Welche Bedeutung hat der Dopplereffekt für den Beweis der Urknalltheorie?
Jaja ich weiß, dass man den Urknall niemals richtig beweisen kann, da es nur theoretische Physik ist und mit irgendwelchem Quatsch das es den Urknall nicht gab muss man hier auch nicht ankommen :) Das wollte ich nur klarstellen ;)
4 Antworten
Die überraschende Antwort lautet: Der Dopplereffekt hat keine Bedeutung für den Nachweis des Urknalls.
(Ich könnte die Antwort jetzt hier beenden, habe aber das dringende Gefühl, dass Du sie mir dann nicht glaubst, also geht der Text noch weiter....)
Hier zunächst einmal ein Link als Quellenangabe zur Bestätigung
Von Dopplereffekt spricht man, wenn eine sich bewegende Lichtquelle Lichtwellen aussendet, die dann in unser (unbewegtes) Auge fallen. Durch die Bewegung der Lichtquelle werden die Frequenzen verschoben - ins Kurzwelligere bei Bewegung auf uns zu, ins Langwelligere bei Bewegung von uns weg.
Bei entfernten Galaxien ist es jedoch anders: Die Rotverschiebung entsteht nicht durch eine Eigenbewegung der Galaxien (diese bewegen sich nicht relativ zu dem sie umgebenden Raum), sondern es entsteht neuer Raum zwischen uns und der Galaxie, wodurch sich die Galaxie scheinbar von uns wegbewegt, in Wirklichkeit nimmt aber der Raum zwischen uns und ihr zu und es findet keine Bewegung statt. Wegen der fehlenden Bewegung kann es sich also nicht um einen Dopplereffekt handeln, auch wenn das zugegebenerweise in vielen populärwissenschaftlichen Büchern/Sendungen fälschlich so gesagt wird.
Man lese hierzu auch den Wiki-Artikel über Rotverschiebung:
"" Einer elektromagnetischen Welle hingegen, die sich frei durch eine sich ausdehnende Raumzeit ausbreitet, wird die Expansionsbewegung direkt aufgeprägt: vergrößert sich die Raumzeit während der Laufzeit um einen Faktor n, so geschieht dies auch mit der Wellenlänge des Lichtes.
Diese sogenannte kosmologische Rotverschiebung ist grundsätzlich von der Rotverschiebung durch den Dopplereffekt zu unterscheiden, die nur von der relativen Geschwindigkeit der Galaxien bei der Emission und der Absorption abhängt. Die aus der kosmologischen Rotverschiebung abgeleiteten Fluchtgeschwindigkeiten ferner Galaxien sind demnach direkt auf die Ausdehnung der Raumzeit zurückzuführen. Bereits ab Entfernungen von wenigen 100 Megaparsec ist der Anteil des Dopplereffekts verschwindend gering. Ferner ergibt sich aus der allgemeinen Relativitätstheorie, dass die beobachteten Fluchtgeschwindigkeiten keine relativistischen Zeiteffekte hervorrufen, wie sie von der speziellen Relativitätstheorie für Bewegungen im Raum beschrieben werden. Eine kosmologische Zeitdilatation findet dennoch statt, da die später ausgesandten Photonen eines Objektes aufgrund der Expansion eine größere Wegstrecke zurücklegen müssen. Physikalische Prozesse erscheinen daher bei rotverschobenen Objekten (aus unserer Sicht) zunehmend verlangsamt abzulaufen.""
Korrekt ist also:
Die Rotverschiebung entfernter Galaxien ist durch den Dopplereffekt nicht zu erklären, sondern nur durch eine Raumausdehnung des Universums. Deshalb ist sie ein so starkes Indiz für den Urknall.
Daneben wird der Urknall über die kosmische Hintergrundstrahlung (google COBE und WMAP Satelliten) nachgewiesen.
Grüße
Meinst du sowas : f(B) = f(S)/(1-v/c)
Dabei ist f(B) die Frequenz, die der Beobachter hört, der in diesem Fall stillsteht. f(S) ist die Frequenz, die der Sender- also der Urknall-aussendet , v ist die Geschwindigkeit, mit der sich der RTW bewegt (abhängig von der Temperatur) und c ist die Geschwindigkeit der Wellen, die er abstrahlt. Hier könntest du dann Werte einsetzen und dann müsste man auf den Wert der Frequenz ausrechnen.
Welche großen Geschwindigkeiten ? Wenn es doch um den Schall geht , müsste die Formel doch stimmen , oder etwa nicht ?
Warum denn jetzt Schall? Ich dachte das wäre eine Formel zur Bestimmung des Doppler-Effekts :O
Ja , was soll denn bitte der Urknall mit dem Doppler-Effekt zutun haben ? Aber mit der Formel kann man ja die Frequenz ausrechenen , ich denke mal PanchoVillo will irgendwie die Frequenz wissen.
Hallo PanchoVillo! :)
Auf den ersten Blick kann man davon ausgehen, dass der Doppler-Effekt keine direkte Bedeutung für den Urknall hat. Auf den zweiten Blick erweist sich das jedoch als falsch! Der Urknall, bezeichnet das entstehen von Raum, Zeit und Materie aus einer Singularität heraus.
Dies fand offensichtlich vor 13,75 Milliarden Jahren statt. Seitdem expandiert das Universum gleichmäßig in alle Richtungen, es dehnt sich also aus. Albert Einstein ging seiner Zeit von einem statischen Universum aus. Da seine Gleichungen jedoch ein Zusammenschrumpfen des Universums bevorzugten, sollte ein abstoßender Term die Kontraktion des Universums exakt kompensieren.
Edwin Hubble konnte 1929 nun den Nachweis erbringen, dass sich alle Galaxien von uns entfernen, und sie so der bereits zuvor entdeckten Rotverschiebung unterliegen. Die Rotverschiebung ist Teil des sogenannten "Doppler-Effekts". Wahrscheinlich hat ihn jeder schon einmal gehört, man beachtet ihn nur nicht!
In der Formel1 rast Sebastian Vettel mit seinem Ferrari um die Kurve, der Ton erhöht sich. Entfernt sich Vettel von uns, wird der Ton in der Frequenz tiefer. Das liegt ganz einfach daran, dass die Schallwellen beim Anfahren gestaucht und beim wegfahren wieder gedehnt werden. Der Ton verändert sich also in seiner Frequenz, weil ein Intervall von unterschiedlichen Energien durchlaufen wird.
Selbiges lässt sich beim Licht beobachten. Kommt eine Lichtquelle auf uns zu, verschieben sich die Spektrallinien ins blaue. Entfernt sich ein Objekt, verschieben sie sich ins rote hinein. Da Edwin Hubble nun eine sehr ausgeprägte Rotverschiebung entdeckte, konnte er davon ausgehen, dass sich fast alle Galaxien von uns wegbewegen.
Man schloss daraus die Schlussfolgerung: Wenn sich heute alles ausdehnt, und voneinander entfernt, dann muss es vor einer sehr langen Zeit mal einen Punkt gegeben haben, der den Radius 0 und eine unendliche Energiemenge in seinem Innern beinhaltet. Und da ist die Singularität, da ist der Urknall!
Neuartige Theorien wie die Quantengravitation, die eine Verbindung von Quantentheorie und Allgemeiner Relativitätstheorie ist, verzichten hingegen auf Singularitäten. Sie sind der Auffassung, dass unendlich große oder kleine Werte nicht in der Natur existieren können. Oft bedarf es also eine Ergänzung oder die Theorie ist völlig falsch.
Laut der String-Theorie und der Quantengravitation wäre es zb. gut möglich, dass unser Universum durch die enorme Kontraktion eines "Vorgängeruniversums" entstanden wäre. In einer Singularität verlieren alle physikalischen Gesetze ihren Wert. Darum könnte die Gravitation dort sogar als abstoßender Term zu einer erneuten Expansion des Kosmos führen, sodass das Universum wie es ein Ballon tun würde, pulsiert.
Derartige Theorien dürfen jedoch mit äußerster Vorsicht behandelt werden. Dass die Gravitation kurzzeitig abstoßend wirken kann, hat die Allgemeine Relativitätstheorie übrigens schon in der sogenannten "inflationären Expansion" des Universums eindrucksvoll bewiesen. Der Doppler-Effekt liefert also schon Hinweise auf den Urknall, sie können aufgrund anderer bisher getätigte Beobachtungen jedoch eher in einen kleineren Bereich getrimmt werden.
LG Pflanzengott! :)
Naja - ich hätte beinahe gesagt: Der Dopplereffekt weist auf den Urknall hin.
Ich schwäche das etwas ab: Dass man den D- Effekt bei Strahlungen im Kosmos wahrnehmen kann steht im EInklang mit der Theorie der Ausdehnung des Weltalls gemäß Big Bang Theory. Alternativerklärungen sind damit nicht falsifiziert!
Für große Geschwindigkeiten solltest Du relativistisch rechnen :-)