OK ... bevor alle dies mit Verweisen auf die relativistische Invarianz der physikalischen Gesetze, Zeitdilatation usw. sprengen, lassen Sie mich etwas Kontext hinzufügen. Außerdem bin ich ein Amateur mit Interesse an Physik, daher kenne ich die Details der Physik nicht. Ich habe jedoch genug über das kosmologische Prinzip und die kosmische Zeit gelesen, um diese "Verwirrung" zu entwickeln.
Basierend auf den bisher gesammelten Beweisen scheint das Universum in hohem Maße sowohl isotrop als auch homogen zu sein , wie durch Beobachtungen und die Nützlichkeit der Freedman-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW)-Metrik belegt wird . Dieses Prinzip ermöglicht in Kombination mit der FLRW-Metrik die Aufteilung der Raumzeit in sich nicht schneidende Scheiben und damit die Festlegung einer „kosmischen Zeit“.
Nun, die Existenz einer solchen Zeit deutet keineswegs darauf hin, dass es die "richtige" Zeit oder ein wahres "Jetzt" ist, wodurch die Relativitätstheorie verletzt wird - obwohl einige präsentistische Philosophen (z. B. WL Craig) versucht haben, dieses Argument vorzubringen, aber es wird in philosophischen Kreisen nicht allgemein akzeptiert.
Dies lässt mich jedoch verwirrt über eine offensichtliche Trennung zwischen der Relativitätstheorie und dem kosmologischen Prinzip:
Isotropie gilt nur, wenn wir relativ zur kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ruhen (universelles Ruhesystem), o/w-Anisotropie ist vorhanden - dennoch soll jedes Referenzsystem gleichermaßen gültige Beobachtungen zulassen. Wie können diese beiden in Einklang gebracht werden, wenn die meisten Referenzrahmen uns zu dem Schluss führen würden, dass das Universum NICHT isotrop ist?
Es scheint, dass wir nur durch die Berufung auf die Idee, relativ zum "universellen Ruhesystem" in Ruhe zu sein, alle Diskrepanzen von der Isotropie als Folge einer "eigentümlichen Bewegung" erklären können. Aber bekommt das „universelle Ruhesystem“ und die damit verbundene Zeit dadurch nicht einen empirisch privilegierten Status, obwohl physikalische Gesetze in jedem Bezugssystem gut funktionieren?
Zum Beispiel (verzeihen Sie jeden Missbrauch der Astronomie): Wenn Sie in einem Teil des Weltraums wegschauen und nur Quasare sehen, und dann in einem anderen Teil des Weltraums nur Braune Zwerge sehen, aber ich beide als scheinbar gleich weit von mir messe, dann kann Ich schließe daraus, dass wir in Bewegung sind, da wir sonst einen empirischen Widerspruch hätten (ähnlich wie das Auffinden von Dinosaurier- und Menschenresten in denselben Schichten)?
Jede Hilfe, wo ich falsch liege, wäre hilfreich. Intuitiv denke ich nicht, dass es eine Möglichkeit geben sollte, eine absolute Ordnung zwischen raumartig getrennten Ereignissen herzustellen, aber die obige Argumentation legt etwas anderes nahe.
Ihr Fehler besteht darin anzunehmen, dass der kosmische Mikrowellenhintergrund ein universelles Ruhesystem darstellt, weil dies nicht der Fall ist.
In einem FLRW-Universum gibt es einen Rahmen, der als Commoving Frame oder Proper Frame bezeichnet wird und mathematisch besonders praktisch ist. Dies ist der Rahmen, in dem die Distanz zwischen allen Bewohnern dieses Rahmens konstant ist, sodass alle "Sachen" im Universum gegenseitig stationär sind (der sich mitbewegende Rahmen berücksichtigt die Hubble-Expansion). Da wir erwarten, dass alle "Sachen" im Universum auf ähnliche Weise erschaffen werden, würden wir erwarten, dass es ungefähr stationär ist (in einem sich mitbewegenden Sinne), sodass die Gesamtsumme von allem, Materie und Energie, als Bezugspunkt für dient der sich bewegende Rahmen.
Das CMB ist also nichts Besonderes. Wenn Sie den CMB ignorieren und die Erdgeschwindigkeit zu allen Galaxien messen würden, die wir sehen können, würden Sie erwarten, das gleiche Ergebnis zu erhalten wie die Messung der Erdgeschwindigkeit relativ zum CMB. Das CMB nimmt den gleichen Frame ein wie alles andere, weil es im Grunde auf die gleiche Weise erstellt wurde. Das einzig Besondere am CMB ist, dass Gravitationswechselwirkungen ihm nicht verschiedene besondere Geschwindigkeiten verliehen haben, wie dies bei großen Materieansammlungen der Fall war.
Dass das Universum nicht isotrop ist, ist eine vollkommen gültige Beobachtung, soweit es die Relativitätstheorie betrifft.
Aber bekommt das „universelle Ruhesystem“ und die damit verbundene Zeit dadurch nicht einen empirisch privilegierten Status, obwohl physikalische Gesetze in jedem Bezugssystem gut funktionieren?
Ja, das geht, aber das ist kein Problem. Die Relativitätstheorie verbietet es einem physikalischen System nicht, bestimmte Referenzrahmen auszuwählen, die in dem Sinne „bevorzugt“ sind, dass sie bequemer zu handhaben sind. Tatsächlich geschieht dies nicht nur mit dem Universum. Selbst für ein kleines System, wie zwei Teilchen, gibt es einen empirisch privilegierten Referenzrahmen, den Energiezentrumsrahmen, in dem der Gesamtimpuls null ist. (Dies ist ein spontaner Bruch der Lorentz-Symmetrie, wenn Sie solche Begriffe zu schätzen wissen.)
Aber die Tatsache bleibt, dass die grundlegenden Gesetze der Physik vollkommen gültig sind, egal ob Sie sich in diesem empirisch privilegierten Rahmen befinden oder nicht. Der einzige Sinn, in dem es empirisch privilegiert ist, ist, dass es praktisch ist, aber es ist keine notwendige Wahl.
Ich bin ein Ingenieur, der seit meiner Pensionierung als Hobby mit Relativitätstheorie und Kosmologie spielt. Es scheint mir, dass Einstein sich mit der Relativitätstheorie nie ganz wohl gefühlt hat, wenn es um Beschleunigung ging. 1920 sagte er:
„Newton hätte seinen absoluten Raum möglicherweise nicht weniger ‚Äther‘ nennen können; wesentlich ist nur, dass neben beobachtbaren Objekten noch etwas anderes, was nicht wahrnehmbar ist, als wirklich angesehen werden muss, damit Beschleunigung oder Drehung als etwas Wirkliches angesehen werden können.“
Einstein, Albert: „Äther und die Relativitätstheorie“ (1920), Sidelights on Relativity (Methuen, London, 1922)
Das Zwillingsparadoxon (ein Zwilling altert mehr als der andere, obwohl keiner eine bevorzugte Referenz hat) wird erklärt, weil einer Beschleunigung beim Umdrehen erfährt. Soweit ich das beurteilen kann, rechtfertigt nichts in der Relativitätstheorie diese Erklärung. Wenn andererseits Effekte von Bewegung relativ zum Universum als Ganzem abhängen, ist die Erklärung der Beschleunigung unnötig. Obwohl die meisten Dinge mit einer Nur-Zwei-Körper-Version der Relativitätstheorie erklärt werden können, scheitern viele andere mit nur Zwei-Körper-Relativität - insbesondere wenn Beschleunigung involviert ist. Ich habe eine mathematische Mehrkörperdarstellung der Relativitätstheorie entwickelt, die dies zu lösen scheint. Dies gibt jedoch der Trägheitsreferenz, für die das kosmologische Prinzip gilt, eine Sonderstellung.
Darüber hinaus stellte Einstein fest, dass die Geschwindigkeit zwar relativ ist, die Beschleunigung jedoch nicht. Die Interpretation der Beschleunigung als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit funktioniert einfach nicht für eine Zwei-Körper-Interpretation. Eine Summierung von Mehrkörperbeziehungen löst dies jedoch. Wenn Einsteins Methode zur Ableitung der klassischen Physik aus der Relativitätstheorie auf Gravitationsenergie angewendet wird, präsentiert sich interessanterweise die Mehrkörperinterpretation auf eine offensichtliche und schwer zu leugnende Weise.
David z
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