Gedankenexperiment: Fesselnde Galaxien - bis zum Äußersten [Duplikat]

Wenn zwei Felsen mit einem engen, absurd langen, nicht elastischen Seil zusammengebunden und auf Planeten an beiden Enden des beobachtbaren Universums der Erde platziert würden – oder darüber hinaus – was würde passieren?

  1. Reicht die strukturelle Integrität des Seils aus, um die Ausdehnung des Universums entlang des Seils zu „überwinden“, wodurch das Seil reißt oder die Felsen von den Planeten „abrutschen“? Oder dehnt sich das Seil aus?
  2. Wenn die Felsen von den Planeten rutschen und die Planeten weit genug voneinander entfernt wären, warum könnte sich das Seil dann nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit von einem der Planeten entfernen?
Nur damit ich glaube, ich verstehe, was Sie fragen - Sie möchten wissen, ob sich die Materie (das Seil) zusammen mit der metrischen Ausdehnung des Raums ausdehnt, wenn sie sich über das Universum erstrecken würde? Es muss nur klar sein, weil Ihr Seil bereits völlig unmöglich ist, also gibt es keine Antwort auf die Frage, ob es "brechen" würde - es ist ein magisches Seil, wir können es tun lassen, was wir wollen.
Richtig, in Punkt 1 frage ich, ob sich die Materie mit der metrischen Ausdehnung des Raums ausdehnt, oder ob die Kräfte, die ihre Starrheit aufrechterhalten, in solch einem absurden Ausmaß wirken werden ... In Punkt 2 frage ich nach der Erklärung, warum Objekte die sich scheinbar schneller als Lichtgeschwindigkeit von uns wegbewegen (außerhalb des Hubble-Volumens), würden sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit vom Ende des Seils wegbewegen, da sie „unter dem Seil hervorrutschen“.
Wir müssen zwei verschiedene Fälle betrachten: ein nicht beschleunigendes Universum und ein beschleunigendes. In einem sich beschleunigenden Universum würde das theoretische Seil tatsächlichen Kräften ausgesetzt sein, die es auseinanderreißen würden (es gibt kein Material, dessen Schallgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit übersteigt). Selbst in einem nicht beschleunigenden Universum würde das ferne, ferne Ende des Seils immer noch eine Rotverschiebung erfahren, sodass die Atombindungen an diesem Ende schwächer und schwächer aussehen würden, sodass es so aussehen würde, als würde es sich mit dem Lokalen dehnen Erweiterung.
Aus der Sicht der Erde würde es also in unserem scheinbar beschleunigten Universum so aussehen, als würde sich das Seil aufgrund der Rotverschiebung an beiden Enden dehnen. Und aus der Sicht eines der beiden Planeten am Ende des Seils?
Dies ist bekannt als das "tethered galaxy"-Problem, und es gibt einige Artikel darüber: arxiv.org/abs/astro-ph/0104349 arxiv.org/abs/astro-ph/0511709
Das ähnelt eigentlich der Frage, wie Gravitationswellendetektoren Gravitationswellen detektieren. Angenommen, wir nehmen an, dass sich das Gitter eines Kristalls mit den Gravitationswellen bewegt, wodurch letztere nicht nachweisbar werden: Dies würde bedeuten, dass sich der einer Gitterperiode entsprechende richtige Abstand ändern würde, sodass sich der Kristall in einem verspannten Zustand befinden würde, also in Wirklichkeit widerstehen würde die Belastung in gewissem Maße. Hier gilt die gleiche Überlegung, wo sich der richtige Abstand zwischen den angebundenen Objekten ändert.

Antworten (1)

Lassen Sie uns zulassen, dass Ihr Seil fantastische Eigenschaften hat, ohne die Energieerhaltung oder Kausalität zu verletzen. Wenn sich die Enden des Seils dann innerhalb des Ereignishorizonts befinden, könnte sich Ihr Seil möglicherweise nicht dehnen. Aber wenn die Enden außerhalb des Ereignishorizonts liegen:

  1. Das Seil muss sich ausdehnen. In der speziellen Relativitätstheorie gibt es kein starres Objekt, weil das Konzept der Starrheit von Gleichzeitigkeit abhängt. Wenn ich an einer Seite eines Seils ziehe, kann sich die andere Seite nicht sofort bewegen, da sich Informationen/Einflüsse nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können. Siehe das Pol-in-der-Scheune-Paradoxon .
  2. Natürlich bewegt sich kein Teil des Seils schneller als mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn das Seil jedoch stark genug ist, werden die Felsen tatsächlich von den Planeten abheben und näher und näher an die Lichtgeschwindigkeit heranbeschleunigt. Das Seil dehnt sich immer noch aus, nur nicht so schnell wie der Raum um es herum.

Unterschiedliche magische Seileigenschaften würden unterschiedliche endgültige Schicksale haben. Ein federartiges Seil (F=kx) mit einer hohen, aber endlichen maximalen Spannung würde schließlich auf seiner ganzen Länge explosionsartig reißen. Bei ausreichend hoher Maximalspannung sollte es schließlich die Energiedichte haben, um ein sehr langes Schwarzes Loch zu werden.

Ich frage mich, ob irgendetwas Besonderes passiert, wenn ein Schwarzes Loch die Form eines leicht verlängerten Slinky annimmt. Ist so etwas möglich, oder muss es irgendwo in ein kugelförmiges Loch kollabieren?
Das Seil muss sich zunächst ausdehnen, aber könnte es nicht ein Gleichgewicht erreichen, bei dem der richtige Abstand zwischen den Galaxien konstant bleibt? Der einfachste Fall, der hier analysiert werden könnte, wäre ein "Milne-Universum", das Sie erhalten, wenn Sie die Massendichte in einem FRLW-Universum auf Null gehen lassen ... dann stellt sich heraus, dass sich der negativ gekrümmte Raum mit der Zeit ausdehnt wirklich nur ein nicht-inertiales Koordinatensystem auf flacher Raumzeit, gibt es ein Diagramm nach "wenn wir genau dieselbe Raumzeit in den speziellen relativistischen x- und t-Koordinaten darstellen, die wir erhalten" auf dieser Seite
(Forts.) Sie können auf dem Diagramm sehen, dass sich Testteilchen, die als ruhend in sich bewegenden Koordinaten verstanden werden würden, auseinandergezogen durch die Ausdehnung des Raums, im SR-Inertialsystem nur mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten innerhalb einer einzigen Zukunft trägheitsmäßig auseinanderbewegen Lichtkegel, was also passieren würde, wenn zwei durch ein Seil verbunden wären, sollte nicht anders sein als das, was passieren würde, wenn zwei Trägheitsobjekte durch ein Seil in SR mit einem anfänglich großen Geschwindigkeitsunterschied zwischen ihnen verbunden wären. Bei einem sehr flexiblen, federartigen Seil könnten sie relativ zueinander ohne Bruch zur Ruhe gebracht werden.
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