Antwort: Sorry, aber manche Fragen sind zu umfassend, als das ich sie mal eben beantworten könnte. Ich müsste hier jetzt mindestens ein paar Seiten Aufsatz über Biologie, Physik und jede Menge andere Themen schreiben und dazu fehlt mir einfach die Zeit. Einerseits ist da jede Menge selektive Wahrnehmung dabei. Es gibt eben NICHT nur spiralförmige Galaxien, sondern auch irreguläre, sphärische, elliptische, usw. Es gibt jede Menge Chaos überall in der Natur und Unregelmäßigkeiten, aber wir konzentrieren uns eben mehr auf die Muster. Andererseits steckt die Symmetrie auch in den mathematischen Gesetzen selbst drin, siehe zum Beispiel hier oder hier.

Frage von BrEin: “Gibt es einen astronomischen Aspekt, worauf sich später die Tierkreiszeichen beziehen? Mir ist klar, dass die Tierkreiszeichen sich irgendwie auf die Sternbilder beziehen und die Astrologen diese übernommen und verklärt haben. Aber warum 12 und warum diese 12?”

Antwort: Na ja, früher existierte die Trennung zwischen Astronomie und Astrologie noch nicht so wie heute. Den Unterschied zwischen den astronomischen Sternbildern und den astrologischen Tierkreiszeichen habe ich hier erklärt. Die Sternzeichen sind genau die Sternbilder, die sich entlang der Ekliptik befinden, also der gedachten Linie entlang der sich die Sonne scheinbar um die Erde bewegt. In dieser Region bewegen sich auch die Planeten über den Himmel und das war für die Astrologie wichtig. Und 12 deswegen, weil das die Zahl der Monate war, die sich die Babylonier – von denen die Astrologie die Sternzeichen übernommen hat – für ihren Kalender ausgedacht haben. Und das haben sie deswegen gemacht, weil das (fast) der Zahl der komplettierten Mondzyklen entspricht, die in einem Umlauf der Erde um die Sonne passen. Ein Monat entspricht ja auch heute noch in etwas dem Zeitraum zwischen Neumond und Neumond…

Frage von Fabian: “Wie funktioniert das mit dem Welle-Teilchen-Dualismus? Wie kann man sich das vorstellen?” (Hab die Frage gekürzt, das war eine ziemlich lange Mail, aber darauf läuft es hinaus)

Antwort: Diese Sache mit dem Dualismus sagt nicht, dass ein Teilchen sich manchmal in ne Welle verwandelt und umgekehrt. Oder das ein Ding ein welliges Teilchen oder eine teilchenartige Welle ist. Der Welle-Teilchen-Dualismus sagt genau genommen gar nichts darüber aus, was ein Ding IST, sondern nur, wie man es beschreiben kann. Und manchmal funktioniert es eben besser, wenn man sich etwas als Teilchen vorstellt und beschreibt; manchmal ist es besser, wenn man es sich als Welle vorstellt und beschreibt. Das heißt aber nicht, dass es sich dann jeweils um ein Teilchen oder eine Welle handelt. Simpel gesagt: Am besten stellt man sich Elektronen, Photonen, etc als “Dingens” vor und dieses Dingens und je nachdem wie man das Dinges betrachtet verhält es sich manchmal wie eine Welle und manchmal wie ein Teilchen ohne dabei Teilchen oder Welle zu sein. In der modernen Quantenmechanik beschreibt man die “Dingense” sowieso ganz anders und zwar durch Felder. Es gibt kein Elektron-Teilchen und keine Elektron-Welle, sondern ein Elektron-Feld, dass sich durch den gesamten Raum zieht. Dort, wo das Feld entsprechend angeregt ist, sehen wir etwas, das für uns wie ein Elektron aussieht. Diese Anregung kann sich entlang des Feldes bewegen und das interpretieren wir als sich bewegendes Teilchen oder sich ausbreitende Welle; je nachdem.

Frage von Peter: “WWas passiert mit Licht, das sich in “Richtung des Randes” ausbreitet und diesen erreicht? Weiter mit Lichtgeschwindigkeit ins Nirwana geht nicht, da dass einer sich beschleunigenden Ausdehnung widerspricht. Wird es abgebremst – was ja auch irgendwie nicht sein kann? Den “Rand” überholen geht aber auch nicht, da das Universum “dahinter” nicht existiert.”

Antwort: Ich verstehe die Frage nicht ganz. Es gibt keinen “Rand” des Universums. Wie weiter oben bei der Frage von Christoph schon erläutert, kann sich der Raum selbst ausdehnen, so schnell er möchte. Und das Licht breitet sich eben mit Lichtgeschwindigkeit aus. Von überall nach überall. Man muss auch zwischen dem gesamten Universum und dem beobachtbaren Universum unterscheiden. Das hat Martin Bäker hier sehr schön erklärt. Vielleicht hilft das bei der Frage?

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Kommentare (18)

  1. #1 Peroppi
    11. März 2014

    Super! Das werde ich mir wohl heute abend zum Sport anhören. Jetzt hab ich aber schon mal die Fragen und Antworten überflogen. Zu der einen hätte ich auch noch eine Anmerkung:

    “Gibt es einen astronomischen Aspekt, worauf sich später die Tierkreiszeichen beziehen? Mir ist klar, dass die Tierkreiszeichen sich irgendwie auf die Sternbilder beziehen und die Astrologen diese übernommen und verklärt haben. Aber warum 12 und warum diese 12?”

    Deine Erklärung mit den 12 Monaten pro Jahr ist sicher der härteste Faktor. Mir kam vor Kurzem aber selbst noch ein Gedanke dazu: Der Jupiter war ja den ganzen Winter lang so wunderschön im Sternbild Zwillinge zu beobachten. Da gibt es auffällige Sterne und man kann gut verfolgen, wie er sich weiterbewegt. Nun habe ich mich erinnert dass der Jupiter vor einem jahr ebenfalls schön sichtbar im Sternbild Stier stand. Und nächstes Jahr wird er nicht mehr im Sternbild Zwillinge stehen, sondern wieder weitergerückt sein. Aufgrund der scheinbaren Schleifenbewegung verharrt er jeweils längere Zeit an einer Gegend am Himmel, und das ausgerechnet dann, wenn er der Sonne gegenüber steht, also in der Nacht auffällig sichtbar ist.
    Der Jupiter ist der größter Planet und hat zufällig eine Umlaufzeit um die Sonne von knapp 12 Jahren. Er bewegt sich also jedes Jahr knapp ein Zwölftel auf der Ekliptik weiter. Den ersten Sternenbeobachtern wird das sicher auch aufgefallen sein, und nachdem man schon gezählt hat, dass zwölf Mondphasen ein Jahr ergeben, war das den Menschen sicher ein Hinweis, dass die Zahl zwölf irgendwie “magisch” sein muss.
    Die Menschen suchen immer nach Mustern und Gesetzmäßigkeiten. Außerdem lässt sich die 12 gut teilen, ist mathematisch gesehen also auch eine “schöne” Zahl, noch schöner als die 10 (Anzahl der Finger). Die Zwölf kann man in 4 Jahreszeiten, in 6 Paare oder was auch immer aufteilen.
    Wäre die Umlaufzeit des Jupiter 10 Jahre, oder würden erst recht zehn Monate ein Jahr ergeben, dann hätten wir vielleicht jetzt 10 Tierkreiszeichen – und vielleicht hätten unsere 10 Finger dann jetzt der Reihe nach die Namen von Sternbildern 😉

  2. #2 Bjoern Feuerbacher
    11. März 2014

    Kurz nach dem Urknall hat sich das Universum/Raum schneller als das Licht ausgedehnt?

    Die Frage hört man ständig (ich habe sie sogar schon von einem Physik-Lehrer gehört… *seufz*) – aber eigentlich zeigt die Frage nur, dass der Fragesteller nicht genügend nachgedacht hat und/oder ein völlig falsches Bild von der Expansion des Universums hat.

    Die Frage ist umformuliert letztlich: “Kann die Expansionsgeschwindigkeit des Universums größer als die Lichtgeschwindigkeit sein?” Und diese Frage ist extrem vage gestellt – was soll denn die Expansionsgeschwindigkeit des Universums sein?!

    Geschwindigkeit ist definitionsgemäß eine Längenänderung pro Zeit. Wenn man von der Expansionsgeschwindigkeit des Universums redet – welche Länge soll denn da gemeint sein? Der Radius? Der Durchmesser? Der Umfang? (dabei ist noch nicht einmal klar, ob das Universum nicht sogar unendlich groß ist, dann wären alle drei dieser Größen noch nicht mal definiert…) Der Krümmungsradius? (der ist auch nicht definiert, wenn das Universum flach ist) Der Abstand zwischen zwei beliebig gewählten Galaxien? Der Abstand bis zum kosmischen Horizont?

    Solange der Fragesteller nicht sagt, was er eigentlich genau meint, ist die Frage schlicht sinnlos.

    Das einzige, was letztlich Sinn ergibt, ist, über die Expansions_rate_ des Universums zu reden (um wie viel Prozent es sich pro Zeiteinheit vergrößert) – und die ist letztlich durch den Hubble-Parameter gegeben (auch wenn das leider in populärwissenschaftlichen Darstellungen praktisch nie gesagt wird).

  3. #3 sponor
    München
    11. März 2014

    Zu “Warum kühlt die Erde nicht schneller ab?” könnte man noch hinzufügen, dass sie halt auch sehr gut “isoliert” ist – keine Konvektion, keine direkte Wärmeleitung, nur Strahlung.
    Bei der Alltagsphysik spielen die Erstgenannten mit Abstand die größte Rolle, deshalb wird alles relativ schnell kalt (= gleicht sich aus). Stefan-Boltzmann-Gesetz ist idZ auch wichtig (P ~ T^4).

  4. #4 Alderamin
    11. März 2014

    @Bjoern Feuerbacher

    Es geht dabei ja um die inflationäre Phase. Da war die Expansion so schnell (etwa eine Verdopplung des Universums alle 10^-35 s), dass selbst Quantenfluktuationen keine Chance mehr hatten, sich auszumitteln – also schaffte das Licht nicht mal auf so kurzer Strecke mit der Expansion mitzuhalten.

    Das mit der Überlichtgeschwindigkeit ist allerdings schon ziemlich vage, da gebe ich Dir völlig Recht – auch heute gibt’s ja Zonen, deren Entfernung zu uns mit mehr als Lichtgeschwindigkeit wächst. Das alles muss man Laien aber erst mal klar machen. Es ist schwierig, es in griffige Worte zu fassen, so hat sich diese “Überlichtgeschwindigkeit” in den Sprachgebrauch geschummelt. Ist ungefähr so verkehrt, wie den Monddurchmesser am Himmel in Millimetern zu messen.

  5. #5 Silava
    11. März 2014

    Frage von J!: “ Einsatzgebiet von Graphen (Weltraumlifte)”
    Hier spricht ein ESA-Mitarbeiter ausführlich zum aktuellen Stand der Weltraumlifte:
    http://raumzeit-podcast.de/2013/07/05/rz054-space-elevator/
    Ich fand es sehr informativ.

  6. #6 Bjoern
    11. März 2014

    @Alderamin:

    …auch heute gibt’s ja Zonen, deren Entfernung zu uns mit mehr als Lichtgeschwindigkeit wächst.

    So ausgedrückt, ergibt es natürlich Sinn – aber zu sagen, dass die Expansionsgeschwindigkeit des Universums größer als irgendwas wäre, ergibt halt keinen Sinn… siehe oben.

    Ist ungefähr so verkehrt, wie den Monddurchmesser am Himmel in Millimetern zu messen.

    Stimmt, ganz guter Vergleich!

  7. #7 Alderamin
    11. März 2014

    @Bjoern

    Ich weiß nicht, ob das alle mitbekommen haben, aber der Vergleich kommt nicht ganz von ungefähr.

  8. #8 Robert
    München
    13. März 2014

    Zu “warum Teilchenbeschleuniger unterirdisch?”:

    Ich glaube, der pragmatische Grund ist, damit sie nicht im Weg sind. Ein 30km langes Rohr mitten in der Schweiz/Frankreich würde eine Barriere für viele Strassen sein und man müsste hunderten Grundstückseigentümern das Land abkaufen. Da unterscheidet sich die Begründung nicht von “warum fährt die U-Bahn meinst unterirdisch?”.

    Man verbuddelt die Dinger auch noch nicht so lange. Am DESY in Hamburg ist der PETRA-Ring (das war der Vorgänger von HERA) noch oberirdisch verlegt, der geht da grade einmal um das Gelände rum (ist für Synchrotronstrahlung auch heute noch in Betrieb), siehe http://petra3.desy.de/index_ger.html auf http://petra3-extension.desy.de/sites2009/site_petra3-ext/content/e85199/e158518/e158519/1.JPG kann man den Erdwall erahnen, der Rechts aus der Halle rauskommt. Da drunter ist das Strahlrohr. PETRA wurde 1978 in Betrieb genommen, das war lange vor meiner Zeit am DESY, aber man berichtete mir, dass man den Erdwall erst druebergeschuettet hatte, weil sonst die starken Magnetfelder auf dem ganzen Gelände die Bilder der Roehrenmonitore schief machten.

    Zur Abschirmung der radioaktiven Strahlung ist viel weniger Materieschicht nötig, da bleibt das allermeiste schon auf den ersten Zentimetern stecken.

    Auch der Stanford Linear Accelerator (SLAC) ist oberirdisch, siehe http://www.google.de/imgres?safe=off&client=safari&sa=X&rls=en&biw=1291&bih=1241&tbm=isch&tbnid=e3dj4Rwhx1_C6M%3A&imgrefurl=http%3A%2F%2Ftoday.slac.stanford.edu%2Fa%2F2009%2F03-24.htm&docid=vQN1vQyHE63WlM&imgurl=http%3A%2F%2Ftoday.slac.stanford.edu%2Fimages%2F2009%2Fslac-arial.jpg&w=600&h=399&ei=8mohU4a3INSu7AbK3YCgBw&zoom=1&iact=rc&dur=380&page=1&start=0&ndsp=35&ved=0CGkQrQMwBg Wenn man auf der Autobahn von Sueden nach San Francisco reinfaehrt kann man ihn sehen, wenn man über die Brücke fährt.

  9. #9 Ridikuli
    13. März 2014

    Eine Frage hätte ich für WRINT Wissenschaft, die vielleicht etwas seltsam klingt: Wie sähe eigentlich ein Neutronenstern aus der Nähe aus?

    Also: Leuchten diese Sterne noch im optischen Spektrum? Haben die sowas wie eine Corona? “Blubbern” die irgendwie auch so wie unsere Sonne unter der richtigen Betrachtungsweise? Also könnte man mit der “richtigen Sonnenbrille” sowas wie veränderliche/unveränderliche Oberflächen-Strukturen erkennen?

    Zusammenfassend: Auf was würde man schauen, wenn man mit “passenden” Schutzmaßnahmen einen Neutronenstern aus der Nähe anschaut?

  10. #10 Alderamin
    13. März 2014

    @Ridikuli

    Die selbe Frage habe ich mir neulich auch gestellt. Eines ist klar: Neutronensterne sind Millionen oder Milliarden Grad heiß, das heißt, sie müssen eine extrem hohe Flächenhelligkeit und ein sehr blaustichiges Licht aussenden.

    Es gibt Videos, in denen man den Crab-Pulsar blinken sieht (das passiert 300 mal pro Sekunde). Dann richtet er einen seiner Magnetpole Richtung Erde und sendet uns gerichtete Synchrotronstrahlung zu. Laut Wikipedia ist diese 75000 mal heller als das Licht, das die Sonne insgesamt abstrahlt. Für’s bloße Auge wäre die Drehung nicht erkennbar, die Lichtquelle würde in der Breite verschmiert erscheinen. Vielleicht als helles Band um den Pol herum (die Magnetachse stimmt im allgemeinen nämlich nicht mit der Drehachse überein) mit einer besonders hellen Stelle dort, wo der Magnetpol auf den Beobachter zu gerichtet ist.

    Mit einer regelrechten Korona würde ich nicht rechnen, der Neutronenstern hat ja keinen Sternwind und die magnetische Heizung, die die Sonnenkorona heizt, dürfte beim Neutronenstern so nicht vorhanden sein. Vielleicht leuchten Gase, die sich in seinen Magnetfeldlinien zu den Magnetpolen hin verdichten.

    Da viele Neutronensterne extrem schnell rotieren, dürften sie zudem ellipsoid abgeflacht sein, möglicherweise ziemlich extrem, wenn sie in wenigen Millisekunden einmal rotieren. Je langsamer sie sich drehen, desto kugelförmiger werden sie sein.

    So ungefähr stelle ich mir einen Neutronenstern aus der Nähe gesehen vor.

  11. #11 sponor
    13. März 2014

    @Alderamin, Ridikuli:

    Die Auswirkungen der allg. Relativitätstheorie wären auch noch zu beachten beim “Aussehen” eines Neutronensterns.
    Wenn man mal von so Kleinigkeiten wie 10^11-fachem g, Röntgenstrahlung oder dem irrsinnigen Magnetfeld absieht, würde man vmtl., auf der Oberfläche stehend, seinen eigenen Hinterkopf sehen können… 😉

    (Tipp: Bei der Reiseplanung auch an die Zeitdilatation denken!)

  12. #12 Ridikuli
    13. März 2014

    @Alderamin: Vielen Dank, das beantwortet meine Frage hervorragend!

    Eine Zusatzfrage vielleicht noch:
    Die Frequenz des ausgestrahlten Lichtes hängt ja (nur? auch?) von der Temperatur ab. Unsere Sonne strahlt auf dem ganzen Spektrum von Radio bis Gamma, weil es sehr unterschiedlich heiß ist hier und da (und verschiedene Elemente in verschieden schnelle Prozesse involviert sind, usw.).

    Ein Neutronenstern ist doch aber eigentlich sehr einförmig im Aufbau (ca. 90% Neutronenmus, 10% Eisenhülle? Bin mir nicht sicher) und müsste nach meiner Vorstellung nur auf einem sehr engen Freuqenz-Spektrum leuchten. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese Frequenzen zufällig genau im optischen Bereich liegen.

    Oder habe ich hier noch ein grundlegendes Falschverständnis von Lichtabstrahlung?

  13. #13 Alderamin
    13. März 2014

    @myself

    Der Crab-Pulsar dreht sich 30 mal in der Sekunde, nicht 300-mal. Da ist mir beim Kopfrechnen eine 0 verrutscht (33 ms Pulsdauer).

    @sponor

    Bei 10^11 g wird das Stehen ganz schön anstrengend. Der Hinterkopf dürfte ziemlich flach auf der Oberfläche enden.

    Das Magnetfeld eines Magnetars wäre aus 1000 km Entfernung schon tödlich. Aber dort würde man ohnehin längst von der Röntgenstrahlung gegrillt.

  14. #14 Alderamin
    13. März 2014

    @Ridikuli

    Oder habe ich hier noch ein grundlegendes Falschverständnis von Lichtabstrahlung?

    Ich habe gelernt, dass die Schwarzkörper-Strahlungskurven für höhere Temperaturen diejenigen niedrigerer Temperaturen immer komplett überdecken. Das Maximum der Kurve geht zwar immer mehr zu höheren Frequenzen hin, aber die Helligkeit in den niedrigen Frequenzen nimmt dennoch zu. Die heißesten Sterne sind deshalb blau-weiß, nicht etwa blau oder gar violett, denn das Licht enthält immer noch einen hohen Rot-/Gelb-/Grünanteil.

  15. #15 Ridikuli
    13. März 2014

    @Alderamin: Schwarzkörper-Strahlung ist genau das gedankliche Puzzle-Teil, was mir fehlte für die Beantwortung meiner Frage. Vielen Dank abermals!

  16. #16 Alderamin
    13. März 2014

    @Ridikuli

    Gerne. Dieses Bild dürfte nah dran sein (bis auf die Magnetfeldlinien, die fehlende Abplattung und dass die hellen Flecken eigentlich in Richtung des Beobachters zeigen sollten).

    Eine korrektere Darstellung finde ich nicht mit der Google-Bildersuche. Meist sieht man den Lichtkegel ins Vakuum zeigen, aber ohne streuendes Gas in der Umgebung würde man diese nicht sehen können und wenn doch, dann wegen der raschen Rotation zu einem Kegelmantel verschmiert.

  17. #17 bikerdet
    13. März 2014

    @ Peroppi in #1 :

    Die Zahl 12, später auch ein Duzend genannt, stammt von den Fingerknochen. Man zählt mit dem Daumen die Knochen der 4 Finger. Ergibt bei 2 Händen 12 x 12 = 144 = ein Gros.

    Das Jupiter irgendetwas damit zu tun hat glaube ich eher nicht. Die Sternzeichen beziehen sich auf die Sonne. Auch heute noch bekommst Du das Sternzeichen, durch das die Sonne bei Deiner Geburt läuft. (Völlig unabhängig davon, ob Du daran glaubst oder wo die Planeten stehen).

    Viel wichtiger waren die Sternzeichen aber für die Navigation auf See. Dafür mußten die Kapitäne Tabellen haben, die die Aufgangszeiten bestimmter,klar definierter Sterne enthielten. Das hatten erstmals die Phönizier. Aber bereits die Griechen erkannten, das diese Tabellen nicht mehr stimmten. Erklären konnten sie es nicht, aber die Sterne gingen nun um ca. 1 Std. falsch auf. Klar, die Präzession.

    Ob die Phönizier die Sternbilder selbst benannten oder ältere Quellen nutzen ist mir nicht bekannt. Aber sicherlich wurden die Sternbilder zuerst für die Seenavigation eingeführt. Erst später bekamen sie den astrologischen Zusatz.

  18. #18 Alderamin
    14. März 2014

    @Peroppi

    Es gibt eine Theorie von Alexander Gurshtein, dass die Tierkreissternbilder in Vierergruppen entstanden sein könnten, und zwar ausgehend von Zeit, als sich die Menschen zum ersten Mal niederließen und Ackerbau betrieben, so dass die Jahreszeiten wichtig für sie wurden.

    Es gab demnach ein Tierkreissternbild, das den Anfang einer jeden Jahreszeit markierte. Durch die Präzession der Erdachse verschob sich jedoch mit der Zeit die Position der Sonne zu den Anfängen der Jahreszeiten unter den Sternen, so dass irgendwann 4 neue Tierkreissternbilder nötig waren. Schließlich kamen nochmal 4 dazu und der Zodiak von 12 Sternbildern war komplett.

    Seine Theorie macht Gurshtein unter anderem daran fest, dass die erste Gruppe der Sternbilder (Zwillinge, Jungfrau, Schütze, Fische) besonders große Sternbilder sind, die zweite Gruppe (Stier, Löwe, Skorpion, Wassermann) etwas kleiner und die letzte (Widder, Krebs, Waage, Steinbock) im Schnitt am kleinsten.

    Ich habe das vor vielen Jahren mal in einer Ausgabe von Sky & Telescope gelesen.

    Mehr dazu hier:
    http://www.star-names.freeserve.co.uk/zodiac.htm

    Allerdings gibt es auch kritische Gegenstimmen:
    http://members.westnet.com.au/gary-david-thompson/page9c.html

    Der Nachweis ist schwer, weil es keine Aufzeichnungen aus der Zeit 5000 v.u.Z. gibt.