Könnte es sein, dass sich das Universum dreht, während es sich ausdehnt? [Duplikat]

Ich habe gelesen, dass die Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds darauf hindeuten, dass das Universum auf großen Skalen eine flache Geometrie hat. Könnte man dann annehmen, dass sich das Universum beschleunigt um eine Achse dreht und dass die Zentrifugalkraft dieser Rotation die beschleunigte Expansion des Universums erzeugt, und könnte dieser Vorschlag möglicherweise die Notwendigkeit beseitigen, das Konzept der dunklen Energie einzuführen, das hauptsächlich vorgeschlagen / angenommen wurde, um / erklären die beschleunigte Expansion des Universums, beobachtbar durch spektrale Rotverschiebung weit entfernter Galaxien.

Die Ausdehnung würde dann aber Anisotropie zeigen. Alte und interessante Frage. Ich bin sicher, es gibt bereits Beiträge in SE, hier oder in Physik ....
@Alchimista Ich habe kürzlich eine Frage gestellt (zuerst auf Physics Stack Exchange - physical.stackexchange.com/questions/648957/… sie wurde dort geschlossen, da sie nicht zum Bereich der Physik gehört ... und später habe ich dasselbe auf History of gepostet Science hsm.stackexchange.com/questions/13332/… ) Also bin ich zu dieser Frage gekommen und habe versucht, das Razor-Prinzip von Occam in diesem speziellen Fall anzuwenden.
@Daddy Kropotkin „Alle diese Studien deuten darauf hin, dass das Universum weitgehend einheitlich ist und sich nicht dreht. Diese Schlussfolgerung wird sich wahrscheinlich nicht ändern. Zukünftige Messungen der Polarisation des CMB könnten sich in den nächsten Jahrzehnten verbessern, aber die neuen Daten sind es Es ist unwahrscheinlich, dass die früheren Erkenntnisse in Frage gestellt werden." Werde abwarten und sehen...
@Daddy Kropotkin Die Annahme der Einheitlichkeit des Universums kann nicht bewiesen werden, bis ein besseres Verständnis dafür besteht, was dunkle Materie ist und wie sie im Universum verteilt ist ...

Antworten (3)

Ich bin mir nicht sicher, wie die universelle Rotation in Ihrem Szenario dunkle Energie-ähnliche Effekte erzeugen soll, aber wenn es einen Rotationseffekt gäbe , würde er senkrecht zur Rotationsachse wirken, aber nicht parallel dazu. Dies würde eine deutliche Anisotropie in der Expansion des Universums erzeugen, die wir einfach nicht sehen.

Tatsächlich wies Stephen Hawking bereits 1969 darauf hin, dass die Rotation des (sichtbaren) Universums eine nachweisbare Signatur in der kosmischen Hintergrundstrahlung erzeugen würde; das Fehlen einer solchen Signatur setzte einer möglichen Rotation Obergrenzen. Nachfolgende Studien haben dies nur verstärkt; ein Artikel von Saadeh et al. 2016 setzt Grenzen, die ungefähr sind 10 8 Mal strenger als Hawkings Originalarbeit.

Welche Einschränkungen wurden in Hawkings Originalarbeit angegeben?
ω / H 0 < 10 − 3 , Wo ω ist die Vorticity (zweifache Winkelgeschwindigkeit für ein gleichmäßig rotierendes System).
Die dreidimensionale Isotropie des Universums ist nur eine unbewiesene Annahme, die von Einstein gemacht wurde, um Einfachheit zu bieten (mangels genauer Kenntnis der tatsächlichen Struktur des Universums, insbesondere über den "sichtbaren" Teil davon hinaus). Wenn das, was ich gelesen habe, dass die Messungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds darauf hindeuten, dass das Universum auf großen Skalen eine flache Geometrie hat, zutrifft, dann widerspricht dies eindeutig Ensteins Annahme, dass das Universum isotrop ist.
@Alex Was meinst du? Die CMB-Messungen bestätigen die Isotropie im großen Maßstab. Es gibt jedoch kleine Variationen in den CMB-Energiedaten, etwa 1 Teil von 100.000 (sobald Sie die Anisotropien kompensieren, die durch unsere Bewegung relativ zum mitbewegten Rahmen des CMB verursacht werden). Das berühmte CMB-Bild wurde speziell bearbeitet, um diese winzigen Abweichungen sichtbar zu machen.
@Alex "das Universum hat in großen Maßstäben eine flache Geometrie" bedeutet, dass die räumliche 3D-Geometrie euklidisch ist , im Gegensatz zu sphärisch oder hyperbolisch . Es ist orthogonal zu der Frage, ob das Universum isotrop ist. (Obwohl ich vermute, dass Sie in GR Probleme haben könnten, eine stark anisotrope Verteilung von Materie mit einer homogenen Geometrie, flach oder auf andere Weise, in Einklang zu bringen. Die Tatsache, dass die großräumige Geometrie homogen "flach" zu sein scheint, kann also Istrophie erfordern.)
@Peter Erwin Danke für die Klarstellung, was der Begriff "Universelle flache Geometrie" bedeutet. Dann wird meine nächste Frage sein: Wenn das Universum in größerem Maßstab tatsächlich eine flache euklidische Topologie hat, wie korreliert dies mit Einsteins Vorschlag der Raumkrümmung, die durch die Massengravitation des Objekts verursacht wird - sollten wir zu Newtons Konzept der Gravitationskraft zurückkehren?
@Alex Es ist die Gesamtkrümmung der Raumzeit (die 4-dimensionale Mannigfaltigkeit), die durch die Verteilung von Masse-Energie verursacht wird und geodätische Flugbahnen definiert und Gravitationseffekte erzeugt, nicht die Krümmung einer 3-dimensionalen Untermannigfaltigkeit (wie z. B. eine raumähnliche Teilmenge der Raumzeit, auf die sich Kosmologen beziehen, wenn sie davon sprechen, dass das Universum "flach" ist).
Die Verteilung von Masse-Energie ist wichtig. Wenn Sie ein massives Objekt im leeren Raum haben, wird die Raumzeit in der Nähe gekrümmt, um verschiedene Umlaufbahnen usw. zu ermöglichen. Es wird (glaube ich) eine winzige positive räumliche Krümmung geben. Wenn Sie eine gleichmäßig verteilte Masse-Energie haben (großräumige Kosmologie), hängt die räumliche Krümmung von der Menge an Masse-Energie ab. Dies alles ist Teil von Einsteins Vorschlag, dass die Krümmung der Raumzeit von der Verteilung und Menge der Masse-Energie abhängt (genauer gesagt vom Spannungs-Energie-Tensor ).
@Peter Erwin - was hindert an der Annahme, dass die 4-dimensionale Raumzeit-Mannigfaltigkeit auch flach ist, da es sich um eine 3-dimensionale Unter-Mannigfaltigkeit handelt? Und was ist Ihr Kommentar zu sciencealert.com/… ?
@Alex Das nächste Äquivalent zu einer "flachen" 4D-Raumzeit wäre meiner Meinung nach die Minkowski-Raumzeit , die die Raumzeit der speziellen Relativitätstheorie ist. (Dies ist nicht dasselbe wie ein euklidischer 4D-Raum, da sich die Zeitdimension nicht wie eine gewöhnliche Raumdimension verhält.) Aber dieser enthält keine gravitierende Masse-Energie und ist statisch, also passt er nicht zur Kosmologie unseres Universums. ..
Bezüglich Ihres "Sciencealert" -Links: Das ist eine Diskussion über Topologie , und wie es heißt, ist das Argument, dass das Universum (räumlich) flach mit einer 3-Torus-Topologie ist. (Diese Idee gibt es schon eine Weile; ich habe mir das eigentliche Papier nicht angesehen, also habe ich keine wirkliche Meinung dazu.
@Ingolifs Bitte schön... quantamagazine.org/…

Ein altes Rätsel war, warum rotierende Galaxien und Galaxienhaufen nicht aufgrund der Zentrifugalkraft (oder -Blütenblatt, wie Sie es bevorzugen) auseinanderfliegen, da die Schwerkraft aufgrund ihrer beobachtbaren Masse zu gering ist, um dies zu verhindern. Das Aufkommen der Dunklen Materie (und Energie) trug dazu bei, dies zu erklären. Wenn sich das Universum dreht, kann ihre Gravitationskraft die Rotation verhindern und zu seiner Expansion beitragen, zumal sie gleichmäßig über das Universum verteilt zu sein scheinen.

Diese Antwort scheint eher Spekulation als Mainstream-Physik zu sein. Warum hat Ihrer Meinung nach die galaktische Rotation einen Einfluss auf die kosmologische Rotation?
@DeeGee Möglicherweise besteht mit der Annahme eines rotierenden Universums und der durch diese Rotation verursachten Zentrifugalkraft keine Notwendigkeit, Konzepte der Dunklen Materie und Dunklen Energie einzuführen?
@Alex Ich hatte das wirklich nicht durchdacht. Die Anziehungskraft der Dunklen Materie könnte ausreichen, um die Masse im Rotationszentrum zu halten, aber da sie gleichmäßig verteilt ist, hätte sie wenig Einfluss darauf, eine Expansion weiter draußen zu verhindern, wo die Winkelgeschwindigkeit enorm wäre.
@DeeGee Sie betrachten die Existenz dunkler Materie als erwiesene Tatsache, während es sich nur um ein theoretisches Konzept handelt, das zur Erklärung des Gravitationslinseneffekts eingeführt wurde. Ebenso ist die dunkle Energie nur ein theoretisches Konzept, das eingeführt wurde, um die Beschleunigung der Rotverschiebung zu erklären ...
@Alex Dunkle Materie steht auf viel festerem Boden als dunkle Energie. Wir sind uns ziemlich sicher, dass es existiert, wir wissen nur nicht, was zum Teufel es ist.
@Ingolifs "Wir sind ziemlich sicher, dass es existiert, wir wissen nur nicht, was zum Teufel es ist." ;) :D
Ich habe besonders positiv gestimmt, weil einige brillante Köpfe analoge Gedanken gemacht haben. Diese Antwort ist nicht so spekulativ, wenn man etwas Geschichte berücksichtigt.
@Ingolifs in theconversation.com/amp/… die Schlüsselwörter sind "glauben" und "ich wette"... 😂

Jede Bewegung bezieht sich auf etwas anderes. Wenn Sie das Einzige im Universum wären, wüssten Sie nicht, ob Sie sich bewegen oder nicht, weil Sie keinen Bezugspunkt hätten, um diese Bewegung zu definieren.

Dasselbe gilt für das Universum selbst. Es dehnt sich aus, das wissen wir, wenn wir Galaxien betrachten und sehen, dass die meisten von ihnen eine Rotverschiebung haben. Aber es wäre falsch, sich das Universum als einen sich aufblähenden Ballon vorzustellen, denn der Ballon hat ein Äußeres – nun, wenn es ein Äußeres des Universums gibt, wissen wir es nicht und wir können es nicht wissen, also ist es im Domäne der Metaphysik, nicht der Physik oder Astronomie.

Wozu würde sich also das Universum bewegen oder drehen? Der bloße Begriff der „Rotation“ des Universums hat keine Bedeutung, weil es kein „Äußeres“ gibt, mit dem man es vergleichen könnte. Und nein, wir können nicht sagen, dass es sich relativ zu sich selbst bewegt, denn dann gibt es keine Bewegung (genauso wie wir nicht wissen könnten, dass sich die Erde dreht, wenn es keine Objekte außerhalb von ihr gäbe, um die Rotation zu definieren).

Auch ohne externe Referenz kann die Rotation der Erde durch die Präzession von Kreiseln oder Foucault-Pendeln erfasst und gemessen werden.
Weil es sich in Bezug auf etwas anderes dreht. Es dreht sich in Bezug auf den Raum um es herum. Aber es gibt nichts um das Universum herum.
Es gibt rotierende Lösungen für die Einstein-Feldgleichungen, die erste wurde von Kurt Gödel gefunden. Ein Universum könnte also eine globale Rotation haben, ohne dass etwas Äußeres benötigt wird, zu dem es sich dreht. Die Gödel-Lösung hat jedoch geschlossene zeitähnliche Kurven, die ziemlich seltsam sind. ;) FWIW, Einstein war ziemlich unzufrieden, als er von der Gödel-Lösung erfuhr, hauptsächlich wegen der CTCs.
Könnte es sein, dass sich das Universum dreht, während es sich ausdehnt? [Duplikat]
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