Wie konnte man aus der allgemeinen Relativitätstheorie ableiten, dass das Universum nicht statisch sein kann?

Hallo,

mir ist bewusst, dass ich hier keine sehr ausführliche Atwort bekommen werde, die alle meine Fragen beantwortet, jedoch würde ich es zu schätzen wissen, wenn dennoch jemand versuchen würde mir diese Frage so gut wie möglich zu beantworten.

Ich würde behaupten, dass mir die wichtigsten Aussagen der allgemeinen Realativitätstheorie bekannt sind (also vor allem die gekrümmte Raumzeit und dass die Zeit an massereichen Objekten kangsamer vergeht). ich verstehe jedoch nicht, wie diese Aussagen damit verbunden werden können, dass das Universum nicht statisch ist.

In dem Buch ,,Mit der Stringtheorie zum Urknall" von Jan Louis wurde geschrieben, dass die Einstein-Gleichungen (die die Metrik der Raumzeit in Anwesenheit von Materie angibt) auf den Kosmos als ganzes angewendet wurden (was ich auch nicht wirklich verstehe). Wenn man in dem Enegie- und Impustensor Tµv die Materieverteilung spezifiziert ist das Ergebnis laut dem Buch eine sich mit der Zeit verändernde Metrik, die einem expandierendem oder kontrahierendem Universum entspricht.

Die Einstein-Gleichungen an sich verstehe ich schon nicht wirklich. Gibt es irgendeine verständlichere Erklärung die mir die Verknüpfungen der ART mit einem nicht statischen Universum besser aufzeigen können?

(Sry, falls die Frage unverständlich gestellt wurde, ich hoffe, dass ihr mir trotzdem helfen könnt.)

Vielen Dank im Vorraus!

Schule, Universum, Astrophysik, Physik, Relativitätstheorie, Urknall, allgemeine Relativitätstheorie, Philosophie und Gesellschaft
Richtige Formeln für spezielle Relativitätstheorie?

Guten Tag liebe GuteFrage.net-Community,

ich schreibe am morgigen Tag eine Physik-Leistungskontrolle über die Anwendung der speziellen Relativitätstheorie und habe eine Beispiel-LK vorgerechnet, jedoch bin ich mir da sehr unsicher, da es (wie jeder sagt) nicht nachvollziehbar ist, man kann es nur versuchen, zu verstehen.

Aufgabe 1: Der Flug einer Rakete mit 20% von c dauert aus der Sicht der mitfliegenden Astronauten 12h. Welche Zeitdauer würde man von der Erde aus messen?

Rechnung: (t' = 12h = 43200s; v = 0,2c) Aufgabe 2: Ein Läufer braucht 2h und 10min für 42,195km. Welche Zeitdauer nimmt ein Astronaut in einem Raumschiff wahr, dass mit 2 * 10^8 m/s an der Erde vorbeifliegt?

Rechnung: (x = 42195m; t = 7800s; v = (2/3)c[ Lorentz-Transformation ]

t' = ca. 10507s

Aufgabe 3: Berechne die Reisedauer bis zur Sonne, wenn man eine Reisegeschwindigkeit von 0,12c bewerkstelligen könnte. Wie lange würde der Flug aus der Sicht eines Mitreisenden dauern?

*hier bin ich ein überfordert

Aufgabe 4: Berechne die relativistische Massenzunahme einer Rakete, die mit 0,4c an einem ruhenden Beobachter vorbeifliegt.

Rechnung: (m0 kann ja einfach random sein) m/m0 = 109%, also 9% Zunahme

Aufgabe 5: Ein Astronaut legt mit 0,5c aus seiner Sicht eine Strecke von 20.000.000km zurück. Wie lange dauert die Reise aus seiner Sicht und wie lange von der Erde aus?

*hier bin ich wieder einmal überfragt

Ich danke im Voraus!

Schule, Mathematik, Einstein, Physik, Relativitätstheorie, Spezielle Relativitätstheorie
Ist es möglich, dass sich Teilchen schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen?

Vor kurzem bin ich über etwas in einem Buch von Stephen Hawking (Einsteins Traum heißt das) gestoßen, was mich sehr gewundert hat. Mir ist natürlich klar, dass nach Einstein sich nichts schneller als Licht bewegen kann und auch diese Geschwindigkeit immer gleich bleibt. Ich würde sagen ich kenne mich in der Materie ein wenig aus, doch trotzdem fand ich das folgende Gedankenexperiment komisch (natürlich kann es sein, dass ich da irgendwas falsch verstanden habe) :

Aus der Unschärfenrelation folgt, dass man bei einem Teilchen nicht die Geschwindigkeit und den Ort genau definieren kann. Entweder weiß man über den genauen Ort oder die genaue Geschwindigkeit bescheid. Dem zufolge bedeutet das, dass man von einem Teilchen, das in ein Schwarzes Loch gezogen wurde -welches sehr, sehr klein ist - (was ja bei so "anfänglichen Schwarzen Löchern" der Fall sein kann), genau weiß, an welchen Ort es ist. Nämlich in dem Schwarzen Loch. Dem zufolge weiß man nicht genau über die Geschwindigkeit bescheid. Also theoretisch könnte diese ja auch über den festen (knapp) 300.000 km/s liegen oder?

Oder ist das einfach nicht möglich und ich habe etwas falsch verstanden? So begründete Hawking unter anderem (soweit ich das verstanden habe)auch, dass Schwarze Löcher auch Teilchen emittieren, da sie durch die Überlichtgeschwindigkeit dann der Fluchtgeschwindigkeit des Schwarzen Loches entfliehen können.

Natürlich sind das alles Theorien und ich bin mir nicht sicher darüber, aber es wäre schön mal eine andere Meinung dazu zu hören

Astronomie, lichtgeschwindigkeit, Physik, Relativitätstheorie
Gravitation nach Einstein unendlich?

Hallo allerseits,

Ich befasse mich gerade mit der allgemeinen Relativitätstheorie, nachdem mich die spezielle Relativitätstheorie schon so erstaunt hat.

Einer der wohl wichtigsten Erkenntnisse dieser allgemeineren Theorie Einsteins für Systeme, die sich nun eben z.B. beschleunigt bewegen und keine perfekten Inertialsystem darstellen, ist ja die „neue“ Beschreibung der Gravitation. Diese ist ja mit Newtons Axiomen nicht vereinbar und erscheint aus heutiger Sicht dieses Phänomen besser und „realistischer“ zu beschreiben.

Nun zu meiner Frage. Laut Newton kann sich eine Gravitation mehr oder weniger unendlich schnell ausbreiten und die Gravitationskraft zweier Körper geht bis ins Unendliche (auch wenn diese dort extrem klein wird). Laut Einstein kann sich die Gravitation bzw. die Krümmung der Raumzeit ja maximal aber nur mit der Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Gilt diesbezüglich dann nach der allgemeinen Relativitätstheorie aber auch eine „unendliche“ Gravitation oder anders formuliert reicht die Krümmung der Raumzeit, die durch einen massereichen Körper (z.B. ein Planet), ebenfalls bis ins Unendliche und schwächt halt immer mehr ab? Wenn dies so wäre und man sich das Ganze graphisch im einfachsten Sinne veranschaulicht mit einem dreidimensionalen Raumzeitmodell, statt den eigentlichen 4 Dimensionen, würde dies dann bedeuten, dass es in unserem Universum eigentlich keine Stelle gibt, an der es keine Krümmung der Raumzeit gibt? Auch wenn diese Krümmung wie gesagt extrem klein wäre und man mal zunächst von Spezialfällen, wie Schwarzen Löchern absieht…

Ich hoffe meine Fragen sind verständlich. Falls ich etwas falsch verstanden habe oder ihr eine Antwort darauf habt, lasst es mich bitte wissen. Vielen Dank schon im Voraus!

LG

Schule, Astronomie, Einstein, Gravitation, Physik, Relativitätstheorie, Raumzeit, Philosophie und Gesellschaft
Haben schwarze Löcher nur eine ganz kurze Eigenzeit?

Man geht nach aus heutiger wissenschaftler Sicht davon aus, dass ab der Entfernung des Schwarzschildradius' um die Singularität nicht einmal mehr Licht entweichen kann, da das schwarze Loch mit seiner extremen Dichte die Raumzeit zu stark krümmt.

Auch wissen sogar viele Laien durch Filme wie Interstellar, dass je näher man einer so großen Masse wie einem schwarzen Loch kommt, die Eigenzeit im Vergleich z. B. zur Erdzeit deutlich kürzer vergeht.

Für Außenstehende sieht es also so aus, als würde man sich zwar dem Ereignishorizont nähern, ihn aber nie erreichen, da der Raum und damit auch die Zeit an dessen Grenze extrem gekrümmt werden.

Nun kommt dazu meine Frage: Es sieht zwar so aus, als würde ein schwarzes Loch nahezu ewig leben bzw. ein Mensch für immer an dessen Ereignishorizont verweilen, aber könnte das schwarze Loch aus seiner "eigenen Sicht" eventuell seit seiner Entstehung nur maximal wenige Sekunden überleben?

Und wenn ja: Würde ein Mensch, der den Ereignishorizont durchquert und zurückschaut, in einem Moment das Ende der Erde, Sonne und der gesamten Milchstraße sehen?

So erscheint es mir am logischsten, aber es würde dann keinen Sinn ergeben, dass schwarze Löcher anwachsen können, wenn bereits am Ereignishorizont die Zeit maximal verkrümmt werden würde und man selbst gar keine "Zeit" hätte, um sich innerhalb des schwarzen Lochs der Singularität zu nähern.

Universum, Astronomie, Astrophysik, Kosmologie, Physik, Relativitätstheorie, Schwarze Löcher, Weltall, Weltraum
Woher weiß man dass das Universum 13 Milliarden Jahre alt ist?

Man sieht das Licht das vor 13 Milliarden Jahren entstanden ist und das macht man mit Standardkerzen im Universum durch die Rotverschiebung merkt man wie weit ein Objekt wohl ist.

Etwas was noch weiter entfernt ist sieht man nicht deswegen nimmt man an dass das Universum wohl da sein Ende hat...

Albert Einstein fragte sich wenn das Universum schon immer existiert hat und unendlich groß ist. Dann müssten wir unendlich viel Licht sehen können.

Aber wenn man Mal das so sieht das die Himmelskörper auch das Licht absorbieren also uns die Sicht bedecken. Dann kann nicht unendlich viel Licht bei uns ankommen. Und bei einer bestimmten Entfernung aus müsste es im Grunde immer ein Hindernis geben irgendetwas was unsere Sicht bedeckt.

Von daher weiß man doch garnicht wie alt das Universum wirklich ist. Wie wollen Wissenschaftler denn sehen wie es hinter dem Mond aussieht? Der Mond hindert das sich zu uns zu kommen. Die Sonne hindert und alle anderen hillmelskörper behindern die Sicht. Es gibt auch viele Sachen die selber kein Licht ausstrahlen wie schwarze Löcher oder Planeten.

Also müsste man logischer Weise irgendwann ein verschwommenes Bild sehen wenn man zuweit schaut.

Woher will man wissen dass das Universum dann ein Ende hat?

Natürlich geht man davon aus das alles Mal viel näher beieinander war und deswegen ein unendlich heißer Punkt existiert hat der dann explodiert ist. Und so war der Anfang. Aber woher will man wissen ob es tatsächlich ein Punkt war ?

Vielleicht gab es neben diesem Punkt auch ein Punkt . Und so wäre es dann kein Punkt sondern eine unendlich große Masse. Die vorher einfach kompakter war.

Aber selbst wenn man betrachtet das es ein Punkt war und alles Materie darin war. Entsteht ja an einem kritischen Punkt ein schwarzes Loch.

Und woher will man wissen wie sehr man Materie komprimieren kann ?

Wissenschaft, Universum, Welt, Astronomie, Forschung, Physik, Quantenphysik, Relativitätstheorie, schwarzes-loch, Urknall, Urknalltheorie
Was ist eigentlich, zwischen dem, woraus Atome bestehen?

Wenn Materie aus Atomen besteht, und das Konzept das ist woraus die Welt besteht, dann müssten zwischen dem woraus Atome bestehen, Atome sein. Stimmt das so?

Aber was würde passieren, wenn man alle Atome anhalten könnte?

Das da?:

Würde das Universum um 99,999... % schrumpfen wenn gemessen würde wo alle Elektronen der Atome sind?

Oder wäre es so, dass zwischen den Elektronen etwas zum Vorschein kommen würde, was eben zwischen den Atomen ist.

Man kann ja leicht beweisen das die 99,99999% welche im Universum an Masse fehlen, eigentlich 100% sind.

1/3 = 0,333 …

+2/3 = +0,666 …

=0,999 ...

1/3+2/3 ist aber 3/3 was 1 oder 100% ist.

Ist das Higgsfeld das was die 99,99% sind?

Wenn ja, dann ist das Higgsfeld die reale Wirklichkeit und nicht wir.

Und das ist dann das wo Gott ist und wir eben die Illusion die glaubt echt zu sein.

Und wenn das so ist, dann ist unsere Fantasie ja gleichwertig real wie das was Wirklichkeit zu sein vorgibt oder ist.

Unsere Träume sind ja auch teil der Wirklichkeit, da wir in der Wirklichkeit sind und wir wirklich träumen, sind auch unsere Träume Wirklichkeit.

Und wenn das so ist, dann ist es so wie der Jesus sagt „Wer in der Fantasie seinen Bruder tötet, tötet seinen Bruder wirklich!“

Weil wenn wir eh nur Fantasie sind, erschaffen wir mit unserer Fantasie unendlich viele Paralleluniversen welche so frei von Materie sind und auch nicht, wie unser Universum.

Sollten wir dann nicht „Fantasieversum“ das da um uns nennen?

Dann ist das „Bin ich ein Mensch welcher träumt ein Schmetterling zu sein, oder, ein Schmetterling welcher träumt ein Mensch zu sein.“ Zitat: von einem Asiaten.

Schule, Träume, Wissenschaft, Universum, Philosophie, Physik, Relativitätstheorie, Philosophie und Gesellschaft
Warum existiert überhaut etwas?

Warum existiert nicht "Nichts"? Das ist die Frage aller tragen...

Warum Existiert die Welt und wenn es einen Gott gibt wieso existiert er ohne Anfang?

Diese Frage beschert einem Kopfschmerzen.

Wenn man mal nachdenkt ist es ja wahrscheinlicher, dass Nichts existiert als doch etwas. Denn das wäre dann das ende der Logik.

Dennoch sehen work das die Welt existiert. Dafür muss es einen Grund geben.

Ich kann mit nur vorstellen, dass es eine Mathematische Formel geben muss anhand die Existens an sich wahrscheinlicher ist als die Nichtexistenz.

Ist das irgendwie Mathematisch beweisbar? Dass zu existieren wahrscheinlicher ist als nicht zu existieren.

In der Mathematik haben schon viele einen Preis dafür bekommen weil sie irgendetwas in der Mathematik beweisen konnten was wird uns garnicht vorstellen können. Methoden etwickelt die Welt zu erklären die über unseren Verstand sind.

Zb. Die Differenzialrechnung. Die steigung wines punktes obwohl ein punkt keine steigung haben kann.

Die Stringtheorie die unendlich viele Dimensionen haben kann.

Da hat einer mit der M-Theorie beweisen, dass das universum nicht mehr als 11 Dimensionen haben kann obwohl es theorien mit sogar 36 Dimensionen gibt.

Ist es in der Mathematik also irgendwann auch beweisbar dass die Existens wahrscheinlicher ist als das nicht zu existieren ???

Mathematik, Wissenschaft, Universum, Welt, Dimension, Gott, Philosophie, Physik, Relativitätstheorie, Wahrscheinlichkeitsrechnung, Multiversum, Stringtheorie, Philosophie und Gesellschaft

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