Warum bewegen sich Galaxien im Allgemeinen auf astronomischer Skala voneinander weg? Welche der folgenden Antworten ist richtig?
Es liegt an der Urknalltheorie, alles bewegt sich auf astronomischer Ebene von allem anderen weg, wegen der Explosion, die in der Vergangenheit passiert ist, nur durch Trägheit.
Weil zwischen den Galaxien ständig Raum geschaffen wird, sehen sie so aus, als würden sie sich voneinander entfernen. Wie beim Zeichnen von Punkten auf einer Gummifolie, beginnen Sie dann, diese Gummifolie zu dehnen. Punkte bewegen sich nicht, es wird nur immer mehr Platz zwischen ihnen geschaffen.
Welche Antwort ist die richtige? und wenn die 2. antwort richtig ist, wird nur raum geschaffen oder raumzeit?
Das ist tatsächlich ein wenig knifflig. Man könnte sagen, dass der Grund, warum sich alles von allem anderen wegbewegt, die Ausdehnung des Raums ist. Aber man könnte auch argumentieren, dass der Grund, warum wir sagen, dass sich der Raum ausdehnt, darin besteht, dass sich alles von allem wegbewegt – was bedeutet es schließlich, dass sich der Raum ausdehnt, außer dass die Abstände zwischen Objekten größer werden?
Wir haben eine vollkommen klare mathematische Beschreibung der kosmischen Expansion. Es konzentriert sich auf die beobachtete Tatsache, dass die Entfernung zwischen zwei beliebigen Objekten in ausreichend großem Maßstab (Galaxienhaufen und Superhaufen, nicht Atome oder Sterne) durch die Gleichung beschrieben wird
Der Skalierungsfaktor Änderungen der Zeit in einer Weise, die durch kosmologische Gleichungen bestimmt wird, im Grunde die allgemeine Relativitätstheorie mit einer bestimmten Metrik. (Die FLRW-Metrik ist ein künstliches Beispiel.) Dadurch können wir eindeutig bestimmen, wie sich der Abstand zwischen zwei beliebigen Objekten im Laufe der Zeit ändert. Aber ob Sie diese Abstandsänderung als Folge der Ausdehnung des Raums oder der Schaffung von Raum interpretieren (obwohl ich diese Interpretation wirklich nicht mag) oder einfach nur als Ausdehnung des Raums selbst, ist bis zu einem gewissen Grad eine Frage der Terminologie .
Trägheit ist jedoch definitiv nicht verantwortlich. Trägheit ist ein gutes Konzept, wenn Sie über kleine Objekte sprechen, bei denen Sie die Auswirkungen der Schwerkraft ignorieren können. Dies ermöglicht Ihnen, lokal inertiale Referenzrahmen in der Allgemeinen Relativitätstheorie zu haben . Aber es gibt keine global inertialen Bezugsrahmen; Informell kann man das Konzept der Trägheit auf der Erdoberfläche nicht kontinuierlich auf beispielsweise die Oberfläche eines Neutronensterns und schon gar nicht auf das gesamte Universum ausdehnen.
Weiterführende Literatur: Warum wirkt sich die Raumausdehnung auf die Materie aus? und viele andere Fragen zur Kosmologie auf dieser Seite.
Kann ich Ihnen empfehlen, sich die Vorlesungen von Sir Roger Penrose, Space-Time Geometry and a New Cosmology und Before the Big Bang anzuschauen ?
Und ich empfehle Ihnen auch, sich die Vorlesungen von Prof. Leonard Susskind über Kosmologie anzuschauen .
Die richtige Denkweise ist, dass zwischen den Galaxien Raum geschaffen wird und sie sich deshalb scheinbar von uns entfernen. In ähnlicher Weise würden wir aus der Sicht anderer Galaxien so aussehen, als würden wir uns von ihnen entfernen.
Die derzeit beschleunigte Expansion des Universums macht dies noch deutlicher. Wenn der Urknall wie eine Explosion wäre, würden Sie erwarten, dass die Fragmente durch ihre gegenseitige Schwerkraft verlangsamt werden, aber stattdessen bewirkt die dunkle Energie, dass die Expansionsrate zunimmt, also kann es nicht das Explosionsszenario sein.
Die Standardansicht ist, dass die Urknall-Singularität den gesamten Raum ausgefüllt hätte vor Milliarden Jahren. Da wir derzeit nicht verstehen, wie man mit Singularitäten umgeht, können wir darüber nicht wirklich sprechen. Jedoch wäre zu jeder kurzen Zeit nach dem Urknall das gesamte Universum mit sehr hoher Temperatur und hoher Energiedichte gefüllt gewesen und der Raum hätte sich sehr schnell ausgedehnt. Im Laufe der Zeit würde die Expansionsrate bis vor kurzem (den letzten paar Milliarden Jahren) abnehmen, als sie aufgrund der dunklen Energie wieder zu steigen begann.
lurscher