Wie kann der Raum Materie verdrängen, wenn er doch keinen Widerstand bietet?
Man sagt, dass der Raum selbst nichts ist.
Reist man durch das Universum, dann gibt es auch keinen Widerstand, wie bei der Luft auf der Erde.
Wenn aber der Raum selbst, keinen Widerstand bietet, wieso zieht dann der neue Raum nicht einfach an der Materie vorbei?
Immerhin wird dem Raum zugeschrieben, er habe keine Eigenschaften.
Das ist wie, in einem Teich, wo etwas auf dem Wasser schwimmt und das Wasser, jenes, bewegt das Objekt.
Das ist aber nur möglich, weil das Wasser Eigenschaften hat.
Der Raum hat aber keine Eigenschaften, somit kann er nichts bewegen und müsste eigentlich, an allem vorbeiziehen.
Wie kann es somit sein, dass wenn neuer Raum entsteht, jener anderer Raum bewegt und das, was im Raum ist, sich mitbewegt und nicht, dort bleibt, wo es ist?
Immerhin hat der Raum keine Eigenschaften.
7 Antworten
Einfach gesagt: Weil sich Materie selbst im "leeren" Raum nicht einfach "unabhängig" bewegen kann.
Materie (jedes einzelne Teilchen) und das Raumzeitgefüge wechselwirken miteinander. Materie krümmt die Raumzeit und diese Krümmungen setzen quasi den Platz der Teilchen in der Raumzeit fest.
Somit bewegt sich bei der Expansion nicht Masse durch den Raum, sondern die ganze Raumzeit mit Inhalt dehnt sich aus und das auf weite Distanzen gesehen schneller als Licht.
Hallo JuliaWint,
Immerhin wird dem Raum zugeschrieben, er habe keine Eigenschaften.
Das war die Vorstellung zur Zeit von Newton. In der Newtonschen Mechanik ist der Raum quasi eine passive "Bühne", auf der Physik zwischen den darin befindlichen Objekten passiert.
In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist das nicht mehr so. Die Objekte im Raum (bzw. besser gesagt: die lokale Energiedichte) beeinflusst die lokale Raumzeit - und umgekehrt. Sehr flapsig gesagt: "Die Massen sagen dem Raum, wie er sich verbiegen soll - und die Krümmung des Raums sagt den Massen, wie sie sich zu bewegen haben." (Weniger flapsig gesagt: Die Feldgleichungen verknüpfen den Einsteintensor, der die metrischen Raumdaten beinhaltet, mit dem Energie-Impulstensor.)
Wie kann es somit sein, dass wenn neuer Raum entsteht, jener anderer Raum bewegt und das, was im Raum ist, sich mitbewegt und nicht, dort bleibt, wo es ist?
Vorsicht, das ist nicht, was bei der Ausdehnung des Universums passiert. Selbstverständlich bleiben die Galaxien an ihrem Ort im Raum. Sie werden vielmehr mit diesem Ort von uns fortgetragen, weil sich die Metrik zwischen uns und dort verändert. - Flapsig gesagt, weil zwischen uns und dort neuer Raum entsteht.
Das Bild ist mehr wie bei Rosinen in einem aufgehenden Hefeteig. Die Abstände zwischen Rosinen im aufgehenden Teig werden ja auch ständig größer, ohne dass sich die Rosinen durch den Raum bewegen.
Gerade weil der Raum bei der Expansion des Universums keine Kräfte auf die auseinanderdriftenden Galaxien ausübt, kann es gar nicht zu einer Bewegung der Galaxien durch den Raum kommen. Dies würde ja - und um das zu verstehen reicht bereits der gute alte Newton - Krafteinwirkung auf die Galaxien erfordern. Jede einzelne Galaxie "merkt" aber von der Expansion des Universums gar nichts, die wird erst auf extrem großen Skalen relevant. Sie folgt einfach nur lokal der Gravitation, bleibt aber ansonsten "an ihrem" Ort im Raum... nur entfernt sich dieser Ort ständig von uns, weil zwischen uns und dort etwas mit dem raum passiert.
Ungefähr klar?
Hallo JuliaWint!
Wer sagt denn, dass der "leere" Raum Materie verdrängt?
Im Weltall herrscht Vakuum. Richtig!
Und, ist der Raum tatsächlich leer? Ich denke nicht. Das Universum als "Raum" beherbergt unendlich viel. Ist unser Universum als Raum im schwarzen Loch?
Wenn der Raum (Universum) ins Nichts expandiert, kann der Raum auch an keinen anderen Objekten vorbeikommen. Gravitation (siehe schwarzes Loch) hat durchaus einen Einfluss auf den Raum und alles, was dort enthalten ist.
Und, nur weil ein Vakuum vorliegt, heißt es nicht, dass vakuumisierter Raum gänzlich leer ist. Elementarteilchen und Quantenzeugs ist auch dort enthalten.
Also auch in vermeintlich "leeren" Räumen. Unser Raum (Universum) enthält ja quasi alles.
Sprichst du von Voids? Von Boötes Void? Auch darin sind Teilchen enthalten und alles miteinander verbunden. Von außen wirken auch darauf andere Dinge.
Außerdem meinen einige Wissenschaftler, dass alles miteinander verbunden ist. Ob es da um Gravitation, dunkle Materie, Quantenzeugs oder andere Dinge geht, weiß man noch nicht genau (oder ich habe es überlesen).
Ob der Raum, in dem sich unser Universum bewegt/ausdehnt, tatsächlich leer ist und keine Eigenschaften besitzt, weiß ich nicht. Innerhalb unsereres Raums und inneerhalb diverser vermeintlich "leeren" Räume ist "nichts" LEER.
SIe könne es sich so vorstellen: Stellen sie sich vor der Raum wäre ein Luftballon und im Zustand wo er nicht mit Luft gefüllt ist zeichnen sie zwei Punkte dran die die Galaxien darstellen jetzt blasen sie ihn auf die Punkte entfernen sich voneinander doch sie sind eigentlich immer noch an der selben Stelle nur der Raum hat sich zwischen ihnen ausgedehnt. So ähnlich kann man sich es auch mit dem Universum vorstellen.
Auch das passiert nur hält die Gravitation da entgegen.
Ohne Gravitation oder bei genügend schwacher Gravitation driften alle Objekte auseinander.
Ich versuche jetzt einmal eine Antwort zu schreiben die standhaft ist: Der Raum ist kein Medium wie Wasser durch das etwas fließt er ist eine fundamentale Dimension und eng mit der Zeit verbunden dies nennt man Raumzeit diese Raumzeit ist wie die Bühne in der sich alles im Universum abspielt. Wenn man alles im Universum leer räumen würde dann wäre neben den Feldern bwz Quantenfeldern nur noch die Raumzeit da. Jedes Objekt bzw jede Masse gehört zur Raumzeit sie sind sie aber nicht doch ähnlich wie eine Lampe auf einer Bühne sich auch bewegt wenn man die Bühne Bewegt oder die Bühne Expandiert ist auch ein Objekt Teil des Raums denn ohne den Raum würde es nicht existieren topologisch gesagt sind sie ja auch räumliche Objekte die ohne den Raum nicht wären.
Nur dass das eben für jeden Punkt gilt. Also würde die Lampe nicht durch eine Kraft zusammengehalten werden würde sie sich selbst ebenfalls ausdehnen.
Im wesentlichen hast du einen Raum und dieser Expandiert in jedem Punkt. Damit also ein Objekt zusammen bleibt, also die räumlichen Abständen konstant bleiben muss die Kraft die es zusammenhält so stark sein, dass sie dieser Expansion entgegen wirkt.
Das ist im wesentlichen die Gravitation sowie elektromagnetische Kräfte, die Starke und die Schwache Wechselwirkung.
In "kleinen Skalen" sind diese Kräfte höher in großen Skalen nicht. Wie groß der Abstand ist ab wann Objekte auseinander driften hängt von der Gravitationskonstante, der Hubble Konstante sowie der Energiedichte ab.
Sofern die Hubble Konstante also ansteigen würde, würde zunächst die Gravitation ihre Wirkung verlieren und irgendwann dann auch die anderen Grundkräfte, was man als das hypotethische Big Rip Szenario bezeichnet.
Naja die Abstände zwischen Objekten werden größer dazu muss der Raum nichts verdrängen da reicht ja das erste Newtonsche Gesetz schon aus.
Ein Körper verharrt in Ruhe oder gleichförmiger Bewegung wenn keine Kraft auf ihn wirkt.
Wenn er am selben Punkt im Raum bleibt weil keine Kraft wirkt und der Raum sich ausdehnt dann driftet er eben weg ohne dass hier eine Kraft in dem Sinne wirkt.
Die Gravitation als Kraft hält dem entgegen.
Hast du eigentlich bemerkt, dass wenn man auf einen Luftballon Punkte zeichnet und den Ballon aufblähst, nicht nur der Ballon größer wird, sondern auch die Punkte?
Mit anderen Worten, die Analogie hinkt.