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Welches physikbegabte Mitglied kann mir meine Fragen beantworten?

25 Beiträge, Schlüsselwörter: Universum, Lichtgeschwindigkeit

Welches physikbegabte Mitglied kann mir meine Fragen beantworten?

18.11.2011 um 19:01
Grützi mitanandr,

zu meiner Schulzeit hatte ich nicht Physik und kann mir deshalb nachfolgende Fragen leider nicht selbst beantworten. Grundsätzlich tangiert die Thematik auch vielmehr die Physik, als das es ein Kernelement derselben wäre. Dennoch denke ich, dass mir ein Physiker meine Unklarheiten am schnellsten zur vollen Zufriedenheit beantworten kann.

Vor kurzem habe ich mich informiert, was die Neutrinos so machen. So unvermittelt wie die Meldung damals innert kürzester Zeit zig Boulevardmedien beherrschte, verschwand sie offenbar auch wieder aus dem Mittelpunkt des medialen Interesses. Ich las einige Onlineartikel und schaute auch hier im Forum mal rein und es kam wie es kommen musste: Nach einem kurzem Abstecher über Cern und den LHC kam ich über Umwege wie Wendelstein 7x, transportable Gausgewehre und weichgekochte Impfgegner auf das Thema Universum.

Und zu diesem Thema stelle ich nun folgende Fragen an euch:

1.: Das Universum soll lt. Wiki (Originalquelle leider nicht reproduzierbar, Werte jedoch mit denen verschiedener offizieller Seiten übereinstimmend) 13,75 Mrd. Jahre alt sein. Es weisst jedoch gleichzeitig eine Ausdehnung von 78 Mrd. Lichtjahren auf. Laut neuerer Stimmen soll die Ausdehnungsgeschwindigkeit zukünftig noch zunehmen.
Geht man der Einfachheit halber von einem linearen Wachstum aus, ergibt sich als Durchschnittswert, den das Universum seit seiner Entstehung jedes Jahr gewachsen ist 5,673 Lichtjahre. Wenn die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreitbar ist, wie kann das Universum also solch ein Wachstum aufweisen?

2.: 100 Mrd. Galaxien sollen sich auf die 78 Mrd. Lj Universum verteilen. Sind viele Galaxien ineinander verwoben? Falls nicht, ergebe sich sonst eine Durchschnittsgröße von 0,78 Lj pro Galaxie. Wenn man sich dann die Werte der Milchstraße (Durchmesser: 100000 Lj, Dicke: 3000-16000 Lj) und der nahegelegenen Andromedagalaxie (Durchmesser: 140000 Lj, 2,5 Mio. Lj von der Milchstraße entfernt) anschaut, kommt man ob der Größe schon ins grübeln. Interessant ist auch die Definition des Terminus Zwerggalaxie, die einen Durchmesser von 22000 Lichtjahren oder weniger vorschreibt. Rechnerisch, ergibt sich also schon alleine durch die zwei genannten Galaxien ein Defizit von 307692 Galaxien der o.g. Durchschnittsgröße. Diese müssten also wiederum kleiner ausfallen, um noch den Richtwert von 100 Mrd. in die 78 Mrd Lj unterzubringen.
Leider weiss ich nicht, auf welche Bemessung sich die Ausdehnung bezieht. Wenn damit nur der Durchmesser der horizontale Ebene gemeint sein sollte und die vertikale komplett ausser acht gelassen worden sein sollte, ergibt sich natürlich ein anderes Bild.

3. (Zusatzfrage): Man stelle sich folgendes Gedankenmodell vor: Ich befinde mich in 1 Mio. Lj Entfernung zur Erde. Ich habe einen Camcorder, der einen Zoombereich hat, der es mir ermöglicht den Alexanderplatz aus der Perspektive von 1 Km über dem Erdboden zu beobachten.
Ich fliege auf die Erde zu und zoome stetig aus, sodass ich meinen Sichtbereich konstant auf 1 Km über dem Alexanderplatz halte. Ich fliege mit exakter Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zu. Insofern sollte ich also 1 zu 1 aufnehmen können, wie sich der Alexanderplatz in den letzten 1 Mio. Jahren entwickelt hat, bis ich schließlich dort ankomme.
Was würde passieren, wenn ich mit 2-facher Lichtgeschwindigkeit reisen würde? Würde ich die Entwicklung des Platzes im zeitraffer, sprich mit zweifacher Geschwindigkeit sehen? Oder würde ich direkt vor mir nichts sehen, da sich das Licht so verschieben würde, dass es sich quasi um mich und den Camcorder biegen würde? Oder ist die Lösung eine ganz andere?


Für eure Bemühungen bedanke ich mich im voraus.


eh


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Welches physikbegabte Mitglied kann mir meine Fragen beantworten?

18.11.2011 um 19:21
@ethanhund
zu 1
das ist bedingt durch die rot-verschiebung
dadurch ist das möglich
Wikipedia: Rotverschiebung


zu 2
du must das raumvolumen nehmen
also nehmen wir an das das weltall kugelförmig ist
dann hat es bei einem durchmesser von 7.8^10 LJ ein Volumen von
Volumen V = 2.4847485E32 LJ
und wenn wir die durchscnitts galaxie von a=70000LJ c=70000LJ und b 10000LJ nehmen hat die durchschnits galaxie ein volumen von 49.000.000.000.000 ( 4.9^13)LJ entspricht
den rest kannst du dir hoffentlich ausrechnen
achja ich hab die größe der durchschnits galaxie nur geschätzt



zu 3
versteh ich nicht


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18.11.2011 um 19:23
@ethanhund
achja deine fragen gehen eher in die richtung der astronomie


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18.11.2011 um 19:31
@ethanhund
Zitat von ethanhundethanhund schrieb:1.: Das Universum soll lt. Wiki (Originalquelle leider nicht reproduzierbar, Werte jedoch mit denen verschiedener offizieller Seiten übereinstimmend) 13,75 Mrd. Jahre alt sein. Es weisst jedoch gleichzeitig eine Ausdehnung von 78 Mrd. Lichtjahren auf. Laut neuerer Stimmen soll die Ausdehnungsgeschwindigkeit zukünftig noch zunehmen.
Geht man der Einfachheit halber von einem linearen Wachstum aus, ergibt sich als Durchschnittswert, den das Universum seit seiner Entstehung jedes Jahr gewachsen ist 5,673 Lichtjahre. Wenn die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreitbar ist, wie kann das Universum also solch ein Wachstum aufweisen?
Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist die Signalgeschwindigkeitsgrenze innerhalb der Raumzeit, die Raumzeit selber kann sich durchaus mit v>c ausbreiten, siehe Inflation.
Zitat von ethanhundethanhund schrieb:Was würde passieren, wenn ich mit 2-facher Lichtgeschwindigkeit reisen würde? Würde ich die Entwicklung des Platzes im zeitraffer, sprich mit zweifacher Geschwindigkeit sehen? Oder würde ich direkt vor mir nichts sehen, da sich das Licht so verschieben würde, dass es sich quasi um mich und den Camcorder biegen würde? Oder ist die Lösung eine ganz andere?
Das ist reine Fantasy, Fragen gegen die Theoreme der Natur sind eben keine Physik.
Energie (also auch Masse) kann c nicht überschreiten, ergo kann auch nicht die Frage gestellt werden, was passiert wenn man sich mit n- facher (n>1) Lichtgeschwindigkeit bewegt.


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Welches physikbegabte Mitglied kann mir meine Fragen beantworten?

18.11.2011 um 21:26
1. Beitrag hier im Forum,Hallo.Hier zu meiner Frage,die sich auf deine Antwort bezieht ionyst.
Zitat von ionystionyst schrieb:Energie (also auch Masse) kann c nicht überschreiten, ergo kann auch nicht die Frage gestellt werden, was passiert wenn man sich mit n- facher (n>1) Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Diese Aussage ist widersprüchlich zu superluminaren/tachyonischen Teilchen,
Albert Eintsein selbst hat Tachyonen (Wikipedia: Tachyon)
doch hypothetisch vorhergesagt,damit wird deine Aussage doch widerlegt,oder gibt es in dieser Hinsicht relevantes,was ich nicht weiss,(besitzen Tachyonen Masse?),
einer der beiden "Lösungen" (falls die Frage besitzen Tachyonen Masse? mit einem Ja beantwortet wird) muss doch falsch sein,oder nicht?


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18.11.2011 um 21:53
Zitat von PhysicistPhysicist schrieb:Tachyonen
@Physicist
meines wissens sind das ausnahmen
und sie haben theoretisch keine masse
soweit ich das aus dem wiki artikel ableiten kannn


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18.11.2011 um 21:58
nein haben sie nicht, also Masse, zudem sind Tachyonen hyphotetisch, sind nicht bewiesen, jedenfalls noch nicht. Ab da kann man nur wild rumspekulieren.
.... wäre andernfalls auch unlogisch, wenn Tachyonen Masse hätte. Das würde nämlich bedeuten, das zum Beschleunigen der teilchen unendlich Energie zugeführt werden müsse, was nach dem Energieerhaltungsgesetz nicht möglich ist.


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18.11.2011 um 22:13
@Badgerwiz
genau da hast du sehr recht


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19.11.2011 um 00:11
Zitat von ethanhundethanhund schrieb:Für eure Bemühungen bedanke ich mich im voraus.
Zu 1)
Der prinzipiell beobachtbare Teil des Universums umfasst z.Zt. 46 Mrd. Lichtjahre, der Wiki Wert 78 Mrd. Lichtjahre ist falsch. Diesen beobachtbaren Teil des Universums nennt man auch Hubblevolumen. Dieses Volumen kann man als eine Art Ereignishorizont betrachten, alles was außerhalb des Radius liegt ist nicht beobachtbar. Der nicht beobachtbare Teil kann aber noch größer sein, kann aber prinzipiell nicht bestimmt werden.

Zu2)
Ja, du hast die „vertikale“ ausgelassen. Vieler Orts wird beschrieben dass das Universum eine flache Form hat und der Raum durch die euklidische Geometrie beschrieben werden kann. Da ich einen endlichen Rauminhalt bevorzuge, erscheint mir eine Hypertorusform naheliegender. Aber ob flach und unendlich, oder Hypertorus, das Universum hat eine „Höhe“.

Damit relativieren sich deine Werte, das Universum ist im Gegenteil sehr leer. Ich habe es jetzt nicht im Kopf, aber ich denke der Wert war nicht mehr als ein Atom pro cm.

Zu3)
Mit exakt Lichtgeschwindigkeit kannst du nicht fliegen, nur nahe darunter. Dies ergibt schon mal einen Versatz deines Experiments. Wenn man den Alexanderplatz und das was darauf passiert in einer Million Lichtjahre Entfernung beobachtet, müssten die Geschehnisse Photonen abgeben um etwas optisch beobachten zu können. Irgendwelche Gebäude, Menschen oder Handlungen geben nichts ab, was aus dieser Entfernung aufnehmbar wäre.

Mal abgesehen von der nicht möglichen Beobachtung, würde ein Beobachter der jetzt 1 Mio. Lichtjahre entfernt ist, keinen Alexanderplatz sehen. Den gäbe es noch gar nicht, bei weiterer Annäherung bis auf 0 Abstand würde der Alexanderplatz irgendwann entstehen, Menschen da herum laufen etc. Das ist aber keine Zeitreise, sondern derselbe Effekt wenn man einen Stern ins Visier nimmt der jetzt 50 Lichtjahre entfernt ist. Das Licht ist 50 Jahre alt und der Stern eventuell schon gar nicht mehr existent.

Zum Rest 2-fache Lichtgeschwindigkeit ist nicht möglich, Tachyonen sind ziemlich uninteressant weil sie niemals unter Lichtgeschwindigkeit fallen können, somit ohne Wechselwirkungen, jedenfalls nicht in einer 4 dimensionalen RZ, die wir heute nach Einsteinschen Theorien beschreiben.


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19.11.2011 um 00:45
Atom pro m hoch 3, nicht cm, sorry


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19.11.2011 um 14:11
@Z.
Ja bei DER PLANCKLÄNGE ist vermeintlicher Schluss, nur kommen ständig und min. jede Planckzeit neue Plancklängen dazu, insofern gibt es keine einzige alleinige Plancklänge die nicht auch gewisser Dynamik unterliegen sollte und zudem, ist ein Massstab nur dort gut wo er darauf geeicht wurde. Ich hoffe du verstehst was ich sagen will. Zb. das das Universum nicht 45Mrd LIJ gross ;) ist, sondern mindestens ca. 65-75 Mrd... und mit jeder Planckzeit wird es grösser.
Klar die 46 Mrd. LJ Ausdehnung sind geeicht, darum nennt man es ja auch das Hubblevolumen, was den beobachtbaren Teil des Universums betrifft. Dieser Wert läßt sich aus der Rotverschiebung der Hintergrundstrahlung berechnen. Die tatsächliche Größe kann eine andere sein, die aber nun mal nicht beobachtbar ist. Von daher kann man auch keine Aussagen treffen bezüglich einer Untergrenze von 78 Mrd. LJ wie auf Wiki.

Entweder spricht man vom Hubblevolumen, oder man sagt das Universum ist unendlich groß. Eine Einschränkung bzgl. der Unendlichkeit könnte eine schwache Krümmung sein, die nicht im beobachtbaren Bereich liegt. Da man die aber auch nicht beobachten kann, kann man auch keine Untergrenze angeben.

Die WMAP Daten schließen nicht jedes Beschreibungsmodell des Universums unterhalb von 78 Mrd. LJ aus.
Wäre schön wenn auf Wiki zu lesen wäre, wie denn der Hr. Cornish die Daten interpretiert, um auf diesen Wert 78 Mrd. LJ zu kommen. Ich halte den Wert für falsch.


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19.11.2011 um 16:03
@darkExistence
Hallo Darki...war nicht der Thread hier, von dem ich zuerst sprach. Ich suchs später raus.
Ich halte den Wert von 78 Mrd. übrigens für eine reine Schätzung, mein lieber.
LG Z.


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19.11.2011 um 16:08
@darkExistence
Ich meinte das hier:
Es ist ein Irrglaube das eine Kontraktion des Universums irgendwo an den "Rändern" des mittlerweile ca. 46 Mrd. Lichtjahre großen Universums beginnt und sich "einwärts" fortpflanzt, ohne das wir das bemerken würden.
War ohnehin nur ein nett gedachter Ansatz meinerseits...
LG Z.


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19.11.2011 um 16:54
@ethanhund

Kurze Antworten:

1) Die Lichtgeschwindigkeit als Maximum gilt für Objekte im Raum, jedoch nicht für den Raum selbst.

2) Völlig falsch berechnet, du tust ja so als wären alle Galaxien entlang einer Schnur aufgereiht. Es ist mehr, weit mehr als genug Platz im Universum für ordentliche viele Galaxien und noch massig leere Zwischenräume.

3) Abgesehen von einem seltsamen Verständnis der Zoomfunktion (das ist nämlich was anderes als "näher dran sein"), ist die Frage nach den Effekten bei 2facher Lichtgeschwindigkeit sinnlos. Ähnlich wie die Fragen "Wen eine Partei bei den Bundestagswahlen 110% der Stimmen erhält, regiert sie dann auch über die Schweiz?" oder "Wie lange ist der Winter am 95. nördlichen Breitengrad?".


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19.11.2011 um 17:45
Ja Z., das habe ich ja selbst geschrieben, ich würde wirklich gerne wissen wie der Hr. Cornish einen Radius des Universums der unter 78 Mrd. LJ liegt ausgeschlossen haben will.
Man kann prinzipiell keine Aussagen darüber machen wie groß das Universum außerhalb des Hubblevolumens ist, daher 46 Mrd. LJ.

Das es größer ist, ist klar. Wenn das Urknalltheorem bevorzugt wird kommt natürlich noch ein Zeitraum von ca. 380000 Jahren hinzu, der natürlich auch Ausdehnung hat, aber prinzipiell nicht beobachtbar ist, daher nur schätzbar.

Das Universum des Hr. Cornish hat mit einem Radius von mindestens 78 Mrd. LJ, einen noch viel höheren Durchmesser. Bleibt man bei einem Radius von 46 Mrd. LJ der beobachtbar ist und der tatsächliche Radius wäre mindestens 78 Mrd. LJ, heißt das, man müsste eine Raumausdehnung von 32 Mrd. LJ in einen Zeitraum von 380000 Jahren reinpacken. Dem Zeitraum zwischen Urknall und Entstehung der Hintergrundstrahlung. Das ergibt eine Raumausdehnung von ca. 8421 facher LG in dieser Zeit.

Hier wird ein Wert für die Inflationsphase angesetzt der reine Willkür ist, den Wert kennt niemand.
Man kann auch jeden anderen Wert nehmen und sagen das Universum ist mindestens 800 Mrd. LJ groß, die 78 Mrd. LJ sind Quatsch. Ein anderer Wert als das Hubblevolumen ist Raterei und sonst nix.


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19.11.2011 um 17:52
Vielleicht fällt einem ja noch was bzgl. der Größe des Universums ein, was die Angelegenheit erhellt?


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19.11.2011 um 17:53
@Physicist
Zitat von PhysicistPhysicist schrieb:Diese Aussage ist widersprüchlich zu superluminaren/tachyonischen Teilchen,
Albert Eintsein selbst hat Tachyonen (Wikipedia: Tachyon)
doch hypothetisch vorhergesagt,damit wird deine Aussage doch widerlegt,oder gibt es in dieser Hinsicht relevantes,was ich nicht weiss,(besitzen Tachyonen Masse?),
einer der beiden "Lösungen" (falls die Frage besitzen Tachyonen Masse? mit einem Ja beantwortet wird) muss doch falsch sein,oder nicht?
Es gibt keine Tachyonen, dass ist es, was Dir nicht bekannt ist. Auch hat sie Einstein nie postuliert, wobei ich nicht verstehe warum die Leute immer mit Einstein argumentieren. Der war ein recht dreister Plagiator (Lorentz Transformationen) und die allgemeine RT hätte er ohne die Hilfe von David Hilbert und unzähligen weiteren Physikern & Mathematikern niemals aufstellen können.


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19.11.2011 um 18:31
Zitat von PhysicistPhysicist schrieb:doch hypothetisch vorhergesagt,damit wird deine Aussage doch widerlegt,oder gibt es in dieser Hinsicht relevantes,was ich nicht weiss,(besitzen Tachyonen Masse?
Tachyonen müssen Masse besitzen. Allerdings imaginäre und als zeitartige Teilchen sind sie immer schneller als das Licht, sie haben eine untere Geschwindigkeitsgrenze bei c.


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19.11.2011 um 20:10
@atraback
@ionyst
@MareTranquil

Eine Idee bzgl. der Größe des Universums?


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19.11.2011 um 20:39
@darkExistence
entfernung des Mikrowellenhintergrunds: 13,7 Milliarden LJ
wirklichkeit (hubblevolumen) ca 48 Milliarden LJ


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