Beiträge von Kalle66 im Thema „Zwei Fragen zu Kosmologie“

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: dziobek</i>
<br />Danke für die Antworten. Sie werfen noch mehr Fragen auf und das ist gut so

1. Leeres Universum ist möglich. Nur Raumzeit.

2. Gravitationswellen muss man als (mindestens?) zwei Phänomene betrachten. Einmal die Verzehrung der Raumzeit die eine Folge der Ausbreitung der Welle ist. Diese Verzehrung wäre an sich dem Limit c nicht unterworfen. Die Welle selbst wird aber über die Gravitonen übertagen. Diese Teichen unterliegen sehr wohl dem Limit c. Ist das korrekt?

Grüße
Michael
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Michael,
vorweg um Missverständisse zu vermeiden: Es heißt Verzerrung und nicht Verzehrung. Etwas "verzehren" ist ein anderes Wort für etwas "essen" (Verzehr einer Bratwurst). In der Variante "aufzehren" kann es auch allgemein für "verbrauchen" stehen (Die letzten Tankreserven wurden auf der Fahrt aufgezehrt.)

zu 1) Der Trick ist, dass man in ein leeres Universum sich sogenannte Test-Partikel hineindenkt und analysiert, wie diese sich dann verhalten.

zu 2) Gravitation ist entsprechend der allg. RT eine Verzerrung (Krümmung) der Raumzeit. Änderungen dieser Krümmung breiten sich wie eine Welle aus. Dazu muss sich die Ursache der Krümmung (die Masse bzw. das ensprechende Energieäquivalent) im Raum bewegen oder sich ändern. Bekannte Beispiele dafür sind, wenn sich zwei Massen einander umkreisen oder wenn sich eine Masse durch einen physikalischen Prozess in Strahlung umwandelt, und diese Strahlung anschließend lichtschnell ausbreitet (Explosion).
Die Krümmungen aufgrund einzelner Massen können sich überlagern, so wie Wellen auf dem Wasser.

Bildhaft klebt die Raumzeitkrümmung an einer Masse wie ein Schatten an einem Gegenstand im Sonnenlicht. Würde man den Gegenstand wegzaubern, dauert es abhängig von der Entfernung eine Weile, bis der Schatten auch weg ist (Lichtgeschwindigkeit). Ebenso verhält es sich mit der Raumzeitkrümmung.

Günter,
Davis schreibt in ihrer Dissertation u.a. zum Konzept nach Milne eines leeres Universums:
<i>"To qualify as an empty universe these fundamental particles must be massless test particles."</i>

Lustig, wenn man etwas "Leeres" mit Testpartikel befüllt, um dessen Verhalten zu bestimmen (zu "beobachten"). Für die Anwendung der speziellen RT spielt eine Energie der Testpartikel keine Rolle und die Masse muss nur deshalb null sein, damit sie sich lichtschnell bewegen können. Bei Anwendung der allg. RT dürfen die Testpartikel aber auch keine Energie enthalten, die ansonsten Einfluss auf die Raumzeit nimmt.

Armin,
die Ruhemasse der Photonen ist null. Sonst wären sie nicht lichtschnell im Vakuum. Sie haben aber "Energie" und diese hat nach der berühmten Formel E= mc² ein Masseäquivalent. Deswegen können sie z.B. auf ein Sonnensegel (als Antrieb für Raumschiffe) einen Impuls übertragen. Ein Photon mit null Energie gibt es nicht, es ist dann nicht mehr vorhanden.

Spricht man gedanklich von einem leeren Universum, meint man eines, in dem es auch keine Energie gibt. Sprich es ist "kalt".

zu 2:
das Verhalten der Gravitationswellen ist eine Folge der allg. Relativitätstheorie (allg. RT, ganz kurz: ART).

Schon die spezielle RT, aber auch die allg. RT basieren u.a. auf der Definition einer sog. Grenzgeschwindigkeit, die von allen Beobachtern gleich schnell wahrgenommen wird.

Lies diese Theorien also wie folgt: Wenn es eine Grenzgeschwindigkeit (die Lichtgeschwindigkeit LG) gibt, die von allen Beobachtern als gleich schnell wahrgenommen wird, dann folgt daraus mit weiteren Bedingungen die Theorie.

Dass die Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) genau diese Grenzgeschwindigkeit ist, wird von der Relativitätstheorie nicht unbedingt verlangt. Das ergibt sich mehr aus den Eigenschaften der Elektrodynamik, beschrieben durch die Maxwellschen Gleichungen.

Einstein schrieb selbst in seinem Artikel "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", erschienen 1905 in den "Annalen der Physik (bekannt auch als "spezielle RT"):
<i>
Diese ... Beispiele ... führen zu der Vermutung, dass dem Begriffe der absoluten Ruhe nicht nur in der Mechanik, sondern auch in der Elektrodynamik keine Eigenschaften der Erscheinungen entsprechen, sondern dass vielmehr für alle Koordinatensysteme, für welche die mechanischen Gleichungen gelten, auch die gleichen elektrodynamischen und optischen Gesetze gelten, wie dies für Größen erster Ordnung bereits erwiesen ist.
Wir wollen diese Vermutung (deren Inhalt im folgenden "Prinzip der Relativität" genannt werden wird) <b>zur Voraussetzung</b> erheben und außerdem die mit ihm nur scheinbar unverträgliche <b>Voraussetzung einführen</b>, dass sich das Licht im leeren Raume stets mit einer bestimmten, vom Bewegungszustande des emittierenden Körpers unabhängige Geschwindigkeit V fortpflanze.
Diese beiden Voraussetzungen genügen, um zu einer einfachen und widerspruchsfreien Elektrodynamik bewegter Körper zu gelangen unter Zugrundelegung der Maxwellschen Theorie für ruhende Körper.</i>

Der RT ist es eigentlich egal, welchen Wert die Grenzgeschwindigkeit tatsächlich hat, solange sie für alle "bestimmt" und "gleich" wahrgenommen wird. Einstein nahm aber Lichtgeschwindigkeit c als Voraussetzung, weil er die Verbindung zur Maxwellschen Theorie suchte. Damit passen dann gleich zwei Theorien.