Raum, Zeit und Licht

Folgende Frage, bereits einmal im Forum gestellt, aber sie war so nebenbei in einem Thread erwähnt worden... Ich habe sie dann in einem anderen Forum gestellt, aber dort gibt es offenbar nicht so Profis wie hier ;-)

Eine Antwort habe ich bis heute nicht, aber es würde mich ziemlich interessieren.

----------------------------------------------------------------------------------------------
Hallo zusammen

Mir ist da eine interessante Frage in den Sinn gekommen, und zwar als ich nachgedacht habe über:

Das Universum "bläht" sich auf, das heisst, die Entfernungen vergrössern sich. Galaxien (später auch einmal die Nächsten von uns entfernten) werden einmal mit Überlichtgeschwindigkeit sich von uns entfernen (das ist vereinbar mit der Rel. Theorie, da sich das gesamte Universum ausdehnt). Doch das Licht wird dann immer noch gleich schnell sein, demzufolge es uns nicht mehr erreichen kann --> das Universum wird langsam dunkler, Galaxien "verschwinden" optisch.

Meine Frage: Falls das Universum evt. irgendeinmal wieder kollabiert, wird es am Ende wieder Überlichtgeschwindigkeit besitzen (d.h. die Galaxien im Universum werden sich mit Ü-Geschwindigeit nähern). Frage: Was passiert mit dem Licht der Galaxien, das immer noch 300'000 km/s beträgt? (Falls nicht alle Sterne bereits erloschen sind, was ich jetzt einmal nicht annehme).

tatsächlich haben wir hier hier schon ansatzweise darüber gesprochen, aber ich kann es keinem übel nehmen, wenn er den Diskussionen in letzter zeit nicht mehr folgen konnte... ;)

Zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit:
Diese besagt (und auf die genaue Formulierung kommt es an!), daß sich keine kausale Wirkung schneller als mit c (etwa 300.000 km/h) ausbreiten kann.

Das Universum darf sich also immer noch so schnell ausbreiten, daß einzelne Galaxien eine Ralativgeschwindigkeit haben, die größer als c ist.

So, jetzt kommt der wichtige Satz: solange die Galaxien alle ihre Geschwindigkeit uns gegenüber beibehalten und nicht verändern, wird das Universum weder heller noch dunkler.
Galaxien, die sich schneller als mit c von uns entfernen, haben wir nie gesehen, sehen wir nicht, und werden wir nie sehen. Egal, was passiert.
Galaxien, die sich langsamer als mit c von uns entfernen haben wir gesehen, sehen wir, und werden wir sehen, solange wir sehen können.

Zwischen diesen beiden Möglichkeiten gibt es eine scharfe Grenze - nämlich die Lichtgeschwindigkeit. Sie trennt den sichtbaren Teil des Universums vom unsichtbaren.

Wenn das geklärt ist, können wir einen Schritt weiter gehen:
Die Galaxien müssen ihre geschwindigkeit ja nicht beibehalten!
Sie könnten schneller oder langsamer werden.

Wenn eine Galaxie, die wir jetzt noch sehen (weil sie langsamer als c ist) durch irgendwelche Kräfte beschleunigt wird, kann sie sich irgendwann schneller als mit c von uns entfernen, und dann sehen wir sie plötzlich nicht mehr.
Umgekehrt: wenn irgendeine Kraft die Expansion des Universums abbremst, dann werden die Galaxien uns gegenüber immer langsamer, und wir können plötzlich eine Galaxie sehen, die wir vorher nicht sehen konnten (weil sie sich vorher schneller als mit c von uns entfernte).

Dies sollten jetzt nur grundsätzliche Überlegungen sein, unabhängig von den modernen Theorien.

Eine Frage, oder drei. Aber zuerst eine Einleitung. Zuerst versuche ich nochmal ganz allgemeinverständlich die Grundlage zu beschreiben, damit möglichst alle hier im Forum mitdenken können:

Wir kennen das recht anschauliche Modell: Der dreidimensionale Raum des Universums wird -- vereinfacht -- verglichen mit einer zweidimensionalen Außenhaut eines Ballons; der wird aufgeblasen und seine Außenhaut dehnt sich aus (das Volumen des Ballons ist hier irrelevant, es geht nur um die zweidimensionale Oberfläche).

Ich zeichne zwei Punkte A und B im Abstand von zwei Zentimetern auf die Außenhaut.

Dann zeichne ich zwei weitere Punkte C und D im Abstand von fünf Zentimetern auf die Außenhaut.

Der Ballon wird aufgeblasen. Beobachtung: Die Abstandsvergrößerung zwischen A und B geschieht langsamer als jene zwischen C und D.

(Die Punktverbindung soll natürlich nicht dreidimensional quer durch das Innere des Ballons führen, sondern entlang einem Großkreis auf der zweidimensionalen Oberfläche).

Selbiges scheint auch im dreidimensionalen Original vorzugehen: Weit auseinander liegende Galaxien vergrößern ihren gegenseitigen Abstand schneller als das nah beieinander liegende Galaxien tun (von wenigen lokalen Ausnahmen abgesehen, welche aber das statistische Gesamtbild nicht beeinflussen).

Soviel zur Einleitung. Jetzt folgt ein (scheinbarer) Themenwechsel :-)

Modran hat eine schöne klare Formulierung genannt zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c: Keine kausale Wirkung kann sich schneller als c (etwa 300000 km/h) ausbreiten. Die Betonung auf "kausal" wurde von mir hinzugefügt.

Die Rolle der Kausalität in diesem Zusammenhang ist mir nach kurzer Überlegung einleuchtend, aber nach dreimaligem Überlegen drängt sich in mir doch wieder die Frage auf:

Ist die Ausdehnung des Alls, der Vorgang an sich, tatsächlich frei von Kausalität?

Ich betone, dass ich bei meiner Überlegung hier nicht an logische (zeitlose) Wenn-Dann-Ketten denke (wie z.B. "Wenn Abstand größer, dann Abstandsvergrößerung schneller"). Sondern ich denke dabei ausschließlich an zeitlichem Vorher-Nachher, und zwar an ein Vorher-Nachher in den Bestandteilen des Raumes.

Zur Verwirrung noch eine Zusatzfrage durch die Hintertür; wäre es nicht genauer, wenn man folgendermaßen formulieren würde:

Keine kausale Wirkung kann die Barriere von c durchbrechen, und zwar weder durch positive noch durch negative Beschleunigung; das heißt, jene kausale Wirkungen, welche schneller sind als c, können nicht auf c abgebremst werden.

(Dass es Masseteilchen geben kann, die schneller sind als c, ist meines Wissens kein Widerspruch zu den Relativitätstheorien; nur c exakt zu erreichen scheint für Masseteilchen unmöglich; während dem Über- oder Unterschreiten ist dieser Konflikt unvermeidlich).

Und zur Vergewisserung noch eine letzte rein sprachliche Grundsatzfrage: Wenn man sagt, das Universum dehne sich mit der Geschwindigkeit X aus, dann bezieht sich X wohl auf jene zwei (uns bekannte) Objekte im Universum, die am weitesten voneinander entfernt sind -- und zwar in unserer irdischen Gegenwart? (Denn schließlich gibt es ansonsten keine absolute Referenz, da ja X individuell vom Objektabstand und Zeitpunkt abhängt).

Ich gehe davon aus, X bezieht sich ausschließlich auf den "Quasi"-Radius des Universums aus heutigem irdischem Blick, also auf jene Strecke, welche, wenn man sie verdoppelte, auf meinen eigenen Beobachterposten wieder zurückführen würde. (Angenommen, der Radius des Universums sei 15 Milliarden Lichtjahre und es gäbe keine Ausdehnung und c sei unendlich, dann könnte ich, wenn ich in ein Fernglas blicken würde, das 30 Milliarden Lichtjahre weit sehen könnte, in selbigen Fernglas meinen Hinterkopf sehen, und zwar egal wohin ich blicken würde; wenn auch mein Hinterkopf vermutlich unendlich verwaschen aussehen würde.)

Also ... drei Fragen :-)
1. Raumausdehnung nicht "kausal", zweifellos?
2. Noch genauere Formulierung für c: "schneller" möglich, aber nicht "passierbar"?
3. Ausdehnungsgeschwindigkeit des Alls; welche Bezugsstrecke und Epoche?

Danke!
|-|

Ja, sorry wenn das im Forum schon einmal erwähnt wurde, ich habe es aber nicht gefunden... Meine Frage ist aber noch nicht beantwortet! Das, was Modran sagte, wusste ich schon, aber er hat meine Frage einfach umgangen ;-)

Zitat von Modran: "Umgekehrt: wenn irgendeine Kraft die Expansion des Universums abbremst, dann werden die Galaxien uns gegenüber immer langsamer, und wir können plötzlich eine Galaxie sehen, die wir vorher nicht sehen konnten (weil sie sich vorher schneller als mit c von uns entfernte)."

Das ist mir klar, aber ich meine, wenn das Universum wieder kollabiert! Die Galaxien holen doch dann ihr eigenes Licht wieder ein, oder wie soll das gehen? Zur Vereinfachung, angesprochen auf Hardi, ich gehe vom Bezugspunkt Erde (Milchstrasse) aus. Das mit den Abständen und unterschiedlicher Ausdehnung (2 cm oder 5 cm - wie erwähnt - habe ich auch schon begriffen gehabt, mein passendes Zitat von oben: "später auch einmal die Nächsten von uns entfernten"...

Ich weiss nicht, aber ich muss einen Überlegungsfehler machen.

Mit einem Kollaps des Universums habe ich ebenso Probleme.
Vielleicht kann jemand anderes da ein wenig Licht drauf werfen?

Wenn das Universum sich zusammenzieht, und zwar so, daß einzelne Galaxien sich mit Überlichtgeschwindigkeit aufeinander zubewegen (statt voneinander weg), DANN sieht das für mich so aus, als ob es dann überlichtschnelle Kausalzusammenhänge geben würde.
Noch schlimmer: ich würde sogar behaupten, daß dann die Entropie des Universums (aus Platzmangel) SINKEN müßte.
Die einzige Rettung sehe ich darin, daß sich dann auch der subjektive Zeitpfeil umkehrt.

Aber ich stochere ziemlich blind in unbekannten Gewässern herum...

Allgemeine Aussage: Das Universum expandiert nur deshalb, weil der Raum sich ausdehnt.


Meine neue Frage: Was ist der Raum eigentlich, dass er sich ausdehnt?


Mir kommen langsam wieder Zweifel. Dabei denke ich jetzt nicht an die Kausalitäts-Frage weiter oben im Thread, sondern an den "Nichts"-Charakter des Raumes. Wie kann sich das "Nichts" ausdehnen?

Ich bin ja nach wie vor der Ansicht -- und da werden mir wohl die meisten Physiker hier im Forum zustimmen müssen --, dass der Raum nur eine mathematische Hilfskonstruktion ist und -- da gehen jetzt die Meinungen wieder auseinander -- dass der Raum das Resultat der Anwesenheit von Energie und Masse ist. Ich meine, wenn alle Gegenstände im Universum evakuiert würden, verlierte es damit sein gesamtes wie-auch-immer-angelegtes Bezugssystem, es gäbe buchstäblich keinen "Meterstab" und keine "Winkelmesser", es gäbe auch keinen Gedanken, der sich einen fehlenden Bezugshintergrund suggerieren könnte; bei einer totalen Abwesenheit müsste ja wirklich alles, jedes Wesen, du und ich, evakuiert sein, und zwar nicht nach "Nebenan", sondern ins Nirgendwo; ohne jegliche Energie und Masse gäbe es keinerlei Randgegenstände im Universum, weil das Universum alles ist, was ist, einschließlich der Randgegenstände. Sobald der kleinste Randgegenstand existierte, wäre das Universum nicht völlig evakuiert, folglich entstünde in ihm ein Bezug, ein Bezugssystem, ein "Raum".

Auch scheint es keinen Äther zu geben.

Wie sollte also eine gedachte mathematische Hilfskonstruktion, die an sich nicht existiert, sich ausdehnen können? Diese Vorstellung ist meines momentanen Erachtens etwa so, als ob man vermuten würde, die Zahl Pi dehnte sich allmählich aus. Das mag ein leicht übertriebener Vergleich sein, aber er beschreibt ungefähr die Richtung meines Gedankengangs.

Man muss sich hier einmal ganz auf den Kern konzentrieren: Es soll sich nur das abstrakt mathematische Bezugssystem ausdehnen, nicht aber die Galaxien darin! Denn würden die Körper sich ebenfalls ausdehnen -- vielleicht mitsamt der Lichtgeschwindigkeits-"Konstante" --, dann würde sich natürlich eine Weltausdehnung nicht bemerkbar machen. Alle Größenverhältnisse würden unverändert bleiben, der Schuh würde sozusagen mit dem Fuß wachsen, auch die Oberflächenspannung des Wassers, die Kräfteverhältnisse, das Zeitmaß etc. behielten ihr Verhältnis.

Wenn wir also messen, dass die Galaxien auseinanderdriften, wie können wir dann leichtfertig sagen, es wäre ausschließlich der Raum, der sich ausdehnte? Wir messen keinen Raum an sich, wir messen lediglich Körper und deren Strahlung. Wenn ich messe, wie sich der Umfang meines Bierbauches vergrößert, oder ganz hypothetisch: verdoppelt, wie kann ich daraus schließen, dass es nicht die Fettmoleküle sind, die auseinanderdriften, sondern dass sich lediglich die Zahl Pi verdoppelt hat, oder dass sich nur der Raum halbiert hat?

Ist es nur, weil damit die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nicht gebrochen werden muss?

Wer meinen Zweifel für unberechtigt hält, ist eingeladen, mich aufzuklären. Was habe ich übersehen? ;-)

Gruß,
|-|ardy

Hallo |-|ardy,

Das ist der besten Gedanken, der im Forom seit 5/6 Wochen geäußert wurde.

Vermutlich kommt der Beifall aber aus der falschen Ecke.

- Zitat: (Wer meinen Zweifel für unberechtigt hält, ist eingeladen, mich aufzuklären.)

Mein Glaubensbekenntnis:

"Raum und Zeit selbst sind keine physikalischen Objekte, denen sich veränderliche Eigenschaften zuschreiben lassen. Gegenstand der physikalischen Beschreibung sind allein Veränderungen gegenüber dem, was notwendigerweise unveränderlich ist, und dessen Unveränderlichkeit keiner Erklärung bedarf."

Zitat:
--
Ich bin ja nach wie vor der Ansicht -- und da werden mir wohl die meisten Physiker hier im Forum zustimmen müssen --, dass der Raum nur eine mathematische Hilfskonstruktion ist und -- da gehen jetzt die Meinungen wieder auseinander -- dass der Raum das Resultat der Anwesenheit von Energie und Masse ist.
--

Das letztere ist das, was auch Einstein dachte und was ich ebenfalls denke. Der "Raum" ist nichts reales, sondern nur Ausdruck von Relationen.

In der Kosmologie werden dem Raum oder besser dem Vakuum auch noch verschiedene Eigenschaften zugeschrieben. Es gibt zum Beispiel verschiedene Vakuum-Zustände, die nicht stabil sind. Im inflationären Modell gibt es einen "falschen" Vakuumzustand, bei dem sich das Universum aufbläht und Materie (Energie) entsteht. Die Gesamtenergie bleibt dabei Null.

Zitat:
--
Mit einem Kollaps des Universums habe ich ebenso Probleme.
--

Ich ebenfalls. So wie es aussieht, scheint unsere Welt auch nicht davon betroffen zu sein. Vielleicht könnte man auch die Frage stellen, ob so ein Kollaps überhaupt vom Prinzip her möglich ist.

Wie Hawking zeigen konnte (rein theoretisch) geht auch durch Schwarze Löcher keine Entropie verloren, da sie selbst eine haben - die jedoch proportional zu deren Oberfläche ist, was mir immer noch Rätzel aufwirft, da dies damit einher geht, dass es eine Obergrenze für die Entropie pro Raumvolumen gibt, die proportional zu der Oberfläche eines Schwarzen Loches ist, welches in dieses Raumvolumen hinein passt.
Bedeutet dies, dass das Universum bei einer bestimmten Entropie auch eine bestimmte Mindestgröße haben muss?

PS: Befinden wir uns in einem Schwarzen Loch? ;)

Also, das mit dem Hilfskonstrukt des Raumes, dass habe ich mir auch schon überlegt und halte ich für richtig. Tatsache ist aber, dass sich die Galaxien wegbewegen oder wir zumindest es so messen! Klar, man kann sagen, dass die Ausdehnung nur eine Vorstellung ist, wie es (zumindest theoretisch) sein könnte, doch es ist immer so mit den Gedankengängen. Wenn wir die Bahnbewegung der Planeten messen und vorausberechnen; dies könnte doch auch nur eine Vorstellung sein, wie es (zumindest theoretisch...) sein könnte (= dass sich die Planeten um die Sonne bewegen)

(...)

Noch was anderes:

a) der Raum könnte wirklich kollabieren, falls dazu genügend dunkle Materie vorhanden ist (man weiss es noch nicht)

b) Hawking äusserte mal die Vorstellung, die Expansion seit zeitbedingt (d.h. der Ablauf der Zeit kommt von der Expansion her). Mit einem Kollaps (wieso nicht "Kollabs" - es heisst ja auch nicht kollapieren...) könnte die Zeit rückwärts laufen (demzufolge) und alles wäre in Butter. Doch er selbst sagte, dies sei eine seiner grössten Dummheiten gewesen, allerdings weiss ich nicht wieso dies so abwägig ist. Kann dies jemand erklären, es passt ja gerade hierher...

Meine Ursprungsfrage mit dem Kollabieren und dem Licht... ich werde weiterfragen und so lange bohren bis ich die Antwort habe (weil es micht echt interessiert) und sie dann im Forum veröffentlichen. Denn die Wissenschaftler können sich sicher nicht so rausreden ;-) wie ihr es oben getan habt, mit Definition des Raumes und so... --> nochmals ;-)

"... Tatsache ist aber, dass sich die Galaxien wegbewegen ..."

Die Galaxien scheinen sich voneinander zu entfernen; diese grundsätzliche Beobachtung und Interpretation kritisiere ich nicht, bitte nicht missverstehen. (Nebenbei: Der ganze Sachverhalt ist meines Erachtens eine Theorie, keine Tatsache.)

Was ich nur kritisiere ist der Versuch, zwischen folgenden zwei Aussagen zu unterscheiden:

Aussage a): Der Raum zwischen zwei Körpern dehnt sich aus während das Volumen der Körper gleich bleibt. (Könnte man auch sagen, der Raum bliebe konstant, und die Körpervolumen verkleinerten sich?).

Aussage b): Zwei Körper entfernen sich voneinander während das Volumen der Körper gleich bleibt.

Ich tendiere zu der Vermutung, dass a) und b) schlussendlich den gleichen Vorgang beschreiben, nur eben mit anderen Worten; a) scheint zu versuchen, anhand anderer Wortwahl die Barriere von c zu umgehen.

Wenn ich es richtig sehe, sagt a) im Detail: Die Räume zwischen den Galaxien, nur diese Räume an sich expandieren, selbst wenn es keine Galaxien gäbe. Die Expansions-Vektoren entspringen kausal aus dem Urknall, es gibt aber keine Kausalität zwischen "quasi-parallelen" Vektoren; es gibt keine kausale Querverbindung, somit kann hier c überschritten werden. Der kausale Impuls der Expansion liegt im Raum selbst, nicht in einer kausalen Galaxiebewegung.

Meine Kritik: Wie kann sich der Zwischenraum der Galaxien vergrößern, der Zwischenraum der Sterne und Atome aber nicht? Muss man demnach unterscheiden unter dem "externen" Volumen zwischen den Galaxien einerseits, -- und dem Volumen zwischen den "internen" Galaxieobjekten (Sterne, Bäume, Atome) andererseits? Zugegeben, jeder Körper hat hier zwar eine kausale Verbindung zum Urknall, während die Körper untereinander im kausalen Sinne autark sind; damit könnte man vielleicht die c-Barriere umgehen. Aber nach Aussage b) sind die Körper im gleichen Sinne autark und könnten somit die c-Barriere ebenso umgehen. Denn auch da entspringt der Impuls kausal einzig aus dem Urknall.

Natürlich ist es auch möglich, dass ich Aussage a) nicht ganz verstanden habe.

|-|

P.S. zu 379-11:
Ich sagte: "... Wie kann sich der Zwischenraum der Galaxien vergrößern, der Zwischenraum der Sterne und Atome aber nicht? ..."

Gut, man könnte jetzt natürlich auch sagen, die subgalaktischen Zwischenräume expandierten sehr wohl, aber die subgalaktischen Körper vergrößerten gleichzeitig ihre Gravitation so, dass ihr Volumen gleich bliebe.

Meine vorige Frage zu a), die da lautete "Könnte man auch sagen, der Raum bliebe konstant, und die Körpervolumen verkleinerten sich?" -- diese Frage ziehe ich wieder zurück ;-) Ich denke, das führt nicht zum selben Ergebnis.

Also, für die Atome (und allgemein alle "Mikrostrukturen") ist die Antwort ganz einfach: Ihre Größe wird von der Gravitation nur vernachlässigbar beeinflußt, es ist die elektromagnetische Wechselwirkung, die über die allgemeinen Gesetze der Quantenmechanik (Unschärferelation!) ihre Größe definiert.

Ich vermute (ohne das jetzt echt nachvollzogen zu haben), daß die Raumausdehnung sich wie eine (sehr schwache) zusätzliche nach außen wirkende Kraft auswirkt. Das heißt, die Atome sind (minimalst) größer (weil ein extrem kleiner Teil der Anziehung durch die Raumausdehnung aufgehoben wird). Die Größe ändert sich aber zeitlich nicht, weil die Quantenmechanik ja weiterhin unverändert gilt.

Ähnliches vermute ich auch für Sternsysteme und Galaxien. Je größer die Abstände, um so mehr wirkt sich natürlich die "Raumausdehnungskraft" aus, aber solange die Gravitation überwiegt, verhält sich das System eben im Wesentlichen so, wie es sich für ein Gravitatives System gehört.

Allerdings möchte ich nochmal darauf hinweisen, daß alles bis auf den ersten Absatz eine Spekulation meinerseits ist, die entweder durch Suche in der Literatur (ich kann mir nicht vorstellen, daß sich noch niemand mit der Frage beschäftigt hat, wie sich die Expansion auf einzelne Galaxien auswirkt) oder durch explizite Rechnung oder qualitative Herleitung überprüft werden müßte.

Ich weiss jetzt die Antwort auf meine Frage (379-1). Einstein würde sich im Grabe umdrehen. Denn dies ist vollkommen falsch:

"Galaxien (später auch einmal die Nächsten von uns entfernten) werden einmal mit Überlichtgeschwindigkeit sich von uns entfernen (das ist vereinbar mit der Rel. Theorie, da sich das gesamte Universum ausdehnt)"

Auch sie sind dem Gesetz der allg. Relativität unterworfen. Das heisst, Universum kann sich nur mit max. Lichtgeschwindigkeit ausdehnen. Die Abstände verlängern sich zunehmend im exp. Universum NICHT, denn dies ist nur bei der Beschleunigung (welche relativ) der Fall. Dazu gehört auch die Beschleunigung der Galaxien.

Fazit: Dadurch, dass sich das Universum nicht mit mehr als Lichtgeschw. ausdehnen kann (auch, weil Energie im Universum dies verunmöglicht, da gesetzesmässig-natürlich zuwenig vorhanden) wird das Universum nie dunkel durch die Beschleunigung der Galaxien; der Beitrag den jemand anderes mal geschrieben hat (weiss nicht mehr wer) in einem anderen Topic, stimmt nicht), kann das LIcht auch nicht langsamer resp. schneller als das LIcht sein. Licht ist im Universum Immer konstant schnell.

Sorry, es heisst natürlich "... kann das Licht auch nicht langsamer resp. schneller als die Galaxien sein"

Den Raum kann man verstehen als den Abstand zwischen "Dingen".
Wenn "der Raum expandiert", dann bedeutet das, der durchschittliche(!) Abstand zwischen allen Dingen erhöht sich.
Diese Erhöhung kann man jedoch nur im Bezug zu irgendetwas feststellen - in diesem Falle im Bezug zur eigenen Größe der "Dinge".

Es wäre also völlig äquivalent, anstatt von einer "Expansion des Raumes" von einer "Schrumpfung der Dinge" zu sprechen. Oder habe ich etwas übersehen?

Moin, Modran,

wäre es äquivalent? Letztendlich "ja und nein", denke ich. Es kommt wohl darauf an, mit welchem Maßstab geeicht wird: Mit dem Meter von heute, oder mit dem von morgen.

Der "relative" Meter, also das Stück Metall im Pariser Eichamt, kann mit dem All schrumpfen oder expandieren, so dass der Mensch keine Veränderung wahrnimmt (vorrausgestzt die Trägheitskräfte etc. passten sich an). Wenn wir aber den "absoluten" Meter nehmen, ohne den wir ja gar nicht messen könnten, ob sich das All oder das Pariser Metallstück in seiner Größe verändert, ergeben sich folgende Perspektiven:

Ausganssituation:
Da sind zwei Kugeln mit jeweils 1 Absolutmeter Durchmesser. Ihre Mittelpunkte sind 10 Absolutmeter voneinander entfernt. Momentan sind der Parismeter und der Absolutmeter gleich.

Nun fängt das All an, sich auszudehnen, beziehungsweise die Kugeln schrumpfen.

Die Kugeln schrumpfen und mit ihrer Schrumpfung schrumpft der Parismeter. Der Absolutmeter bleibt konstant. Der Abstand zwischen den Kugelmitten bleibt bei 10 Absolutmetern. Den Kugelbewohnern aber kommt es so vor, als würde sich der Abstand zwischen den beiden Kugelmitten vergrößern, weil der Absolutmeter gegenüber dem Parismeter expandiert. Die Kugelbewohner nehmen den Parismeter als Maßstab. Sie können jetzt einerseits sagen, der Absolutmeter dehne sich aus, sprich: Der Raum dehne sich aus -- oder sie können sagen, der Raum und der Absolutmeter bliebe gleich, während nur der Parismeter (und alle Pariser) schrumpfen.

Meine Güte, hab ich das gerade geschrieben? Da blicke ich ja selber nicht durch. Egal, weiter ...

Perspektive A -- "Die Kugel schrumpft, der Raum bleibt gleich":
Was hat das zur Folge? Der Abstand wird nie größer werden als 10 Absolutmeter.

Perspektive B -- "Die Kugel bleibt gleich, der Raum expandiert":
Was hat das zur Folge? Der Abstand kann größer werden als 10 Absolutmeter.

Letzteres beinhaltet aber das Problem, dass das Wesen des Raums nicht klar ist; so ist es nicht eindeutig, ob man die Raumausdehnung am Absolutmeter oder am Parismeter messen soll.

Jedenfalls ist mein Gedankengang folgender (hoffe jetzt wird's klarer):

Ich habe einen Meterstab, und an seinen Enden befinden sich zwei tennisballgroße Luftballons. Ich lasse die Luft heraus und der Raum zwischen den beiden Ballons verlängert sich entsprechend um maximal ein oder zwei Ballondurchmesser (Durchmesser bei aufgeblastem Zustand). Somit kann der Zwischenraum nie größer werden als 1 Meter.

Ist der Meterstab aber in seiner Länge flexibel, dann kann ich, statt den Ballons die Luft herauszulassen, den Meterstab auseinander ziehen. Somit habe ich mehr Freiheiten; ich kann den Raum auf Null schrumpfen lassen als auch -- und das ist der springende Punkt -- ihn unendlich weit ausdehnen (also 1 Meter überschreiten).

Fazit: Aus der einen Perspektive habe ich das 1-Meter-Limit, aus der anderen nicht. Daher habe ich meine vermutete "Äquivalenz" beider Perspektiven wieder verworfen.

Aber letztendlich bleibt es wohl reine Ansichstsache.

Gruß,
|-|ardy [um 05:00 aufgestanden heute, sieh Dir an wie unkonzentriert ich bin!]

Mit der "Größe der Dinge" meinte ich eigentlich "alle Dinge" - inklusive den Wellenlängen von Elementarteilchen - so daß kein Maßstab übrig bleibt, an dem man sich festhalten könnte.

Eines müsste eigentlich plausibel sein, denke ich: Ohne einen "absoluten Maßstab" lässt sich hier schlussendlich gar nichts beurteilen. Denn wenn man den absoluten Maßstab nicht hat, kann man weder behaupten, man schrumpfe, noch, dass der Raum expandiere; man kann dann nur behaupten, das Größenverhältnis zwischen Körper und Raum ändere sich. Letzteres lässt eine Unterscheidung zwischen Körperschrumpfung und Raumexpansion nicht mehr zu; beides ist dann gleichwertig, eben eine Größenverhältnisänderung zwischen Körper und Raum.

Das ist das Dilemma: Nehme ich einen absoluten Maßstab, dann kann ich unterscheiden zwischen Schrumpfen und Expandieren. Diese beiden Vorgänge sind dann NICHT gleichwertig (gegenüber dem absoluten Maßstab). -- Andererseits: Verzichte ich auf einen absoluten Maßstab, dann sind beide Vorgänge DOCH gleichwertig; Schrumpfen oder Expandieren gibt es dann nämlich überhaupt nicht, weil der absolute Maßstab fehlt, der durch seine Anwesenheit Schrumpfen und Expandieren zur Ungleichwertigkeit machen würde.

Ob Gleichwertigkeit ja oder nein, hängt ergo von der Perspektive ab, beziehungsweise von der Anwesenheit eines äußeren absoluten Maßstabs.

Daher bleibe ich dabei, ich sage Jein.

Übrigens, wenn "Körperschrumpfung" tatsächlich dasselbe sein kann wie jene von mir bezweifelte "Raumausdehnung", dann stimme ich zu, dass es ein Unterschied ist, ob die Galaxien auseinander driften, oder ob stattdessen nur eine "Raumausdehnung" stattfindet; in dem Falle hieße "Raumausdehnung" ja dann tatsächlich: Die Galaxien schrumpfen (mitsamt allen Natur-Kräften und -Konstanten). Wird sowohl die Lichtgeschwindigkeitskonstante als auch das Streckenmaß augenblicklich halbiert, kann das natürlich auch als augenblickliche Verdopplung des Zwischenraums angesehen werden, und zwar kann dann diese Verdopplung durchaus mit Überlichtgeschwindigkeit voranschreiten. Im Grunde wäre es dann ja das Licht selbst, das sich ändert; und keiner würde es merken, weil sich jeder mitänderte, selbst wenn diese Änderung mit tausendfacher "Ur"-Lichtgeschwindigkeit voranliefe.

Allerdings muss ich mir dann überlegen, ob damit Rotverschiebungen noch möglich sind. Ich sage spontan: Nicht möglich.

Wir sehen aber Rotverschiebungen.

|-|

Zum mal was klarzustellen:

- die Abstände bei sich gleichmässig bewegenden Körpern (und was bewegt sich schon nicht ;-) laut Rel. Theorie sind relativ, das heisst man nimmt System a und bezieht alle Abstände von anderen Systemen auf System a

- wenn das Universum expandiert, verändern sich obige sinngemässe Abstände NICHT, die räumlichen Abstände zwischen Galaxien schon, aber das ist nicht das Gleiche! Die räumliche Ausdehnung heisst, nur der Raum dehnt sich aus, die Massen dehnen sich nicht mit aus. Das Problem ist, was ist Masse? Protonen+Neutronen und der Abstand zwischen Elektronen müsste sich eigentlich auch ausdehnen. Hier finden aber die Gesetze der Quantenmechanik statt, und deshalb lässt sich dies nicht vergleichen.

- das heisst, wir merken schon eine Expansion, die Massen vergrössern sich nämlich nicht mit.