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Gentor
Anmeldungsdatum: 05.07.2011
Beiträge: 4
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 Gentor Verfasst am: 05. Jul 2011 10:45 Titel: Energiebilanz bei Raumexpansion |
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Meine Frage:
Das Problem, dass sich mir stellt, ist, dass elektromagnetische Strahlung, die sich durch den Weltraum bewegt, doch bedingt durch die Raumexpansion eine Art "Dopplereffekt" erleben müsste, was zu einer geringeren Frequenz, also zu einer geringeren Energie führen müsste. Meine Frage lautet also: Geht elektromagnetischer Strahlung durch die Raumexpansion Energie verloren und wenn ja, wo bleibt diese Energie?
Meine Ideen:
Mein eigener Ansatz ist sehr gewagt und ich kann ihn auf keine Weise belegen: Könnte es sein, dass, falls es denn zu einem Energieverlust der Strahlung kommt, diese Engerie überhaupt für die Ausdehnung des Raumes verantwortlich ist. Es müsste irgendwann einen "Startschuss" gegeben haben (vielleicht schon beim Urknall), aber sobald es einmal in Gang gebracht worden wäre, müsste es von selbst laufen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18117
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| TomS Verfasst am: 05. Jul 2011 13:15 Titel: |
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Der Effekt, den du beschreibst, existiert tatsächlich, die sogenannte kosmologische Rotverschiebung (fälschlicherweise teilw. als Dopplereffekt bezeichnet):
http://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Rotverschiebung_und_Kosmologie
Sie ist der Grund, warum wir von der hochenergetischen Strahlung im frühen Universum heute nur noch die niederenergetische Hintergrundstrahlung wahrnehmen.
In der ART gibt es einen "lokalen" Erhaltungssatz für die Energie- und Impulsdichte; dieser gilt weiterhin uneingeschränkt.
Der dir wohl bekannte Energieerhaltungssatz gilt in der ART i.A. nicht mehr. Die mathematischen Zusammenhänge sind ziemlich verwickelt, letztlich ist es so, dass sich eine "Energie" überhaupt nur noch in Spezialfällen definieren lässt. In einem homogen und isotrop expandierenden Universum kann man aber eine derartige Energie (eines bestimmten Raumvolumens) gar nicht mehr vernünftig definieren - weswegen sie auch nicht erhalten sien muss :-)
Wenn dich Einzelheiten interessieren, dann lies doch mal hier weiter
http://abenteuer-universum.de/bb/
http://abenteuer-universum.de/bb/userfiles/Energie_thst_2009-11-24.pdf
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 06. Jul 2011 00:44, insgesamt einmal bearbeitet |
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Gentor
Anmeldungsdatum: 05.07.2011
Beiträge: 4
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| Gentor Verfasst am: 06. Jul 2011 00:16 Titel: |
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Wow, ich hätte nicht mit einer so schnellen und zugleich prezisen Antwort gerechnet.
Zwar habe ich den Text noch nicht durchgelesen, aber ich danke schonmal im Voraus. Den Text durchzulesen steht ganz oben auf meiner To-Do-Liste 
Bleib mir nur zu hoffen, dass ich ihn auch verstehe xD
Mit freundlichen Grüßen und herzlichem Dank
Gentor |
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Günther
Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 305
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| Günther Verfasst am: 10. Jul 2011 21:12 Titel: Re: Energiebilanz bei Raumexpansion |
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| Gentor hat Folgendes geschrieben: | | Könnte es sein, dass, falls es denn zu einem Energieverlust der Strahlung kommt, diese Engerie überhaupt für die Ausdehnung des Raumes verantwortlich ist. |
Nein, für die Ausdehnung des Raumes ist eine Vakuumenergie verantwortlich, genauer die damit in Zusammenhang stehende sog. Kosmologische Konstante. Die Energiedichte dieser Vakuumenergie ist konstant. Wie kann das bei einem expandierenden Universum aber sein? Ein Hinweis ist, daß die Kosmologische Konstante formal einem negativen Druck gleichkommt, was von der Wirkung her am ehesten einer Spannung entspricht.
Bei einem in einem geschlosssen System expandierenden Gas wird dessen innere Energie in Expansionsarbeit umgewandelt, die Energiedichte nimmt also ab. Anders beim expandierenden Universum. Hier ist es letztlich dem negativen Druck zuzuschreiben, daß, wie die Zustandsgleichung der Vakuumenergie auch zeigt, die Expansionsarbeit gerade groß genug ist um die die Energiedichte konstant zu halten. Das mag irritieren, ist aber insofern auch versöhnlich, als das Universum so aus sich selbst heraus unbegrenzt expandieren kann. Die innere Energie eines Gases hingegen ist schnell aufgebraucht.
Näheres hierzu findet sich beispielsweise bei Peacock, "Cosmological Physics", Seite 26.
Tom hat bereits erläutert, daß die ART zur globalen Energiebilanz keine Aussagen macht. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18117
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| TomS Verfasst am: 11. Jul 2011 10:34 Titel: Re: Energiebilanz bei Raumexpansion |
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| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Nein, für die Ausdehnung des Raumes ist eine Vakuumenergie verantwortlich, genauer die damit in Zusammenhang stehende sog. Kosmologische Konstante. |
Das ist so nicht ganz korrekt; die Kosmologische Konstante ist für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich; die Standardmodelle der kosmologie (FRW-Universum) zeigen aber auch bei verschwindender Kosmologischer Konstante eine Expansion - nur eben nicht beschleunigt sondern verzögert.
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Günther
Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 305
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| Günther Verfasst am: 11. Jul 2011 19:59 Titel: Re: Energiebilanz bei Raumexpansion |
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Allerdings sind diese "Standardmodelle" überholt.
Heute gilt das lambda-CDM Modell http://de.wikipedia.org/wiki/Lambda-CDM-Modell als experimentell ausgezeichnet abgesichert. Und hier spielt die Kosmologische Konstante eine dominnierende Rolle. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18117
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| TomS Verfasst am: 11. Jul 2011 21:06 Titel: |
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Da hast du sicher recht; es ging mir nur um diese kleine Anmerkung, nicht mehr.
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da-ada
Anmeldungsdatum: 29.07.2011
Beiträge: 1
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| da-ada Verfasst am: 29. Jul 2011 09:58 Titel: |
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Ich klinke mich mal mit meinem Ansatz zur Energiebilanz der Expansion hier mit ein. Mein (ganz persönliches) Modell beschreibt die Expansion des Universums als freien Fall. Dem geht allerdings eine Modifikation des Schwerkraftgesetzes voraus, von dem in unseren Verhältnissen allerdings nichts oder fast nichts zu spüren ist. Grundlage der Modifikation ist die Zeitdilatation.
Das Modell stellt einen Zusammenhang her zwischen der Massendichte des Kosmos und der Expansionsrate oder Hubble-Konstante. Wer mag und eine Stunde Zeit investieren möchte, kann sich die Sache gerne mal unter http://home.foni.net/~gravitation/kompdc/All.pdf ansehen.
Mir wurde schon gesagt, ich würde (unzulässigerweise?) Newton mit Einstein vermischen. Wer kann dazu und bzgl. meines Modells etwas sagen? |
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