Zusammenfassung
Isaac: Ich habe einige interessante Beobachtungen gemacht. Die Sonden, die ich zur Messung von Gravitationswellen genutzt habe, sind mit Teleskopen ausgestattet. Ich habe sie deshalb auch dazu genutzt, um die Sterne zu beobachten.
San: Mit welchem Ziel?
Isaac: Ich habe aus meiner Theorie der Raumzeit einige allgemeine Schlussfolgerungen über das Universum abgeleitet und wollte überprüfen, inwieweit sich diese durch Beobachtungen stützen lassen.
San: Was genau hast du denn über die Sterne herausgefunden?
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Notes
- 1.
Eine sehr gute Einführung in die Physik des expandierenden Universums findet sich in Pössel (2017).
- 2.
Bei den Vorzeichen des Drucks ist Vorsicht geboten: Wir sprechen hier von einem positiven Druck, wenn Material komprimiert wird; in der Werkstoffmechanik wählt man die Vorzeichen meist umgekehrt, so dass Zugspannungen positiv und Druckspannungen negativ sind.
- 3.
Da sich die Atome mit konstanter Geschwindigkeit voneinander entfernen, können wir schon im Rahmen der Newton-Welt sehen, dass wir jedes Atom als Bezugspunkt verwenden können.
- 4.
Alternativ kann man auch dimensionslose Koordinaten verwenden (beispielsweise so, dass unsere Milchstraße bei Ortskoordinate 0 und ein entfernter Galaxienhaufen bei Ortskoordinate 1 liegt), dann hat der Skalenfaktor die Einheit einer Länge (Fließbach 2012).
- 5.
Manchmal, insbesondere in älteren Büchern, spricht man auch von der Hubble-Konstanten. Hubble entdeckte, dass die gemessene Geschwindigkeit der Galaxien zur Entfernung proportional ist, das Verhältnis aus beiden ist also eine Konstante. Der Hubble-Parameter ist aber nur räumlich konstant, während er sich mit der Zeit ändert. Deshalb spricht man besser von einem Parameter.
- 6.
Kernfusion wie im Zentrum eines Sterns fand allerdings nur während der ersten Minuten nach dem Urknall statt.
- 7.
Es mag so erscheinen, als gäbe es in diesem Modell ein ausgezeichnetes Teilchen in der Mitte des Lichtkegels. Das ist jedoch nicht der Fall. Jedes Teilchen in diesem Modell sieht wegen der Zeitdilatation und Längenkontraktion eine sich am Rand mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitende Explosion, weil die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter dieselbe ist.
- 8.
Dass die Krümmung des Raums auch von der Wahl der Koordinaten abhängen kann, wird ausführlicher in Anmerkung 16.3 erläutert.
- 9.
Dies gilt nicht mehr, wenn man die dunkle Energie berücksichtigt, mit der wir uns weiter unten beschäftigen.
- 10.
Wir werden weiter unten sehen, dass die Situation in unserem Universum etwas komplizierter ist.
- 11.
Eine detaillierte Analyse der Situation, bei der auch lokale Expansionseffekte berücksichtigt werden, findet sich in Carrera und Giulini (2006).
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Bäker, M. (2019). Die Ausdehnung des Universums. In: Isaac oder Die Entdeckung der Raumzeit. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_19
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_19
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Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-662-57292-4
Online ISBN: 978-3-662-57293-1
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