Geo Kompakt Nr. 29

Hallo Pegasus,

die Redakteure haben recht, es war "der Raum als solcher", welcher sich überlichtschnell ausdehnte.

Der Relativitätstheorie widerspricht das nicht, sie sagt aus, dann sich _im_ Raum nichts schneller als das Licht bewegen kann. Ebenso werden durch die überlichtschnelle Ausdehnung des Universums keine Informationen schneller als c übertragen.

Hoffe, geholfen zu haben

Matthias

Hallo Pegasus,

der Raum ist der "Behälter" für sämtliche Materie und Energie unseres Universums.

Innerhalb dieses Raumes gelten die bekannten Naturgesetze, z.B. eine maximale Ausbreitungsgeschwindigkeit für Energie, Informationen, was auch immer von 299792 km/sec im Vakuum.

Über den Bereich ausserhalb dieses Raumes wissen wir nichts. Wir wissen nicht "worin" sich dieser Raum ausdehnt. Vielleicht ist da schlicht gar nichts. Da muss vllt. auch nichts sein, unser Raum ist ja innerhalb unseres Universums definiert - er braucht also "ausserhalb des Universums" keinen "Platz".

Wir wissen nur, der Raum, den unser Universum einnimmt, dehnt sich seit seiner Entstehung aus. Das kann er auch schneller tun, als sich Objekte maximal in ihm bewegen können.

Viele Grüße

Matthias

Hallo Pegasus,

gute Frage

In der Inflationstheorie gibt es mehrere Denkansätze hierzu (also was die extrem schnelle Expansion abbremste).

Über den Wahrheitsgehalt dieser Hypothesen kann ich allerdings nicht mehr sagen, ich bin nur ein einfacher Admin [:D]

Hier kann man beginnen, sich einzulesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Urknall#Inflationstheorie ...
Tiefer geht es mit Literatur, wie Alan H. Guth: Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären Universums, Knaur Verlag, München 1999

Viele Gruesse

Matthias

Hallo Thomas,

erstmal, die schlechte Nachricht vorweg, keiner von uns hat einen Anspruch darauf, dass das Universum mit dem Alltagsverstand erfassbar ist [;)].
Sehr oft ist es das leider nicht, und dann greift man eben zu simplen Beispielen, um wenigstens etwas erklären zu können, ohne Unimathematik. Diese Analogien sind dann aber nur eben das - einfache Beispiele, die einen Aspekt, aber nicht das volle Bild vermitteln. Keinesfalls kann man anhand des "Luftballons" z.B. irgendwelche Probleme des Inflationsmodells ableiten.

Matss hat es schon völlig richtig erklärt: Die Relativitätstheorie besagt nicht "nichts kann schneller sein als das Licht", sondern "in unserem Universum kann sich Information schnellstenfalls mit c ausbreiten". Die Ausdehung des Universums selbst ist daher davon auch nicht betroffen. Das kann man auch sofort einsehen, denn die riesigen Raumbereiche die durch die Inflation mit zig-millionenfacher Lichtgeschwindigkeit von uns weggeschoben wurden, die sehen wir heute nichtmehr! Sie können also mit uns nichtmehr kommunizieren, eben wegen der Relativitätstheorie und der begrenzten Geschwindigkeit des Lichtes.

Und ja, der Raum expandiert auch heute noch überlichtschnell, wenn man zu grossen Skalen geht. Zwar kann z.B. die Gravitation der Materie zeitweise die Expansion abbremsen, und die Inflation endete sowieso schon kurz nach dem Urknall, aber wir wissen heute, dass die Dunkle Energie mittlerweile die Expansion sogar wieder beschleunigt. Es werden also in Zukunft immer mehr sehr ferne Galaxien schneller als das Licht von uns wegbewegt werden, und damit werden diese dann für uns unsichtbar.

Man weiss übrigens auch noch nicht, wie gross das Universum wirklich ist. 18 Milliarden Lichtjahre sind es sicher nicht. Das Licht hatte seit beginn der Welt etwa 13,7 Milliarden Jahre Zeit, zu uns zu gelangen, und das begrenzt den Horizont den wir überblicken. Das ist aber erstmal nur das, unser Horizont. Dahinter geht es wohl genauso weiter...

Viele Grüsse,
Dominik

Hi,

der Raum ist das, was den Abstand zwischen den Galaxien macht. Der kann aber durchaus auch mit dünn verteiltem Gas gefüllt sein.
Der eigentliche Punkt ist, es gibt natürlich weit weit entfernte Raumbereiche, die sicher auch Galaxien enthalten. Diese werden sich tatsächlich überlichtschnell von uns entfernen. Die Relativitätstheorie hat damit aber absolut kein Problem, da sie nicht den diffusen Begriff "schnell bewegen" einschränkt, sondern nur die Geschwindigkeit mit der 2 Objekte miteinander kommunizieren können. Nur dadurch, dass z.B. bei der Inflation 2 Punkte im Universum mit millonenfacher Lctgeschwindigkeit auseinander flogen, kann ich doch nicht überlichtschnell Information mit einem Kollegen in Milliarden Lj Entfernung austauschen, oder?

Daher, alles in Übereinstimmung...

Viele Grüsse,
Dominik

Genau das ist eigentlich eine vereinfachte Aussage. Das stimmt natürlich für den Alltag, für Objekte im Labor oder meinetwegen irgendwo in der Milchstrasse. Sobald aber die Expansion der Raumzeit wichtig wird, so wie bei der kosmologischen Expansion, kann man ja garnichtmehr so einfach sagen was "Geschwindigkeit" eigentlich sei soll. Die Geschwindigkeiten der Galaxien gegen nahe in ihrer Umgebung liegende Punkte sind klein, viel langsamer als c. Daher wären sie immer langsamer als das Licht. Schaut man aber, wie schnell der Abstand zwischen 2 etliche Milliarden Lj voneinander entferntn Galaxien anwächst (ist ja an sich auch eine Art Definition von Geschwindigkeit, nur halt eine andere als der Vergleich mit lokalen Objekten!), dann kann der mit mehr als c anwachsen. Ein Konflikt mit der SRT entstünde dennoch erst, wenn die Galaxien in erstgenannter Definition schneller als c wären, oder wenn sie schneller als c Informaton austauschen würden. Beides ist aber nicht der Fall.

Ich denke eher, er lag beim Begriff der "Geschwindigkeit". Denn die definiert man im Alltag ja meist über das passieren von festgelegten Streckenmarken im Raum pro Zeit. In einem expandierenden Universum geht das halt nicht, da sich ja alles auseinander bewegt, inklusive des Raumes selbst...

Hallo Thomas,

stell dir zwei dressierte Ameisen vor, die auf einem Gummiband laufen. Sie können sich aufeinander zu oder voneinander wegbewegen, mit "Ameisen-Maximalgeschwindigkeit". Nun dehnst du das Gummiband: Der Abstand zwischen den beiden Ameisen wächst nun auch wenn die beiden stillsitzen. Er wächst (je nachdem wie kräftig du ziehst) auch deutlich schneller als die Ameisen voneinander weglaufen könnten.

Nach genau diesem Prinzip mußt du dir auch die Ausdehnung des Universums vorstellen.

Viele Grüße,
Caro

Hallo Freunde!

Das Thema finde ich auch sehr interessant! Etwas hätte ich auch noch einzuwerfen:
spricht man vom Vakuum nicht auch von einem sog. brodelndem Vakuum? D.h. es entstehen ja Teilchen/Energien aus dem Nichts und verschwinden in so gut wie der gleiche Zeit auch wieder. Werden dann diese Teilchen nicht auch durch den expandierenden Raum, genau am Rand, sofern man das so nennen kann, nicht mitgerissen?
Es müssten doch gewisse Gezeiteneffekte entstehen und auch alleine dass sich ein Raum schneller als c ausbreiten kann, finde ich bemerkenswert, da es sich doch auch um eine gewisse Informationsübertragung handelt. Nämlich die, dass ein Urknall stattgefunden hat und sich eine Raumzeit ausbreitet.
Um aber auf die Gezeiteneffekte am Rand der Raumzeitblase (unser Universum) zurückzukommen, ich denke, Zeit ist in diesem Sinne auch nur schwer unter den Hut zu bringen. Materie beeinflusst ja bekanntlich die Raumzeit, Gravitation breitet sich aber auch nur mit c aus, d.h. die Zeit würde im gerade entstehenden Universum auch höchst unterschiedlich ablaufen, oder?
Am "Rand" hat es keine Materie, dadurch auch vermutlich keine Gravitationswellen, dafür breitet sich aber der Raum mit mehr c aus. Was geschieht dann dort mit der Zeit? Läuft die dann Rückwärts? Beide stehen doch in Verbindung zueinander!

Und auch die Aussage, dass sich generell keine Information schneller als c übertragen werden kann, nun das stimmt ja in den meisten Fällen, gibt es da aber nicht den Tunneleffekt? Wurden nicht mal die Daten einer Symphonie mit Überlichtgeschwindigkeit übermittelt? Natürlich sind das alles wieder Effekte die in der Quantenmechanik zu suchen sind, aber gerade das macht das Universum als System ja so ungeheuer komplex.

Könnte es daher nicht sein, dass sich am Anfang des Urknalls nicht auch diese soganannten Tunneleffekte aufgetreten sind und sich Materie/Strahlung/Energie durch sich selbst tunnelte? Es wäre ja durch die ungeheuren Kräfte, Drücke und Temperaturen denkbar, dass ganz neue Effekte auftreten, welche hier nur in den exotischsten Umgebungen zu entdecken sind. Das würde eine anfängliche Inflation des Universums einigermassen erklären, welche sich dann abschwächte, als sich die "Explosionsblase" genügend ausgedehnt hat und die Umgebung einen andauernden Tunneleffekt nicht mehr zuliess.

Hallo Patrick,

dein "Randgezeiten"-Problem gibt es so nicht - denn das Universum hat keinen Rand. Ich weiß, das ist schwer vorstellbar, aber das ist ja gerade das Problem an der ganzen Sache mit dem Universum [;)])

Viele Grüße,
Caro

Ich weiss, deswegen habe ich das ja auch in "" gesetzt Caro!

Aber das beantwortet doch generell die Frage nicht, wie sich die Zeit gegenüber einem überlichtschnell expandierenden Raum verhält.

Edit: Text angefügt

Und noch was: da es ja eine Abgrenzung/Ablösung zwischen der Raumzeit und der Materie gibt, kann man sogar von einer Randzone sprechen, da die Materie durch die "langsame" Expansion von c im Kern gefangen ist und die Raumzeit mit Überlichtgeschindigkeit expandiert.

moin moin

nu bin auch ich gedanklich am anschlag. Also wenn der "rand" oder "raumende" wie auch immer man es nennen möchte, sich mit überlichtgeschwindigkeit immer noch ausdehnt, dann müssten ja nach den letzten sternen oder galaxien, nebel oder gase oder oder die eigentlich am "rand" oder "raumende" liegen/lagen, der abstand eben zu diesem ja immer größer werden, also komplette leere. Da ja die masse dieser ja nicht mitgenommen werden kann, oder? Denn ansonsten würden sie sich ja mit mehr als c bewegen.[?]

der Ralf

Hallo Patrick,

natürlich wirkt die Expansion auf die Raumzeit insgesamt. Einen Effekt auf die zeitliche Dimension im Sinne von "die Zeit läuft schneller ab" gibt es aber in dieser Hinsicht nicht - oder besser gesagt, wenn es ihn gäbe, dann liegt es außerhalb unserer Macht ihn zu registrieren. Dazu bräuchte man ein absolutes Zeitmaß und ein solches gibt es nicht.

Wieso aber soll sich die Materie in einem "Kern" konzentrieren? Die Materie wird doch von der Expansion "mitgenommen". Die Materie- (oder auch Energie)dichte der Raumzeit ist überall im Universum gleich.

Viele Grüße,
Caro

Hallo Ralf,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">... die eigentlich am "rand" oder "raumende" liegen/lagen ...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
es gibt kein "eigentlich am Rand". Caro schrieb ja schon: "... denn das Universum hat keinen Rand. Ich weiß, das ist schwer vorstellbar, aber das ist ja gerade das Problem an der ganzen Sache mit dem Universum."

Hallo Ralf,

nochmal dasselbe wie oben, es gibt keinen "Rand" oder kein "Raumende". Dementsprechend dehnt sich das Universum auch nicht nur an einem (nicht vorhandenen) Rand aus, sondern überall. Und ja, natürlich wird die Materie von der Expansion mitgenommen, sonst könnten wir sie ja gar nicht messen.

Das wichtigste ist und bleibt: Die Expansion ist keine Bewegung, siehe mein Ameisenbeispiel. Abstände zwischen zwei Punkten können mit mehr als Lichtgeschwindigkeit wachsen, auch wenn sich die zwei Punkte nicht bewegen.

Viele Grüße,
Caro

Hmm, nach reichlicher Überlegung habe ich glaube doch verstanden. Die Ablösung von Materie und Raumzeit findet gar nicht statt, da der Raum in der die Materie sich gerade ja befindet sich ausdehnt. Also streiche ich den letzten Post.

Aber wenn man sich mal in den Zustand des Urknalls versetzt, und man schaut nicht von aussen drauf (weil es ja nicht geht) sondern man befindet innnen drin, dann müsste es doch, auch wenn physikalisch nicht messbar, sich ein Volumen auftun, das ja eigentlich in der Form auch Gedanklich erfassbar sein müsste. Es sei denn der Raum ist in sich selber gekrümmt, dann wirds schwierig mit der Form...

Edit: Fehler berichtigt