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Sternengeschichten Folge 249: Die Expansion des Universum

In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um die Expansion des Universums. Und dazu fangen wir am besten am Anfang an. Und zwar tatsächlich am Anfang. Am ultimativen Anfang: Dem Urknall. Vor 13,8 Milliarden Jahren entstand das Universum das wir heute beobachten. Was in diesem ganz konkreten Moment passiert ist, wissen wir noch nicht. Aber wir haben dafür eine ziemlich gute und durch Beobachtungsdaten bestätigte Vorstellung von dem was unmittelbar danach stattgefunden hat.

Unter anderem und vor allem die Expansion unseres Kosmos. Das Universum dehnt sich aus. Mit dieser Erkenntnis haben wir uns heute angefreundet; aber noch bis weit in das 20. Jahrhundert hinein war das etwas mit dem die meisten Wissenschaftlern nicht gerechnet hatten. Damals ging man davon aus, dass das Universum keinen Anfang und kein Ende hat; das es immer schon existiert hat, unendlich groß ist und sich, als ganzes gesehen, nicht verändert.

Standardbild zur Expansionsillustration (Bild: NASA/WMAP)

Standardbild zur Expansionsillustration (Bild: NASA/WMAP)

Als Albert Einstein im Jahr 1915 seine berühmte allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, waren die sogenannten “Einsteinschen Feldgleichungen” das Herzstück dieser Arbeit. Mit diesen mathematischen Gleichungen kann man unter anderem auch das Verhalten des gesamten Kosmos beschreiben. Einsteins große Erkenntnis war ja die Idee, dass Raum und Zeit keine abstrakten und unveränderlichen Begriffe sind sondern konkrete physikalische Phänomene die sich verändern können. Massereiche Objekte können Raum und Zeit krümmen und die Art der Krümmung legt fest wie sich diese Objekte durch den Raum und die Zeit bewegen. Die Gleichungen konnten aber auch dazu benutzt werden zu beschreiben wie sich der gesamte Raum des Universums im Laufe der Zeit verhält; je nachdem wie viel Masse in ihm enthalten ist.

Als Einstein seine Gleichungen aufstellte, zeigte sich das damit ein Universum beschrieben werden kann das sich entweder ausdehnt oder in sich zusammenfällt. Ein dynamisches Universum also und kein ewiges, statisches Universum von dem damals alle, inklusive Einstein, ausgingen. Deshalb modifizierte er die Gleichungen. Aus mathematischen Gründen auf die ich jetzt nicht näher eingehen will, macht es keinen Unterschied ob man die Gleichungen so formuliert wie Einstein das ursprünglich getan hat oder ob man ihnen noch einen speziellen Ausdruck hinzufügt. Viele physikalische Formeln enthalten solche beziehungsweise ähnliche Parameter deren Wert man frei wählen kann oder anhand von Beobachtungen passend wählen muss damit die Gleichungen richtig funktionieren. Löst man zum Beispiel die Gleichungen mit der sich Bewegung eines fallenden Objekts beschreiben lässt, dann kann bzw. muss man dort eine solche Konstante einfügen die von den Anfangsbedingungen abhängt. Also etwa von der gemessenen Geschwindigkeit die das zu untersuchende Objekt zu Beginn der Untersuchung hat. Je nach Anfangswert bekommt man dann eine unterschiedliche Lösung; der Anfangswert selbst ist aber durch die Gleichung nicht eindeutig festgelegt sondern kann eben irgendeinen Wert haben der sich nur aus Messungen oder Beobachtungen ergibt.

Bei dem Parameter den Einstein in seiner Formel einsetzte war es ein wenig komplizierter aber ähnlich. Man kann ihr einen beliebigen Wert geben; er kann größer als Null sein, kleiner als Null oder gleich Null und je nachdem wie dieser Wert aussieht beschreiben die Gleichungen ein unterschiedliches Universum. Einstein war der Meinung, dieser Parameter, der heute “Kosmologische Konstante” genannt wird, müsse positiv sein. Denn dann würden seine Gleichungen kein sich veränderndes Universum mehr beschreiben sondern ein statisches. Also genau das, von dem damals alle ausgingen.

Aber dann kam Edwin Hubble. Der berühmte amerikanische Astronom beobachtete in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gemeinsam mit seinen Kollegen Milton Humason und Vesto Slipher die Sterne ferner Galaxien. Beziehungsweise wusste man damals ja noch gar nicht, das es ferne Galaxien gibt. Das war die erste große Entdeckung von Hubble: Es gelang ihm, die Entfernung eines Sterns im Andromedanebel zu messen und zu beweisen das es sich dabei eben nicht um eine kleine neblige Wolke innerhalb der Milchstraße handelt sondern um eine weit außerhalb unserer Galaxis gelegenen riesige Ansammlung von Sternen handelt. Also eine eigenständige Galaxie; genau so wie die meisten anderen Nebel sich als eigene und entfernte Galaxien heraus stellten. Hubble maß aber nicht nur die Entfernung vieler Galaxien, er maß auch die Geschwindigkeit mit der sie sich bewegten. Und stellte dabei fest: All diese fernen Galaxien entfernen sich von uns und zwar um so schneller je weiter sie entfernt sind.

Diese fundamentale Entdeckung veröffentlichte er im Jahr 1929; aber bleiben wir zuerst aber nochmal bei Einstein. Der musste feststellen, dass er – und die meisten anderen Wissenschaftler – sich geirrt hatten. Denn das was Hubble beobachtet hatte ist nichts anderes als die Widerlegung eines statischen Universums. Wenn sich heute alles von uns fort bewegt und zwar um so schneller je weiter es weg ist, dann müssen die Galaxien früher näher beieinander gewesen sein. Und noch früher noch näher. Und so weiter: Irgendwann in der Vergangenheit muss quasi alles an einem Punkt vereint gewesen sein und das muss der Anfang des Universums gewesen sein. Einsteins kosmologische Konstante wäre gar nicht nötig gewesen. Die Feldgleichungen funktionierten natürlich weiterhin aber nun ging man dazu über, den Wert der kosmologischen Konstante einfach gleich Null zu setzen.

Hubbles berühmtes Diagramm

Hubbles berühmtes Diagramm

Und bevor es weiter geht, muss man vielleicht noch ein paar Missverständnisse ausräumen. Zuerst einmal handelt es sich bei der “Bewegung” der Galaxien nicht wirklich um eine Bewegung im eigentlichen Sinne. Die Galaxien bewegen sich nicht durch den Raum. Sondern der Raum selbst ist es der expandiert. Die Einsteinschen Feldgleichungen machen in diesem Fall Aussagen über den Raum selbst. Geht man von einem Raum und einer Menge an Massen in diesem Raum aus, sagen einem die Gleichungen wie sich der Raum selbst verändert. Mit der Bewegung DURCH den Raum hat das nichts zu tun. Vereinfacht gesagt: Zwischen den Galaxien entsteht immer mehr Raum und deswegen vergrößert sich auch die Distanz zwischen ihnen. Das erklärt auch das zweite Missverständniss. Den man könnte ja nun glauben das wir selbst im Zentrum des Universums sein müssten. Immerhin bewegt sich ja alles von uns fort. Das was wir beobachten ist aber eben gerade keine Bewegung durch den Raum sondern die Expansion des Raums selbst. Und wir würden genau das gleiche beobachten wenn wir uns irgendwo anders im Universum befinden würde. Von jeder Galaxie im Kosmos aus kann man beobachten wie sich alle anderen Galaxien entfernen.

Man kann das anhand eines Beispiels verstehen. Stellt euch eine lange Reihe aus Stühlen vor, wie in einem Kino. Auf jedem Platz sitzt jemand. Stellen wir uns jetzt vor, wir sitzen auf Platz 5. Der Abstand zur Person auf Platz 6 beträgt genauen einen Sitz. Zu Platz 7 sind es zwei Sitze. Zu Platz 8 sind es drei und in die andere Richtung geht es genau so. Ein Platz Abstand zu Platz 4, zwei zu Platz 3, drei zu Platz 2, und so weiter. Der Abstand ist umso größer, je weiter entfernt die anderen Sitze sind. Das ist ziemlich simpel und logischerweise auch genau so wenn wir das von einem anderen Platz aus betrachten. Bleiben wir aber erst mal auf Platz 5. Und jetzt lassen wir die Stuhlreihe expandieren. Zwischen allen Sitzen erscheinen weitere Sitze. Zwischen Platz 1 und 2 taucht einer neuer Sitz auf; zwischen Platz 2 und 3, und so weiter. Wir auf unserem Platz 5 sehen nun also zu unserer linken und rechten jeweils einen freien Sitz. Zu der Person die vorher auf Platz 6 direkt neben uns gesessen ist beträgt der Abstand nun zwei Plätze. Zu der Person die auf Platz 7 gesessen ist, sind es nun schon vier Plätze, denn bis dort sind zwei dazugekommen. Die Person die vorhin auf Platz 8 saß und vorhin drei Plätze entfernt war ist nun sechs Plätze weit weg, weil drei neue dazugekommen sind. Auch das ist alles nicht schwer zu verstehen. Machen wir weiter: Wieder tauchen zwischen allen Sitzen weitere Sitze auf. Zwischen der Person die ganz zu Beginn direkt neben uns gesessen ist und uns ist nun ein Abstand von 4 Plätzen entstanden, denn es sind jetzt zwei neue dazugekommen. Die nächste Person ist jetzt acht Plätze entfernt; die übernächste 12 Plätze. Wenn wir immer so weiter machen und immer mehr Sitze zwischen allen Sitzen auftauchen lassen, werden die Abstände immer größer. Wir beobachten, dass sich alle anderen Personen von uns entfernen. Das ist logisch. Wir beobachten aber auch, dass sich die Personen umso schneller entfernen je weiter sie von uns entfernt sind. Denn je weiter sie entfernt sind, desto mehr Sitze sind zwischen ihnen und uns und je mehr Sitze dort sind desto mehr Sitze tauchen zwischen ihnen auf wenn die Expansion der Stuhlreihe weitergeht.

Jetzt halten wir einen Moment inne. Denken wir alles nochmal durch. Und dann sehen wir, dass es absolut nicht darauf ankommt, WO man in dieser Stuhlreihe sitzt. Von JEDEM Platz aus hat man genau den gleichen Eindruck: Alle anderen bewegen sich von uns fort und zwar um so schneller je weiter sie von uns entfernt sind. Es gibt kein Zentrum von dem alles ausgeht. Es gibt einfach nur immer mehr Stühle. Oder, um wieder auf das Universum zurück zu kommen: Der Raum expandiert. Und weil er das überall tut, sieht man auch von überall alles andere sich entfernen.

Der Kosmos ist nicht statisch. Der Raum ist nicht unveränderlich. Er expandiert; er wird immer mehr. Das ist eine ziemlich dramatische Erkenntnis zu der es noch einiges zu sagen gibt. Das hebe ich mir aber für die nächste Folge auf und kläre zuvor noch schnell ein paar andere Missverständnisse. Man könnte sich ja noch fragen, warum denn nicht auch alles irgendwie größer wird. Wieso wird die Erde nicht größer; wieso wachsen wir selbst nicht, wenn doch der Raum ständig überall expandiert? Das liegt daran, dass es eben auch noch andere Kräfte im Universum gibt. Die Bausteine der Atome werden durch die starke Kernkraft zusammengehalten. Die Atome der Materie durch elektromagnetische Kräfte; unsere Erde durch die Gravitationskraft die ihre Materie aufeinander ausübt. All diese Kräfte wirken anziehend und sie wirken der Expansion entgegen. Die Expansion des Universums ist etwas, das man auf sehr, sehr großen Maßstäben betrachten muss. Auf kleineren Maßstäben wirken die übrigen Kräfte viel stärker. Man kann sich das vielleicht mit einem Gummiband vorstellen. Wenn man da an beiden Enden zieht hat man ungefähr den gleichen Effekt wie bei der Stuhlreihe von vorhin. Jeder Punkt auf dem Band entfernt sich von jedem anderen Punkt und zwar um so schneller je größer der Abstand zwischen ihnen ist. Jetzt könnte man einen kleinen Abschnitt des Gummibands durch ein Stück festen Draht ersetzen der sich viel schwerer ausdehnen lässt. Dieser Draht könnte dann zum Beispiel die Erde repräsentieren und die Tatsache das er nicht so elastisch ist entspricht der Gravitationskraft die die Erde zusammenhält. Wenn man jetzt wieder am Gummiband zieht, dann ist alles so wie vorher – nur der Teil mit dem Draht wird sich nicht verändern und so bleiben wie er ist.
Aus dem gleichen Grund kann es zum Beispiel auch sein, dass sich zwei nahe Galaxien nicht voneinander entfernen sondern sich aufeinander zu bewegen. Das ist etwa bei der Milchstraße und der Andromedagalaxie der Fall. Sie sind einander so nahe, dass die Gravitationskraft zwischen ihnen so stark ist und den Effekt der Expansion deutlich übersteigt. Man kann es sich auch anders vorstellen: Der Raum zwischen der Milchstraße und der Andromedagalaxie dehnt sich zwar aus; die durch die Gravitationskraft verursachte reale Bewegung der beiden Objekte ist aber groß genug um diese Expansion auszugleichen so dass sie sich trotzdem aufeinander zu bewegen.

Das gilt genau genommen auch für das gesamte Universum. Die Expansion des Kosmos dehnt das Universum aus. Die Gravitationskraft all der Materie die sich in ihm befindet wirkt aber genau in die entgegengesetzte Richtung. Und es stellt sich sofort die Frage: Wer ist stärker? Wird sich das Universum immer weiter ausdehnen? Oder kommt die Expansion irgendwann zum Stillstand und die Gravitationskraft lässt alles wieder in sich zusammenfallen? Die Antwort auf diese Frage kennen wir noch nicht all zu lange. Sie hat mit der sogenannten “dunklen Energie” zu tun und ich habe schon ausführlich in Folge 26 darüber gesprochen. Wer möchte kann sich diese Folge gerne noch einmal anhören. Und ist dann ideal vorbereitet für die nächste Folge, in der ich noch einmal ausführlich von der Dynamik der kosmischen Expansion erzählen werde…

Kommentare (78)

  1. #1 MartinB
    1. September 2017

    Wie immer schön erklärt.
    Ich finde als besodners gutes beispiel für die Expansion geht auch die thermische Ausdehnung: wenn sich etwas beim Warm-Werden ausdehnt, dan entfernt sich auch alles von allem um so mehr, je größer der Abstand am Anfang ist.

  2. #2 Jürgen A.
    Berlin
    1. September 2017

    Es ist sehr schade, daß in diesem Artikel die Physik wieder wie eine Religion betrieben wird. Hypothese und Tatsache werden wild durcheinander geworfen. Ich glaube, die Menschen werden die Welt in 100 Jahren ganz anders sehen und über solche Artikel lächeln.

    Slipher und Hubble haben die Rotverschiebung des von kosmologisch entfernten Objekten ausgehenden Lichtes erkannt. Da sich Andromeda auf uns zu bewegt, sind Sterne unserer Nachbargalaxie eigentlich kein so gutes Beispiel für diese Rotverschiebung, denn da muß es auch Blauverschobene geben. Die kosmologische Rotverschiebung macht sich richtig deutlich erst bei viel weiter entfernten Objekten bemerkbar. Deutlich wir das auch bei den Schwierigkeiten, die Hubble-Konstante genau zu bestimmen.

    Die ART Einsteins war 1929 längst noch nicht allgemein akzeptiert und so hat Hubble diese Rotverschiebung als Dopplereffekt durch eine Expansionsbewegung interpretiert. Diese Rotverschiebung läßt sich aber auch als gravitative Rotverschiebung durch die zwischen Lichtsender (um den Lichtsender herum) und Lichtempfänger liegende Masse begründen. Die Expansionsbewegung als Tatsache darzustellen ist eine Suggestion, es ist eine Hypothese und keine Tatsache.

    Wie wackelig dieses Gedankengebäude ist, bemerkt man, wenn man die Folgerungen daraus betrachtet: wenn man eine Expansionsbewegung postuliert, muß es einen Beginn dieser Bewegung gegeben haben, den Urknall. Der Urknall selbst wird dabei aber wie ein Schöpfungsakt betrachtet. Der Urknall wird postuliert, ohne daß man erklären kann, wie die für den Urknall notwendigen Bedingungen zustande kamen ! Der Urknall selbst ist also kein Ursache-Wirkungs-Vorgang. Das mit dem Schöpfungsakt wird noch deutlicher, wenn man sieht, daß es Menschen gibt, die den Urknall als Beginn unseres Universums betrachten. Als wenn ein Gott den Urknall, und damit auch unser Universum, erschaffen hätte.

    Das ist keine Physik !

  3. #3 Zyfdnug
    1. September 2017

    Jürgen, eine Anmerkung / Frage:
    Wenn wir die Expansion des Universums akzeptieren, und keine Mechanismen sehen, die erklären, warum diese Expansion nicht “schon immer” stattgefunden haben soll, dann folgt daraus, dass
    1. irgendwann einmal das Universum winzig klein bzw. punktförmig war, und
    2. zu diesem Zeitpunkt das Universum quasi entstanden ist.
    Zugegeben, ein sehr einfacher Gedankengang, der aber mit den erkannten Sachverhalten logisch scheint.
    Die Sachverhalte sind Physik.
    Warum ist die Schlussfolgerung dann keine Physik?

    Z

  4. #4 Peter Paul
    Winnenden
    1. September 2017

    Ich denke, folgende Formulierungen und daran anknüpfende Argumente, die die “Gravitationskraft” benutzen, führen zu ganz falschen Vorstellungen!

    Die Gravitationskraft all der Materie die sich in ihm befindet wirkt aber genau in die entgegengesetzte Richtung.

    Oder kommt die Expansion irgendwann zum Stillstand und die Gravitationskraft lässt alles wieder in sich zusammenfallen?

    1. Der Raum als ganzes wird in der Kosmologie ja als homogen und isotrop betrachtet, d.h. von jedem Beobachter aus betrachtet sieht er nach allen Seiten gleich aus. Aber jede Masse übt ja, im alten newtonschen “Kraft-Bild”, eine Anziehungskraft auf den Beobachter aus, und wenn man diese Kräfte alle addiert kommt, unter der obigen Voraussetzung als resultierende Kraft überall Null heraus. Denn für jede Masse, die in der einen Richtung zieht gibt es eine gleichgroße Masse im gleichen Abstand auf der anderen Seite, die gleich stark in die entgegengesetzten Richtung zieht.

    2. Ist die Kraft aber 0, dann bewirkt sie auch nichts, weder Beschleunigung noch Bremsung. Für mich ist das ein schönes Beispiel dafür, dass die newtonsche Mechanik auf den Kosmos als ganzes angewandt nichts, was mit der Raumausdehnung zu tun hat, erklären kann.

    3. Nach der “Allgemeinen Relativitätstheorie” sind für die Bremsung oder Beschleunigung nur die Massendichte und die Krümmung des Raums verantwortlich, solange man noch nicht die kosmologische Konstante mit einbezieht. Ich denke, diese Abhängigkeit von der Massendichte legt, in solchen “allgemeinverständlichen” Artikeln, die Sprechweise nahe, dass man die Ursache (im Wesentlichen) in der Masse meint finden zu müssen, dann Masse mit Gravitation gleichsetzt und so bei der Gravitation als Ursache landet, was aber zu nichts führt, siehe 1).

  5. #5 Peter Paul
    Winnenden
    1. September 2017

    Zur Ergänzung: Wäre die Gravitationskraft für die Beschleunigung oder Bremsung verantwortlich, dann allenfalls für Beschleunigungen bzw. Bremsungen im Raum, aber nicht für Beschleunigungen bzw. Bremsungen des Raums (denn sie greifen ja nicht am Raum an).

  6. #6 Alderamin
    1. September 2017

    @Peter Paul

    Für mich ist das ein schönes Beispiel dafür, dass die newtonsche Mechanik auf den Kosmos als ganzes angewandt nichts, was mit der Raumausdehnung zu tun hat, erklären kann.

    Deswegen folgt sie auch aus den Einsteinschen Feldgleichungen…

    (denn sie greifen ja nicht am Raum an)

    Eben deshalb. Aber bei Einstein beeinflusst Materie den Raum und Raum die Materie.

  7. #7 Alderamin
    1. September 2017

    @Zyfdnug

    1. irgendwann einmal das Universum winzig klein bzw. punktförmig war, und
    2. zu diesem Zeitpunkt das Universum quasi entstanden ist.

    Eben. Und dann sagt die Theorie die kosmische Hintergrundstrahlung voraus und man findet sie. Und sie sagt ein bestimmtes Verhältnis von Wasserstoff zu Helium voraus, das beim Urknall entstanden sein soll, und man findet es. Und sie sagt voraus, dass man in großer Entfernung Galaxien mit mehr Sternentstehung finden sollte und mit aktiven schwarzen Löchern, und man findet diese. Und die ältesten Sterne und Kugelsternhaufen der Milchstraße sind in etwa so alt, wie man es nach dem Urknall erwarten würde. Und die Feinstruktur der Hintergrundstrahlung verrät uns noch ihr Alter, die Dichte der Materie, die Gesamtkrümmung des Universums, etc. etc.

    Bisschen viele Zufälle, wenn das alles keine gemeinsame Ursache hatte.

    @Jürgen A.

    Der Urknall wird postuliert, ohne daß man erklären kann, wie die für den Urknall notwendigen Bedingungen zustande kamen !

    Über den Auslöser des Urknalls wissen wir in der Tat nichts (Hypothesen gibt es indes genug), aber an die Verhältnisse Bruchteile einer Sekunde nach dem Urknall kann man sich in Beschleunigerexperimenten herantasten, das ist Physik par excellance.

    Je früher der Zeitpunkt, desto unsicherer unser Wissen, aber wir schauen schon tief in den primordialen Feuerball hinein. Voraussichtlich erklärt uns die Quantengravitation ganz zwanglos den Auslöser, wenn wir sie dann irgendwann haben.

    Die passende Hypothese dazu ist eine zufällige Quantenfluktuation des Vakuums (ob es so was gibt, muss die Quantengravitation klären), bei der ein winziges Volumen Raum mit einem falschen Vakuum (hohe Vakuumenergie) entstand, das gemäß Einsteins ART dann inflationär expandieren musste; Phasenübergang zu einem normalen Vakuum mit geringerer Energie, freiwerdende Energie heizt das Vakuum auf, erfüllt es mit Strahlung, aus der Teilchen entstehen; Asymmetrie von Materie und Antimaterie lässt davon mehr Materie übrig, der Rest der Geschichte ist dann durch bekannte Physik abgesichert.

  8. #8 Jürgen A.
    Berlin
    1. September 2017

    @ Zyfdnug

    Ich habe oben beschieben, daß es Möglichkeiten gibt, die Rotverschiebung ohne allgemeine kosmologische Expansion zu beschreiben. Du setzt diese Expansion ja schon als Tatsache voraus und fragst, was daraus folgert.

    Wir können im kosmologischen Maßstab unsere Vergangenheit nur ermitteln, in dem wir uns Modelle der Natur machen, und an Hand dieser Modelle ermitteln, wie es früher gewesen sein könnte. Wenn ein Objekt expandiert, bedeutet das, daß es früher kleiner gewesen sein muß. Diesen Vorgang (Rückbetrachtung in die Vergangenheit) kann man nicht beliebig weit fortsetzen, irgend wann ist das Objekt ein Punkt. Punktförmige Massen (oder Energien) gibt es nicht. Auch wenn man zur Vereinfachung mit Punktmassen rechnet, sie sind physikalisch und mathematisch unmöglich. Auch wenn es Objekte gibt, deren Volumen man bis heute nicht richtig bestimmen kann (z.B. Elektronen). Die Annahme eines Urknalls verstößt daher gegen viele grundlegende physikalische Naturgesetze.

    Warum sollte man also die Expansion des Universums akzeptieren, wenn es andere Möglichkeiten gibt, die kosmologische Rotverschiebung ohne diese Verstöße gegen grundlegende physikalische Naturgesetze zu erklären.

  9. #9 Zyfdnug
    1. September 2017

    Alderamin #7:
    Danke, ist mir eigentlich soweit klar wie’s ohne gute Physikkenntnisse geht. Deshalb ja meine Frage…

    Jürgen #8:
    Leider ist deine Beschreibung recht oberflächlich, wohingegen ich zur Expansion durchaus nachvollziehbare Hinweise sehe.
    Sprich, meine Prämisse scheint mir noch immer der plausiblere Ansatz.
    Natürlich kannst du gerne versuchen, deine anderen Erklärungen zur Rotverschiebung zu erläutern. Die müssten allerdings auch die von Aleramin angeführten anderen Beobachtung erklären, bzw. nicht unerklärlich machen.

    Aber meine eigentliche Frage war ja, wieso die Urknallhypothese keine Physik sei, wenn die Prämisse akzeptiert wird. Das war ja dein Statement.
    Wenn du die Expansion des Universums widerlegen willst, scheint mir das ein anderes Projekt zu sein.

    Z

  10. #10 Oliver R.
    Braunschweig
    1. September 2017

    @Jürgen A.

    Der Moment des Urknalls als Ergebnis der Rückbetrachtung in die Vergangenheit ist nur für die Physik (noch) nicht zugänglich, weil es bei einem unendlich dichtem ausdehnungslosem Punkt keinen Raum gibt und Zeit (als Abfolge von unterscheidbaren Zuständen) ebenfalls noch nicht existierte. Ohne Raum und Zeit auch keine Naturgesetze. Die Annahme eines Urknalls ergibt sich zwingend, aber ist er für eine Beschreibung (noch) nicht zugänglich. Das hat nichts mit Religion zu tun.

  11. #11 Alderamin
    1. September 2017

    @Jürgen A.

    Warum sollte man also die Expansion des Universums akzeptieren, wenn es andere Möglichkeiten gibt, die kosmologische Rotverschiebung ohne diese Verstöße gegen grundlegende physikalische Naturgesetze zu erklären.

    1. Weil es eine Menge weitere Hinweise auf die Expansion gibt, siehe #7.

    2. Man kann die Expansion auch unabhängig von der Rotverschiebung über die Abhängigkeit der Flächenhelligkeit der Galaxien von ihrer Entfernung nachweisen.

    3. Ein weiterer Test geht über den Winkeldurchmesser von Galaxien; da das Weltall früher kleiner war, erscheinen ferne Galaxien vergrößert auf die Himmelskugel projiziert. Das kann man nachweisen.

    Gegen welche grundlegenden physikalischen Naturgesetze soll die kosmologische Rotverschiebung denn verstoßen? Und welcher Kosmologe hat das wo veröffentlicht?

  12. #12 Alderamin
    1. September 2017

    Eine ziemlich komplette Zusammenfassung kosmologischer Tests der Expansion habe ich hier gefunden (Vorsicht, groß).

  13. #13 Jürgen A.
    Berlin
    1. September 2017

    @ FF

    Warum erscheint meine Stellungnahme zu Alderamin nicht. Ist Kritik verboten ?

  14. #14 StefanL
    1. September 2017

    @Jürgen A. #13
    Nicht ungeduldig sein. Der automatische Spamfilter filtert eben manchmal auch nicht-Spam aus. Und die werden, selbstverständlich sofern nicht noch irgendetwas anderes vorliegt (bspw. Strafrelevantes) von Florian manuell freigeschaltet. Also hauptsächlich eine Zeitfrage und keine Kritikunterdrückung.

  15. #15 Jürgen A.
    Berlin
    1. September 2017

    @ StefanL
    Ich bin gespannt.

    @ FF
    Es genügt, wenn meine Stellungnahme einmal erscheint. Ich habe sie mehrfach (gering modifiziert) gesendet.

  16. #16 Peter Paul
    1. September 2017

    #Alderamin #6:
    Sorry, ich bin vielleicht etwas schwer von Begriff, aber was willst du mir eigentlich sagen?

  17. #17 Alderamin
    1. September 2017

    @Peter Paul

    1) es bringt nichts, sich auf Newton zu berufen, um damit die Wirkung der Schwerkraft auf die Raumexpansion anzuzweifeln. Sie folgt nicht aus Newton, sondern aus der allgemeinen Relativitätstheorie. Newton erklärt, warum sich Massen im Raum gegenseitig anziehen und beschleunigen, aber nicht, wie der Raum selbst beeinflusst wird. Es geht um Raumexpansion, nicht Bewegung durch den Raum.

    2) Das “Angreifen der Kraft der Masse an den Raum” geschieht über die Raumkrümmung um Massen herum.

    3) Wie Florian erläutert hat, folgt aus den Einsteinschen Gleichungen, dass der Raum expandieren oder kontrahieren muss; ihn mit einer genau justierten kosmologischen Konstante auf des Messers Schneide zu halten, wäre wie einen Bleistift auf der Spitze balancieren zu wollen – diese Idee war eines Einsteins eigentlich nicht würdig und deswegen hat er sie später auch als seine größte Eselei bezeichnet. Er hätte die Expansion des Universums vorweg nehmen können, wenn er sich getraut hätte, der damals geltenden Vorstellung eines statischen Universums zu widersprechen.

    Wir postulieren heute mit der dunklen Energie wieder eine kosmologische Konstante, die aber nicht so fein abgestimmt ist, dass sie das Universum statisch macht, sondern es beschleunigt expandieren lässt.

  18. #18 Peter Paul
    1. September 2017

    @alderamin
    Berufe ich mich denn auf Newton,

    um damit die Wirkung der Schwerkraft auf die Raumexpansion anzuzweifeln.

    ?
    Aber, wie du richtig sagst, folgt doch die Raumexpansion aus der ART und nicht aus der newt. Schwerkraft. Die Schwerkraft hat also gar nichts damit zu tun, wie ich ja ausführe.

    Das “Angreifen der Kraft der Masse an den Raum” geschieht über die Raumkrümmung um Massen herum.

    Richtig, also ist es nicht die Gravitationskraft, die gibt es doch inside der ART gar nicht.
    Ich verstehe immer noch nicht, ob du mir eigentlich zustimmst, oder ob du da was falsch findest, und wenn falsch, dann was?
    Jedenfalls meine ich: Wenn man mit der “Gravitationskraft” argumentiert, wie es doch FF tut , dann öffnet man doch die Türe dafür, dass mit mit der “Gravitationskraft” ganz klassischj argumentieren darf, und daraus folgt eben, wie ich in meinem #4; 1) ausführe weder Beschleunigung noch Bremsung.

  19. #19 Alderamin
    1. September 2017

    @Peter Paul

    Berufe ich mich denn auf Newton,

    Das:

    Aber jede Masse übt ja, im alten newtonschen “Kraft-Bild”, eine Anziehungskraft auf den Beobachter aus, und wenn man diese Kräfte alle addiert kommt, unter der obigen Voraussetzung als resultierende Kraft überall Null heraus.

    hatte ich jedenfalls so verstanden. Und dass Du daraus folgerst, dass es die Raumexpansion gar nicht geben könne. Das mag ich allerdings überinterpretiert haben.

    Richtig, also ist es nicht die Gravitationskraft, die gibt es doch inside der ART gar nicht.

    Wenn Du Dich nur an der Formulierung “Gravitationskraft” störst – gut, die ist zwar streng nach Einstein nur eine Scheinkraft, aber historisch begründet ist der Begriff durchaus erlaubt. In einem 10-Minuten-Podcast-Artikel wie den Sternengeschichten, deren Zielpublikum auch Menschen sind, denen die Allgemeine Relativitätstheorie nicht geläufig ist, kann man nicht so weit ausholen, alle Details zu erklären. Insofern ist Florian da m.E. nichts vorzuwerfen.

  20. #20 Florian Freistetter
    1. September 2017

    @Jürgen A: “Warum erscheint meine Stellungnahme zu Alderamin nicht. Ist Kritik verboten ?”

    Das habe ich doch hier und dir schon oft genug erklärt! Ich sitze nicht 24/7 vorm Rechner. Der automatisierte Spamfilter filtert Spam aus. Aber auch manchmal andere Kommentare (zB die mit vielen Links). Und sobald ich dann online bin, schalte ich sie frei.

    Es wäre nett, wenn es auch mir ab und zu mal erlaubt ist, kurz nicht vorm Rechner zu sitzen. Das werde ich übrigens auch den Rest des Wochenendes tun. Und wenn Kommentare hängen bleiben, müssen die halt mal ein wenig warten.

  21. #21 Peter Paul
    1. September 2017

    @Alderamin
    Ich glaube, dank deines letzten Kommentars kann ich jetzt vielleicht genauer sagen, was mich an FFs Gebrauch des Wortes “Gravitationskraft” so gestört hat:
    Dieser Begriff ist den meisten Lesern aus ihrer Schulzeit vertraut. Sie verstehen darunter nichts anderes als Massenanziehung im historischen Newton´schen Sinn. Für sie ist dann die Aussage von FF, dass dank dieser Anziehung die Raumausdehnung gebremst bzw. beschleunigt wird, und das ist einfach falsch. Wie ich in #4,1) zeige führt nämlich eine richtige Argumentation mit diesem historisch geprägtren Begriff auf einen falschen Schluss, nämlich darauf, dass die Massen gar kein Bremsung oder Beschleunigung verursachen können. Da sie es aber doch tun erweist sich das “alte” Wort “Gravitationskraft” als besonders irreführend, gerade weil es gängig und bekannt ist.

  22. #22 Bjoern
    1. September 2017

    @Jürgen:

    Diese Rotverschiebung läßt sich aber auch als gravitative Rotverschiebung durch die zwischen Lichtsender (um den Lichtsender herum) und Lichtempfänger liegende Masse begründen.

    Nein, kann man nicht. Wenn du anderer Ansicht bist, dann rechne es doch bitte mal konkret vor.

    Die Expansionsbewegung als Tatsache darzustellen ist eine Suggestion, es ist eine Hypothese und keine Tatsache.

    Da es außer der Rotverschiebung noch jede Menge andere Belege für die Expansion gibt, ist diese inzwischen so gut gesichert, dass man sie ruhig als Tatsache bezeichnen kann.

    Der Urknall selbst wird dabei aber wie ein Schöpfungsakt betrachtet. Der Urknall wird postuliert, ohne daß man erklären kann, wie die für den Urknall notwendigen Bedingungen zustande kamen !

    Das hat nichts mit einem “Schöpfungsakt” zu tun und auch nichts mit “postulieren” – das ist eine schlichte Extrapolation. Wie der Urknall zustande kam, weiß man noch nicht, ja (übrigens ist es nicht mal ganz sicher, dass er stattfand…), aber man arbeitet daran.

    Das ist ähnlich wie bei der Abiogenese und der Evolution: Nur weil man noch nicht weiß, wie das Leben entstand, macht das doch die Evolutionstheorie nicht falsch!

    Der Urknall selbst ist also kein Ursache-Wirkungs-Vorgang.

    Öh – ja…? Schon mal davon gehört, dass die Quantentheorie sowieso zeigt, dass es simple Ursache-Wirkungs-Vorgänge meist nicht gibt…?

    Das mit dem Schöpfungsakt wird noch deutlicher, wenn man sieht, daß es Menschen gibt, die den Urknall als Beginn unseres Universums betrachten. Als wenn ein Gott den Urknall, und damit auch unser Universum, erschaffen hätte.

    Der zweite Satz folgt in keinster Weise logisch aus dem ersten, ja, er widerspricht ihm sogar eher.

  23. #23 Bjoern
    1. September 2017

    Wenn ein Objekt expandiert, bedeutet das, daß es früher kleiner gewesen sein muß.

    Das ist im alltäglichen Sprachgebrauch zwar so – aber wenn man von der Expansion des Universums redet, dann meint man davon eigentlich eher, dass die Abstände zwischen allen (nicht aneinander gebundenen) Objekten im Universum mit der Zeit immer größer werden.

    Punktförmige Massen (oder Energien) gibt es nicht. Auch wenn man zur Vereinfachung mit Punktmassen rechnet, sie sind physikalisch und mathematisch unmöglich.

    :-O Also ist das Standardmodell der Elementarteilchenphysik deiner Ansicht nach auch falsch? Laut dem sind nämlich alle Elementarteilchen punktförmig…

    Erklär’ doch bitte mal im Detail, warum das “physikalisch und mathematisch” unmöglich sein soll.

    Die Annahme eines Urknalls verstößt daher gegen viele grundlegende physikalische Naturgesetze.

    Bitte benenne diese Gesetze konkret.

    (Und erkläre bitte mal, warum tausende von Physikern und Astronomen da anderer Ansicht sind…)

  24. #24 Andreas Müller
    München
    2. September 2017

    Da gibt es ein paar Punkte, die immer wieder falsch tradiert werden:

    1) “Als Einstein seine Gleichungen aufstellte, zeigte sich das damit ein Universum beschrieben werden kann das sich entweder ausdehnt oder in sich zusammenfällt.“

    Das war Einstein gar nicht so klar, weil er von Anfang an ein statisches Universum im Blick hatte. Denn erst der russische Theoretiker Alexander Friedmann entdeckte die dynamischen Universen. Er korrespondierte mit Einstein und stand zunächst im Streit mit ihm. Einstein musste sich aber eingestehen, dass er selbst im Unrecht und Friedmann im Recht war. Aber am allerwichtigsten ist der Name Friedmann – der kommt hier leider gar nicht vor.

    2) “Aber dann kam Edwin Hubble.“

    Ich krieg immer die Krise, wenn ich sowas lese. Denn Hubble war PR-mäßig fleißig in eigener Sache unterwegs. Mit und vor ihm zu nennen sind die Pioniere Wirtz aus Kiel und Lemaitre aus Belgien.

    3) Hubble war nicht der Begründer, der Extragalaktik, denn schon 25 Jahre (!) vor ihm entdeckte Johann Scheiner vom AIP, dass der Andromedanebel außerhalb der Milchstraße ist, siehe http://adsabs.harvard.edu/abs/1899ApJ…..9..149S

    4) In der relativistischen Kosmologie ist es wichtig, nicht nur vom Raum zu reden, sondern von der Raumzeit. Erst durch ein Verständnis des vierdimensionalen, expandierenden Raumzeit-Kontinuums werden viele Missverständnisse und Paradoxa in der modernen Kosmologie gelöst (Fehldeutung mit Doppler-Effekt, kosmologischer Horizont, kosmologische Rotverschiebung und Zeitdilatation, Olbers-Paradoxon etc.).

    Gruß, Andreas

  25. #25 Rosi
    2. September 2017

    Bestimmt wurde es in älteren Artikeln schon diskutiert: Wenn das Universum halbwegs kugelförmig expandiert (und nicht in einer höheren Dimension irgendwie in sich ringförmig geschlossen ist), dann sollte es doch einen Rand haben? Wir sind wahrscheinlich nicht im Zentrum, klar. Aber irgendwie gut umhüllt wie eine Rosine irgendwo im Teig.
    Aber denkbar ist dann doch auch eine Galaxie am Teigrand, in deren äußerten Bereich eine Sonne mit einer Erde mit denkenden Lebewesen… Und da wundert sich eine ungebildete Rosi darüber, dass die Hälfte des Nachthimmels voller Sterne und Nebel, die andere Hälfte aber leer scheint?
    Aber dann fragt sich Rosi vielleicht: Wenn Raum und Zeit erst mit dem Urknall entstanden sind, wie soll sie sich dann den Rand vorstellen?

  26. #26 Peter Paul
    2. September 2017

    @Andreas M.
    Zu deinem Punkt 3: Habe die Veröffentlichung von Scheiner nachgelesen und kann nicht erkennen, dass er dort die “Entdeckung”, dass der Andromeda-Nebel außerhalb der Milchstraße liegt, belegt hätte. Es scheint mir eher so, dass er davon bereits ausgeht. Wahrscheinlich erschien ihm das damals als plausible Annahme. Insofern spricht diese Veröffentlichung nicht dagegen, dass es Hubble als erstem gelang, diese Tatsache nachzuweisen.

  27. #27 Karl-Heinz
    2. September 2017

    @Rosi

    Aber denkbar ist dann doch auch eine Galaxie am Teigrand, in deren äußerten Bereich eine Sonne mit einer Erde mit denkenden Lebewesen… Und da wundert sich eine ungebildete Rosi darüber, dass die Hälfte des Nachthimmels voller Sterne und Nebel, die andere Hälfte aber leer scheint?

    Ich klebe die Rosinen einfach auf die Oberfläche der Kugel und umgehe damit dein Problem.

    Wohin expandiert das Universum? | Harald Lesch

  28. #28 Jürgen A.
    Berlin
    2. September 2017

    Meine Stellungnahme zu Alderamin ist in dem Blog “Ist ein schwarzes Loch eine Singularitaet und kann es sowas ueberhaupt geben ?” vom 13.10.2014 hier bei Florian Freistetter erschienen. Und da gehört diese Stellungnahme auch eigentlich hin, denn sie bezieht sich auf dieses Blog. Wer das nachlesen möchte muß das also dort tun (ab Beitrag #160) (oder #112 für die Vorgeschichte)

    Eine “Quantenfluktuation” bei der 10^53 kg über Zeiträume von deutlich mehr als 10^17 Sekunden erscheinen, ist keine “Fluktuation” sondern eine maximal mögliche Änderung eines Zustandes. Eine Fluktuation ist eine kurzzeitige geringfügige Änderung eines Zustandes. Und insofern halte ich es für unsinnig, eine Quantenfluktuation für den Beginn des Urknalls verantwortlich zu machen. Wenn ich meinem Physiklehrer mit der Idee gekommen wäre, mit einer “Quantenfluktuation” gegen den Energieerhaltungssatz zu verstoßen, hätte ich eine Lachsalve aus meiner Klasse geerntet, und auch mein Physiklehrer hätte mich nicht ernst genommen.

    @Bjoern
    “Diese Rotverschiebung läßt sich aber auch als gravitative Rotverschiebung durch die zwischen Lichtsender (um den Lichtsender herum) und Lichtempfänger liegende Masse begründen.” hatte ich geschieben. Warum schreist du so laut “Nein!” (dein Beitrag #22) Das zeigt mir, daß du dich gar nicht informiert hast. Der Artikel steht ganz vorne, wenn man bei Google eingibt “Relativitätstheorie” & “kosmologische Rotverschiebung”. Komischerweise steht die nichtlegalisierte Kopie davor. Er steht auch auf meiner Internetseite:
    http://www.altenbrunn.de/wissen.htm
    in der Datei KOSROT.PDF
    Dort ist das vorgerechnet. Viel Spaß beim Lesen. Und wenn du das gelesen (und verstanden) hast, wirst du feststellen, daß es in unserer Umgebung keine nichtgebundenen Objekte gibt. (dein Beitrag #23) Auch in der weiteren Entfernung nicht !

  29. #29 Jürgen A.
    Berlin
    2. September 2017

    @ FF

    Entschuldigung, ich hab zwei Schreibfehler in meinem Text. Deshalb hab ich ihn nochmal gesendet. Ist aber auch nicht weiter schlimm, da der Text wieder im Spam-Filter hängen geblieben ist. Also bitte einfach den ersten Text löschen.

    Welche Wörter dar ich denn nicht benutzen ? Darf ich nur Suchmaschine sagen und nicht eine bestimmte ?

  30. #30 Florian Freistetter
    2. September 2017

    @Andreas Müller: Du hast mit deiner Kritik natürlich recht. Mir ging es jetzt in diesem speziellen Text aber auch nicht vorrangig um die korrekte Wissenschaftshistorie und zB den genauen Moment an dem Einstein feststellte, dass seine Gleichungen nicht das Universum beschreiben das er gerne beschrieben hätte sondern um die Phänomenologie der Expansion.

    Aber ich habe in dieser (und einer von vor ein paar Tagen) Diskussion festgestellt das es da noch ein paar Details der Wissenschaftsgeschichte gibt dir mir bis jetzt in der Form noch nicht so bewusst sind. Ich habe daher vor, auch das mal entsprechend aufzuarbeiten und dann dazu eigene Podcast-Folgen zu machen. Und falls dazu jemand gute Literatur-Tipps hat: Immer her damit!

  31. #31 bruno
    2. September 2017

    @Jürgen A.: immer wieder lustig, diese Ingeniöre :) Du weisst schon, was @Bjoern macht? Was machst du? Wie genau – wenn man fragen darf – sieht deine wissenschaftliche Ausbildung aus? Google-Maps? Youtube-Academy?

    Mei. FF muss mal wieder “Schmarrn” bringen.

    Das wäre unterhaltsamer!

  32. #32 bruno
    2. September 2017

    Eine Fluktuation ist eine kurzzeitige geringfügige Änderung eines Zustandes.

    Und?

    Schon was von “Feldern” gehört?

    Und insofern halte ich es für unsinnig, eine Quantenfluktuation für den Beginn des Urknalls verantwortlich zu machen.

    Was du für sinnig oder unsinnig hälst hat leider auf die Fakten keinen Einfluss 😉

    Eine “Quantenfluktuation” bei der 10^53 kg über Zeiträume von deutlich mehr als 10^17 Sekunden erscheinen…

    Und Bananen wachsen quer zur Sonne weil bei Vollmond die Krabben südwärts wandern!

    Es ist übrigens sehr wichtig, zwischen dem, was gaaaanz viele Andere wissen und belegen können – und dem, was man selbst glaubt zu wissen sich einbildet, zu unterscheiden.
    http://www.altenbrunn.de/GLAUBEN.pdf

    Ist nicht dein Ernst? Oder??

  33. #33 Karl-Heinz
    2. September 2017

    @Jürgen A.

    Ich muss mal gucken, was es mit einer nackten Singularität auf sich hat. Meine erste These ist, dass sie nicht so prüde sind, wie die normalen Singularitäten, die sich partout nicht zeigen wollen. 😉

  34. #34 bruno
    2. September 2017

    ….man kann J.A. nicht mal einen Vorwurf machen!
    Ich habe 2 seiner Entwürfe gelesen – und er hat ja durchaus plausible Fakten aufgegriffen und sogar grundlegend verstanden!
    Aber leider nicht “verarbeitet”! Also … schon “verarbeitet” – aber leider auf seine eigene, äh, Art.
    Äh – leider auf die völlig falsche, äh.
    Art

    Das ist nicht mal ein dummer Kopf.

    Es ist schade – dass solche Köpfe der Wissenschaft verloren gehen!!
    Es gibt so viele davon!!

  35. #35 Karl-Heinz
    3. September 2017

    Wie ich in den Entwürfen von Jürgen Altenbrunn gelesen habe, führt er die kosmologische Rotverschiebung auf eine gravitative Rotverschiebung zurück. Mein Gegenargument ist, dass es eigentlich keine gravitative Rotverschiebung innerhalb eines staischen Universum geben sollte, von dem ja J. A. ausgeht. Lokal betrachtet wirkt auf das Photon nirgendwo eine Beschleunigung. Irgendwie komisch, dass J.A. das nicht erkennt. Diese Überlegung schaffe sogar ich und das ohne Physikstudium.

  36. #36 Karl-Heinz
    3. September 2017

    @Jürgen A.
    Im Prinzip kann ich genau sagen, wo du bei deiner kosmologische Rotverschiebung einen Gedankenfehler machst. Aber es am Handy auszuformulieren ist nicht so lustig. Was glaubst du (oder andere Kommentatoren), wo der Fehler liegt?

  37. #37 Alderamin
    3. September 2017

    @Karl-Heinz

    Dann müsste in jeder Richtung eine Raumkrümmung derart existieren, dass das Licht egal von woher aus einem Potenzialtrichter klettern müsste und wir wären exakt in der symmetrischen Mitte (oder das Weltall hätte insgesamt eine positive Krümmung, was den Beobachtungsergebnissen widerspricht, das Weltall ist in großem Maßstab extrem flach). Die Folge wäre dann aber, dass alles von dieser Schwerkraft von uns weg beschleunigt würde, was die These ja gerade widerlegen möchte.

    Den Effekt gibt’s in anderem Zusammenhang schon, wenn Licht aus Galaxienhaufen herausklettern muss. Ist dann aber lokal.

    Ein weiterer Nachweis für die Expansion ist hingegen der Sachs-Wolfe-Effekt, der genau da zu einer größeren Rotverschiebung führt, wo sich weniger Masse befindet.

  38. #38 Doppeltupel
    3. September 2017

    Zwei Sachen versteh ich bei dem Thema als Laie jeweils nicht …

    1) wenn die Schwerkraft entgegenwirkt, und vielleicht stärker ist als die raumausdehnung: zieht sie den Raum dann auch wieder zusammen und das Universum als Raum wird kleiner, oder zieht sie nur innerhalb des nach wie vor großen und größer werdenden Raumes die enthaltene Materie wieder zusammen und das Universum wird abseits dieses Haufens ziemlich leer?

    2) hat das sich ausdehnende Universum einen Rand, und gibt es Galaxien die diesem näher sind als wir? (Also: hat der wachsende Kinosaal mit seinen Stühlen einen Platz 1 und Platz ∞)?

  39. #39 Jabir
    Leipzig
    3. September 2017

    @florian: “Stellt euch eine lange Reihe aus Stühlen vor, wie in einem Kino.”

    Außer dieser eindimensionalen Veranschaulichung für die Expansion des dreidimensionalen Weltalls und der (wie auch ich finde:) besonders guten dreidimensionalen, die MartinB, Kommentar # 1, mitteilt (Expansion bei thermischer Ausdehnung), gibt es noch die zweidimensionale, die auf Lemaître zurückgeht: Die Oberfläche eines halb aufgeblasenen Ballons wird mit Kreuzen markiert, die Galaxienhaufen darstellen. Wird der Ballon weiter aufgeblasen, entfernen sich alle Kreuze voneinander, ohne dass es einen Mittelpunkt gibt. Im symmetrischen Fall einer Kugeloberfläche gibt es aber einen Mittelpunkt der Kugel im Dreidimensionalen.

    Meine Frage ist nun: Könnte es eine vierte Dimension geben, in die unser Universum eingebettet wäre? Dann müsste man wohl von einem Mittelpunkt der Expansion sprechen.

    @florian # 30: “Und falls dazu [Expansion des Weltalls] jemand gute Literatur-Tipps hat: Immer her damit!”:

    Die Literaturangaben der Kommentare 100 und 151 in Astrodicticum simplex, die Top 10 der Naturwissenschaftler, sowie http://www.spiegel.de/einestages/forscher-georges-lemaitre-a-947555.html wären vielleicht ein ganz guter Anfang.

  40. #40 Bjoern
    3. September 2017

    @Jürgen:

    Eine “Quantenfluktuation” bei der 10^53 kg über Zeiträume von deutlich mehr als 10^17 Sekunden erscheinen, ist keine “Fluktuation” sondern eine maximal mögliche Änderung eines Zustandes. Eine Fluktuation ist eine kurzzeitige geringfügige Änderung eines Zustandes.

    Ok, dir ist also schlicht nicht klar, was das Wort “Quantenfluktuation” bedeutet… Und dir ist auch nicht klar, dass die Gesamtenergie des Universums höchstwahrscheinlich nahe oder sogar exakt gleich null ist.

    Leseempfehlung: E. Tryon, ,,Is the universe a vacuum fluctuation?”Ist mit Google leicht zu finden, also spare ich mir den Link, um nicht im Spamfilter zu landen.

    Wenn ich meinem Physiklehrer mit der Idee gekommen wäre, mit einer “Quantenfluktuation” gegen den Energieerhaltungssatz zu verstoßen, hätte ich eine Lachsalve aus meiner Klasse geerntet, und auch mein Physiklehrer hätte mich nicht ernst genommen.

    Öh, schon mal was von der Heisenberg’schen Unschärferelation gehört…? Also, in meinem Physik-Leistungskurs damals wurde die behandelt…

    Warum schreist du so laut “Nein!” (dein Beitrag #22) Das zeigt mir, daß du dich gar nicht informiert hast.

    Doch, habe ich. Die Idee ist sehr alt, immer wieder mal kommt jemand damit an – aber man kann leicht nachrechnen, dass es schlicht nicht funktioniert.

    Er steht auch auf meiner Internetseite:
    http://www.altenbrunn.de/wissen.htm

    Oh, Hilfe. Die Seite ist ja voll mit falsch verstandener Physik… :-O

    in der Datei KOSROT.PDF
    Dort ist das vorgerechnet.

    Hier steckt der Fehler:

    Einige aufmerksamen Leser werden jetzt einwenden, man könnte
    auch den Beobachter im Bild 1 ins Zentrum rücken und die Licht-
    quelle an den Rand. Das ist unmöglich, denn wir haben ja ein
    Kontinuum vorausgesetzt !

    Wenn man einen Raum voraussetzt, der kontinuierlich mit Masse ausgefüllt ist, ist die mittlere Gravitationskraft schlicht null, weil sich die Kräfte nach allen Seiten gegenseitig wegheben. Und damit hat man auch keine gravitative Rotverschiebung.

    Oder anders argumentiert: Betrachte einfach mal zwei Galaxien. Sagen wir der Einfachheit mal, beide wären gleich groß. Dann überwiegt für ein Photon, dass sich von der einen Galaxie zur anderen bewegt, auf der Hälfte der Strecke die Gravitationskraft der Galaxie, von der es kommt (verursacht eine Rotverschiebung), auf der zweiten Hälfte der Strecke überwiegt die Gravitation der Galaxie, auf die es sich zubewegt (verursacht eine Blauverschiebung). Im Mittel gleicht sich das genau aus.

    Wenn man einen zweiten Beobachter ins
    Zentrum an die Lichtquelle setzen würde, wäre für ihn um den ersten
    Beobachter auch eine Kugel mit Masse und er würde die Uhr des
    ersten Beobachters langsamer gehen sehen.

    Das ist jetzt schlichter Blödsinn. Wenn ich eine Kugel um den zweiten Beobachter betrachten würde, dann würde ich eine Blauverschiebung erhalten.

  41. #41 Bjoern
    3. September 2017

    @Rosi: Wenn das Universum nicht “ringförmig in sich geschlossen ist”, dann ist es unendlich groß. Also gibt es auch dann keinen Rand.

    (Und ja, ein unendlich großes Universum widerspricht nicht der Urknall-Theorie. Es war dann halt nie nur “so groß wie eine Erbse” oder so, sondern von Anfang an schon unendlich groß. Steht in den allermeisten populärwissenschaftlichen Darstellungen leider nicht vernünftig erklärt.)

  42. #42 Bjoern
    3. September 2017

    @Doppeltupel:

    wenn die Schwerkraft entgegenwirkt, und vielleicht stärker ist als die raumausdehnung

    Ist die nach heutigem Wissen nicht. Sondern die Ausdehnung wird sogar immer schneller.

    zieht sie den Raum dann auch wieder zusammen und das Universum als Raum wird kleiner, oder zieht sie nur innerhalb des nach wie vor großen und größer werdenden Raumes die enthaltene Materie wieder zusammen und das Universum wird abseits dieses Haufens ziemlich leer?

    Wenn sich das Universum zusammenziehen würde, dann würde der komplette Raum kleiner werden – nicht nur die Materie innerhalb des Raumes auf einen Haufen zusammengequetscht.

    hat das sich ausdehnende Universum einen Rand

    Nach dem Standardmodell (und das scheint ganz gut zu den Beobachtungen zu passen 😉 ): Nein.

  43. #43 Bjoern
    3. September 2017

    So, mal noch ein wenig in die Dokumente auf Jürgens Seite reingeschaut… Fazit: Physikkenntnisse etwa auf dem Niveau eines (bestenfalls mittelmäßigen) Physikstudenten nach einem Semester. Hat noch nicht einmal die spezielle Relativitätstheorie richtig verstanden und trifft grundlegend falsche Aussagen über die Elektrodynamik. (Kostprobe: “Das magnetische Feld ist die Rotation des
    elektrischen Feldes und das elektrische Feld ist die Rotation des
    magnetischen Feldes.” Wobei er unter einer “Rotation” in diesem Zusammenhang eine Drehbewegung versteht. Also stecken in diesem einen Satz gleich _zwei_ _grundlegend_ falsche Behauptungen zur Elektrodynamik… :-O)

    Aber trotz dieser für die Themen hier absolut ungenügenden Physikkenntnisse (vom Rest der Webseite her vermute ich, er hat Elektroingenieur oder so studiert) meint Jürgen, er wäre schlauer als tausende von Physikern.

    Mal wieder Dunning-Kruger-Effekt in Reinkultur. 😀 😀 😀

  44. #44 Bjoern
    3. September 2017

    Ok, selbst grundlegende Mechanik macht er falsch, sehe ich gerade… :-O

    Jede Rotationsbewegung läßt sich durch eine räumlich
    verteilte Translationsbewegung darstellen, und umgekehrt auch, jede
    Translationsbewegung läßt sich auch durch eine räumlich verteilte
    Rotationsbewegung beschreiben. Eine ringförmig verteilte
    Translation ist eine Rotation, und eine ringförmig verteilte Rotation ist
    eine Translation.

    Erstens ergibt es keinerlei Sinn, davon zu reden, dass eine Bewegung “räumlich verteilt” ist. Zweitens scheint er hier eine Rotation (Drehung eines Körpers um sich selbst) mit einer Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn (was man normalerweise als “Revolution” bezeichnet!) zu verwechseln…

  45. #45 Peter Paul
    5. September 2017

    @ Andreas Müller
    Mich würde deine Antwort auf #26 schon interessieren.

  46. #46 Zyfdnug
    5. September 2017

    Hmm… mich würde auch Jürgen’s Antwort auf meine #9 interessieren — wieso ist die Urknallhypothese keine Physik?

    Z

  47. #47 klauswerner
    5. September 2017

    Hmmm Frage:
    “Der Raum zwischen der Milchstraße und der Andromedagalaxie dehnt sich zwar aus; die durch die Gravitationskraft verursachte reale Bewegung der beiden Objekte ist aber groß genug um diese Expansion auszugleichen so dass sie sich trotzdem aufeinander zu bewegen.”

    Bewegt sich die Andromeda-Galaxis dann messbar langsamer auf uns zu als sie aufgrund der angenommenen Gravitationskräfte müsste, da die Raumausdehnung dagegenspielt?
    Oder ändert sich durch die Raumausdehnung der “Maßstab” – also die Länge des Lichtjahres? So das unter dem Strich alles wieder auf das selbe rauskommt?

    Grüße

  48. #48 Florian Freistetter
    5. September 2017

    @klauswerner: “Oder ändert sich durch die Raumausdehnung der “Maßstab” – also die Länge des Lichtjahres?”

    Stell’s dir am besten wie eine Art “Flussaufwärtsschwimmen” vor. Der Raum expandiert. Aber Andromeda bewegt sich DURCH den Raum auf uns zu. Und zwar schneller als zwischen ihr und uns neuer Raum durch die Expansion entsteht.

  49. #49 Alderamin
    5. September 2017

    @klauswerner

    Bewegt sich die Andromeda-Galaxis dann messbar langsamer auf uns zu als sie aufgrund der angenommenen Gravitationskräfte müsste, da die Raumausdehnung dagegenspielt?

    Wenn’s nach diesem Paper geht, klares Ja. In Gleichung (2) wird die Beschleunigung zwischen der Milchstraße und Andromeda beschrieben, und der zweite Term ist derjenige durch die Expansion des Universums (mit umgekehrtem Vorzeichen zum ersten, rein gravitativen Term).

  50. #50 Andreas Müller
    München
    5. September 2017

    @Peter Paul
    Zunächst muss mich korrigieren: Der Astronom heißt Julius Scheiner (1858-1913).

    Die wesentliche Aussage in Scheiners Veröffentlichung von 1899 ist: “Der innere Theil des Andromedanebels entspricht dem Complexe derjenigen Fixsterne, welche nicht zur Milchstrasse gehören, letztere entspricht den Spiralen des Andromedanebels.”
    (Quelle: J. Scheiner, Über das Spectrum des Andromedanebels, Astronomische Nachrichten, 148, 325, 1899)

    Zur Jahrhundertwende konnte man die Sterne in den “Nebeln” noch nicht auflösen, weil die Instrumente noch nicht gut genug waren. Unter “Nebeln” wurde alles zusammengefasst, was im Teleskop als nebelartiges Wölkchen erschien. Heute wissen wir, dass zu den “Nebeln” von damals echte Gasnebel wie der Orionnebel oder der Ringnebel in der Leier, aber auch Kugelsternhaufen und eigenständige Galaxien gehören. Scheiner & Co. untersuchten die Kontinuumsspektren der Gasnebel und zogen daraus ihre Schlüsse.

    Hubble hatte rund zwei Jahrzehnte später ein viel besseres Instrumentarium zur Verfügung. Damit gelang es, die “Nebel” in Einzelsterne aufzulösen. Am Mount-Palomar-Observatorium gab Anfang des 20. Jahrhunderts den 60-Zöller (ab 1908) bzw. 100-Zöller (ab 1917); das 5-Meter-Hale-Teleskop war ab 1947 für fast drei Jahrzehnte das größte Teleskop der Welt.

    Hubble hatte mit der 1912 von Henrietta Leavitt entdeckten Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden (einer speziellen Klasse pulsationsveränderlicher Sterne) die Entfernungsmessung zu einer Industrie erhoben. Das war sein Verdienst.

    Im gleichen Atemzug muss man aber Vesto Slipher nennen, der ab 1912 am Flagstaff-Observatorium die ersten Radialgeschwindigkeiten von Spiralnebeln bestimmte. Diese Geschwindigkeiten sind zusammen mit gemessenen Entfernungen die Grundlage für das Hubble-Gesetz.

    Und weitere Player waren Harlow Shapley (Big-Galaxy-Hypothese, 1915) und Heber Curtis (Weltinsel-Hypothese zur gleichen Zeit).

    Mir ist schleierhaft, wie die “Große Debatte” zwischen Big-Galaxy- und Weltinsel-Hypothese sich 1915 entzünden konnte. Ich kann mir das nur so erklären, dass den Amerikanern entweder die Arbeiten von Scheiner & Co. von der Jahrhundertwende nicht bekannt waren oder sie ignoriert wurden.

    @Florian
    Die Astronomiehistorikerin Gudrun Wolfschmidt (U Hamburg) hat darüber schon vor Jahren publiziert. In “Sterne und Weltraum” gab es vor Jahren auch einen sehr lesenswerten Artikel über Carl Wilhelm Wirtz (U Kiel) von Immo Appenzeller (ehemaliger Leiter der Landessternwarte Heidelberg).
    Wie gesagt ist in den meisten populärwissenschaftlichen Büchern und Lehrbüchern nur vom “großen Hubble” die Rede, so dass man leicht auf die falsche Fährte gelockt wird. Aber man muss das relativieren.

    Gruß,
    Andreas

  51. #51 Peter Paul
    5. September 2017

    @Alderamin
    ich denke, du hast da deine angegebene Quelle überinterpretiert. Denn:

    1. Was ist in den Gleichungen das r ? Es ist der Skalenfaktor, mit dem die Raumausdehnung beschrieben wird.

    2. Gleichung (2) ist eine algebraische Umformung von (1), wenn man als Masse die Masse benutzt, die sich aus der heutigen mittleren Dichte des Kosmos und der Kugel mit Radius r berechnet. Wählt man als heutiges r den momentanen Abstand der Andromeda-Galaxie und unserer, dann liefert die Gleichung einen Schätzwert für die gemeinsame Masse, wenn in dem Volumen die durchschnittliche Dichte etwa gleich der Dichte des Kosmos ist. Ist sie das? Das wage ich sehr zu bezweifeln.

    3. Gleichung (2) beschreibt deshalb genau das gleiche wie Gleichung (1), nämlich die Beschleunigung oder Bremsung des Skalenfaktors der kosmologischen Expansion, was gar nichts mit der Gravitations-“Kraft” zwischen den beiden Galaxien zu tun hat.

    4. Außerdem sagt diese Gleichung gar nichts über die Geschwindigkeiten und schon gar nicht über die Relativgeschwindigkeiten von Andromeda-und unserer -Galaxie.

  52. #52 Alderamin
    5. September 2017

    @Peter Paul

    r ist eindeutig der Abstand zwischen Andromeda und der Milchstraße. Der erste Term -GM/r^2 ist doch der bekannte Term für die Schwerebeschleunigung im Feld der Masse M (zuvor definiert als die Summe der Massen beider Galaxien), und r doppelt nach der Zeit abgeleitet (mit zwei Punkten) ist eine Beschleunigung. Ich bin sehr sicher, dass ich da richtig liege.

    Der Skalenfaktor wird übrigens üblicherweise mit a abgekürzt. In der Formel für die augenblickliche Schwerebeschleunigung zwischen Andromeda und der Milchstraße hat er nichts verloren.

  53. #53 Peter Paul
    5. September 2017

    @Alderamin
    Das stimmt nicht. In der Friedmann Gleichung (1), aus der (2) direkt folgt, spielt doch der Abstand zwischen Milchstraße und Andromeda-Galaxie keine Rolle. Hier ist eben, wie oft auch woanders, r = a.

  54. #54 Alderamin
    5. September 2017

    @Peter Paul

    Im Text vor und nach Gleichung (1) wird r als Betrag der Differenz zweier fettgedruckter rs mit Bezug auf die beiden Partikel A (wie Andromeda) und G (wie Galaxy) definiert, das sind offenbar zwei Ortsvektoren zu den jeweiligen Galaxien und der Betrag der Differenz der beiden Vektoren ist folglich ihr Abstand (gilt für ein beliebiges Koordinatensystem für die Vektoren).

    Bei Gleichung 3 taucht r auch wieder auf, auch in Vektorform, und ist im folgenden Text eindeutig als Distanz bezeichnet.

    Ehrlich.

  55. #55 Karl-Heinz
    5. September 2017

    @Peter Paul

    Alderamin hat schon recht.
    Siehe Herleitung des ersten Terms von Gleichung 2.
    m1 … Masse1
    m2 … Masse2
    r … Abstand zwischen Masse1 und Masse2
    F … gravitative Kraft zwischen Masse1 und Masse2
    a1 … Beschleunigung von Masse1
    a2 … Beschleunigung von Masse2
    G … Gravitationskonstante
    F= G * m1 * m2 / (r^2)
    a1= F/m1 und a2= F/m2
    a = a1+a2 = F/m1 + F/m2 = F*(m2 + m1)/(m1*m2) = G * (m1+m2)/ (r^2)
    Die beiden Massen beschleunigen aufeinander zu mit a= G * (m1+m2) / (r^2)

  56. #56 klauswerner
    5. September 2017

    Danke für die Antwort, wobei ich nur den Teil ohne Formel verstehe, das “ja” :)

  57. #57 Peter Paul
    6. September 2017

    @Alderamin; @Karl-Heinz
    In dem genannten Papier wird die “motion between two mass-less particles (say A and G) in a flat Universe” in Gleichung (1) beschrieben. Es geht hier also nicht um zwei reale Galaxien, sondern um zwei masselose Raumpunkte, die sich natürlich dank der Raumausdehnung bewegen. Deshalb ist r (wie sowieso in der Friedmann-Gleichung) schlicht nichts weiter als der Skalenfaktor. Hier spielt die Gravitations-“Kraft” auch deshalb keine Rolle, weil das Universe ja “flat” gedacht wird.
    Wie daraus die Gleichung (2) wird habe ich in #50;2 erläutert.
    Ich denke, des Rätsels Lösung liegt in der Arbeit von “Kahn & Woltjer (1959)”, auf die in dem Papier Bezug genommen wird (http://articles.adsabs.harvard.edu/full/1959ApJ…130..705K). Dort wird, soweit ich das sehen konnte, nur klassische Physik getrieben. Gleichung (2) folgt dann aber gar nicht aus der Friedmann-Gleichung (1), sondern eben klassisch. Und dass klassisch eben die klassische Gravitationsbeschleunigung abgeleitet werden kann ist nicht weiter verwunderlich.
    Dieses Vorgehen ist in unserem direkten Nahbereich auch verständlich und vernünftig, denn hier spielt die Fluchtgeschwindigkeit, einfach wegen der Nähe der beiden Beteiligten, praktisch keine Rolle.
    Sorry, aber ich glaube noch immer, ich hatte mit #50 doch Recht.

  58. #58 Peter Paul
    6. September 2017

    Der Link in #56 funktioniert nicht, deshalb hier der, hoffentlich, richtige Link.
    http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?bibcode=1959ApJ…130..705K&db_key=AST&page_ind=0&data_type=GIF&type=SCREEN_VIEW&classic=YES

  59. #59 Alderamin
    6. September 2017

    @Peter Paul

    Der zweite Link geht auch nicht. Versuch’ doch, ihn mit einem Linkverkürzer (bit.ly oder so) umzucodieren, vielleicht klappt das.

    In dem genannten Papier wird die “motion between two mass-less particles (say A and G) in a flat Universe” in Gleichung (1) beschrieben. Es geht hier also nicht um zwei reale Galaxien, sondern um zwei masselose Raumpunkte, die sich natürlich dank der Raumausdehnung bewegen.

    Ja, das gilt für den ersten Teil der Herleitung, da wird zunächst nur die lokale Raumexpansion betrachtet und Gleichung (1) aufgestellt.

    In Gleichung (2) kommen dann aber die Massen MA und MG der Andromeda- und Milchstraßengalaxien hinzu, und es heißt:

    Dropping the term with the cosmological constant in Equation (2) reduces the relative motion between the particles A and G to a Keplerian (radial) orbit.

    D.h. ohne den kosmologischen Anteil bleibt Newton übrig (und da ist r die Distanz). In dem ganzen Papier geht es ja darum, inwiefern sich die Raumexpansion lokal auswirkt. Weiter unten im Text steht dann auch was über die dunkle Energie, deren Einfluss kleiner als die Messunsicherheit in den Entfernungen sei. Und wie in den Diagrammen und im Text zu sehen, dominiert sowieso die Schwerkraft der beiden Spiralgalaxien die Bewegung der Körper in der lokalen Gruppe.

    Es ist ja auch gar nicht verkehrt, dass man in Gleichung (1) links auch wie gewohnt ä/a schreiben könnte. Der Skalenfaktor normiert ja nur eine beliebige Entfernungsskala im Universum auf einen relativen Wert bezogen auf die kosmologische Expansion (den Faktor, um den das Universum zum Weltalter t vergrößert oder verkleinert war, relativ zu heute). Das Verhältnis gilt für den Gesamtdurchmesser des beobachtbaren Universums genau so wie für die Entfernung von uns bis zum Coma-Haufen, und prinzipiell würde das in Abwesenheit von Massen und dadurch schwerkraftinduzierter Eigenbewegung auch für die Entfernungen in der lokalen Gruppe und darunter gelten – daher fängt die Herleitung mit masselosen Teilchen an. Was mit a passiert, passiert auch mit jeder hinreichend großen Strecke leeren Raumes r. Deswegen gilt r”/r = ä/a. Aber der Autor redet bei r schon über Entfernungen.

  60. #60 Peter Paul
    6. September 2017

    Eben! Ich glaube, wenn du jetzt deinen Kommentar mit meinem #50 und #56 vergleichst steht so ziemlich das Gleiche da.

    Du findest die Arbeit übrigens unter dem obigen Link, wenn du dann als Suchbegriff “Kahn & Woltjer (1959)” eingibst oder wenn du gleich mit Google Scholar suchst. Wie das mit der Linkverkürzung geht weiß ich nicht.

  61. #61 Bjoern
    6. September 2017

    @Peter und @Alderamin: Etwas wäre auch noch anzumerken. Alderamin hatte behauptet, der zweite Summand würde von der Expansion des Universums herrühren. Das stimmt so auch nicht ganz – sondern der zweite Term stammt von der _Beschleunigung_ der Expansion (also letztlich von der kosmologischen Konstante / dunklen Energie).

    Für Lambda = 0 hätte man immer noch eine Expansion des Universum, der zweite Summand würde aber verschwinden.

  62. #62 Alderamin
    7. September 2017

    @Bjoern

    Danke für die Korrektur.

  63. #63 Karl-Heinz
    7. September 2017

    Wer ein bisschen Mathematik mag …
    Kosmologie der Friedmann-Gleichungen

  64. #64 Andreas Müller
    München
    8. September 2017

    @Peter Paul

    Ich habe vor ein paar Tagen dreimal versucht meinen Kommentar zu posten, aber er erscheint nicht. Ich geb’s auf.

    Gruß, Andreas

  65. #65 Peter Paul
    8. September 2017

    Das ist sehr schade. Bei dem Bweitrag hat es jetzt doch geklappt. Frage doch mal bei FF nach, was da los sein könnte.

  66. #66 Florian Freistetter
    8. September 2017

    @Andreas: Vielleicht triggert irgendwas bei dir den strengen Spamfilter. Das krieg ich dann nur mit wenn man mir Bescheid sagt.

  67. #67 Florian Freistetter
    8. September 2017

    Hab den Kommentar jetzt gefunden und restauriert. Danke für die Literaturtipps!

  68. #68 Peter Paul
    9. September 2017

    @Andreas Müller
    Das Papier von J.Scheiner liegt mir nun nicht als ganzes vor, aber dein zentrales Zitat daraus, nämlich

    “Der innere Theil des Andromedanebels entspricht dem Complexe derjenigen Fixsterne, welche nicht zur Milchstrasse gehören, letztere entspricht den Spiralen des Andromedanebels.”

    belegt ja nicht, dass er, oder sonst jemand, nachgewiesen hätte, dass der Andromeda-Nebel oder sonst irgendwelche Sterne außerhalb der Milchstraße liegen.

    Ich würde das so interpretieren, dass es für Scheiner einfach klar war, plausibel war, einleuchtend, dass es so ist, wie es damals für viele Astronomen der Fall war. Übrigens hat Imanuel Kant, und sicher nicht nur er, schon lange vorher diese Meinung vertreten. Aber in der Naturwissenschaft zählt eben der klare Nachweis mehr wie viele Plausibilitäten, sonst wären wir noch heute davon überzeugt, dass die seltsame Merkurbahn “selbstverständlich” auf einen noch unentdeckten Planeten zurückzuführen wäre, oder dass die Ausdehnung des Raums sich verlangsamen muss, beides, wie du natürlich weißt, heute als falsch nachgewiesene aber zu ihrer Zeit absolut plausible und fast selbstverständliche Aussagen.

    So erklärt sich auch die “Große Debatte”. Es war eben nicht klar nachgewiesen was Sache ist, deshalb gab es ja noch die zwei Seiten, die sich dem wissenschaftlichen Wettstreit in dieser Debatte stellten, übrigens noch ohne allgemein anerkannte Klärung der Frage.

  69. #69 Karl-Heinz
    9. September 2017

    @Bjoern

    Für Lambda = 0 hätte man immer noch eine Expansion des Universum, der zweite Summand würde aber verschwinden.

    Jetzt weiß ich, dass sich das Universum wieder zusammenziehen würde, wenn Lambda plötzlich gleich null wäre.

  70. #70 Bjoern
    9. September 2017

    @Karl-Heinz: Nö, das habe ich doch so nicht gesagt – eher das Gegenteil…?

  71. #71 Karl-Heinz
    9. September 2017

    @Bjoern
    Wenn das lambda 0 wäre, würde dann das Universum expantieren oder sich zusammenziehen?

  72. #72 Alderamin
    9. September 2017

    @Karl-Heinz

    Expandieren, aber dabei immer langsamer werden. Vor der Entdeckung der dunklen Energie gab es drei mögliche Szenarien:

    – Universum geschlossen, positiv gekrümmt, Materiedichte größer als kritische Dichte: Expansion endet irgendwann, kehrt sich um, Kollaps.

    – Universum offen, negativ gekrümmt, Materiedichte kleiner als kritische Dichte: Expansion wird langsamer, endet aber nie.

    – Universum flach, Materiedichte genau kritische Dichte: Expansion wird langsamer und strebt gegen Stillstand nach unendlicher Zeit.

    Die Messungen ergaben ein flaches Universum, aber man fand nicht genug Materie, um die kritische Dichte zu erreichen. Es war aber vollkommen und jedem Kosmologen klar, dass die Expansion sich verlansamen musste, in allen drei Fällen.

    Dann kam die dunkle Energie, füllte die Dichtelücke auf, aber sorgt jetzt dafür, dass das Universum flach ist und trotzdem ewig und sogar beschleunigt expandiert. Großes Kopfkratzen.

  73. #73 Karl-Heinz
    10. September 2017

    @Alderamin
    Danke für die ausführliche Beschreibung möglicher Fälle. Was ich noch nicht ganz kapiere ist, was treibt das Universum auseinander, wenn die Expansionsquelle nicht mehr vorhanden ist. Druck, Trägheit?

  74. #74 Karl-Heinz
    10. September 2017

    @Alderamin
    Überspitzt formuliert. Wenn ich einen Luftballon aufblase stoppt die Expansion sofort, wenn ich mit dem Blasen aufhöre. Das ist beim Universum offensichtlich nicht der Fall.
    Auf jedenfall Danke für deine bisherigen Antworten.

  75. #75 Alderamin
    10. September 2017

    @Karl-Heinz

    Ja, Trägheit, nimmt man an:

    Currently, we believe it’s mostly momentum left over from the Big Bang, and the force of dark energy will be accelerating this expansion. Forever.

    (Ich hätte das so beantwortet, war mir aber nicht sicher und habe lieber nochmal eine Bestätigung im Netz gesucht; die expandierende Materie zieht dabei die Raumzeit mit sich)

  76. #76 Karl-Heinz
    10. September 2017

    @Alderamin

    Danke für deine Antwort und Geduld.

  77. #77 Bjoern
    12. September 2017

    @Karl-Heinz: Beim Luftballon ist es so, dass die Kraft, die den Luftballon wieder zusammenziehen “will”, immer größer wird, je größer der Ballon ist. Beim Universum wird diese Kraft dagegen immer kleiner, je größer das Universum ist. Die beiden Fälle sind also nicht wirklich gut vergleichbar.

  78. #78 Karl-Heinz
    13. September 2017

    @Bjoern
    Danke Bjoern.
    Ich weiss, dass die zwei Modelle nicht wirklich vergleichbar sind. Da in Zukunft die Dunkle Energie vorherrschen wird und das Universum beschleunigt expantiert, würde ich die (scheinbare) Kraft eher konstant als kleiner werdend ansehen. Ungefähr so F proportional H^2 * Radius.