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Astronomie Hier geht's nicht nur um Astronomie im klassischen Sinne, sondern auch um all die Mythen, Geschichten und Prophezeiungen, die sich rund um Sterne, Kometen und andere Himmelskörper ranken.

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Alt 01.03.2011, 10:38   #11
MJ01
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Zitat:
Zitat von Sakslane Beitrag anzeigen
kosmologische Zeit
Man nimmt zunächst an, dass das Universum homogen und isotrop ist, d.h. es gibt keine ausgezeichneten Orte oder Richtungen im Universum. Insbesondere soll auch die Materie homogen und isotrop verteilt sein, also überall die gleiche Dichte haben und in keine bestimmte Richtung fließen. Wenn man dann an jedem Punkt des Universums Uhren aufstellen würde, die relativ zur Materie im Universum in Ruhe sind, würden sie alle gleich schnell laufen. Die Zeit, die so eine Uhr anzeigt, bezeichnet man als kosmologische Zeit.
Genau das ist aber die Frage und somit der springende Punkt. Ist das Universum immer homogen, also sowohl im Raum als auch in der Zeit gesehen?
Vom Raum her auf großen Skalen wahrscheinlich. Wenn man aber kleine Skalen betrachtet, eher nicht. Auf der einen Seite große Galaxienhaufen auf der anderen Seite große Voids. Da kann man von Homogenität eher nichts erkennen. Dann aber würde sich der Begriff der Homgenität im Universum rein auf statistische, durchschnittliche Werte beschränken.

Passt zwar nicht ganz hierher, aber als Witz in diesem Zusammenhang recht passabel.
"Wenn der Jäger den Hasen einmal um 2cm links verfehlt und danach um 2cm rechts verfehlt, ist der Hase statistisch tod!"

Somit kann man sicherlich statistisch eine kosmologische Zeit definieren, die aber mit der Regionalzeit (Erdzeit) nichts zu tun haben muss.
Ausserdem man kann jederzeit einen Beobachter und eine Uhr definieren, der gleichzeitig "in Ruhe" und "in Bewegung" ist, es kommt immer darauf an "zu was" es in Ruhe oder in Bewegung ist, bzw. welches Koordinatensystem man wählt.

Die Frage die MajorTom wahrscheinlich drückt, ist eher ob die Zeit am Anfang des Universums den gleichen Ablauf hat wie heute, aber nicht vom jeweiligen Standpunkt (Koordinatensystem) aus gemessen, sondern vom heutigen, irdischen Koordinatensystem aus.

MfG

MJ
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Alt 01.03.2011, 13:12   #12
MajorTom
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Standard Raum & Zeit über die Zeit

@MJ01

Zitat:
Zitat von MJ01 Beitrag anzeigen
... ob die Zeit am Anfang des Universums den gleichen Ablauf hat wie heute, aber nicht vom jeweiligen Standpunkt (Koordinatensystem) aus gemessen, sondern vom heutigen, irdischen Koordinatensystem aus.
Ziemlich exakt das, zumal eine Gleichverteilung im Sinne einer Homogenität einfach davon abhängig ist, welchen Maßstab man wählt bzw. wie weit man vom "Bild weggeht" - bei zunehmender Näherung bzw. Entfernung können mehrmals recht verschiedene aber "gleichmäßig" erscheinende Verteilungen auftreten (!).

Eines finde ich etwas komisch mit der kosmologischen Uhr - sie repräsentiert eine Art Standardzeit auf künstlich ermittelte Weise, nach der eigentlich keine einzige Uhr im Kosmos tatsächlich geht - ich sehe sie aber als künstliche BezugsGröße (übrigens welche Art von Mittelwert sollten wir denn nehmen, Statistiker vor?), von der aus man aus den Masseverhältnissen der eigenen Umgebung heraus (Milchstraße/Sol System/Erde) nach Methode BezugsPunkt die Uhrzeit ganz woanders "um die Ecke" errechnen kann - allen gemeinsam dürfte zuverlässig der Ursprung, d.h. die Stunde 0 sein.

Das wollte ich aber gar nicht, auch wenn es interessant ist mit einem gigantogigantischen LorenzAufwand & anderen die Weltuhren aller (!!!) Welten (->die uns gerade interessieren) um 12:00 Mittags Greenwich Terra zu ermitteln.

Also wenn ich nach alphaCen "schaue", blicke ich ~ 4.3 Jahre in die Vergangenheit, davon lassen wir uns gedanklich aber ganz schön narren, denn das liegt einzig an der Signalgeschwindigkeit c - tatsächlich geschieht dort zum gleichen Zeitpunkt auch etwas - das erfahren wir aber eben erst 4.3 Jahre später.
Ich wollte (nur so mal **) wissen, wenn man die heutige Weltzeit & aktuelle "Zeitgeschwindigkeit" in Abhängigkeit von der lokalen Masse nimmt & geht jetzt davon aus, die Masse(+Equivalenz) des Kosmos ist ab (?wo/wann) nach dem BigBang konstant geblieben --> betrachtet wird nur die Expansion/Zeit des Kosmos, so ergibt sich eine deutliche Veränderung in der Geschwindigkeiot des Zeitablaufs(*), da diese nicht von der Gesamtmasse (konst.), sondern von der lokalen wenn auch homogenen Gegebenheit abhängt, also der Dichte (!)

(*) ich beziehe mich direkt auf den Effekt, daß die Zeit in Anwesenheit erhöhter Gravitation = >> Massen langsamer verläuft & gegen Anfang wird das drastisch ! Jetzt will ich eben von unserem heutigen Zeitablauf oder als Bezugspunkt von mir aus von der kosmologischen Uhr mit Th = heute weg wissen, wie lange die gesamte Zeitspanne bis zum Urknall "wirklich" war, die 13 - 14E9 Jahre sind nur der sichtbare Rand.
Es ergibt sich von uns aus gesehen wohl eine beträchtlich längere Zeitspanne, da gegen T-inhomogen zurück die Dichte (-> Gravitation) gewaltig zunimmt...
Übrigens setzt das jetzt alles voraus, daß die sogenannten bei uns als Konstanten geführten Werte überall gleich sind & dies auch über die Zeit waren (!) - da gibt es auch Anhaltspunkte, daß dem nicht so ist (Gravitationskonst., Lichtgeschwindigkeit etc.).

Zu meinem Pendelbeispiel noch etwas:
es sollte praktisch nur den Übergang von E-Pot0 zu E-KinMax bis E-PotEnde & zurück veranschaulichen - wir haben in der Vorstellung 4 Abschnitte hin & 4 zurück --> so etwas wie 4PI oder 2 Zyklusabschnitte Hin & zurück.

Das bringt mich zu einem normal(**) gerechneten Gesamtzyklus von Urknall zu Urknall auf 13.5E9 Jahre * 4 = 54E9 Jahre in etwa - wenn wir gerade jetzt im Zyklus noch nicht bei 90° sind z.B. 72° = "12 min", wird das ganze entsprechend länger mit ~ 13.5E9 * 5 Jahre ~67E9 Jahre.
(**) mit der "echten" Zeit siehe oben kann man wohl kaum was anfangen, sie existiert zwar, aber wir müssen von unsrem jetzigen Zeitablauf ausgehen, der Rest sozusagen nur am Rande.

-MfG-

Geändert von MajorTom (01.03.2011 um 13:24 Uhr).
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Alt 01.03.2011, 13:33   #13
Sakslane
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Zitat:
Zitat von MJ01 Beitrag anzeigen
Genau das ist aber die Frage und somit der springende Punkt. Ist das Universum immer homogen, also sowohl im Raum als auch in der Zeit gesehen?
Vom Raum her auf großen Skalen wahrscheinlich. Wenn man aber kleine Skalen betrachtet, eher nicht. Auf der einen Seite große Galaxienhaufen auf der anderen Seite große Voids. Da kann man von Homogenität eher nichts erkennen. Dann aber würde sich der Begriff der Homgenität im Universum rein auf statistische, durchschnittliche Werte beschränken.
Dieses homogene, isotrope Universum, mit dem man in der Kosmologie immer rechnet, ist natürlich ein sehr einfaches Modell - konstruiert in den 1920ern von Friedmann und Lemaitre. Solche einfachen Modelle benötigt man, um überhaupt analytische Rechnungen durchführen zu können. Um wirklich die feineren Strukturen untersuchen zu können, also die Dynamik von Galaxienhaufen und Voids, braucht es Computer und numerische Simulationen. Und die erlauben es dann tatsächlich, sowas wie eine lokale Eigenzeit auszurechnen.

Auf sehr großen Skalen, größer als die Voids, ist das Universum aber tatsächlich sehr homogen und isotrop. Wenn man Regionen betrachtet, die größer als Voids sind, sehen sie tatsächlich überall gleich aus. Das haben große Galaxienkartierungen wie die SDSS gezeigt.

Zitat:
Die Frage die MajorTom wahrscheinlich drückt, ist eher ob die Zeit am Anfang des Universums den gleichen Ablauf hat wie heute, aber nicht vom jeweiligen Standpunkt (Koordinatensystem) aus gemessen, sondern vom heutigen, irdischen Koordinatensystem aus.
Koordinatensysteme sind immer eine Frage der Definition. Unsere heutige, irdische Zeitkoordinate definieren wir für gewöhnlich über (Atom-)Uhren, die auf der Erde laufen. Dieses Koordinatensystem können wir so weit in die Vergangenheit ausdehnen, wie es die Erde gibt - davor verliert die Definition ihre Gültigkeit. Das ist der Grund, warum man in diesem Fall die kosmologische Zeit benutzt, deren Ablauf näherungsweise mit dem unserer irdischen Zeit übereinstimmt. (Das Gravitationsfeld der Erde bewirkt eine sehr kleine Abweichung.)

Die Frage aber, wie lang ein Zeitraum zu Beginn des Universums war, wenn man ihn in "heutigen Koordinaten" messen würde, lässt sich nicht beantworten, denn unsere heutigen Koordinaten sind per definitionem lokal, also auf die heutige Zeit begrenzt. Wie lang ein solcher Zeitraum ist, hängt daher stets davon ab, wie man diese Koordinaten auf das frühe Universum ausdehnt. Diese "Koordinatenzeit" ist also eine reine Definitionsfrage, aber keine physikalische Größe.

Die einzige physikalisch messbare Zeit ist dagegen die "Eigenzeit" - und das ist die Zeit, die eine physikalische Uhr anzeigt. Um die zu kennen, muss man eine (gedachte) Atomuhr ins frühe Universum versetzen, und für diese Uhr vergehen 10E-23 Sekunden im frühen Universum genau so schnell wie heute.

Zitat:
Zitat von MajorTom Beitrag anzeigen
Eines finde ich etwas komisch mit der kosmologischen Uhr - sie repräsentiert eine Art Standardzeit auf künstlich ermittelte Weise, nach der eigentlich keine einzige Uhr im Kosmos tatsächlich geht - ich sehe sie aber als künstliche BezugsGröße (übrigens welche Art von Mittelwert sollten wir denn nehmen, Statistiker vor?), von der aus man aus den Masseverhältnissen der eigenen Umgebung heraus (Milchstraße/Sol System/Erde) nach Methode BezugsPunkt die Uhrzeit ganz woanders "um die Ecke" errechnen kann - allen gemeinsam dürfte zuverlässig der Ursprung, d.h. die Stunde 0 sein.
So lange man sich von starken Materiekonzentrationen (Sternen, Planeten, schwarzen Löchern, Galaxienhaufen) fern hält, vergeht die Zeit schon sehr gleichmäßig. Wenn man Uhren in galaktschen Voids (deren Volumen den größten Teil des Universums ausmacht) aufstellt, laufen diese schon recht synchron und bilden damit eine gute Annäherung an die kosmologische Zeit.

Zitat:
Also wenn ich nach alphaCen "schaue", blicke ich ~ 4.3 Jahre in die Vergangenheit, davon lassen wir uns gedanklich aber ganz schön narren, denn das liegt einzig an der Signalgeschwindigkeit c - tatsächlich geschieht dort zum gleichen Zeitpunkt auch etwas - das erfahren wir aber eben erst 4.3 Jahre später.
Ich wollte (nur so mal **) wissen, wenn man die heutige Weltzeit & aktuelle "Zeitgeschwindigkeit" in Abhängigkeit von der lokalen Masse nimmt & geht jetzt davon aus, die Masse(+Equivalenz) des Kosmos ist ab (?wo/wann) nach dem BigBang konstant geblieben --> betrachtet wird nur die Expansion/Zeit des Kosmos, so ergibt sich eine deutliche Veränderung in der Geschwindigkeiot des Zeitablaufs(*), da diese nicht von der Gesamtmasse (konst.), sondern von der lokalen wenn auch homogenen Gegebenheit abhängt, also der Dichte (!)

(*) ich beziehe mich direkt auf den Effekt, daß die Zeit in Anwesenheit erhöhter Gravitation = >> Massen langsamer verläuft & gegen Anfang wird das drastisch ! Jetzt will ich eben von unserem heutigen Zeitablauf oder als Bezugspunkt von mir aus von der kosmologischen Uhr mit Th = heute weg wissen, wie lange die gesamte Zeitspanne bis zum Urknall "wirklich" war, die 13 - 14E9 Jahre sind nur der sichtbare Rand.
Es ergibt sich von uns aus gesehen wohl eine beträchtlich längere Zeitspanne, da gegen T-inhomogen zurück die Dichte (-> Gravitation) gewaltig zunimmt...
Übrigens setzt das jetzt alles voraus, daß die sogenannten bei uns als Konstanten geführten Werte überall gleich sind & dies auch über die Zeit waren (!) - da gibt es auch Anhaltspunkte, daß dem nicht so ist (Gravitationskonst., Lichtgeschwindigkeit etc.).
Genau dieser Effekt ist in der kosmologischen Zeit bereits berücksichtigt, eben gerade weil sie so gewählt ist, dass sie der Eigenzeit eines Beobachters entspricht. Die kosmologische Zeit ist also die "echte" Zeit, die eine Stopuhr anzeigen würde, die man zum Zeitpunkt des Uhrknalls gestartet hätte - und heute würde sie 13-14 Milliarden Jahre anzeigen, jedenfalls nach aktuellen Beobachtungen.

Geändert von Sakslane (01.03.2011 um 13:42 Uhr).
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Alt 01.03.2011, 13:44   #14
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@Sakslane

Ich wollte aber praktisch als äußerer Beobachter (Anmaßung, außerdem weiß er es) wissen, wie lange die 10E-23 sec von damals heute wären, & zwar über die wenn es sein muß Integration relativistischer aufsummierter zunehmender Zeitdilatationen bzw. Beschleunigungen, eben vom hier & jetzt aus gesehen, das zieht sich doch schier ewig in die Länge, von uns aus gesehen war dann am Urknall überhaupt keine Hektik (?) - ich meine, so habe ich ja auch die Gesamtbordzeit eines Fluges von Terra nach alphaCen mit stetiger Beschleunigung 1 g bis 99 % c - Beibehaltung - umgekehrte Abbremsung berechnen lassen (Computer) - der Beobachter sieht (->erfährt) Flugzeit 5.3 Jahre - im Raumschiff waren es (?) na

-MfG-

Geändert von MajorTom (01.03.2011 um 15:21 Uhr).
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Alt 01.03.2011, 15:29   #15
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@Sakslane & MJ01

Jetzt hat sich was überschnitten beim Schreiben & unserer Zeit. Die von Dir zitierten void Bereiche sind heute dominierend, weil alles so schon recht weit auseinander ist, das war aber nicht immer so & speziell in der allerersten Zeit hatte es hohe Materiedichten mit wenig Zwischenräumen auf engem Raum gegeben - & deshalb mache ich hier eine signifikante Abweichung des Zeitablaufs im Vergleich zu heute & nur zum Vergleich aufgrund der erhöhten MassenDichte geltend.
-MfG-

Geändert von MajorTom (01.03.2011 um 15:42 Uhr).
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Alt 02.03.2011, 10:03   #16
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Zitat:
Zitat von MajorTom Beitrag anzeigen
@Sakslane

Ich wollte aber praktisch als äußerer Beobachter (Anmaßung, außerdem weiß er es) wissen, wie lange die 10E-23 sec von damals heute wären, & zwar über die wenn es sein muß Integration relativistischer aufsummierter zunehmender Zeitdilatationen bzw. Beschleunigungen, eben vom hier & jetzt aus gesehen, das zieht sich doch schier ewig in die Länge, von uns aus gesehen war dann am Urknall überhaupt keine Hektik (?) - ich meine, so habe ich ja auch die Gesamtbordzeit eines Fluges von Terra nach alphaCen mit stetiger Beschleunigung 1 g bis 99 % c - Beibehaltung - umgekehrte Abbremsung berechnen lassen (Computer) - der Beobachter sieht (->erfährt) Flugzeit 5.3 Jahre - im Raumschiff waren es (?) na

-MfG-
Genau da liegt das Problem - es gibt keinen äußeren Beobachter, mit dessen Zeitmaßstab man etwas messen könnte. Die einzige physikalische Zeit ist die, die von einer Uhr gemessen wird, und für die sind 10E-23 s immer gleich lang. Die Zeitkoordinate, die wir für unsere heutigen, irdischen Messungen benutzen, ist mit heutigen, irdischen Uhren synchronisiert - aber das ist nur eine Koordinate ohne physikalische Bedeutung, die man beliebig definieren kann und die nur für ihren jeweiligen Definitionsbereich gültig ist.
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Alt 02.03.2011, 12:22   #17
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Zitat von Sakslane Beitrag anzeigen
Genau da liegt das Problem - es gibt keinen äußeren Beobachter, mit dessen Zeitmaßstab man etwas messen könnte. Die einzige physikalische Zeit ist die, die von einer Uhr gemessen wird, und für die sind 10E-23 s immer gleich lang. Die Zeitkoordinate, die wir für unsere heutigen, irdischen Messungen benutzen, ist mit heutigen, irdischen Uhren synchronisiert - aber das ist nur eine Koordinate ohne physikalische Bedeutung, die man beliebig definieren kann und die nur für ihren jeweiligen Definitionsbereich gültig ist.
Ist schon klar, dass für einen theoretisch anwesenden Beobachter die Uhr um 10E-23 gleich schnell ablaufen würde, als für einem Beobachter jetzt und heute, ganz einfach, weil beide Beobachter im jeweils gleichen Bezugssystem wie die Uhr anwesend sind. Also kann man auch so nicht zu einer Lösung kommen und natürlich, damals gab es auch keinen äußeren ruhenden Beobachter, der messen hätte konnte.

Um aber eine eventuelle Umrechnung zu versuchen, also die verschiedenen Koordinatensysteme von heute und von 10E-23 abstimmen zu können, kann man die Masse der Erde und den Ablauf der Zeit heute, nicht mit der Gesamtmasse des Universums von damals vergleichen und somit die eventuelle Zeitabweichung berechnen?

Dazu müsste man natürlich exakte Daten erheben, in welchem Verhältnis der Zeitablauf mit der Masse zu- bzw. abnimmt.

Darum meine Frage, wurden solche Untersuchungen bereits durchgeführt, also beispielsweise eine Uhr auf Meeresniveau mit einer Uhr in einem (?unbewegten?) Stratosphärenballon? Ein Satellit würde dazu ja nichts taugen, da sind ja hier wieder andere Dillatationskräfte am Werk sind.

Ist nur so eine Idee, um auf eine mögliche Antwort zu kommen.

MfG

MJ
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Alt 02.03.2011, 15:22   #18
MajorTom
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@MJ01

Also im Wesentlichen ist es genau das, was ich sagte & deshalb von einer Masse der näheren Umgebung spreche, welche aufgrund ihrer Menge & Dichte direkt relevant für das Tempo des Zeitflusses ist
- übrigens nicht soweit am Anfang wie 10E-23 sec, da läßt sich fast gar nichts mehr sagen (homogenes energetisches sonstwas Plasma) & sogar die Frage, ob es zu dieser frühesten Zeit überhaupt schon (die) Naturgesetze gab, die wir heute kennen - da muß man schon einen Schritt nach vorne gehen (Hawking, Philberth et al.), aber im sehr frühen Universum nach der Bildung des Teilchenzoos (-> quasi Konsensation) & erster Strukturinhomogenitäten - ab da müßte es interessant sein !

-MfG-

PS.: & keiner war dabei wer zuerst da war - das Huhn oder das Ei - Basta !
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Alt 02.03.2011, 15:35   #19
MajorTom
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@Sakslane

Zitat:
Zitat von Sakslane Beitrag anzeigen
Genau da liegt das Problem ...
Nicht so ganz: ich will nichts messen außer den aktuellen Zeitfluß Terra 2011 & mache ihn zum Standard - von hier aus will & tue ich ja auch das Weltgeschehen(e) beurteilen, nachvollziehen, zurückverfolgen(!) & hierfür z.B. mit einem brauchbaren relevanten Bezugspunkt = heute anhand eben Erdzeit / etwas abweichender kosmischer Zeit & den äußerst differenten MasseGegebenheiten bzgl. der Menge damals/heute in nächster Umgebung (--> Dichte) das "Damals" zum Vergleich berechnen & sonst gar nix, keine unmittelbare Auswirkung bzw. Bedeutung für unsere heutigen Problematiken, aber eben interessant - sonst schaffen wir einfach alles ab, was länger als 130 Jahre her ist oder besser noch alles vor dem Mondflug, dann fällt schon mal das ganze 3. Reich & dieses ewige WiedergutmachungsGesülze weg !

-MfG-

Geändert von MajorTom (02.03.2011 um 20:44 Uhr).
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Alt 02.03.2011, 17:49   #20
Sakslane
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Ich fürchte, es gibt hier ein kleines Verständnisproblem. So etwas wie einen "Zeitfluss" oder eine "Zeitgeschwindigkeit" gibt es nicht. Es gibt nur die Möglichkeit, Uhren aufzustellen und die gemessenen Zeitspannen miteinander zu vergleichen, indem man die Uhren z.B. mit Lichtsignalen synchronisiert. Ein Beispiel:

Gegeben sind zwei Uhren, eine davon auf der Erdoberfläche, die andere in großem Abstand zur Erde und fern von anderen Massen, d.h. irgendwo im Weltraum. Die Uhr auf der Erde ist mit einem Signalgeber verbunden und lässt diesen bei jedem Sekundentick ein Signal absenden. Ein Beobachter im Weltraum empfängt diese Signale und misst ihren Abstand mit seiner Uhr. Dabei misst er allerdings eine Zeitspanne von mehr als einer Sekunde. Für ihn vergeht also mehr Zeit zwischen dem Empfangen zweier Signale, als auf der Erde zwischen dem Senden zweier Signale vergeht.

Man kann das ganze Spiel natürlich auch umdrehen und den Sender in den Weltraum setzen, während der Empfänger auf der Erde sitzt. (Nichts anderes macht das GPS.) Wenn der Sender einmal pro Sekunde, mit seiner Uhr gemessen, ein Signal aussendet, misst der Empfänger einen Abstand von weniger als einer Sekunde zwischen zwei Signalen.

Das ganze kann man nun so interpretieren (und so wird es oft in der Literatur getan), dass "die Zeit in der Nähe von Massen langsamer vergeht". Für den Beobachter auf der Erde scheint die Uhr im Weltraum zu schnell zu gehen, umgekehrt sieht der Beobachter im Weltraum die Uhr auf der Erde zu langsam gehen. Das liegt allerdings daran, dass man hier Lichtsignale zur Synchronisation benutzt und damit die Uhren vergleicht.

Auf das Universum übertragen müsste man also folgendes (Gedanken-)Experiment machen: Man bräuchte eine Uhr im frühen Universum, die im Abstand von 10E-23 s zwei Signale aussendet. Außerdem braucht man einen Empfänger und eine Uhr in der heutigen Zeit, um diese beiden Signale aufzufangen und ihren zeitlichen Abstand zu messen. Wenn man dieses Experiment durchführen würde, wäre der heute gemessene zeitliche Abstand tatsächlich deutlich größer. Der Grund dafür ist allerdings in gewisser Weise schon die unterschiedliche Materiedichte, aber man kann es einfacher verstehen, wenn man die Ausdehnung des Universums betrachtet. Diese bewirkt (anschaulich ausgedrückt), dass sich der Raum zwischen den beiden Lichtsignalen ausdehnt - und damit auch der zeitliche Abstand zwischen dem Empfang der beiden Signale.

Wenn wir also heute den Urknall sehen könnten, würden wir alles in Zeitlupe sehen. In gewisser Weise tun wir das sogar, wenn wir uns sehr alte Galaxien und den Mikrowellen-Hintergrund ansehen. Diese sind stark rotverschoben - die Frequenz ist verringert, die Periodendauert ist erhöht - das Licht kommt also "in Zeitlupe" bei uns an.
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