Erklärungsversuch Dunkle Energie

Hallo,

ich bin weder Astrophysiker noch Mathematiker (ich kann so was also nicht berechnen), aber ich wäre mal ganz froh, wenn jemand mit entsprechenden Fähigkeiten die folgenden Thesen und Schlussfolgerungen prüft bzw. diese wiederlegt. Ich habe bei dem Ganzen das Gefühl, da könnte was dran sein... Natürlich ist das vielleicht noch nicht ganz perfekt, aber wer weiß... Vermutlich irre ich mich ja...
Also nun die These:

-   Gravitation wirkt unendlich weit und mit Lichtgeschwindigkeit

-   Je weiter wir ins Universum schauen, umso weiter schauen wir in die Zeit zurück

-   Könnten wir durch das undurchdringbare, frühe Universum hindurch schauen, würden wir irgendwann auf die Anfangssingularität des Universums blicken, egal in welche Richtung wir schauen. Das bedeutet, dass die Anfangssingularität von uns aus betrachtet die Innenfläche einer Kugel ist

-   Je weiter wir in der Zeit zurück gehen, umso kleiner war das Universum

-   Umso kleiner das Universum war, umso größer war seine Dichte

-   Die Anfangssingularität hatte eine (nahezu?) unendliche Dichte

-   Das frühe Universum ist relativ homogen

-   Hinzu kommt noch (Da bin ich mir aber nicht sicher):
   o   Je weiter etwas weg ist, umso schneller entfernt es sich von uns
   o   Nach Einsteins Relativitätstheorie nimmt die Masse eines Objektes mit zunehmender, relativer Geschwindigkeit, relativ von außen betrachtet, zu.
   o   Höhere Masse bedeutet eine noch größere Gravitation
-   Wir halten Fest:

   o   Um uns herum befindet sich eine (nahezu) unendlich dichte Singularität
   o   Um uns herum befindet sich eine (nahezu) unendliche, homogene große Masseansammlung
   o   Durch die immer schneller werdende Ausdehnung und da damit die Masse zunimmt (Ja, die Entfernung auch, aber vielleicht hebt sich das ja auf), wird der Effekt noch verstärkt

(Vielleicht stimmt das auch nur zum Teil oder irgendwie..)

Was bedeutet dies nun?
Stellen wir uns Vor, wir wären das X, die O's bilden irgendwelche Galaxien, die relativ homogen verteilt sind:
(Die Pfeile sollen die Richtung der Gravitationskraft andeuten. Im Mittelpunkt, also im "Standpunkt des Betrachters", heben sich die Gravitationskräfte auf. Die Kraft wird nach aussen hin immer größer; Die Abstände zwischen den O's müssten immer gleich sein da das Universum fast homogen ist, lässt sich aber hier so nicht so darstellen...)

[M=~Unendlich]...<------O<----O<--- O<--O<-X->O-->O--->O---->O ----->... [M=~Unendlich]

Wenn wir das X sind, und die O's irgendwelche Galaxien oder so, die relativ homogen verteilt sind, so würde sich doch für uns der Eindruck eines immer schneller expandierenden Universum ergeben richtig? Und je weiter etwas von uns weg ist, umso schneller würde es "nach außen gezogen" (Natürlich nur von uns aus betrachtet oder so), denn je näher wäre es der hypothetisch (nahezu) unendlich großen Masseansammlung...

Das Ganze muss deswegen homogen sein, da es sonst in die eine Richtung schneller expandieren würde als in die andere Richtung.

Natürlich ist dies nur eine Art Effekt, in Wirklichkeit krümmen die Massen ja den Raum, also in etwa so, wie wenn man das Universum, welches homogen verteilt ist, durch eine Fischaugenkamera betrachten würde... (Ich hoffe jemand versteht mich noch) Jedenfalls würde sich dann bei einer (nahezu) unendlichen Krümmung der Fischaugenlinse am Rand eine (nahezu) unendliche Masseansammlung bilden... Diese würde den Raum wiederum noch mehr krümmen und immer so weiter...

Daraus folgt natürlich, dass sich das Universum, für jeden Punkt von dem man es betrachtet, wiederum gleich verhalten würde. Es ist also egal, wohin ich mit der Fischaugenkamera schaue...

(Zur "Fischaugentheorie" ;-): Also angenommen ich hätte eine unendlich große Fläche mit lauter Punkten drauf, die alle den gleichen Abstand zum nächsten Punkt hätten. Diese Fläche betrachte ich nun durch eine (nahezu) unendlich gekrümmtes Fischauge, kann sich das jemand vorstellen?)

Also wenn mir jemand noch folgen kann, bin ich noch nicht ganz verrückt...

Kann mir jemand eine qualifizierte Analyse zu dem Ganzen geben?

Ein eventueller Punkt über den man nachdenken müsste ist noch, dass wir aufgrund der frühen Inflation des Universum ggf. niemals bis zur Singularität zurück blicken kann, da sich Gravitation ja "nur" mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet und die Inflation schneller war. Aber ggf. ist das ja auch der Grund, warum die Gravitation nach außen hin "noch" nicht unendlich ist...
Ja ich weiß das die Ausdehnungsgeschwindigkeit zunimmt und das Universum immer kälter wird, aber keine Ahnung vielleicht lässt sich das doch dadurch erklären sag doch mal wer was dazu...
Ich bin jetzt viel zu verwirrt...

Ich weiß nicht, vielleicht stimmt das alles ja nur irgendwie zum Teil, aber wenn jemand eine vernünftige Theorie mit diesen Überlegungen "bauen" kann, wäre das doch schon was...

Hallo,

das ist ja eine lustige Interpretation.

Also, ich bin auch weder Physiker noch Mathematiker, aber eines ist doch klar: Die Reststrahlung des frühen Universums, die aus allen Richtungen gemessen werden kann ist der einzige Überrest des frühen Universums und ist über 13 Mrd. Jahre alt. Das frühe Universum existiert natürlich seit jener Zeit nicht mehr.

Uns umgibt alse keinesfalls eine unendlich dichte und schwere Innenfläche einer Kugel.

Viele Grüße
Steffen

Hallo Steffen,

danke für deine Antwort.
Was heißt, es existiert nicht? Das ist Interpretationssache... Wir können es doch heute noch sehen (Klar, nicht bis zum Urknall, war auch nur als Gedankenexperiment gedacht), aber die Gravitation wirkt doch genauso schnell wie das Licht und jede andere elektromagnetische Strahlung. Hintergrundstrahlung sind Mikrowellen, also elektromagnetisch. Wenn wir es also heute messen können, müsste es auch heute mit uns gravitativ wechselwirken...

Ich meine damit natürlich nicht, dass wir im Inneren einer Hohlkugel leben. Aber so könnte man sich das vielleicht als Modell vorstellen...
Gravitation breitet sich doch mit Lichtgeschwindigkeit aus. D.h, die Gravitation des "frühen" Universums wechselwirkt heute mit uns. Oder anders gesagt: Alles was wir elektromagnetisch sehen / messen können, wechselwirkt mit uns auch gravitativ. Das gilt vielleicht sogar auch für die Reststrahlung! Da früher aber die Dichte größer war als heute, wird alles scheinbar von uns weg gezogen (Besser gesagt, der Raum wird dort durch die Masse gekrümmt, (vielleicht nur relativ von uns aus betrachtet)). Dadurch bewegt es sich noch schneller von uns weg => Masse nimmt zu (Laut Relativitätstheorie) => Mehr Raumkrümmung usw... So in etwa meinte ich das...

Natürlich würde das alles irgendwie bedeuten, dass der Raum relativ zum Betrachter "gekrümmt" ist. Aber wer weiß, die Zeit ist es ja auch, warum also sollte es der Raum nicht auch sein...

Aber mir ist das alles eh viel zu hoch jetzt... Sollen Leute mit mehr IQ als ich drüber nachdenken 

Aber ein Nachtrag noch:
Entweder, die Anfangssingularität wechselwirkt mit uns gravitativ (hebt sich aber bei uns auf, da sie in alle Richtungen gleich stark "zieht"), oder Sie kann es nicht, da sich der Raum zwischen ihr und uns schneller ausdehnt als mit Lichtgeschwindigkeit, wodurch keine Wechselwirkung mehr möglich ist. Wenn zweiteres der Fall ist, gibt es aber Teilchen (Galaxien / Sterne), die sich mit "annähernd" Lichtgeschwindigkeit von uns weg bewegen. Laut Relativitätstheorie nimmt aber die Masse mit zunemender Geschwindigkeit zu und wird unendlich, wenn c erreicht wäre.

Egal welchen Fall man annimmt, es ist eine (nahezu) unendliche Masse um uns herum, auch wenn diese (nahezu) unendlich weit weg ist... und sich vielleicht so im Zentrum des Betrachters (und einige Milljarden Lichtjahre um uns herum) alles wieder aufhebt... Was natürlich für jeden X-Beliebigen Punkt im Universum gilt...

Ist doch komisch oder?

Hier sind dazu auch paar interessante Folgen zu finden. Vielleicht ist da auch was dabei. 

Ja, diese Sendungen sind tatsächlich sehr interessant.
Ich hatte mir tatsächlich mal die Mühe gemacht 216 (alle?) alpha-Centauri Sendungen herunterzuladen, damit ich sie mir in aller Ruhe am PC ansehen kann. Es sind ja auch nur knapp 10GB. 

Viele Grüße

Hallo topper,

ich glaube, wir müssen hier mal den Besen der Physik ansetzen. So ganz folgen kann ich deiner Argumentation leider nicht...

Richtig ist:

-   Gravitation wirkt unendlich weit und mit Lichtgeschwindigkeit --> ok

-   Je weiter wir ins Universum schauen, umso weiter schauen wir in die Zeit zurück --> ok

-   Könnten wir durch das undurchdringbare, frühe Universum hindurch schauen, würden wir irgendwann auf die Anfangssingularität des Universums blicken, egal in welche Richtung wir schauen. Das bedeutet, dass die Anfangssingularität von uns aus betrachtet die Innenfläche einer Kugel ist

-   Je weiter wir in der Zeit zurück gehen, umso kleiner war das Universum --> ok

-   Umso kleiner das Universum war, umso größer war seine Dichte --> ok

-   Die Anfangssingularität hatte eine (nahezu?) unendliche Dichte --> ok, deswegen wird es Singularität genannt - Achtung, das ist ein Theoretikum, nachweisen lässt sich das nicht, es gibt nur Indizien.

-   Das frühe Universum ist relativ homogen --> fast ok, da es eine Symmetriebrechung gab und damit irgendwo eine Inhomogenität vorgelegen haben muss.

-   Hinzu kommt noch (Da bin ich mir aber nicht sicher):
   o   Je weiter etwas weg ist, umso schneller entfernt es sich von uns --> ok, wurde von Edwin Hubble beobachtet
   o   Nach Einsteins Relativitätstheorie nimmt die Masse eines Objektes mit zunehmender, relativer Geschwindigkeit, relativ von außen betrachtet, zu. --> ok nach der speziellen Relativitätstheorie
   o   Höhere Masse bedeutet eine noch größere Gravitation --> ok

wo ich dir nun nicht mehr zustimmen kann / folgen kann:

   o   Um uns herum befindet sich eine (nahezu) unendlich dichte Singularität
   o   Um uns herum befindet sich eine (nahezu) unendliche, homogene große Masseansammlung
   o   Durch die immer schneller werdende Ausdehnung und da damit die Masse zunimmt (Ja, die Entfernung auch, aber vielleicht hebt sich das ja auf), wird der Effekt noch verstärkt

   

Du musst unterscheiden zwischen elektromagnetischer und gravitativer Wechselwirkung. Das was wir als Hintergrundstrahlung heute noch messen können, hat sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den sich expandierenden Raum ausgebreitet und wurde dabei ins rote verschoben. Daher messen wir heute einen Mikrowellenhintergrund. Ursprünglich stammt die Strahlung aus der Rekombination von freien Elektronen und Protonen. Vor dieser Rekombination war das Universum so dicht und heiß, das freie Elektronen und Protonen zwar mit einander Stöße hatten, aber nicht rekombinierten. Als es durch die Expansion kühler wurde, setzte Rekomination ein, und das All wurde "durchsichtig". Ein "Beobachter" hätte zuvor nicht hindurchschauen können, da sich kein Licht, also keine elektromagnetische Welle durch das Plasma hätte ausbreiten können. Das erstmal zur Entstehung der Strahlung, die wir heute noch beobachten können.

Worauf ich hinaus möchte - wenn es zum Entstehungszeitpunkt des Mikrowellenhintergrunds mehr oder weniger nur freie Elektronen und Ionen (Protonen und einige gaaanz wenige Helium-Kerne) gab, spielte die gravitative Wechselwirkung keine bedeutende Rolle. Ich halte es daher für relativ unwahrscheinlich, dass sich das bis heute bemerkbar macht.

Aber du hast insofern recht, dass es sich nach wie vor um ein ungelöstes Problem in der Physik handelt.

Grüße
Olli

   o   Je weiter etwas weg ist, umso schneller entfernt es sich von uns --> ok, wurde von Edwin Hubble beobachtet

So pauschal stimmt das aber nicht. Andromeda kommt schließlich auf uns zu.

Gruß, Klaus

Zitat von: Olli am 06. November 2012, 07:31:52

   o   Je weiter etwas weg ist, umso schneller entfernt es sich von uns --> ok, wurde von Edwin Hubble beobachtet

So pauschal stimmt das aber nicht. Andromeda kommt schließlich auf uns zu.

Gruß, Klaus

Das stimmt, pauschalisieren darf man das nicht, danke für den Hinweis, Klaus.
Schaut man in wirklich große Entfernungen, dann trifft das aber, soweit mein Kenntnisstand, aber zu. Andromeda liegt dagegen ja quasi vor der Haustür.

Ich wollt nur auch mal was in der Astronomie Sparte schreiben 

Gruß, Klaus

Hallo Topper und Olli und Stefen und KlausD

Da hat uns Topper ja eine interessante Theorie geliefert. Da Olli schon viel geschrieben hat - hier nur ein kleiner Nachsatz zur speziellen Relativitätstheorie. Sozusagen zur Ontologie.

Wenn wir uns eine Masse mit hoher Geschwindigkeit anschauen, dann sagt die Relativitätstheorie voraus, daß wir eine schwerere Masse sehen. Die Masse sieht für uns so aus, als ob sie schwerer ist. Das heißt nicht, daß die Masse jetzt wirklich schwerer geworden ist. Sondern nur, daß diese Masse für uns schwerer aussieht. Die Relativitätstheorie beschreibt, wie sich bestimmte physikalische Größe verhalten, wenn sie von verschiedenen Inertialsystemen aus betrachtet werden.

Ein Spezialfall der Relativitätstheorie ist die Beobachtung von Meßwerten von Inertialsystemen, die sich mit konstanter Geschwindigkeit zueinander bewegen. Und der für uns hier wichtigere Fall, ist, wenn die Inertialsysteme zueinander beschleunigt sind.

Und ihr ahnt schon, daß Meßgrößen in beschleunigten Systemen ganz andere Werte annehmen als in ruhenden Systemen. Leider hat Einstein für die Relativitätstrheorue keinen Nobelpreis bekommen, sondern für den Photoeffekt. Aber der ist ja auch spannend.

Falls sich von Euch jemand mit der Relativitätstheorie gründlicher auseinandersetzen will: Buchempfehlung: Max Born - Die Relativitätstheorie Einsteins. Ein tolles Buch. Er soll es auf seiner Hochzeitsreise verfasst haben (Die arme Frau).

Nochmals an Topper: Vielen Dank für diesen interessanten Streifzug

Gruß von Matjes
 

Wenn wir uns eine Masse mit hoher Geschwindigkeit anschauen, dann sagt die Relativitätstheorie voraus, daß wir eine schwerere Masse sehen. Die Masse sieht für uns so aus, als ob sie schwerer ist. Das heißt nicht, daß die Masse jetzt wirklich schwerer geworden ist. Sondern nur, daß diese Masse für uns schwerer aussieht. 

Aber die Masse verhält sich auch, als ob Sie schwerer ist, sie sieht nicht nur so aus. In den Teilchenbeschleunigern macht man die Partikel ja irgendwann nicht mehr schneller (geht eben nicht), sondern schwerer. Wenn man dann die Strahlen kollidieren lässt, dann entstehen deutlich mehr messbare Ereignisse, je schwerer man die Teilchen im Radialbeschleuniger gemacht hat. Je schwerer, desto mehr Energie muss man auch auf die Magnetfelder geben um den Partikelhaufen auf der Kreisbahn zu halten... Also sind die Dinger durchaus auch in der Praxis schwerer, es sieht nicht nur so aus.

Gruß, Klaus

Zitat von: Matjes am 06. November 2012, 18:09:16

Wenn wir uns eine Masse mit hoher Geschwindigkeit anschauen, dann sagt die Relativitätstheorie voraus, daß wir eine schwerere Masse sehen. Die Masse sieht für uns so aus, als ob sie schwerer ist. Das heißt nicht, daß die Masse jetzt wirklich schwerer geworden ist. Sondern nur, daß diese Masse für uns schwerer aussieht. 

Aber die Masse verhält sich auch, als ob Sie schwerer ist, sie sieht nicht nur so aus.

Doch da hat Matjes recht. Alles was du anführst sind ja Messungen der bewegten Masse von außerhalb (also Effekte die man "sehen" kann). Wenn du aber innerhalb des (schnell) bewegten Systems die Masse messen würdest, dann könntest du keine Änderung feststellen.

Ich bleibe dabei. Die Masse sieht nicht nur schwerer aus, sie hat auch das Verhalten und die Eigenschaften davon. Wäre dem nicht so, wäre der große Ring am LHC ziemlich nutzlos. Für das reine beschleunigen wäre ein Linearbeschleuniger ausreichend. Da Energie und Masse ja sowieso das gleiche sind, spricht man ja sowieso nur noch von Energien der Partikel.

Gruß, Klaus

Interessante Frage: Erhöht sich durch die relativistische Massenzunahme auch die Gravitation eines Objekts?

Ich würde das mit nein beantworten. Sonst würden Systeme, die aus dem einen Bezugssystem heraus völlig stabil sind, aus einem anderen heraus instabil sein. Beispiel: Sitze ich auf meinem Sofa erscheinen die vier Wände um mich herum völlig stabil, fliege ich aber mit knapp c an der Erde vorbei, stürzt das Haus in sich zusammen, da es der erhöhten Gravitation der Erde nicht mehr standhält. Oder seht ihr das anders?

Interessante Frage: Erhöht sich durch die relativistische Massenzunahme auch die Gravitation eines Objekts?

Ich denke das ist so - Masse und Energie sind nunmal äquivalent und somit sollte bei steigender Energie auch die Gravitation steigen. Ich denke aber, dass sich diese relativistische Massenzunahme mit der relativistischen Zeitdilatation ausgleichen müsste, so dass die wirkende Kraft gleich bleibt (zumindest wenn ich die Formeln jetzt nicht durcheinander bekommen habe).

Daher bleibe ich auch  dabei - innerhalb eines Systems bleibt die Masse gleich, nur von außen betrachtet ändert sich die Masse.

Der LHC macht übrigens Sinn als Speicherring für hochenergetische Kollisionen - zwei Teilchen auf Kollisionskurs haben relativ zueinander halt auch extreme Energien, ebenso wie von außen betrachtet. Reisen wir mit einem dieser Teilchen mit merken wir aber nichts

Kannst du das näher erläutern, wie durch die Zeitdilatation die Massenzunahme bzw. dann Gravitation ausgeglichen werden soll?

Öhm vergiss es... das kommt dabei raus, wenn man nach Bauchgefühl was schreibt und hinterher merkt passt nicht

Dein Beispielhaus wird leider zusammenbrechen

Daher bleibe ich auch  dabei - innerhalb eines Systems bleibt die Masse gleich, nur von außen betrachtet ändert sich die Masse.

Aber das Experiment wiederlegt das doch. Würde die weitere Energiezunahme nicht zu höherer Masse = höherer Energie führen, dann würde man nicht weiter im LHC den Teilchen Energie zuführen. Das tut man jedoch. Für Energiereichere Kollsionen. Schneller können die Teilchen halt irgendwann nicht mehr werden, also bekommen Sie augenscheinlich höhere Masse. Da Masse = Energie, haben wir damit härtere Kollisionen.

Wenn das Teilchen selber nicht schwerer werden würde, wo hat es dann die höhere Energie gespeichert die bei der Kollision frei wird???

Gruß, Klaus

Zitat von: websquid am 06. November 2012, 19:30:38

Daher bleibe ich auch  dabei - innerhalb eines Systems bleibt die Masse gleich, nur von außen betrachtet ändert sich die Masse.

Aber das Experiment wiederlegt das doch.

Die Messgeräte im LHC gucken von außen auf die Testpartikel - nicht von "innerhalb des Partikels". Wir widersprechen uns doch gar nicht 

Wo trägt das Teilchen denn seine Energie, wenn nicht bei sich selbst?

Gruß, Klaus

Hallo Klaus,

so wie ich es verstehe, kommt die höhere Masse/Energie bei den Teilchen dadurch, dass man immer weiter an c ran beschleunigt. Da haben wir es in der Tat mit einer höheren Masse zu tun. Der Impuls der Teilchen erhöht sich nicht einfach nach Impuls=Masse x Geschwindigkeit, sondern wird noch mit dem Lorentzfaktor multipliziert.

D.h. aber nun noch nicht, dass von diesen "schwereren" Teilchen auch eine höhere Gravitation ausgeht. Sie sind eben nur relativ zu uns und zu den Teilchen, die aus der Gegenrichtung kommen, massereicher.

Natürlich, von "Innen" betrachted bleibt die Masse gleich. Aber wenn sich eine Galaxi schnell genug von uns weg beweget, befinden wir uns ja nicht innerhalb dieser Galaxi, so müsste doch ihre gravitative Wechselwirkung gegenüber unserem System zunehmen, je näher sich ihre Geschwindigkeit c nähert. Durch die zunehmende Entfernung nimmt sie allerdings wieder ab. Wenn aber c erreicht wäre, müsste die Gravitation unendlich werden... Aber so richtig schlau werde ich aus dieser Überlegung nicht da sie auf den ersten Blick unmöglich erscheint... Ich bin jedenfalls froh das mir hier einige noch folgen können! 

In der Geschwindigkeit gegenüber der Umgebung. Wer von außen auf das Teilchen guckt, für den ist das Teilchen in Bewegung und trägt daher Energie. Das Teilchen kann sich selbst aber als in Ruhe befindlich betrachten und das ganze Zeug drumrum als "in Bewegung". Da trägt dann z.B. der Teilchendetektor selbst die Energie

Interessant wäre dabei auch folgendes Gedankenexperiment. Hintergrund dazu ist, dass ein schwarzes Loch entsteht, wenn man nur hinreichend genug Masse auf hinreichend kleinem Raum konzentriert. Das gesagt, nehme ich einen Golfball und beschleunige ihn mit meinem Superantrieb auf nahezu c. Aus der Perspektive eines ruhenden Beobachters steigt die Masse gegen unendlich, je näher ich c komme. Außerdem wird der Ball in Bewegungsrichtung stark zusammengestaucht, d.h. die Dichte wird sogar noch höher. Irgendwann müsste der Ball also in sich zusammenfallen und zu einem schwarzen Loch werden. Allerdings nur aus der Perspektive des ruhenden Beobachters...

Lorentzfaktor

Ah danke Dir für das Schlagwort. Da stöbere ich grade mal meine Literatur danach durch.

Gruß, Klaus