Ist das Alter des Universums für einen zurückkehrenden Raumfahrer anders?

Wenn ein Astronaut auf den Planeten zurückkehrt, von dem er gekommen ist, würde er genau die gleiche Anzahl von Galaxien zählen wie ein Beobachter auf diesem Planeten, aber sie könnten sehr unterschiedliche Zeiträume erlebt haben. Möglicherweise Milliarden von Jahren, wenn er in die Nähe eines Schwarzen Lochs gereist wäre.

Wenn es stimmt, dass wir auf das Alter des Universums schließen können, indem wir zählen, wie viele Galaxien wir sehen können, würde das dann bedeuten, dass Galaxien sehr schnell aus dem Blickfeld des Astronauten verschwunden wären?

Die Galaxien verschmelzen; dies führt mit der Zeit zu einer Abnahme der Anzahl von Galaxien.
Ich spreche davon, wenn Galaxien aus dem Blickfeld verschwinden, weil sie sich über das beobachtbare Universum hinausbewegt haben.
Das beobachtbare Universum ist im Grunde alles, dessen Licht Zeit hatte, uns zu erreichen. Sie wird also mit der Zeit größer, um ein Lichtjahr pro Jahr. Eine Galaxie müsste schneller als das Licht reisen, um sich über das beobachtbare Universum hinaus zu bewegen.
@Seeds Viele Galaxien bewegen sich schneller als das Licht, auch solche, die wir problemlos sehen können.
Vergessen Sie nicht, dass der Rahmen des Reisenden wahrscheinlich nicht bis an die Grenzen des Universums reicht, daher macht es keinen Sinn zu fragen, wie alt das Universum in diesem Rahmen ist. Es macht jedoch immer noch Sinn (zumindest wenn Sie genug Glättung machen), zu fragen, was das Universum im Rahmen der Galaxien ist. Auf diese Weise formuliert, hängt die Frage nicht vom Rahmen des Fragestellers ab, sodass alle Fragesteller zur gleichen Zeit und am gleichen Ort die gleiche Antwort geben.
@Thriveth ähm, was? Nichts bewegt sich schneller als das Licht, schon gar nicht Galaxien.
@Seeds Hängt davon ab, wie Sie "Reisen" definieren. Es ist durchaus möglich, dass sich Regionen eines sich ausdehnenden Weltraums schneller als Licht voneinander entfernen. Wenn der Raum unendlich ist und sich homogen ausdehnt, ist es tatsächlich unvermeidlich, dass sich alle Bereiche des Raums schneller als das Licht von einem bestimmten Punkt entfernen, außer von einer endlichen Blase um den Punkt herum. Alle Galaxien der Rotverschiebung z ≳ 1.5 (wenn ich mich richtig erinnere) waren schon immer schneller als das Licht.

Antworten (2)

Das Alter des Universums hängt nicht von der verstrichenen Zeit ab, die ein sich bewegender Astronaut erlebt hat. Der Astronaut wird weniger gealtert sein, aber für diese Person scheint das umgebende Universum einfach schneller gealtert zu sein. Auf die ursprüngliche Frage ist die vom OP vorgeschlagene Antwort also teilweise richtig: Für den Astronauten scheint die Alterung des Universums viel schneller abgelaufen zu sein.

Die Idee, Galaxien zu zählen, beruht jedoch auf einigen wackeligen Annahmen. Sie können das Alter des Universums nicht einfach durch "Zählen von Galaxien" bestimmen. Galaxien "verschwinden" nicht über dem Ereignishorizont, sie werden aus unserer Sicht in unendlicher Zeit immer mehr rotverschoben in Richtung Unendlich. Das gilt für Galaxien, die unsere Sichtbarkeitszone „verlassen“. Gleichzeitig gibt es immer mehr Galaxien, für die wir die frühesten Zeiten in ihrer Geschichte sehen können, da uns immer mehr Licht aus den frühesten Teilen des Universums erreicht. Aber diese Galaxien werden es auchzunehmend rotverschoben werden, wenn die Zeit vergeht und sich die Expansion des Universums beschleunigt. Wenn überhaupt, sollten wir also das Alter des Universums messen, indem wir die Rotverschiebungen der von uns beobachteten Galaxien kartieren. Das ist auch leichter gesagt als getan, aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag.

Danke. Ich denke, Ihre Aussage "Der Astronaut wird weniger gealtert sein, aber für diese Person scheint das umgebende Universum nur schneller gealtert zu sein" verstößt nicht gegen die Theorie, dass die Gesetze des Universums für alle Beobachter in Uniform gleich sind Bewegung - weil der Astronaut nicht in gleichförmiger Bewegung mit dem Planeten war. Ich denke, es ist in Ordnung, dass sie zwei unterschiedliche Alterungsraten des Universums erlebt haben? Ich denke das würde meine Frage beantworten.
@P.Doe Es ist wieder das gute alte Twin Paradox. In Bezug auf die Relativitätstheorie würde eine Hin- und Rückfahrt zur und von der Erde eine Beschleunigung erfordern, die sicherlich keine Trägheitsbewegung ist. Daher entspricht die wahrgenommene Zeit des Astronauten nicht der der Erde.

Ich werde versuchen, dies mit einem begrenzten Vokabular der Physik und der Allgemeinen Relativitätstheorie zu beantworten, in der Hoffnung, dass mein zugrunde liegendes Verständnis und meine Interpretation davon nicht stark verzerrt sind ....

Die Zeit auf der Erde wäre im Vergleich zu der Uhr, die der Astronaut näher an einem Schwarzen Loch zu seinem Ziel trug, viel schneller vergangen. Das heißt, der Astronaut wäre bei seiner Rückkehr weniger gealtert. Der Raum selbst wird jedoch ständig erweitert . Dies würde bedeuten, dass beide – der Beobachter auf der Erde und der Astronaut – die Galaxien zurückweichen sehen würden. Der Unterschied würde jedoch in der "Rate" liegen, mit der sie sie davontreiben würden.

Beide werden die gleiche Grundlage haben, bevor die Reise des Astronauten beginnt, zu glauben, dass das Universum 13,8 Milliarden Jahre alt ist . Von dem Punkt an, an dem die Reise des Astronauten beginnt, würden sie beginnen, alles, was mit Zeit, Länge, Entfernung und Geschwindigkeit zu tun hat, anders zu messen – einschließlich ihres eigenen Alters und des Universums – in ihren eigenen Referenzrahmen. Unter der Annahme, dass er nach ein paar Milliarden Erdjahren wieder in das Bezugssystem der Erde zurückkehrt (und unter der Annahme, dass die Erde noch bewohnbar ist), würden seine Berechnungen zeigen, dass das Universum nicht so stark gealtert ist wie für die damaligen Bewohner der Erde. Obwohl beide zustimmen würden, dass sich das Universum seitdem ausgedehnt hat, würden sie sich über die Rate, mit der sie es „ausdehnen“ „sahen“, nicht einig sein.

Es gibt jedoch einen sehr gravierenden Haken... Die fernen Galaxien entfernen sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit und irgendwann in der Zukunft wird es in unserer "immer größer werdenden" Sphäre des beobachtbaren Universums nichts mehr zu sehen geben außer unsere eigene Galaxie. Wenn also der Astronaut bei seinem Unterfangen weit hinaus in den Weltraum geht – in eine andere Galaxie – und sich dort für eine „Zeit“ in der Nähe eines massiven Sternkörpers aufhält, könnte die expandierende Raumzeit sogar dafür sorgen, dass sein beobachtbares Universum dies tun würde nirgendwo haben Milchstraße / Sonnensystem / Erde in seinem Einfluss- und Sichtbereich, was uns und ihn für immer aus der Reichweite des anderen bringt; selbst wenn er die Mittel hätte, um mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu reisen, die notwendig war, um die Reise überhaupt zu beginnen.

Hoffentlich beschreibt dies die Situation einigermaßen realistisch. Ich hoffe auch, dass, wenn ich falsch lag, jemand auf die Fehleinschätzungen hinweisen, sie kommentieren und gegebenenfalls verfeinern würde.

Ich glaube nicht, dass das richtig ist: „Angenommen, er kehrt nach ein paar Milliarden Erdenjahren zum Bezugsrahmen der Erde zurück … seine Berechnungen würden zeigen, dass das Universum nicht so stark gealtert ist wie für die damaligen Bewohner von Erde.". Wenn man das Alter des Universums berechnen kann, indem man die Anzahl der beobachtbaren Galaxien zählt, dann müssen sich beide über das Alter des Universums zu Beginn und am Ende seiner Reise einigen. Sie müssen sich daher darauf einigen, wie sehr das Universum gealtert ist.
Während sie sich beide auf den "Zustand" einigen würden, in dem sich das Universum befinden würde, wird die Meinungsverschiedenheit über die Messungen bestehen, die in ihren unterschiedlichen Referenzrahmen durchgeführt werden. Die Gründe dafür sind: die Geschwindigkeit, mit der die Reise unternommen werden musste, um so weit zu kommen, und die Auswirkungen der Schwerkraft aufgrund der Nähe zu einem Schwarzen Loch. Obwohl die Uhr des Astronauten nach seiner Rückkehr wie eine erdgebundene Uhr zu ticken beginnen würde, hätte sie bei hohen Geschwindigkeiten oder in der Nähe eines Schwarzen Lochs einfach nicht so viele Ticks registriert.
Aber das würde bedeuten, dass der Astronaut weniger gealtert wäre, nicht das umgebende Universum, das sich nicht mit dem Astronauten mitbewegt hat.
Ist das Alter des Universums für einen zurückkehrenden Raumfahrer anders?
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