Expandieren Galaxien mit mehr als Lichtgeschwindigkeit von uns weg? [Duplikat]

Sie wurden durch einen subtilen Fehler verwirrt, der immer gemacht zu werden scheint, wenn Sie versuchen, die Lichtgeschwindigkeitsbegrenzung der Relativitätstheorie in Worte zu fassen.

Was grundlegend ist, ist etwas namens Lorentz-Symmetrie AKA Lorentz-Invarianz , die die Grundlage der Relativitätstheorie ist. Diese Symmetrie ist eine lokale Symmetrie und eine starke Symmetrie des physikalischen Universums. Im Grunde sagt es aus, dass die Gesetze der Physik unabhängig von der Geschwindigkeit sind. Eine Folge dieser Symmetrie ist, dass zwei Objekte einander nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit passieren können. (Der Grund dafür ist nicht besonders schwierig, lässt sich aber am besten mit Mathematik und nicht mit Worten erklären.)

Die Allgemeine Relativitätstheorie ist keine lokale Theorie – sie ist eine Theorie der Struktur der Raumzeit – aber ihre lokale Struktur ist die der Speziellen Relativitätstheorie, und daher hat sie Lorentz-Symmetrie. Eine der überraschenden (völlig überraschenden – Einstein selbst hat es viele Jahre lang nicht geglaubt) Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass die Raumzeit nicht stabil ist, sondern sich entweder ausdehnen oder zusammenziehen muss. Diese Expansion sind nicht die Galaxien, die immer weiter in die Leere fliegen wie die Teile einer explodierten Handgranate, sondern die Raumzeit selbst, die sich überall ausdehnt (es gibt kein Zentrum der Expansion) und die Galaxien überall mehr oder weniger irgendwie still sitzen die Raumzeit ausdehnen und mit ihr mitgenommen werden.

Wenn Sie zwei Punkte auswählen, die weit genug voneinander entfernt sind, können sie sich mit einer höheren Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen – oder alternativ und genauso richtig – zwischen ihnen können jeweils mehr als 300.000 km neuer Raum geschaffen werden zweite. Da sich nichts mit FTL-Geschwindigkeit aneinander vorbei bewegt, bleibt die lokale Lorentz-Symmetrie erhalten und Einstein ist glücklich und seine Gleichungen sind zufrieden und mit dem Universum ist alles in Ordnung.

Beachten Sie, dass alles, was ich gesagt habe, falsch ist, aber ich hoffe, es ist nicht irreführend falsch. Sie müssen wirklich rechnen, um zu sehen, was tatsächlich passiert.

Aber das Ergebnis ist, dass wir nicht zum Mond (oder Mars oder Alpha Centauri oder wo auch immer) fliegen und mit einer Lichtgeschwindigkeit zurückkommen können, aber viele ferne Galaxien – von denen wir nie wieder etwas sehen oder hören werden – haben es sind gerade von uns weggezogen, und jedes Jahr werden es mehr.

Und in der Tat gibt es einen weiteren Fehler in der zitierten Aussage, nämlich dass die Aussage impliziert, dass Objekte, deren Entfernung von uns schneller zunimmt als die Lichtgeschwindigkeit, etwas Bedeutendes haben, als ob das Licht dieser Objekte uns niemals erreichen würde. Das ist falsch, wir sehen routinemäßig Galaxien, die sich immer mit einer größeren Geschwindigkeit als c von uns getrennt haben – sie trennten sich schneller als zu der Zeit, als das Licht emittiert wurde, und sie haben sich seitdem nur beschleunigt, aber wir sehen sie deutlich weil ein Modell, in dem sich der Raum selbst mit dieser Geschwindigkeit ausdehnt, dies möglich macht. Es ist subtil, aber Routine.

Das heißt, es sollte auch erwähnt werden, dass aufgrund der Beschleunigung der Expansion Licht, das jetzt (d. h. in demselben kosmologischen Alter) von Galaxien emittiert wird, die sich schneller als c jetzt von uns trennen, niemals sichtbar sein wird. Aber noch einmal, es gibt nichts Besonderes an c – Licht von Galaxien, das sich jetzt mit einer Rate von weniger als c von uns trennt, wird auch nie gesehen werden, es hängt nur davon ab, wie schnell die Beschleunigung von hier an geht.