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Energieerhaltungssatz und Urknall?

Thema erstellt von Skeptika 
Beiträge: 78, Mitglied seit 5 Jahren
Ich sehe gerade den Wald vor lauter Bäume nicht... :joker:

Laut Energieerhaltungssatz kann Energie (in geschlossenen Systemen) nicht entstehen und nicht vergehen, sie kann nur transformiert werden, richtig? Wenn wir unser Universum als Ganzes jetzt als geschlossenes System betrachten, dann komme ich nicht weiter.

1. Frage: Beim Urknall war es nicht nur wärmer als in der Sauna, sondern es wurde auch sehr viel Bewegungsenergie frei. Ähm, was (welche Ur-Energie) wurde da eigentlich zu Wärme und Bewegung transformiert?

2. Frage: Energie kann nicht entstehen und nicht vernichtet werden, also müsste die Bewegung der Galaxien auf endlose Zeiten mit nahezu gleicher Geschwindigkeit ablaufen, zumal die zwischengalaktische "Reibung" mit zunehmender Entfernung immer kleiner wird. Wenn sich die weiter entfernten Galaxien nun aber mehr beeilen als die näher gelegenen, so brauchen sie dafür ja zusätzliche (dunkle?) Energie. Woher kommt die eigentlich? Ich meine, ist die beim Urknall mit entstanden?

3. Das Universum kühlte sich seit den letzten paar Milliarden Jahren ganz schön ab. Wo steckt die einst vorhandene Wärmeenergie? Ist diese lediglich in die Bewegung geflossen, oder wurde die eventuell komplett in der Materie gebunden oder ist die Materie selbst jetzt die gesamte Energie?
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Hallo Skeptika,

Skeptika schrieb in Beitrag Nr. 2151-1:
Ähm, was (welche Ur-Energie) wurde da eigentlich zu Wärme und Bewegung transformiert?

Das ist das Grundproblem... das weiß wohl niemand so recht.

Zitat von Skeptika:
Wenn sich die weiter entfernten Galaxien nun aber mehr beeilen als die näher gelegenen, so brauchen sie dafür ja zusätzliche (dunkle?) Energie.

Nein, es wird keine zusätzliche Energie benötigt. Die Galaxien beschleunigen nämlich nicht, wie man es auf gerader Strecke tun müsste, um schneller zu werden.
Vielmehr bewegen sie sich, wie Punkte auf der Oberfläche eines sich aufblasenden Luftballons in unterschiedliche Richtungen. Aus der Sicht der Galaxien bewegen sich diese dann umso schneller voneinander weg, je weiter sie voneinander entfernt sind.

Zitat von Skeptika:
Das Universum kühlte sich seit den letzten paar Milliarden Jahren ganz schön ab. Wo steckt die einst vorhandene Wärmeenergie?

Vornehmlich in Form von Strahlung in der sogenannten "Hintergrundstrahlung". Die Hintergrundstrahlung erfüllt das gesamte Universum - und da das Volumen des Universums mit der Zeit größer geworden ist, verteilt sich die Strahlung nunmehr auf ein größeres Volumen, als früher. Deshalb nimmt die Frequenz der Strahlung und damit auch dessen Energie ab.
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Beiträge: 2.996, Mitglied seit 11 Jahren
Ein interessanter Aspekt: Raumausdehnung und Energieerhaltung.
Auch ich stelle mir die Frage, ob die Raumausdehnung zusätzliche Energie ins Universum bringt.
Dazu folgendes Beispiel:
Ich hebe eine Masse auf eine Höhe, von mal angenommen 100 km über die Erde.
Dafür muss ich eine bestimmte Energie aufwenden, die dann in der Masse als potentielle Energie gespeichert ist.
Nun dehnt sich der Raum zwischen Masse und Erdoberfläche aus.
Nach einer bestimmten Zeit beträgt der Raum zwischen Erde und Masse nicht mehr 100 km sondern 110 km. (fiktiv)
Somit hat die Masse, bezogen auf die Erdoberfläche, eine höhere potentielle Energie, die quasi aus dem "Nichts" kam, genau genommen aber aus der Raumausdehnung.

Wie seht ihr das???
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-2:
Hallo Skeptika,


Zitat von Skeptika:
Wenn sich die weiter entfernten Galaxien nun aber mehr beeilen als die näher gelegenen, so brauchen sie dafür ja zusätzliche (dunkle?) Energie.

Nein, es wird keine zusätzliche Energie benötigt. Die Galaxien beschleunigen nämlich nicht, wie man es auf gerader Strecke tun müsste, um schneller zu werden.
Vielmehr bewegen sie sich, wie Punkte auf der Oberfläche eines sich aufblasenden Luftballons in unterschiedliche Richtungen. Aus der Sicht der Galaxien bewegen sich diese dann umso schneller voneinander weg, je weiter sie voneinander entfernt sind.

Kleine Ergänzung: Die Galaxien beschleunigen überhaupt nicht, es ist der Raum, der beschleunigt.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2151-3:
Ein interessanter Aspekt: Raumausdehnung und Energieerhaltung.
Auch ich stelle mir die Frage, ob die Raumausdehnung zusätzliche Energie ins Universum bringt.
Dazu folgendes Beispiel:
Ich hebe eine Masse auf eine Höhe, von mal angenommen 100 km über die Erde.
Dafür muss ich eine bestimmte Energie aufwenden, die dann in der Masse als potentielle Energie gespeichert ist.
Nun dehnt sich der Raum zwischen Masse und Erdoberfläche aus.
Nach einer bestimmten Zeit beträgt der Raum zwischen Erde und Masse nicht mehr 100 km sondern 110 km. (fiktiv)
Somit hat die Masse, bezogen auf die Erdoberfläche, eine höhere potentielle Energie, die quasi aus dem "Nichts" kam, genau genommen aber aus der Raumausdehnung.

Wie seht ihr das???

Es gibt keine zusätzliche Energie, denn die steckt ja schon in der Bewegung des Raumes. Aber der Raum zwischen Erdoberfläche und irgendeiner Höhe dehnt sich nicht aus. Die Expansion wird erst ab einigen Millionen Lichtjahren Entfernung wirksam, weil die Gravitation "alles zusammenhält".
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-2:
Zitat von Skeptika:
Das Universum kühlte sich seit den letzten paar Milliarden Jahren ganz schön ab. Wo steckt die einst vorhandene Wärmeenergie?

Vornehmlich in Form von Strahlung in der sogenannten "Hintergrundstrahlung". Die Hintergrundstrahlung erfüllt das gesamte Universum - und da das Volumen des Universums mit der Zeit größer geworden ist, verteilt sich die Strahlung nunmehr auf ein größeres Volumen, als früher. Deshalb nimmt die Frequenz der Strahlung und damit auch dessen Energie ab.

Also die Energiemenge ansich nimmt gar nicht ab, sondern sie verteilt sich nur auf mehr Raum? Habe ich das richtig verstanden?
Damit dürfte sich die Restwärme des Universums also nie bis zum absoluten Nullpunkt verflüchtigen, oder?

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-4:
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-2:
Nein, es wird keine zusätzliche Energie benötigt. Die Galaxien beschleunigen nämlich nicht, wie man es auf gerader Strecke tun müsste, um schneller zu werden.
Vielmehr bewegen sie sich, wie Punkte auf der Oberfläche eines sich aufblasenden Luftballons in unterschiedliche Richtungen. Aus der Sicht der Galaxien bewegen sich diese dann umso schneller voneinander weg, je weiter sie voneinander entfernt sind.

Kleine Ergänzung: Die Galaxien beschleunigen überhaupt nicht, es ist der Raum, der beschleunigt.

Und der Raum beschleunigt sich, ohne dafür Energie zu benötigen? Ich kann mir das irgendwie nicht richtig vorstellen und dachte bislang, dass die Expansion einzig und allein aufgrund des Urknalls vonstatten geht und die Energie dafür vom Urknall stammt.

Übrigens: Wenn ich einen Ballon aufpuste, dann ist die Geschwindigkeit, mit der sich einzelne Punkte auf seiner Oberfläche voneinander entfernen, am größten, je kleiner der Ballon ist. Mit zunehmender Größe verteilt sich das Volumen und die Ausdehnungsgeschwindigkeit wird kleiner. Aber das nur nebenbei und das hat mit der Frage nichts direkt zu tun.
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Skeptika schrieb in Beitrag Nr. 2151-6:
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-2:

Vornehmlich in Form von Strahlung in der sogenannten "Hintergrundstrahlung". Die Hintergrundstrahlung erfüllt das gesamte Universum - und da das Volumen des Universums mit der Zeit größer geworden ist, verteilt sich die Strahlung nunmehr auf ein größeres Volumen, als früher. Deshalb nimmt die Frequenz der Strahlung und damit auch dessen Energie ab.

Also die Energiemenge ansich nimmt gar nicht ab, sondern sie verteilt sich nur auf mehr Raum? Habe ich das richtig verstanden?
Damit dürfte sich die Restwärme des Universums also nie bis zum absoluten Nullpunkt verflüchtigen, oder?

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-4:

Kleine Ergänzung: Die Galaxien beschleunigen überhaupt nicht, es ist der Raum, der beschleunigt.

Und der Raum beschleunigt sich, ohne dafür Energie zu benötigen? Ich kann mir das irgendwie nicht richtig vorstellen und dachte bislang, dass die Expansion einzig und allein aufgrund des Urknalls vonstatten geht und die Energie dafür vom Urknall stammt.

Übrigens: Wenn ich einen Ballon aufpuste, dann ist die Geschwindigkeit, mit der sich einzelne Punkte auf seiner Oberfläche voneinander entfernen, am größten, je kleiner der Ballon ist. Mit zunehmender Größe verteilt sich das Volumen und die Ausdehnungsgeschwindigkeit wird kleiner. Aber das nur nebenbei und das hat mit der Frage nichts direkt zu tun.

Ob es ein „Urknall“ war, ist eigentlich gar nicht so entscheidend, trotz aller Hinweise ist es eine Theorie und es gibt Alternativen (zyklische Universen z. B.).
Wichtig ist die Beobachtung, dass der Raum expandiert. Egal, ob Urknall oder nicht, es ist der entsprechende Mechanismus, der die Energie für die Expansion zur Verfügung stellte.
Bleiben wir beim Knall! Das war ein ENGERGETISCHES Ereignis, es war pure Energie, die in den Raum selbst gepumpt wurde und aus dem alles entstand. Mit „in den Raum gepumpt“ mein man nicht, dass der Raum mit Energie gefüllt wurde (auch, daraus entstanden Kraft und Materieteilchen), sondern sie wurde in die „Struktur“ des Raumes gepumpt.
Um die beliebte Ballon-Analogie zu bemühen: Die Energie steckt nicht in dem Volumen des Ballons, sondern in der Hülle. Die Hülle ist der Raum. Es geht nur um die Punkte (Galaxien) auf der Hülle.
Verständnis ist natürlich ein großes Wort. Ich glaube nicht, dass diese ganze Angelegenheit VERSTANDEN wird. Was wir tun, ist das Beschreiben von Vorgängen.

Kleiner Nachtrag zu deinem realen Ballon: Egal, wie groß der ist, es kommt auf die relativen Verhältnisse der Punkte auf der Hülle zueinander an, und die ändern sich nicht durch das Aufblasen.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 14.05.2014 um 12:32 Uhr.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-5:
Es gibt keine zusätzliche Energie, denn die steckt ja schon in der Bewegung des Raumes. Aber der Raum zwischen Erdoberfläche und irgendeiner Höhe dehnt sich nicht aus. Die Expansion wird erst ab einigen Millionen Lichtjahren Entfernung wirksam, weil die Gravitation "alles zusammenhält".

Ich glaube Du hast das Ballonmodell nicht richtig verstanden.

der Raum deht sich überall aus. Dass wir das erst bei astronomischen Aussmaßen feststellen, liegt daran, dass die Raumexpansion (noch) verhältnismäßig klein ist.

Selbst der Raum zwischen den Atomen, ja auch innerhalb der Atome, expandiert, wenn auch mit einem Faktor auf der X-ten Stelle hinterm Komma.
(das ist wie die Frage, um wieviel steigt der Meeresspiegel, wenn ich ins Wasser springe)
Die in, bzw zwischen den Atomen wirksamen Kräfte (4-Grundkräfte) halten die Materie jedoch zusammen.
Würde z.B zwischen 2 benachbarten Atomen keine Kräfte wirken, so würden diese, durch die Raumexpansion, allmählich auseinderdriften, maßstäblich im Verhältnis wie auch die Galaxien.
Aufgrund der Kräfte "fallen" sie jedoch ständig zurück in ihre Ursprungslage, so dass der Abstand unverändert bleibt.
Durch dieses permanente "Fallen" müsste jedoch, nach den Regeln der Ernergieerhaltung, ständig Energie umgesetzt werden.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2151-8:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-5:
Es gibt keine zusätzliche Energie, denn die steckt ja schon in der Bewegung des Raumes. Aber der Raum zwischen Erdoberfläche und irgendeiner Höhe dehnt sich nicht aus. Die Expansion wird erst ab einigen Millionen Lichtjahren Entfernung wirksam, weil die Gravitation "alles zusammenhält".

Ich glaube Du hast das Ballonmodell nicht richtig verstanden.

der Raum deht sich überall aus. Dass wir das erst bei astronomischen Aussmaßen feststellen, liegt daran, dass die Raumexpansion (noch) verhältnismäßig klein ist.

Selbst der Raum zwischen den Atomen, ja auch innerhalb der Atome, expandiert, wenn auch mit einem Faktor auf der X-ten Stelle hinterm Komma.
(das ist wie die Frage, um wieviel steigt der Meeresspiegel, wenn ich ins Wasser springe)
Die in, bzw zwischen den Atomen wirksamen Kräfte (4-Grundkräfte) halten die Materie jedoch zusammen.
Würde z.B zwischen 2 benachbarten Atomen keine Kräfte wirken, so würden diese, durch die Raumexpansion, allmählich auseinderdriften, maßstäblich im Verhältnis wie auch die Galaxien.
Aufgrund der Kräfte "fallen" sie jedoch ständig zurück in ihre Ursprungslage, so dass der Abstand unverändert bleibt.
Durch dieses permanente "Fallen" müsste jedoch, nach den Regeln der Ernergieerhaltung, ständig Energie umgesetzt werden.

Hans,

glaub mir, ich habe das schon richtig verstanden! Die Expansion macht sich erst in astronomischen Abständen bemerkbar. Das hat im Übrigen gar nichts mit der Analogie des Ballon-Modells zu tun, sondern mit dem Spiel der Kräfte zueinander. Zwischen den Galaxien der lokalen Gruppen überwiegt die Gravitation, da is nix mit x-Stellen hinter dem Komma.

Im Ballon-Modell geht es um die Bewegung von GALAXIEN und nicht um Atome.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 14.05.2014 um 13:35 Uhr.
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Hallo Skeptika,

Skeptika schrieb in Beitrag Nr. 2151-6:
Also die Energiemenge ansich nimmt gar nicht ab, sondern sie verteilt sich nur auf mehr Raum? Habe ich das richtig verstanden?

Ja. Die Energiemenge kann ja allein schon wegen des Energieerhaltungssatzes nicht abnehmen.

Zitat von Skeptika:
Damit dürfte sich die Restwärme des Universums also nie bis zum absoluten Nullpunkt verflüchtigen, oder?

Genau. Absoltuter Nullpunkt geht auch aus quantenmechanischen Gründen nicht (Nullpunktsenergie).

Zitat von Henry:
Die Galaxien beschleunigen überhaupt nicht, es ist der Raum, der beschleunigt.

... und da bin ich zum hundertstenmal anderer (philosophischer?) Meinung: Raum kann nicht beschleunigen. Was soll das sein, was da beschleunigt?[/quote]

Zitat von Skeptika:
... ich ... dachte bislang, dass die Expansion einzig und allein aufgrund des Urknalls vonstatten geht und die Energie dafür vom Urknall stammt.

Die Ursprungsenergie muss wohl auch irgendwie "vom Urknall" stammen (was immer man damit meint). Was aber das "Langsamer-Werden" der Materieteilchen angeht: da gibt es ja auch noch die Gravitation, die die Teilchen sich anziehen lässt, so dass sie wieder zurück zum Urknall kollabieren wollen. Offensichtlich gibt es da ja nun aber noch eine andere "dunkle" Energieform, die abstoßend auf die Teilchen wirkt und das Universum nun doch wieder "beschleunigt" expandieren lässt.

Zitat von Skeptika:
Übrigens: Wenn ich einen Ballon aufpuste, dann ist die Geschwindigkeit, mit der sich einzelne Punkte auf seiner Oberfläche voneinander entfernen, am größten, je kleiner der Ballon ist. Mit zunehmender Größe verteilt sich das Volumen und die Ausdehnungsgeschwindigkeit wird kleiner. Aber das nur nebenbei und das hat mit der Frage nichts direkt zu tun.

Das ist beim Ballon nur dann so, wenn ich einen konstanten Volumenstrom in den Ballon puste. Wie genau das Universum expandiert, weiß man wohl noch nicht - allerdings mit Sicherheit wohl nicht bei konstanter Volumenvergrößerung. Ich stelle mir als einfachsten Fall vor: die Teilchen wurden mit gleichbleibender Geschwindigkeit ausgehend vom Urknall aus radial in alle Richtungen eines 4D-Ballons verstreut. Auf der 3D-"Oberfläche" des Ballons beobachtet man nun genau das zuvor Gesagte: Die Galaxien entfernen sich umso schneller voneinander, je weiter sie voneinander entfernt sind.

Sind die Galaxien z.B. genau soweit voneinander entfernt, wie es dem Radius der 4D-Kugel entspricht, so entfernen sie sich genau so schnell voneinander, wie das Universum radial expandiert. Sind sie weniger als den Radius voneinander entfernt, so entfernen sie sich langsamer - sind sie dagegen mehr als den Radius voneinander entfernt, so entfernen sie sich mit größerer Geschwindigkeit, als der radialen Expansionsgeschwindigkeit, voneinander.
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Ich glaube, dass wir irgendwie aneinander vorbeireden.

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-9:
Hans,

glaub mir, ich habe das schon richtig verstanden! Die Expansion macht sich erst in astronomischen Abständen bemerkbar.
Du sagst schon richtig: macht sich bemerrbar
Wenn ein 30-Tonner über eine Brücke fährt, dann macht sich das bemerkbar. wenn aber eine Fliege von 1 Gramm auf der Brücke sitzt, dann macht sich das nicht bemerkbar. Aber, nach den Regeln der Physik biegt sich auch bei der Fliege die Brücke um 0,00.......001 mm durch.
Bemerkbar machen heiss in dem Fall: messbar / feststellbar sein.
Mit genügend empfindlichen Messgeräten würden wir auch die Raumausdehnung innerhalb der Atome feststellen.

Zitat:

Das hat im Übrigen gar nichts mit der Analogie des Ballon-Modells zu tun, sondern mit dem Spiel der Kräfte zueinander. Zwischen den Galaxien der lokalen Gruppen überwiegt die Gravitation, da is nix mit x-Stellen hinter dem Komma.
Sagte ich doch. Innerhalb eines bestimmten Radius hat die Gravitation noch die Oberhand. Aber wenn die Gravitatonskräfte nicht mehr ausreichen, dann entfernen sich die Objekte voneinander.
Das innere von Atome liegt weit innerhalb dieses Radius, so dass die Kräfte das Atom zusammenhalten.
Aber strenggenommen arbeiten die Raumausdehnung und die inneren Kräfte ständig gegeneinader.
Das ist, als wenn ein Stein durch die Expansion von der Erde angehoben würde, und aufgrund der Gravitation zurückfallen würde.
Dieses "Anheben" und "Zurückfallen" findet dabei zeitgleich statt.

Zitat:
Im Ballon-Modell geht es um die Bewegung von GALAXIEN und nicht um Atome.

Beim Ballomodell geht es um die Expansion des Universums, um die Ausdehnung des Raums.

Nimm einen Ballon und male 2 Punkte darauf.
wenn du den Ballon aufbläst, dann entfernen sich die Punkte voneinader.
Wenn sich der Ballonumfang um 10% vergrössert, dann vergrößert sich auch der Abstand zwischen den Punkten um 10%, egal wie groß oder wie klein der Abstand zwischen den beiden Punkten ist. Und wenn der Abstand zwischen den Punkten vorher 0,0.....0010 mm wäre, dann wäre er nachher 0,0.....0011 mm, daran ist nicht zu rütteln.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2151-11:
Ich glaube, dass wir irgendwie aneinander vorbeireden.

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-9:
Hans,

glaub mir, ich habe das schon richtig verstanden! Die Expansion macht sich erst in astronomischen Abständen bemerkbar.
Du sagst schon richtig: macht sich bemerrbar
Wenn ein 30-Tonner über eine Brücke fährt, dann macht sich das bemerkbar. wenn aber eine Fliege von 1 Gramm auf der Brücke sitzt, dann macht sich das nicht bemerkbar. Aber, nach den Regeln der Physik biegt sich auch bei der Fliege die Brücke um 0,00.......001 mm durch.
Bemerkbar machen heiss in dem Fall: messbar / feststellbar sein.
Mit genügend empfindlichen Messgeräten würden wir auch die Raumausdehnung innerhalb der Atome feststellen.

Zitat:

Das hat im Übrigen gar nichts mit der Analogie des Ballon-Modells zu tun, sondern mit dem Spiel der Kräfte zueinander. Zwischen den Galaxien der lokalen Gruppen überwiegt die Gravitation, da is nix mit x-Stellen hinter dem Komma.
Sagte ich doch. Innerhalb eines bestimmten Radius hat die Gravitation noch die Oberhand. Aber wenn die Gravitatonskräfte nicht mehr ausreichen, dann entfernen sich die Objekte voneinander.
Das innere von Atome liegt weit innerhalb dieses Radius, so dass die Kräfte das Atom zusammenhalten.
Aber strenggenommen arbeiten die Raumausdehnung und die inneren Kräfte ständig gegeneinader.
Das ist, als wenn ein Stein durch die Expansion von der Erde angehoben würde, und aufgrund der Gravitation zurückfallen würde.
Dieses "Anheben" und "Zurückfallen" findet dabei zeitgleich statt.

Zitat:
Im Ballon-Modell geht es um die Bewegung von GALAXIEN und nicht um Atome.

Beim Ballomodell geht es um die Expansion des Universums, um die Ausdehnung des Raums.

Nimm einen Ballon und male 2 Punkte darauf.
wenn du den Ballon aufbläst, dann entfernen sich die Punkte voneinader.
Wenn sich der Ballonumfang um 10% vergrössert, dann vergrößert sich auch der Abstand zwischen den Punkten um 10%, egal wie groß oder wie klein der Abstand zwischen den beiden Punkten ist. Und wenn der Abstand zwischen den Punkten vorher 0,0.....0010 mm wäre, dann wäre er nachher 0,0.....0011 mm, daran ist nicht zu rütteln.

Hans,
wir haben diese Diskussion schon einmal geführt, das wirkt ermüdend, deshalb von mir und für mich abschließend:
Deine ursprüngliche Frage war, ob die Expansion des Raumes einem mitbewegten Objekt zusätzlich potenzielle Energie verleiht. Die Frage habe ich mit „nein“ beantwortet und vollkommen korrekt darauf hingewiesen, dass die Energie für diese Bewegung nicht im Objekt, sondern im Raum gespeichert ist, und zwar als kinetische Energie. Diese Energie ist an jedem Punkt des Raumes gleichstark. Wenn du dir das Ballonmodell anschaust, wird auch sofort klar, warum. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten sind nur scheinbar unterschiedlich, sie hängen vom Standpunkt des jeweiligen Aufenthaltsortes ab – je weiter entfernt ein zweiter Punkt ist, desto stärker nimmt die Länge der Strecke zu, wenn die Ballonfläche sich vergrößert. Falls also ein Objekt durch die Expansion Energie gewinnen würde – was es nicht tut – wäre der Energiegewinn vom Ort eines Beobachters abhängig und überhaupt nicht für das Objekt selbst zu bestimmen.
Zum Ballonmodell selbst: Die Punkte auf dem Modell stehen für Galaxien. Punkt. Du musst nur ein wenig googeln, um dich mit diesem Modell vertraut zu machen. Die Punkte auf einem Ballon stehen deshalb für Galaxien, weil sich die Expansion ausschließlich bezogen auf Galaxien und Galaxienhaufen beobachten lässt. Galaxien und Galaxienhaufen sind gravitativ gebunden und werden nur als Gesamtheit von der Expansion mitgeführt.
Die Mitglieder der Lokalen Gruppe, also die Milchstraße, Andromeda und einige kleinere Galaxien entfernen sich nicht voneinander, Andromeda bewegt sich sogar auf uns zu, sie sind durch ihre Schwerkraft aneinander gebunden.
Alle anderen Objekte im All entfernen sich von uns, egal, in welcher Richtung sie liegen. Und zwar entfernen sie sich ausschließlich in Blickrichtung. Warum ist das wichtig? Es zeigt, dass die Expansionskräfte INNERHALB der Galaxien und Galaxienhaufen nicht wirken, sonst würden die inneren Strukturen der Galaxien zerstört werden bzw. die Strukturen hätten sich gar nicht erst bilden können. Die Expansionskräfte wirken – oder nicht, sonst würden sich die Objekte nicht alle mit DERSELBEN GESCHWINDIGKEIT bewegen.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-12:

Wenn du dir das Ballonmodell anschaust, wird auch sofort klar, warum. ........

Deine Antwort bestätigt meine Vermutung, dass wir aneinander vorbeireden.

Das von Dir beschriebene Bollonmodell enspricht auch dem, was mir bekannt ist, und das habe ich durchaus verstanden.

Aber wo bildet sich der neue Raum: Im Vakuum, also im Raum selbst, und zwar überall im Raum, also in der kleinsten Lücke, und somit auch zwischen den Atomen.
Aber die Kraft , besser gesagt die 4 Grundkräfte, halten die Distanz zwischen den Teilchen konstant.

Auf das Ballonmodell bezogen:
Setze auf den Ballon 2 Punkte, die aber nicht mit dem Ballon "verklebt" sind, sondern sich locker daruf bewegen können.
Wenn du den Ballon aufpustest, dann bewegen sich die Punkte mit der Hülle mit, sie entfernen sich voneinander.
nun verbinde beide Punkte mit einem Bindfaden, der die Kräfte zwischen den Objekten darstellen soll. Die Punkte liegen weiterhin "unverklebt" auf der Ballonfläche.
wenn Du den Ballon nun aufpustest, dann bleibt der Abstand zwischen den Punkten aufgrund des Bindfadens konstant.
Der expandierende Raum "rutscht" quasi unter den Punkten hindurch.

Betrachten wir das mal mathematisch:
Die Hubblekonstante beschreibt den Expansionfaktor und der liegt bei etwa 74,3 km/s * Megaparsec
1 Megaparsec = 3,26 Mio Lichtjahre

Enfernung Sonne-Erde ~ 8 Lichtminuten

1 LJ = 525600 Lichtminuten
1 Mpasec = 1713456000000 Lichtminuten
Sonne-Erde ~ 8 Lichtminuten = 4,6689 *10-12 Mparsec
Raumausdehnung zwischen Sonne und Erde ~ 3,469 *10-10 km/s

(Für Rechenfehler übernehm ich keine Garantie, aber ich hoffe du verstehst, worauf ich hinaus will)

Wären Sonne und Erde nicht durch die Gravitation "verbunden" dann würden sich beide mit 3,469 *10-10 km/s voneinder entfernen.
Analog könnte ich die Berechnung auf die Distanz Erde - Mond , Atom-Atom oder Atomkern - Elektron weiterführen.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 16.05.2014 um 12:55 Uhr.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2151-13:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-12:

Wenn du dir das Ballonmodell anschaust, wird auch sofort klar, warum. ........

Deine Antwort bestätigt meine Vermutung, dass wir aneinander vorbeireden.

Das von Dir beschriebene Bollonmodell enspricht auch dem, was mir bekannt ist, und das habe ich durchaus verstanden.

Aber wo bildet sich der neue Raum: Im Vakuum, also im Raum selbst, und zwar überall im Raum, also in der kleinsten Lücke, und somit auch zwischen den Atomen.
Aber die Kraft , besser gesagt die 4 Grundkräfte, halten die Distanz zwischen den Teilchen konstant.

Auf das Ballonmodell bezogen:
Setze auf den Ballon 2 Punkte, die aber nicht mit dem Ballon "verklebt" sind, sondern sich locker daruf bewegen können.
Wenn du den Ballon aufpustest, dann bewegen sich die Punkte mit der Hülle mit, sie entfernen sich voneinander.
nun verbinde beide Punkte mit einem Bindfaden, der die Kräfte zwischen den Objekten darstellen soll. Die Punkte liegen weiterhin "unverklebt" auf der Ballonfläche.
wenn Du den Ballon nun aufpustest, dann bleibt der Abstand zwischen den Punkten aufgrund des Bindfadens konstant.
Der expandierende Raum "rutscht" quasi unter den Punkten hindurch.

Betrachten wir das mal mathematisch:
Die Hubblekonstante beschreibt den Expansionfaktor und der liegt bei etwa 74,3 km/s * Megaparsec
1 Megaparsec = 3,26 Mio Lichtjahre

Enfernung Sonne-Erde ~ 8 Lichtminuten

1 LJ = 525600 Lichtminuten
1 Mpasec = 1713456000000 Lichtminuten
Sonne-Erde ~ 8 Lichtminuten = 4,6689 *10-12 Mparsec
Raumausdehnung zwischen Sonne und Erde ~ 3,469 *10-10 km/s

(Für Rechenfehler übernehm ich keine Garantie, aber ich hoffe du verstehst, worauf ich hinaus will)

Wären Sonne und Erde nicht durch die Gravitation "verbunden" dann würden sich beide mit 3,469 *10-10 km/s voneinder entfernen.
Analog könnte ich die Berechnung auf die Distanz Erde - Mond , Atom-Atom oder Atomkern - Elektron weiterführen.

Hans,

ich weiß ja nicht, ob du mich veralbern willst - aber das ist doch genau das, was ich die ganze Zeit geschrieben habe! Die Expansion wirkt nicht innerhalb gravitativ gebundener System! Und auch deshalb war meine Antwort auf dein ursprüngliche Frage korrekt.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 16.05.2014 um 13:40 Uhr.
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Hallo Henry,

Zitat von Henry in Beitrag 2151-12 als Antwort auf Hans-m:
Deine ursprüngliche Frage war, ob die Expansion des Raumes einem mitbewegten Objekt zusätzlich potenzielle Energie verleiht. Die Frage habe ich mit „nein“ beantwortet und vollkommen korrekt darauf hingewiesen, dass die Energie für diese Bewegung nicht im Objekt, sondern im Raum gespeichert ist, und zwar als kinetische Energie. .

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-10:
Raum kann nicht beschleunigen. Was soll das sein, was da beschleunigt?

Wenn Materie expandiert, so hat sie dabei die kinetische Energie Ekin = 1/2 m*v2 + 3/8 m*v4/ c2.

Frage: Wie ist die kinetische Energie des "expandierenden Raums" definiert?
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-15:
Hallo Henry,

Zitat von Henry in Beitrag 2151-12 als Antwort auf Hans-m:
Deine ursprüngliche Frage war, ob die Expansion des Raumes einem mitbewegten Objekt zusätzlich potenzielle Energie verleiht. Die Frage habe ich mit „nein“ beantwortet und vollkommen korrekt darauf hingewiesen, dass die Energie für diese Bewegung nicht im Objekt, sondern im Raum gespeichert ist, und zwar als kinetische Energie. .

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2151-10:
Raum kann nicht beschleunigen. Was soll das sein, was da beschleunigt?

Wenn Materie expandiert, so hat sie dabei die kinetische Energie Ekin = 1/2 m*v2 + 3/8 m*v4/ c2.

Frage: Wie ist die kinetische Energie des "expandierenden Raums" definiert?

Mal davon abgesehen, dass uns Formeln auch nur helfen etwas zu beschreiben, von dem niemand weiß, was es ist - oder weißt du, WAS Energie jenseits von griffigen Formulierungen wie "Wirkmöglichkeit" oder "die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten" IST? Nein, ich weiß es nicht. Ich hab nur den Verweis darauf, dass es sich um "Dunkle Energie" handelt. Da aber niemand weiß, was Dunkle Energie ist noch auch ein akzeptiertes Konzept über das, was Raum(Zeit) ist, enthalte ich mich einer Definition. Ich gebe allerdings zu, das ich "kinetisch" nicht in dem engen Sinne gebraucht habe, wie der Begriff in Bezug auf die verschiedenen Formen von Energie angewendet wird. Du kannst natürlich die reale Existenz des Raumes anzweifeln, ich halte den Raum für physikalisch real - und wir haben beide unsere Befürworter oder auch Gegner.

Kleiner Nachtrag: "Abschied von der Weltformel" von Robert B. Laughlin ist sehr erhellend, auch in Bezug auf das, was wir zu Wissen glauben.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 17.05.2014 um 14:16 Uhr.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-14:
Hans,

ich weiß ja nicht, ob du mich veralbern willst -

das käme mir nie in den Sinn
Zitat:
Die Expansion wirkt nicht innerhalb gravitativ gebundener System!

Die Gravitation wirkt überall, und letztendlich ist das gesamte Universum , ein, wie du es nennst, gravitativ gebundenes System.
Gravitation geht von jeder Masse aus und breitet sich in alle Richtungen aus. Sie nimmt zwar im Quadrat der Entfernung ab, aber wird nie Null.
Entscheident ob ein Objekt durch die Raumausdehnung "davongetragen " wird, oder ob die Objekte sich annäheren, ist, ob die Gravitationskraft bei der entsprechenden Entfernung noch gross genug ist.
Je nach dem, welche Kraft die Oberhand gewinnt, sprich stärker ist, entscheidet sich die Bewegungsrichtung der Objekte, entweder voneinander weg, wenn die Raumausdehnung > als die Gravitation, oder aufeinder zu, wenn die Raumausdehnung < als die Gravitation.

Sollte sich die Raumausdehnung in Zukunft weiter beschleunigen, dann wird sich das ganze Gefüge zu gunsten des Auseinderdriften verschieben.
Besisoiel hierfür wäre der Big Rip der letztendlich auch die innersten Kräfte in den Atomen und Elementarteilchen übersteigen würde.
Übrig blieben am Ende nur die Strings, die nicht weiter zerteilbar sind. Alle kosmischen Kräfte (4 Grundkräfte) würden nicht ausreichen, dass sich die "davongetragenen " Teilchen wieder aufeinder zu bewegen könnten.


Ausserdem darfst Du die "Kosmischen Kräfte" nicht auf die Gravitation reduzieren, sondern man muss alle 4 Grundkräfte berücksichtigen.
So ist z.B zwischen Atomkern und Elektron die elektrische (elektromagnetische) Anziehung dafür verantwortlich, dass das Elektron nicht "verloren geht"
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Der Erfahrene erkennt, dass er nicht alle Probleme lösen kann
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2151-17:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-14:
Hans,

ich weiß ja nicht, ob du mich veralbern willst -

das käme mir nie in den Sinn
Zitat:
Die Expansion wirkt nicht innerhalb gravitativ gebundener System!

Die Gravitation wirkt überall, und letztendlich ist das gesamte Universum , ein, wie du es nennst, gravitativ gebundenes System.
Gravitation geht von jeder Masse aus und breitet sich in alle Richtungen aus. Sie nimmt zwar im Quadrat der Entfernung ab, aber wird nie Null.
Entscheident ob ein Objekt durch die Raumausdehnung "davongetragen " wird, oder ob die Objekte sich annäheren, ist, ob die Gravitationskraft bei der entsprechenden Entfernung noch gross genug ist.
Je nach dem, welche Kraft die Oberhand gewinnt, sprich stärker ist, entscheidet sich die Bewegungsrichtung der Objekte, entweder voneinander weg, wenn die Raumausdehnung > als die Gravitation, oder aufeinder zu, wenn die Raumausdehnung < als die Gravitation.

Sollte sich die Raumausdehnung in Zukunft weiter beschleunigen, dann wird sich das ganze Gefüge zu gunsten des Auseinderdriften verschieben.
Besisoiel hierfür wäre der Big Rip der letztendlich auch die innersten Kräfte in den Atomen und Elementarteilchen übersteigen würde.
Übrig blieben am Ende nur die Strings, die nicht weiter zerteilbar sind. Alle kosmischen Kräfte (4 Grundkräfte) würden nicht ausreichen, dass sich die "davongetragenen " Teilchen wieder aufeinder zu bewegen könnten.


Ausserdem darfst Du die "Kosmischen Kräfte" nicht auf die Gravitation reduzieren, sondern man muss alle 4 Grundkräfte berücksichtigen.
So ist z.B zwischen Atomkern und Elektron die elektrische (elektromagnetische) Anziehung dafür verantwortlich, dass das Elektron nicht "verloren geht"

Hans,
das ist mir alles bekannt und mag für jemanden, der es nicht wusste, von Interesse sein. Aber all deine Erläuterungen können nicht darüber hinwegtäuschen, dass ich deine Frage beantwortet hatte und du schlicht Unrecht hattest. Das könntest du auch einfach mal so zugeben.
Und versuch doch bitte nicht, die Diskussion so zu drehen, als ob ich etwas Unrichtiges behauptet oder nur halbe Wahrheiten verbreitet hätte.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2151-18:
das ist mir alles bekannt und mag für jemanden, der es nicht wusste, von Interesse sein. Aber all deine Erläuterungen können nicht darüber hinwegtäuschen, dass ich deine Frage beantwortet hatte und du schlicht Unrecht hattest. Das könntest du auch einfach mal so zugeben.
Und versuch doch bitte nicht, die Diskussion so zu drehen, als ob ich etwas Unrichtiges behauptet oder nur halbe Wahrheiten verbreitet hätte.

Ich glaube keiner von uns hat hier Unrecht.

Wir betrachten die Sache nur unter anderen Vorraussetzungen.

Di schreibst, dass sich die Wirkung der Raumexpansion erst bei grösseren kosmischen Entfernungen zeigt, das ist korrekt, weil nur bei grösseren kosmischen Entfernungen die Gravitation so gering ist, dass sie die Expansion nicht kompensieren kann.

Ich schrieb, dass die Raumexpansion überall, also auch innerhalb von Atomen stattfindet, sie aber dort unbemerkbar bleibt, weil die Kräfte (4 Grundkräfte) hier noch überwiegen.

Und was die Sache mit der Energie betrifft, da könntes Du durchaus recht haben.
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:smiley3:
Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 20.05.2014 um 10:08 Uhr.
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Hallo Henry, Hans-M


Hier zwei aussagen das, vielleicht, zu Klärung der Diskussion beiträgt. Von mir Fett hervorgehoben.

Von Brian Schmidt
Zitat WIKI: 2011 erhielt er gemeinsam mit Saul Perlmutter und Adam Riess den Nobelpreis für Physik. Gewürdigt wurde ihre Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums durch die Beobachtung ferner Supernovae.[1]

Zitat Brian Schmidt: „Das ist etwas, was wir Dunkle Energie nennen. Während Schwerkraft oder Gravitation, die von Materie hervorgerufen wird, Dinge anzieht, jagt Dunkle Energie sie auseinander. Sie ist eine Art umgekehrte Gravitation. Man könnte auch „negativer Druck“ sagen. Aber Dunkle Energie klingt besser und hat sich durchgesetzt. Nehme ich mal eine Volumeneinheit und ein Atom drin, dann habe ich eine bestimmte Gravitation. Verdopple ich den Raum, wird die Gravitation ausgedünnt. Auf der anderen Seite wird aber die Menge an Dunkler Energie ebenfalls verdoppelt. Das heißt: Je weiter sich das All ausdehnt, umso mehr Dunkle Energie entsteht. Der Prozess wird immer schneller. Heute besteht das Universum aus ungefähr 4,5 Prozent Baryonisches Materie, also uns bekannten Atomen, 23 Prozent Dunkler Materie und der große Rest ist Dunkle Energie.“


Zitat Brian Schmidt: „Im Universum befinden sich Photonen. Wenn sich das All ausdehnt, wird deren Wellenlänge gestreckt, ihr Licht geht immer mehr ins Rötliche. Nehmen wir mal Galaxien in unserer Nachbarschaft. Wenn sich das All immer schneller ausdehnt, dann wird es immer schwieriger für die Photonen mitzuhalten. Gut möglich, dass die Galaxien, deren Licht uns heute noch erreicht, in Zukunft für uns unsichtbar sein werden, weil die Photonen die Strecke nicht mehr überwinden können. Über Jahrmilliarden werden so Galaxien aus unserem Blickfeld verschwinden, mit Ausnahme der allernächsten. Dort ist aufgrund der großen Massekonzentration die Gravitation so groß, dass sich diese Partien eben nicht beschleunigt ausdehnen und damit sichtbar bleiben. In dem Fall hat also die Schwerkraft den Kampf des Kosmos gewonnen. Dort werden die Strukturen zusammengezogen und kollabieren.“


mfg H.
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