Kann Energie doch verloren gehen aufgrund der Raumexpansion?
Wenn der Raum urknallbedingt sich auch überlichtschnell ausdehnt, also Galaxien, die so weit weg sind, dass deren Licht uns nicht mehr erreichen kann, gilt dann das Energieerhaltungsgesetz noch? Die Energie, Materie dieser Galaxien ist doch quasi "weg", für uns nicht mehr "verfügbar", erkennbar.
Wenn sich der Raum also weiter beschleunigt ausdehnt - wird der für uns "nutzbare" Raum immer energieloser?
4 Antworten
Wenn sich der Raum also weiter beschleunigt ausdehnt - wird der für uns "nutzbare" Raum immer energieloser?
das was du beschreibst ist dass die energieDICHTE im universum durch die expansion stetig abnimmt. ja, das ist so.
über die gesamtenergie sagt das erstmal nicht direkt was. aber das ist auch kein problem, denn in einer expandierenden raumzeit lässt sich ohnehin kein global gültiger energieerhaltungssatz formulieren. das heißt wir haben gar keinen grund zu glauben dass die energie in so einem fall global erhalten ist (bzw sie lässt sich global gar nicht eindeutig definieren). nur lokal gilt der energieerhaltungssatz auch weiterhin.
es heißt dass es keine eindeutige definition einer größe "energie" gibt die erhalten ist (anders als in einer statischen raumzeit).
betrachte z.B. die rotverschiebung kosmischer strahlung durch die expansion. die strahlung hat an dem ort an dem sie ausgesandt wird eine größere energie als an dem ort an dem sie gemessen wird.
d.h. aber nicht das an irgendeinem ort im universum plötzlich energie verloren geht oder hinzu kommt. lokal wird in jedem experiment das du machst der energieerhaltungssatz immer erfüllt sein.
Wenn sich der Raum also weiter beschleunigt ausdehnt - wird der für uns "nutzbare" Raum immer energieloser?
Kann man so sagen. Mit der energieerhaltung hat das aber nichts zu tun. Die Schert sich nicht darum ob wir die energie für etwas nutzen können oder nicht. Die Energie ist ja noch weiterhin existent im universum. Nur das sie sich halt nicht mehr zu uns bewegen kann.
Trotzdem der raum sich ausdehnt bleibt die energiedichte nach meinem wissen aber gleich. Und das ist soweit ich weiss dann eher ein Problem für die Energieerhaltung.
Trotzdem der raum sich ausdehnt bleibt die energiedichte nach meinem wissen aber gleich.
nein, das gilt nur für die dunkle energie (so sie durch die kosmologische konstante beschrieben wird). die energiedichte der materie und strahlung nimmt durch die expansion natürlich ab (zweitere noch schneller als erstere, durch die zusätzliche rotverschiebung)
Der Energie-Erhaltungssatz wird nur behauptet für in sich energetisch abgeschlossene Systeme, d.h.
- für den Kosmos insgesamt gilt er,
- fürs "beobachtbare" Universum muss er keineswegs gelten.
Ok - aber: Wenn auch Energie bzw. die Veränderungen sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können? Ok, deswegen muss es im zweiten Fall nicht gelten.
Auch Raumexpansion verringert die Energie im beobachtbaren Universum:
- dadurch, dass sie ständig Galaxien aus ihm hinausschiebt,
- aber auch dadurch, dass Raumexpansion sämtlichen Photonen im Raum ständig längere Wellenlänge gibt (und so ihren Energiegehalt reduziert).
Wenn du den Raum der Betrachtung mitwachsen lässt, bleibt die im Raum befindliche Energie konstant.
Das ja, jedoch konkret von der Erde z. B. gesehen, "verschwindet" Energie doch, es müsste u. A. immer dunkler werden am Himmel!?
Heißt das, im gesamten, wenn auch für uns unsichtbaren Universum könnte es zu Energiezuwächsen kommen? Wenn ja, auch in dem uns sichtbaren Teil?