Isotropie des Universums in verschiedenen Bezugsrahmen

Angenommen, wir setzen Bob und Alice in den intergalaktischen Raum. Wenn sie sich umschauen, sehen sie das Licht entfernter Galaxien, das gemäß dem Hubble-Gesetz verschoben ist. Noch wichtiger ist, dass das Licht (im Durchschnitt) isotrop ist.

Nehmen wir nun an, wir beschleunigen Bob auf zB β = 0,999 . Er sollte das Licht in Vorwärtswinkeln blau verschoben und in Rückwärtswinkeln mehr in Richtung Rot verschoben sehen. Mit anderen Worten, das Universum ist für Bob nicht mehr isotrop.

Dann wieder, wenn wir beide beschleunigen β , die relative Situation ist identisch, aber jetzt "sollten" beide ein anisotropes Universum sehen. Nach dieser Überlegung existiert ein spezielles Referenzsystem, in dem das Universum isotrop ist. Das ist natürlich nicht das, was wir messen.

Was ist die Lösung für dieses Problem?

Mein Take: Angenommen, die Bewegung ist entlang einer gemeinsamen X Achse. Bei T = 0 (laut Alice) zwei entfernte Galaxien an X = A Und X = − A ein Signal schießen. Dann sieht Bob diese Ereignisse bei auftreten T ± = ± γ β C A . Mit anderen Worten, das Rückwärtssignal wurde emittiert, als diese Galaxie viel jünger war und sich daher (Hubble-Gesetz) langsamer bewegte (was zu einer kleinen Rotverschiebung führte). Aber als Bob sich davon entfernt, verschiebt es sich weiter rot. Auch die vordere Galaxie ist viel älter und ursprünglich stark rotverschoben. Aber als Bob sich darauf zubewegt, verschiebt es sich ins Blaue.

Es wäre großartig, wenn es eine Erklärung gäbe, ohne die gesamte Maschinerie von GTR zu verwenden. Danke!

Gemäß dieser Argumentation gibt es einen speziellen Referenzrahmen, in dem das Universum isotrop ist. Ich habe die Argumentation nicht gesehen . Die Möglichkeit, einen Referenzrahmen zu wählen, garantiert nicht, dass eine zufällige kosmologische Lösung von GR in jedem Rahmen isotrop werden könnte. Sie können dies nur tun, wenn die Lösung von Anfang an in einem speziellen Rahmen isotrop war.

Antworten (1)

Nach dieser Überlegung existiert ein spezielles Referenzsystem, in dem das Universum isotrop ist. Das ist natürlich nicht das, was wir messen.

Es gibt so einen besonderen Rahmen, und daran messen wir. Der spezielle Rahmen ist der Rahmen, der sich mit dem Hubble-Fluss bewegt, und in diesem Rahmen wird beobachtet, dass der CMB in alle Richtungen gleichförmig ist, ohne Unterschiede in den Doppler-Verschiebungen. Der Hubble-Fluss kann auch näherungsweise als der Rahmen bezeichnet werden, in dem die Galaxien ruhen. Deshalb sieht das Universum im Rahmen der Erde nahezu isotrop aus. Im Rahmen der Erde hat der CMB einen Unterschied zwischen einer Seite (leicht blauverschoben) und der gegenüberliegenden Seite (leicht rotverschoben). Da sich unsere Galaxie jedoch relativ zum Hubble-Fluss nahezu in Ruhe befindet, sind diese Verschiebungen eher gering.

Ach, das wusste ich nicht! Danke für die Antwort. Bewegt sich ein Beobachter mit relativistischer Geschwindigkeit bzgl. dieses speziellen Systems, dann gilt für ihn das Hubble-Gesetz nicht mehr (in der linearen, isotropen Form)?
Zwei Grundsätze von SR: „es gibt keine bevorzugten Rahmen“ und „nichts kann sich schneller fortbewegen als das Licht“, gelten einfach nicht im kosmischen Maßstab.
@JEB: "Kein bevorzugter Rahmen" gilt immer noch. Die Interpretation ist dieselbe wie bei SR: Wenn wir eine Materie in der Nähe haben, die sich in einem bestimmten Bewegungszustand befindet, können wir diese Materie frei verwenden, um einen Bezugsrahmen zu definieren.
@BenCrowell Ich stimme zu, außer dass sich alle im (sichtbaren) Universum - sogar außerhalb unseres Lichtkegels - auf dasselbe bevorzugte System einigen werden (in sich gemeinsam bewegenden Koordinaten, also sind sie vielleicht unterschiedliche Frames?).
Isotropie des Universums in verschiedenen Bezugsrahmen
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