewegen, aber deren Licht kommt bei uns niemals an. Es gibt also keinen Informationsaustausch. Wir können aber eventuell Licht von diesen Galaxien sehen das in der Vergangenheit ausgesendet wurde, als das Universum noch nicht so ausgedehnt war.
Bei der Diskussion über den Hubbleparameter muss man beachten, dass das keine Konstante ist, sondern sich mit der Ausdehnung des Universums geändert hat. In der Vergangenheit war der Hubbleparameter größer als heute. Siehe z.B. die Grafiken in Urban & Zhitnitsky (2010), "The QCD nature of dark energy (https://www.researchgate.net/publication/222553499_The_QCD_nature_of_dark_energy)".
Oder im Cosmology Kapitel hier (https://books.google.fr/books?id=0WOoAAAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=fr&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false) nachschauen... ;)
Gruß
Volker
-
Äh... Moment mal. Jetzt müsst Ihr mich mal abholen...
Die Entfernung bis an den Rand der Beobachtbarkeit beträgt also 46,6 x 109 Lichtjahre.
Das bedeutet, dass die Ausdehnung des Universums mindestens so groß sein müsste.
Wenn ich jetzt aber zurückrechne und mir überlege, dass sich das Universum - sagen wir mal sphärisch ausgehend von einem gedachten Mittelpunkt - seit 13,7 x 109 Lichtjahren ausdehnt, müsste man eben diese 13,7 x 109 Lichtjahre als hypothetischen Radius annehmen können, wenn sich das Universum mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnte.
Damit käme man auf einen Durchmesser von 27,4 x 109 Lichtjahren, was aber weniger ist als die 46,6 x 109 von vorher. Das hieße ja schon, dass das Universum sich schneller als mit c ausdehnt.
Hängt das mit dem Phänomen zusammen, dass der Raum an sich sich ausdehnt und wir wieder nicht von einer Bewegung innerhalb besagten Raumes reden können? Welches Geschwindigkeitsmaß würde man denn dann außerhalb des Universums bzw. des sich ausdehnenden Raums anlegen können?
Wie Rücksturz schon sagte, der Ereignishorizont ist rein theoretisch 13,7 Mrd. Jahre. Aber durch die sich beschleunigte Beschleunigung der Ausdehnung sind es etwa 16 Mrd. Lichtjahre. Um aber definitiv Ereignisse im Universum beobachten zu können, ist es besser, sich auf den Raum innerhalb der Hubblesphaere zu konzentrieren. 13,7 Mrd. Lichtjahre :D Der beobachtbare Horizont beträgt 46,6 Mrd. Lichtjahre, weil die Objekte beim Urknall viel näher an unserem Beobachtungspunkt lagen. Wir können sie noch sehen, aber weil sich zwischen diesen Punkten und der Erde auch der Raum ausdehnt und sich diese Objekte mit quasi Ueberlichtgeschwindigkeit von der Erde entfernen, kommt von Objekten jenseits des Ereignishorziontes keine Information mehr bei uns an. Aber hier wieder der Hinweis auf Rücksturz. Der Raum dehnt sich auch aus, also ist E=mc2 nicht verletzt. Ach ja und das Universum ist höchstwahrscheinlich flach. Oder wir leben auf der Oberfläche eines Luftballons, der immer schneller aufgeblasen wird.
Bitte die Experten mich zu korrigieren, wenn ich was verbuxelt habe.
Edit: Sorry Volker, ich habe Deinen Beitrag übersehen. Ich lasse meinen Beitrag trotzdem mal stehen. Als Abschreckung. ;D
-
Moin zusammen, ich bin neu hier im Forum, hätte aber auch was zum Thema beizutragen.
Mich hat das Thema c auch immer fasziniert. Daher gehe ich einmal auf die Ausgangsfrage ein.
Wir wissen, daß sich Licht in unterschiedlichen Medien, unterschiedlich schnell fortpflanzt. Damit ist klar, daß Licht keine konstante Geschwindigkeit besitzt. Sie ist variabel und vom Medium abhängig. Die maximale Lichtgeschwindigkeit messen wir im Vakuum.
Hier müsste man sich erst einmal darüber bewusst werden, wie wir die Raumzeit als solche betrachten. Das Vakuum scheint der Urzustand der Raumzeit zu sein. Wenn wir die Raumzeit ebenfalls als Spielwiese bzw. Medium allen seins betrachten, wird schnell klar, warum Licht hier nur eine Geschwindigkeit kennen kann. (ich weiß allerdings nicht ob man in der klassischen Physik die Raumzeit als Medium betrachten darf)
Das Medium in dem sich das Photon bewegt, gibt ihm also seine Geschwindigkeit vor.
Das hat erstaunliche Konsequenzen, denkt man dieses Szenario zu Ende. Da Licht, je dichter das Medium ist, umso schneller ist, können wir davon ausgehen, daß die Raumzeit ein sehr dichtes Medium ist.
Das würde aber allem widersprechen was wir zu wissen glauben über das Vakuum, bzw. die Raumzeit.
Zum Thema überlichtschnelle Expansion. Die Raumzeit selber kann sich deswegen schneller als mit c ausbreiten, weil sie nicht an die Raumzeit selber gebunden ist. Sie breitet sich ja nicht im Raum aus, sie erschafft neuen Raum. Damit wäre c konstant und trotzdem gäbe es schnellere "Bewegungen".
-
.
Wir wissen, daß sich Licht in unterschiedlichen Medien, unterschiedlich schnell fortpflanzt. Die maximale Lichtgeschwindigkeit messen wir im Vakuum.
...
Da Licht, je dichter das Medium ist, umso schneller ist, können wir davon ausgehen, daß die Raumzeit ein sehr dichtes Medium ist.
Die zwei Aussagen widersprechen sich. Die Dichte im Vakuum ist Null, in allen anderen Medien größer als Null. (ausgenommen vielleicht Antimaterie, da weiß ich es nicht)
Richtig ist daß die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum am größten ist.
-
Es ist genau richtig was du sagst! Deswegen meine ich ja, es widerspricht allem was wir glauben zu wissen.
Wie soll sich etwas in einem Medium wie der Raumzeit am schnellsten fortbewegen können wo die Dichte 0 angenommen wird. Wir aber wissen, daß sich Licht je schneller fortpflanzt, je dichter ein Medium ist?
Das ist ganz klar ein Widerspruch. Bedeutet Dichte 0 hier unendliche Dichte? Verwässert jede Form von Materie hier die Dichte der Raumzeit? Komische Fragen, vielleicht hat sich deshalb noch keiner herangetraut die Raumzeit als Medium zu betrachten. Mir persönlich hilft es dabei zu verstehen, warum Licht, Gravitationswellen, Elektromagnetische Wechselwirkungen im Vakuum nur eine Geschwindigkeit kennen.
-
Wir wissen, daß sich Licht in unterschiedlichen Medien, unterschiedlich schnell fortpflanzt. Damit ist klar, daß Licht keine konstante Geschwindigkeit besitzt.
Das ist ein Missverständnis. Mit "konstanz der Lichtgeschwindigkeit" ist eigentlich "Konstanz der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit" gemeint, also die Tatsache dass die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter konstant ist.
Das widerspricht unseren Alltagserfahrungen. Wenn z.B. 2 Autos mit jeweils 50km aufeinander zufahren, dann ist klar, dass jeder der Fahrer, das andere Auto mit 50+50=100km/h auf sich zukommen sieht. Genauso bei Wellen in einem Medium, wenn sich z.B. ein Überschallflugzeug schneller als der Schall relativ zur Luft bewegt, dann wird der Schall dahinter, dieses nie erreichen (der Schall kommt nicht etwa mit Schallgeschwindigkeit auf das Flugzeug zu, sondern entfernt sich mit v-vSchall von diesem).
Entsprechend würde man auch bei Licht erwarten, dass wenn man z.B. ein Raumschiff mit 1 km/s Richtung Sonne schickt, man an Bord messen würde, dass das Sonnenlicht mit c + 1 km/s auf das Raumschiff zukommt. Wenn man es von der Sonne wegschickt mit c - 1km/s. Tut es aber nicht. Auch vom Raumschiff aus gemessen, ist die Lichtgeschwindikteit des Sonnenlichts immer noch exakt c.
Dieser scheinbare Widerspruch löst sich nur auf, wenn man Raum/Zeit nicht mehr als absolut betrachtet, so gesehen war die Formulierung der Relativitätstheorie eine Notwendigkeit. (allerdings brauchte es einen Einstein, um an sowas überhaupt nur zu denken).
Wie soll sich etwas in einem Medium wie der Raumzeit am schnellsten fortbewegen können wo die Dichte 0 angenommen wird. Wir aber wissen, daß sich Licht je schneller fortpflanzt, je dichter ein Medium ist?
Äh nein. Wir wissen dass sich Licht langsamer fortpflanzt, je dichter ein Medium ist. Vakuum ist im Grunde genommen "kein Medium", weil man seine Geschwindigkeit relativ zu diesem nicht messen kann. Es ist als hätte jeder Beobachter "sein eigenes Vakuum".
-
Äh nein. Wir wissen dass sich Licht langsamer fortpflanzt, je dichter ein Medium ist. Vakuum ist im Grunde genommen "kein Medium", weil man seine Geschwindigkeit relativ zu diesem nicht messen kann. Es ist als hätte jeder Beobachter "sein eigenes Vakuum".
Sorry, hier lag ich allem Anschein nach falsch.
Dann wird es leichter Erklärbar. Das Vakuum hat keine Dichte von exakt 0. Vakuumfluktationen sollten eine Dichte von exakt 0 verhindern können.
Licht hat eine konstante Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Das ist mir bewusst. Sie hat aber auch in anderen Medien eine konstante Geschwindigkeit, gibt es im Medium keine Dichteunterschiede.
Ich finde aus dem Blickwinkel betrachtet, ist das nicht mehr so Realitäts fern.
Wie verhält es sich mit 2 Photonen die sich jeweils mit c aufeinander zubewegen?
-
Wir aber wissen, daß sich Licht je schneller fortpflanzt, je dichter ein Medium ist?
Umgekehrt.
Komische Fragen, vielleicht hat sich deshalb noch keiner herangetraut die Raumzeit als Medium zu betrachten.
Im gewissen Sinne hat man das schon getan, beginnend vor über 300 Jahren. Nannte sich Äther. Ist letztlich gescheitert, weil es nicht alle Phänomene erklären konnte, vor allem nicht die Konstanz der Lichgeschwindigkeit im Vakuum (und in Medien bei bekannter optischer Dichte und Frequenz).
/errsu
-
Wie verhält es sich mit 2 Photonen die sich jeweils mit c aufeinander zubewegen?
Zwei Teile:
1. rein mit den Geschwindikeits-Formeln betrachtet (ohne weitere Überlegung):
Grundsätzlich könnte man die Frage auch stellen, was z.B. wäre, wenn 2 Raumschiffe mit jeweils 80% Lichtgeschwindigkeit relativ zur Erde aufeinander zukommen. Wegen der Relativität von Raum und Zeit addieren sich Geschwindigkeiten (die ja Raum/Zeit sind) nicht einfach. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_f%C3%BCr_Geschwindigkeiten (https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_f%C3%BCr_Geschwindigkeiten)
Daraus ergibt sich, dass die "Addition" zweier Geschwindigkeiten < c auch immer ein Ergebnis < c hat. Andererseits ist diese Formel auch konform mit konstanz der Lichtgeschwigkeit (ist eine Geschwindigkeit = c, ist auch das Ergebnis = c). Demnach würde selbst ein Photon ein entgegenkommendes Photon nur mit Geschwindigkeit c wahrnehmen.
2. Genauere Betrachtung:
Wenn man die Formeln für Raum und Zeit einzeln hernimmt, dann stellt man fest, dass ein Beobachter, des sich mit dem Photon mitbewegen würde, bei Zeit und Länge eine Singularität wäre (bei Zeit gibt es Division durch 0, Bei Länge Multiplikation mit 0). D.h. Prinzipiell könnte so ein Beobachter weder Zeit noch Raum überhaupt wahrnehmen, weil die Zeit sich ins unendliche dehnt und der Raum auf nichts kontrahiert.
Demnach kann man das Ergebnis aus 1. eigentlich nur als Grenzwert verstehen (auch wenn man sich c nähert, nimmt man immer noch Lichtgeschwindigkeit c wahr) - Jedoch sind Aussagen über einen Beobachter, der sich mit c bewegt innerhalb der speziellen Relativitätstheorie nicht möglich (und man könnte durchaus Schlussfolgern, dass es so einen Beobachter nicht geben kann). Die Photonen selbst können natürlich weder Geschwindigkeiten messen, noch irgendwas wahrnehmen und sie interagieren auch nicht miteinander (fliegen einfach durcheinander durch, wenn sie sich treffen) - was das ganze wohl eher zu einer philosophischen Frage macht, die sich der experimentellen Prüfung entzieht.
-
Ich glaube hier unterliegst du einem Irrtum.
Ich kann ein Photon aus dem Osten "messen" mit c. Und ein Photon aus dem Westen kommend mit c messen.
Zueinander haben sie eine Geschwindigkeit von 2c. Es ist ja nicht so, daß die Grenze der Lichtgeschwindigkeit damit gebrochen werden würde. Die Geschwindigkeiten addieren sich lediglich. Die Kontraktion der Raumzeit entsteht ja für beide Photonen. Und hört nicht auf zu existieren, nur weil wir sie in Relation setzen. Sie bewegen sich weiterhin mit c. Das ist auch anders gar nicht möglich. Photonen haben die Geschwindigkeit c, immer!
-
Ich glaube hier unterliegst du einem Irrtum.
Ich kann ein Photon aus dem Osten "messen" mit c. Und ein Photon aus dem Westen kommend mit c messen.
Zueinander haben sie eine Geschwindigkeit von 2c. Es ist ja nicht so, daß die Grenze der Lichtgeschwindigkeit damit gebrochen werden würde. Die Geschwindigkeiten addieren sich lediglich. Die Kontraktion der Raumzeit entsteht ja für beide Photonen. Und hört nicht auf zu existieren, nur weil wir sie in Relation setzen. Sie bewegen sich weiterhin mit c. Das ist auch anders gar nicht möglich. Photonen haben die Geschwindigkeit c, immer!
Stimmt, weil ja keine Information übertragen wird.
-
Ich glaube hier unterliegst du einem Irrtum.
Ich kann ein Photon aus dem Osten "messen" mit c. Und ein Photon aus dem Westen kommend mit c messen.
Zueinander haben sie eine Geschwindigkeit von 2c. Es ist ja nicht so, daß die Grenze der Lichtgeschwindigkeit damit gebrochen werden würde. Die Geschwindigkeiten addieren sich lediglich. Die Kontraktion der Raumzeit entsteht ja für beide Photonen. Und hört nicht auf zu existieren, nur weil wir sie in Relation setzen. Sie bewegen sich weiterhin mit c. Das ist auch anders gar nicht möglich. Photonen haben die Geschwindigkeit c, immer!
Ich hatte deine Frage so interpretiert, was denn ein Photon wahrnehmen würde, wenn man von dessen Standpunkt aus die Geschwindigkeit eines anderen Photons messen würde und die Antwort ist, als Grenzwert auch c (weil wie du richtig ausführst, das Photon sich immer mit c bewegt, egal von welchem Standpunkt aus), tatsächlich aber nicht messbar, weil aus sich des Photons keine Zeit vergeht und kein Weg zurückgelegt wird. Oder anders ausgedrückt, weil sich Photonen immer (für jeden Beobachter) mit c bewegen, gibt es auch keinen Beobachter, der sich mit c bewegt und für den ein Photon still steht, welcher dann überhaupt eine Messung über ein entgegenkommendes Photon anstellen könnte.
Wenn man das ganze von einem anderen Beobachter (z.B. Erde) aus betrachtet, dann lautet die Antwort natürlich 2c, genauso, wie die Antwort bei 2 entgegenkommenden Raumschiffen mit je 0,8c = 1,6c lauten würde. Das hat jedoch überhaupt nichts mit der Wahrnehmung von Bord des Raumschiffs zu tun (beide Raumschiffe nehmen für das jeweils andere immer noch eine Geschwindigkeit < c wahr).
Ich gehe also davon aus, dass wir eigentlich das gleiche meinen, ich aber nicht verstanden habe, worauf du mit der Frage hinauswillst.
-
Hallo,
Ich kann ein Photon aus dem Osten "messen" mit c. Und ein Photon aus dem Westen kommend mit c messen.
Ja, jedes Photon einzeln kann mit Geschwindigkeit c gemessen werden.
Zueinander haben sie eine Geschwindigkeit von 2c.
Relativ zueinander, also vom System des einen Photon bezogen auf das des anderen Photons, haben sie eine Relativgeschwindigkeit von c, nicht von 2c.
Das ist ja nun mal die Relativitaetstheorie.
vrelative = [v1 - v2]/[1 - (v1*v2/c2)] = 2v/[1 + v2/c2].
Dabei spielt es keine Rolle, ob Information übertragen wird.
Gruß
Volker
-
Volker
Wenn ich die Photonen extern von meiner Position aufeinander zufliegen sehe, dann nähern die sich für mich schon mit 2c. Also ich stelle mich zwischen Erde und Sonne, dann kommen die Photonen bei mir nach 4 Minuten an. Eins von der Sonne, das andere von der Erde. Wenn ich aber in ein Photon “einsteige”, dann beobachte ich das andere Photon mit c, oder verstehe ich da was falsch?
-
Die Photonen kommen mit c aufeinander zu, allerdings aus der Warte des jeweils anderen extrem blauverschoben.
-
Hallo,
Wenn ich die Photonen extern von meiner Position aufeinander zufliegen sehe, dann nähern die sich für mich schon mit 2c. Also ich stelle mich zwischen Erde und Sonne, dann kommen die Photonen bei mir nach 4 Minuten an. Eins von der Sonne, das andere von der Erde. Wenn ich aber in ein Photon “einsteige”, dann beobachte ich das andere Photon mit c, oder verstehe ich da was falsch?
Richtig, relativ zueinander bewegen sie sich mit c. Jedes einzelne Photon bewegt sich bezüglich jedes anderen Koordinatensystems (bewegt oder nicht) mit c. So bewegt sich auch jedes einzelne Photon bezüglich Deines Koordinatensystems mit c.
Die Photonen kommen mit c aufeinander zu, allerdings aus der Warte des jeweils anderen extrem blauverschoben.
Photonen sind Bosonen und "sehen" sich daher nicht direkt. Sie koennen nur indirekt miteinander wechselwirken, indem sie spontan ein virtuelles Teilchen-Antiteilchen-Paar bilden. Hierbei ist die zur Verfügung stehende Energie pro Photon aber auch dann E=h * Frequenz, wenn beide Photonen direkt aufeinander zufliegen. Es gibt also für Photonen relativ zueinander keine Blauverschiebung.
Gruß
Volker
-
Danke Volker
-
Ist das Ernst gemeint? :o
https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml (https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml)
-
Ist das Ernst gemeint? :o
https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml (https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml)
Scheinbar. Es gibt auch eine spezielle Wiki-Seite dazu - Die Solitonwelle macht den herkömmlichen Warpantrieb überflüssig:
https://memory-alpha.fandom.com/de/wiki/Solitonwelle (https://memory-alpha.fandom.com/de/wiki/Solitonwelle)
;D
-
Hallo,
Ist das Ernst gemeint? :o
https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml (https://www.astronews.com/news/artikel/2021/03/2103-012.shtml)
Was in der Arbeit gezeigt wird, ist, dass es spezielle Lösungen in der allgemeinen Relativitätstheorie gibt, die, wenn sie in der physikalischen Wirklichkeit auch existieren, Überlichtgeschwindigkeit zulassen würden. Der Energieaufwand, wenn dieser Effekt denn tatsächlich existiert, wäre allerdings enorm. Ein erster Schritt wäre also zu untersuchen, ob man Auswirkungen davon in sehr energiereichen Umgebungen feststellen kann, also z.B. bei Magnetaren (also bei Neutronensternen mit extrem starken Magnetfeld). Um das in einem Labor auszuprobieren, müssten sich Lösungen finden, die nicht astrophysikalische Energien benötigen, und dann müssten erstmal extrem aufwändige numerische Simulationen durchgeführt werden ("developing models and configurations of the plasma alongside the geometry would in general require a large-scale numerical effort").
Zusammenfassend: Nicht alle Lösungen der allgemeinen Relativitätstheorie existieren auch in der physikalischen Wirklichkeit. Und wenn, dann wäre die nötige Energiedichte für diesen Effekt wahrscheinlich nicht mit menschlichen Technologien zu erreichen.
Gruß
Volker
-
Daß sich Objekte zueinander schneller als Licht bewegen können, indem das Gebiete des Raumes tun, dem sie „anhaften“ - einschließlich deshalb eines Horizonts zwischen ihnen - liest man zwar überall.
Beobachtet hat das jedoch noch niemand.
Besonders seltsam ist daran, daß dann nicht nur unterscheidbar sein muß sondern physikalisch unterscheidbar ist, ob sich Objekte nur zueinander bewegen, oder auch mit dem Raum und absolut zum Raum. Das sollte dann auch schon bei Unterlichtgeschwindigkeit möglich sein. Statistisch kann man zwar sagen, wegen der Rotverschiebung, daß sich Objekte desto schneller voneinander wegbewegen desto weiter sie voneinander entfernt sind, und rein rechnerisch gilt das in den üblichen Weltmodellen auch für den Raum selbst da er expandiert. Aber das kann auch nur bedeuten, daß die Expansion des Weltalls – was immer sie auch ist – (nur) gleichermaßen den Raum als auch die Objekte in ihm beeinflußt. Denn eine Bewegung der Objekte zum Raum sollte es nicht geben.
Problematisch sind auch Übergänge der Materie von Über- nach Unter-Lichtgeschwindigkeit oder umgekehrt – egal ob mit oder ohne Koppelung an den Raum. Denn die Lichtgeschwindigkeit ist eine absolute Geschwindigkeit oder genauer gesagt ein Zustand, bei dem die Materie nicht existieren kann. Diesen Zustand erreicht nichts für keinen Beobachter des Weltalls (in endlicher Zeit) sodaß er auch kein „Teil“ unserer Raumzeit ist. Auch nicht für das einfallende Objekt selbst, dessen Eigenzeit und Materie unmittelbar vor einem physikalisch relevantem Horizont einfach aufhört.
Die Inflationstheorie dürfte (schon) deswegen Unsinn sein. Ein Ende des Weltalls, also zeitlich zurückgeschaut bis wo die Fluchtgeschwindigkeit fast der Lichtgeschwindigkeit entspricht, dürfte auch dicht an einem räumlichen und sonstwie uinüberschreitbarem physikalischen Horizont liegen
Zwar sind Modelle mit Inflation und einem scheinbaren Horizont von dem alles dahinterliegende wieder zurückrieselt, rein rechnerisch (vermutlich) richtig.
Aber man muß schneller aussortieren, was zwar rechnerisch möglich, aber unphysikalisch ist.
Und vielleicht ist es da der richtige Riecher, zumindest bis schwere Gegenindizien auftauchen, scheinbare Horizonte und alle Theorien mit solchen (also auch einen großen unsichtbaren Raum hinter dem angenommenen scheinbaren Horizont) zu ignorieren.
Nachtrag:
In diesem Sinne erscheint unphysikalisch sowohl eine beschleunigte als eine abgebremste Expansion. Erstens würde das auch eine veränderliche Lichtgeschwindigkeit bedeuten, denn es deutet vieles auf einen Zusammenhang bzw. Identität der Lichtgeschwindigkeit und der Expansion des Weltraums hin, und würde zu verschiedenen komischen zu erwartenden und nicht beobachteten Effekten (außer auch den beiden nachfolgenden gebremster/beschleuigter Expansion) führen wenn nicht. Zweitens, würde bei abgebremster Expansion das Problem eines nötigen früheren kausalen Zusammenhangs der neu in die mit Lichtgeschwindigkeit größer werdende sichtbare Welt „zurückrieselnden“ äußeren Teile bestehen, also für sich alleine aus der ART, keine mit Beobachtungen übereinstimmende Lösung wäre, sondern man mit Krücken externer Annahmen wie einer früheren Inflation beheben muß . Diese Inflation, aber auch die Annahme jeder beschleunigten Expansion, hätte das Problem mit sich zueinander schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegender Materie und einem scheinbaren / unphysikalischen Horizont dazwischen. Rechnen kann man viel, aber überzeugend ist das nicht, wurde noch nicht beobachtet, vor allem wegen dem Horizont nicht beobachtbar und (wohl) nicht falsifizierbar.
-
Hallo hier,
interessante Disko!
Alles Zeug dehnt sich aus und wird daher dunkel/rot je weiter entfernt.
Wo geht die Energie dieser aller jemals ausgesendeten Lichtteilchen hin? Die Anzahl ist Gogol für mich.
Ich kann mich nur wiederholen, das Problem ist nach meiner These die Zeit - für normale Materie vergeht keine Zeit, alles ist als Ganzes immerda. Zeit ist wegen der Endlichkeit unsere "Lebewesenspeziallität"
Im c steckt die Zeit der Theorie - nur für Uns - oder auch für das Universum? t müsste aus c rausgekürzt werden- wie geht das?
LG & GA
SiO²
-
Resümee:
E=mc² - da ist eine Ungenauigkeit drin - These.
es passt auch nicht zur Relation Maus - Elefant (Herzschlag, Lebenserwartung).
Was ist mit Eigenbewegung/Eigengeschwindigkeit je Atom in Relation zu welchem Zentrum? Geschwindigkeit ändert Zeit sehr stark für Uns. Können wir die Zeit aus der Geschwindigkeit rausnehmen oder ersetzen?
Die Gravitation des Mondes nimmt bspw. den Umweg über die Erde zur Sonne und dann erst zum Galaxienkern - nicht direkt. Das braucht für uns "Zeit" - sind wir zu klein?
Da ist auch ein v in der Formel drin. Weg mit der Zeit - seht das Universum als mal als zeitloses Ganzes, auch wenn man es nicht als Ganzes sieht, berechnen?. Für mich passt das soweit, unendliche Ausdehnung und der Rest verschwindet in den Schwarzen Löchern, wo neue Universen entstehen (These), s.a.v..
Für mich ist alles ein "Vorgang, zeitlos" Zeit entsteht erst wenn wir draufschauen.
Das ist das Problem des Messens allgemein...
Schluss jetzt, Güße und GA
SiO²
-
Hallo,
das gleitet ein bisschen in den Bereich Esotherik ab, meinst Du nicht?
E=mc² - da ist eine Ungenauigkeit drin
Nein, da ist keine Ungenauigkeit in der Masse-Energie Relation. Es gibt eine Unschärferelation, aber die meinst Du hier ja wohl nicht.
Was ist mit Eigenbewegung/Eigengeschwindigkeit je Atom in Relation zu welchem Zentrum?
Wie definierst Du denn Eigenbewegung und Eigengeschwindigkeit hier? Meinst Du Brownschne Bewegung? Die ist ja nicht für einzelne Atome definiert sondern gilt für Teilchen im viskosen Medium.
Geschwindigkeit ändert Zeit sehr stark für Uns. Können wir die Zeit aus der Geschwindigkeit rausnehmen oder ersetzen?
Nein, denn "Die Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell und in welcher Richtung ein Körper oder ein Phänomen (beispielsweise ein Wellenberg) im Lauf der Zeit seinen Ort verändert". Du solltest physikalische Größen nicht beliebig umdefinieren.
Für mich ist alles ein "Vorgang, zeitlos" Zeit entsteht erst wenn wir draufschauen.
Das ist das Problem des Messens allgemein...
Nein, da bringst Du nun zwei Themen durcheinander. Zeit ist auch ohne Beobachter vorhanden. Dann gibt es bestimmte Messungen, die den Zustand eines quantenmechanischen Systems festlegen (Doppelspaltexperiment, oder Schrödingers Katze zum Beispiel). Die zeigen allerdings, so wie das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon, nicht, dass es 'keine Zeit gibt' oder das 'Zeit erst beim Messen entsteht', sondern sie zeigen dass die Quantenmechanik gegen die Annahme der Lokalität verstösst.
Die Gravitation des Mondes nimmt bspw. den Umweg über die Erde zur Sonne und dann erst zum Galaxienkern - nicht direkt.
Nein, das ist falsch. Das Gravitationsfeld der Erde ist für die Bewegung des Mondes um die Erde entscheidender als das Gravitationsfeld der Sonne. Aber es bewegen sich alle Körper in einem Gravitationsfeld, dass von allen Körpern im Universum gebildet wird. Das Gravitationsfeld eines einzelnen Körpers nimmt aber mit dem Abstand r mit 1/r2 ab.
Meiner Meinung nach hilft es der Diskussion über physkalische Themen (wie z.B. hier über die Lichtgeschwindigkeit) nicht, wenn man gefühlte 'Wahrheiten', unbelegbare Hypothesen und Science Fiction zusammenmischt. Ich würde dafür plädieren, physikalische Begriffe so zu verwenden, wie sie definiert sind. Geschwindigkeit, Zeit, Masse-Energie-Äquivalenz, Relativitätstheorie, etc. sind sehr klar definiert.
Gruß
Volker
-
Hallo hier,
interessante Disko!
Alles Zeug dehnt sich aus und wird daher dunkel/rot je weiter entfernt.
Wo geht die Energie dieser aller jemals ausgesendeten Lichtteilchen hin? Die Anzahl ist Gogol für mich.
Ich kann mich nur wiederholen, das Problem ist nach meiner These die Zeit - für normale Materie vergeht keine Zeit, alles ist als Ganzes immerda. Zeit ist wegen der Endlichkeit unsere "Lebewesenspeziallität"
Im c steckt die Zeit der Theorie - nur für Uns - oder auch für das Universum? t müsste aus c rausgekürzt werden- wie geht das?
LG & GA
SiO²
Über die Energie von Strahlung und Raum wurde schon was geschrieben :
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=18445.msg498599#msg498599 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=18445.msg498599#msg498599) und davor und danach
Was deine Frage betrifft: die Anzahl und gesamte Energie der "normalwellenlängigen" Photonen ist total klein ggnü. den sehr langwelligen ( Wellenlänge etwa Weltdurchmesser ).
Unter obigem post steht, daß als der Weltraum nur 1 Plancklänge groß war und 1 Planck-Energie Energie / Masse hatte, sich bei der Expansion dieses anfangs erste Photon und seine Nachfolger so auffächerten, in 4, 9, 16 Photonen so daß jeweils in Richtung jedes Oberflächenelements ein Photon ging. Das bedeutet, nach n Planck-Zeiten gibt es n² solcher Photonen, mit n Wellenlänge oder je 1/n Energie, also die Gesamt-Energie der Strahlung n , gleich der Masse eines Raumes der Größe n . Die Gesamtheit dieser Strahlung stellt dann den Raum selbst und seine Entfaltung dar. Aus diesem Modell ist nicht nur durch diese Auffächerung die unmittelbare Entstehung zweier Tangentialrichtungen als Folge und proportional der linearen Ausdehnung und mit derselben Krümmung wie dieser linearen Ausdehnung und damit die gleichzeitige Entstehung einer zur kinematischen proportionalen krümmungsmäßigen Länge verständlich, sogar folgt die Gravitation als "geometrische" Eigenschaft, falls sich solch ein Weltraum mit konstanter Geschwindigkeit ausdehnt dh falls die Lichtgeschwindigkeit konstant sein soll (wie im letzten post des oben zitierten Threads angedeutet - kannst du ja mal als einfache Aufgabe nachrechnen) (alles nur größenordnungsmäßig abgeschätzt -- aber das ist gut, um schnell zu übersehen, was "los ist")
Was ein endliches c angeht, sieh dir doch mal an, was mit c = 0 bzw c = unendlich , viele Formeln zBsp der Relativitätstheorie , ergäben. Bei c = unendlich gäbe es zBsp keine Trägheit - wozu auch, da deren Wesen ja gerade ist Relativgeschwindigkeiten von Materie zueinander größer als c zu verhindern. Außerdem, damit Zeit und Raum zusammenhängen - so wie durch die Relativitätstheorie ausgedrückt und durch alle bisherigen Experimente bestätigt - muß c endlich (und konstant) sein, wie du schon am Bogenelement siehst
Und wie oben nochmal klar, auch aus meinen früheren posts, ist c die Lichtgeschwindigkeit und die Expansionsgeschwindigkeit des Weltalls - und zwar physikalisch begrenzt statt nur durch einen scheinbaren Horizont (zur "Rückkrümmung" genau am Rand zum Urknall hin, einschließlich daß beim Zurückgucken der Rand unmittelbar vor dem "Sehen" des Urknalls scheinbar auf 1 Richtung zurückgezogen erscheint also identisch wird egal in welcher Richtung wir von hier aus zurückgucken - siehe die oben zitierten posts, aber auch oben wonach beim ersten Entwicklungsschritt der Raum nur 1-dimensional war)
Nachtrag :
Also obiges nochmal maximal verständlich zusammengefaßt: Durch die Expansion nimmt zwar die Energie jedes Photons ~ 1/n ab, ihre Anzahl aber ~ n² zu , die gesamte Energie der vhd. Strahlung also ~n zu (und stellt den Weltraum und größenordnungsmäßig seine gesamte Energie / Masse des Weltraums dar - außer lokale Klumpungen wie Masse, schwarze Löcher usw); dabei ist n das Weltalter (in Elementarzeiten also n = 10⁶¹ ) und dabei ist fast nur relevant sehr langwellige Strahlung (Wellenlänge etwa Weltdurchmesser) , kurzwelligere vernachlässigbar
Aus obigem Beispiel kann man auch sehen, daß das sogen. Holographische Prinzip inhaltsleer ist. Wie oben sichtbar, kann man sich den leeren Raum der Größe n Elementarlängen und der Oberfläche n² Elementarflächen als aus n² Photonen etwa derselben Wellenlänge aufgespannt denken, also eines entsprechenden Informationsgehaltes nämlich der individuellen Wellenlängen. Auch andersartige Rechnungen führen dazu, daß der Wirkungsgehalt des Weltraums H etwa n² ist.
Bereits wegen der ebensogroßen „Breite“ der Welle kann man wohl nur statistisch aber nicht individuell jedem Oberflächenelement eine solche Welle zuordnen. Schon das ist ein Problem für das Holographische Prinzip, wenn die Informationen über das Innere sich "zwar irgendwo aber unbestimmbar wo" auf der Oberfläche gedacht werden müssen .
Es ist jetzt aber Quatsch, daraus zu schließen, daß der gesamte Informationsgehalt des Weltraums in der Oberfläche enthalten sei oder gar noch daß deswegen die dritte Dimension überflüssig oder nur eingebildet sei, nur weil der Informationsgehalt im Weltraum ~n² anwächst und die Oberfläche auch (wobei nicht einmal das in normaler Weise gegeben ist, s. zum punktförmigen "Rand"). Erstens existieren in der Differentialgeometrie mehrere Beispiele, etwa daß die Summe einer Eigenschaft über das Volumen oder die Oberfläche gleich einer anderen Eigenschaft summiert über die Oberfläche oder ein fixer Wert ist, was man auch in Elementareinheiten ausdrücken kann; das betrifft aber nur die betreffenden einzelnen Aspekte und bedeutet nicht daß insgesamt oder physikalisch eins das andere ersetzen könne. Zweitens ist bei obigem Beispiel – und ebenso bei Rechnungen zum Holographischen Prinzip, die Informationsmenge für den leeren Raum berechnet worden, und ist daher auch nur das; die wenn auch dazu vergleichsweise geringe Informationsmenge der Vorgänge / Eigenschaften im Inneren , wurde dabei nicht berücksichtigt und ist daher auch nicht im Ergebnis enthalten - also genau worum es geht bei der Behauptung diese wären alle in der Oberfläche enthalten, die somit unwahr ist. Die Logik des holografischen Prinzips ist daher eine Tautologie, und genauso imbezil wie wenn jemand sagt, es kann keine Einzelheiten / lokalen Strukturen / Materie / Erde, uns, usw geben irgendeinem Weltmodell nach wo(weil sie nicht in seine Annahmen reingesteckt wurden (zBsp Friedmann-Modell). Drittens wurde dabei nur die Anzahl der Informationen enthalten im (leeren) Raum betrachtet und gesagt daß diese in seine Oberfläche paßt, nicht jedoch ihr Wert , also die Wellenlängen, die aber genau sagen daß der Oberfläche eine derartige „Tiefe“ oder Krümmung zugeordnet ist, also daß die dritte Dimension existiert.
-
Dank an Volker für‘s Aufräumen! Das konnte man in einem ernsthaften Forum so nicht stehen lassen.
-
Hallo und Danke,
ich stoß nun kurz dazu und bin wieder weg.
973 hat es gut anaysiert?
Hätte nicht gedacht, das sich alles so schnell in WISSEN auflöst...
Bis dann- BITTE GEBT MIR ZEIT- Grüße, SiO²
-
Meine Darstellung ist nur ein Modell, was eine klassische Vorstellung über einige Aspekte und insofern eine Korrespondenz eines besseren noch zu findenden Modells zur klassischen Physik geben kann, hauptsächlich aber was auch Prognosen zu erwartender und beobachtungsmäßig überprüfbarer Effekte zuläßt. Beispielsweise wäre damnach keine Feinstruktor des Raumes im Elementarlängenbereich zu erwarten, noch Wechselwirkungen benachbarter "Raumpunkte an sich" wo sonst nichts ist - also kein Ätherersatz wie etwa bei der Schleifenquantengravitation
-
Ich habe mal in einem eher populärwissenschaftlichen Buch über Einstein und co gelesen, dass es Überlichtgeschwindigkeit schon geben könnte, dass aber so keine Informationen übertragen werden können. Das Buch postulierte, es gäbe keine Informationsübermittlung schneller als das Licht.
Als Beispiel hatten sie einen schwenkbaren Laser auf der Erde illustriert, der seinen Lichtstrahl über die Mondoberfläche flitzen ließ. Schwenkt man nun sehr schnell, wäre der Lichtstrahl auf der Mondoberfläche schneller als das Licht. Man hätte aber keinen Nutzen davon.
Ist der Gedanke Quatsch?
-
Es wäre am Ziel ja gar kein Lichtstrahl mehr.
Wenn die Winkelgeschwindikeit des Strahls immer mehr erhöht werden würde, würde ja die Anzahl der Photonen pro überstreifter Länge immer geringer werden. Bis nur mehr ein paar Photonen pro Längeneinheit übrig bleiben. Ein sichtbarer Strahl ist es lange nicht mehr. Dann kommt irgendwann nur mehr ein Photon an, dann kommt manchmal eines an, bei der nächsten Längeneinheit keines mehr. Dann wieder mal eines.
Von welcher Ausbreitung kann man da noch von Lichtgeschwindigkeit sprechen?
Eine Bewegung der Photonen (am Ankunftspunkt) am Mond gibt es (in diesem Modell) ja gar nicht. Die ist ja nur scheinbar, es sind ja andere.. Es gibt nur die Ausbreitung der Photonen von der Quelle aus.
-
Habe ich das richtig verstanden:
Der Abstand zwischen Erde und Mond beträgt ungefähr 384.000.000 m, da:
(3*10^8 m/s) / 1,28 Lichtsekunden = 384.000 km
Oder wenn man die Entfernung in Metern weiß, dann gilt:
384.000.000 m / 3*10^8 m/s = 1,28 Lichtsekunden
Eine Lichtsekunde entspricht die Strecke, die das Licht in einer Sekunde zurücklegt, also ungefähr 3*10^8 m (wie die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum).
Daraus folgt
(3*10^8 m/s)*60(Sekunden)*60(Minuten)*24(Stunden)*365,25(Tage) = 9,46 * 10^15 = 1 Lichtjahr
Nun würde ich aber gerne wissen, wie man den Abstand zwischen der Erde und weiter entfernten Objekten bestimmen kan. Funktioniert das genau so?
Wenn ich z.B. die Entfernung zu Sagittarius A* bestimmen will, stimmt die folgende Überlegung?
26.670 Lichtjahre Entfernung
(3*10^8 * 60 * 60 * 24 * 365,25) / (26670) = 3,55 * 10^11 m
Oder für den Mars:
56 * 10^9 m Entfernung zur Erde
56*10^9 m / 3*10^8 = 186,6 Lichtsekunden
D.h., wenn man den Mars beobachtet, schaut man rund 3 Minuten in die Vergangenheit? Weil das Licht ungefähr 3 Minuten braucht, um zur Erde zu gelangen?
Bei der Sonne sind das (nach ähnlicher Rechnung) fast 8-9 Minuten.
Stimmten meine Überlegungen soweit? Könnt ihr etwas ergänzen? Oder habt ihr noch interessante Aspekte?
-
Hallo Spacewalker,
ja, das stimmt alles soweit. Wir beobachten im Mikrowellenbereich ja sogar den Moment, an dem das Universum fuer Photonen durchsichtig wurde -- das Licht ist also schon mehr als 13 Milliarden Jahre unterwegs. Jede Beobachtung ist immer eine Beobachtung der Vergangenheit.
Deshalb ist es auch schwierig, von gleichzeitigen Ereignissen zu sprechen. Man muss dabei immer das System angeben, auf das sich eine Zeitinformation bezieht.
Gruss
Volker
-
Zu beachten wäre:
- Der Abstand Erde-Mars ist nicht fix. Er schwankt sehr, sehr stark.
- Rechne in SI-Einheiten. Ignoriere Nicht-SI-Einheiten. Es wird vieles vereinfachen. Gerade "Lichtjahr" würde ich weg lassen. Rechne in Metern.
- Große Entfernungen kann man über viele Möglichkeiten berechnen. Laufzeiten zu betrachten ist nur eine. Aber Du kannst auch aus verschiedenen Richtungen anpeilen: Triangulation. Peile einen Stern heute und in 180 Tagen an. Die Erde ist dann wo anders, somit ist die Richtung zum Stern eine andere. Das sind nur zwei Beispiele, es gibt es noch mehr Möglichkeiten.
-
Zu beachen ist ja, dass die Entfernung Erde zu Mars schwankt, da beide unsere Sonne auf ihren Bahnen unterschiedlich schnell umrunden. Die Entfeenung der Planeten zueinander beträgt dann minimum 55 Mio. ( während des Überholvorgangs) und maximal, wenn die Sonne quasi genau dazwischen steht und Erde und Mars sich auf der jeweils anderen Sonnenseite befinden, knapp über 400 Mio. km.
Macht also was aus, zeitlich gesehen. Daher sind Flpge zw. beiden Planeten ja auch nur sinnvoll, wenn das kilometertechnische Zeitfenster stimmt, sie sich also im selben Bahnbereich befinden.
-
Astronomen geben Entfernungen im Sonnensystem i.d.R. in astronomischen Einheiten an. Abkürzung: au, oder in D’land auch noch AE.
-
SI-Einheiten hin oder her... ich finde, immer mit einem Mehrfachen von 9.460.730.472.580.800 Metern zu rechnen, einfach unpraktisch... ;D ::) ;)
PS Die meisten einfachen Taschenrechner geben da schon ihren Geist auf...
-
Tipp: 9,46073E15 kann ein Taschenrechner i.d.R. wieder verkraften.
-
- Große Entfernungen kann man über viele Möglichkeiten berechnen. Laufzeiten zu betrachten ist nur eine. Aber Du kannst auch aus verschiedenen Richtungen anpeilen: Triangulation. Peile einen Stern heute und in 180 Tagen an. Die Erde ist dann wo anders, somit ist die Richtung zum Stern eine andere. Das sind nur zwei Beispiele, es gibt es noch mehr Möglichkeiten.
Ja, in dieser vereinfachten Darstellung stimmt es. Nur bewegt sich der Stern währenddessen weiter ("Eigenbewegung") und deshalb muss man im Allgemeinen einen Stern möglichst oft (und nicht nur zweimal) über einen Zeitraum von ca. 1,5 Jahren beobachten. Schon für die erste Parallaxenmessung durch Friedrich Wilhelm Bessel 1838 wurde die Entfernung zu einem Stern benutzt, der sich schnell bewegt (61 Cygni hatte die schnellste damals bekannte Eigenbewegung und zeigte damit, dass der Stern vermutlich relativ nah sein würde). Mit tausenden von Einzelmessung bestimmte Bessel dann sowohl die Parallaxe (und damit die Entfernung) als auch die Eigenbewegung.
Nur als kleine Ergänzung, die zeigt, dass am Ende alles immer ein wenig komplizierter ist...
Viele Grüße
Düsentrieb