Lassen Sie uns zuerst über den Ballon sprechen, weil er ein ziemlich gutes Modell für das expandierende Universum liefert.

Es ist wahr, dass wenn Sie einen großen Kreis zeichnen, dieser sich schnell ausdehnt, wenn Sie in den Ballon blasen. Eigentlich die scheinbare Geschwindigkeit, mit der sich zwei der Punkte auf dem Kreis in einem Abstand befinden$D$voneinander relativ zueinander bewegen würden$v = H_0 D$wo$H_0$ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Ballon selbst ausdehnt. Diese einfache Beziehung ist als Hubbles Gesetz bekannt und$H_0$ist die berühmte Hubble-Konstante . Die Moral dieser Geschichte ist, dass der Expansionseffekt von der Entfernung zwischen Objekten abhängt und wirklich nur für die Raumzeit auf den größten Skalen sichtbar ist.

Dies ist jedoch nur ein Teil des Gesamtbildes, da sich Objekte auch auf kleine Entfernungen ausdehnen sollten (nur langsamer). Betrachten wir für den Moment Galaxien. Laut Wikipedia,$H_0 \approx 70\, {\rm km \cdot s^{-1} \cdot {Mpc}^{-1}}$also für die Milchstraße, die einen Durchmesser von hat$D \approx 30\, {\rm kPc}$das würde geben$v \approx 2\,{\rm km \cdot s^{-1}}$. Sie können sehen, dass der Effekt nicht besonders groß ist, aber mit genügend Zeit sollte unsere Galaxie wachsen. Aber das tut es nicht.

Um zu verstehen, warum, müssen wir uns daran erinnern, dass die Weltraumexpansion nicht das einzig Wichtige ist, was in unserem Universum passiert. Es gibt andere Kräfte wie Elektromagnetismus. Aber am wichtigsten ist, dass wir die gute alte Newtonsche Schwerkraft vergessen haben, die große massive Objekte zusammenhält.

Sie sehen, wenn Gleichungen der Raum-Zeit-Expansion hergeleitet werden, wird nichts davon berücksichtigt, weil alles davon auf makroskopischer Ebene vernachlässigbar ist. Man geht davon aus, dass das Universum eine homogene Flüssigkeit ist, in der mikroskopisch kleine Flüssigkeitspartikel die Größe von Galaxien haben (es ist etwas gewöhnungsbedürftig, sich Galaxien als mikroskopisch vorzustellen ). Daher sollte es nicht überraschen, dass dieses Modell uns nichts über die Stabilität von Galaxien aussagt; ganz zu schweigen von Planeten, Häusern oder Tischen. Und umgekehrt, wenn Sie die Stabilität von Objekten untersuchen, müssen Sie die Raumzeitausdehnung nicht wirklich berücksichtigen, es sei denn, Sie erreichen die Größenordnung von Galaxien, und selbst dort ist der Effekt nicht so groß.

Wenn die Frage so interpretiert wird, warum sich Atome und andere gebundene Systeme nicht ausdehnen, lautet die Antwort, dass die allgemeine Ausdehnung des Raums keine kontinuierliche Arbeit gegen die elektromagnetische Kraft leisten kann, die ein Atom zusammenhält, oder gegen jede andere Kraft, die ein gebundenes System zusammenhält.

Die beschleunigte Expansion des Universums kann jedoch eine kleine "konstante" negative Kraft zwischen den Elektronen und dem Kern ausüben und das Atom sehr, sehr geringfügig größer machen, als es in einem nicht beschleunigenden expandierenden Universum gewesen wäre. Aber in der derzeit besten Theorie der Dunklen Energie, die besagt, dass es sich um eine konstante Vakuumenergie handelt, wird dieser Effekt konstant sein und die Atome haben sich bereits so weit ausgedehnt, wie sie es jemals tun würden.

Es gibt theoretische Spekulationen über eine Beschleunigung der beschleunigten Expansion des Universums, wobei dieser Effekt mit der Zeit so zunimmt, dass das Universum schließlich auf exponentielle Weise in einem großen Riss endet, in dem Atome und schließlich Kerne auseinandergerissen würden.

Auf einer anderen Website habe ich eine Frage beantwortet, ob wir Energie aus dem expandierenden Universum gewinnen könnten, und dies ist die Antwort, die ich geschrieben habe, die meiner Meinung nach hilfreich sein wird, um dieses Problem zu verstehen:

Das Universum dehnt sich mit 74 km/sec/Mpc aus (Mpc ist ein Mega-Parsec, was 3,26 Millionen Lichtjahren entspricht). Nehmen wir also zwei schwere Objekte und platzieren sie weit entfernt von Galaxienhaufen oder anderen Einflüssen und platzieren sie nur einen Parsec voneinander entfernt (3,26 Lichtjahre). Dann bewegen sie sich effektiv mit 7,4 cm/s auseinander. Stellen Sie sich nun vor, dass Ihr monomolekulares Filamentseil zwischen den Objekten eine Kraft auf die Objekte ausübt, die die Objekte abbremst. Dann können Sie während der Zeit, in der sie verlangsamen, Arbeit aus den Objekten extrahieren. Diese Arbeit pro Sekunde ergibt sich aus der Kraft, die das Seil auf die 7,4 cm/s ausübt, mit denen sich die Objekte auseinander bewegen. Sobald die Kraft jedoch dazu führt, dass ihre Relativgeschwindigkeit auf 0 abfällt, können Sie den Objekten keine Energie mehr entziehen, da sie sich nicht mehr voneinander entfernen.

Nun, das ist alles nur die „Urknall“-Ausdehnung des Weltraums. Sobald die Kraft des Seils ihre Relativgeschwindigkeit auf Null gebracht hat, sind die beiden Objekte wie ein gravitationsgebundenes System und es hört auf, sich zu "ausdehnen". Allerdings wissen wir jetzt, dass es zusätzlich zur „normalen“ Expansion des Weltraums dunkle Energie gibt, die eine beschleunigte Expansion des Universums verursacht. Das bedeutet, dass sich die beiden Objekte nicht nur mit konstanten 7,4 cm/sec auseinander „bewegen“, sondern dass diese Geschwindigkeit tatsächlich mit der Zeit zunimmt. Wenn Sie also Ihr Seil so aufstellen, dass die Kraft, die es auf die Objekte ausübt, zu einer Verzögerung führt, die etwas kleiner ist als diese kosmische Beschleunigung, können Sie kontinuierlich und unbegrenzt Arbeit herausziehen. Leider, Ich war nicht in der Lage, die Dunkelenergiemessungen in Beschleunigungseinheiten in diesem speziellen Fall von Objekten bei einem Parsec umzuwandeln. Ich vermute, es ist eine kleine Zahl, aber aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass sie definitiv positiv ist. Beachten Sie, dass, wenn Ihr Seil mehr Kraft ausübt, die eine Verzögerung verursacht, die größer als die kosmische Beschleunigung ist, die Objekte schließlich aufhören, sich auseinander zu bewegen, und die Arbeit, die Sie extrahieren können, wieder auf Null sinkt.

Beachten Sie, dass Sie nur aus der normalen Expansion des Universums nur eine endliche Gesamtmenge an Energie extrahieren können, aber dass Sie mit der beschleunigten Expansion eine kleine, aber positive Energiemenge pro Sekunde für immer extrahieren können. Ihr Seil muss jedoch mit der Zeit immer länger werden (in diesem Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 7,4 cm/s), also wie man sagt TANSTAFL (es gibt kein kostenloses Mittagessen). Das Seil muss länger werden, weil Sie Ihre sehr kleine Kraft auf sich ständig bewegende Objekte anwenden müssen, um Arbeit zu erledigen. Da es kontinuierliche Energie braucht, um ein sich kontinuierlich verlängerndes Seil herzustellen, und Sie diesen Kampf nicht gewinnen können, indem Sie mit Objekten beginnen, die weiter voneinander entfernt sind, verlängert sich das Seil mit einer noch schnelleren Rate als die 7,4 cm/s in diesem Beispiel.

Unter dem Strich halte ich dieses Freie-Energie-Projekt für unpraktisch, obwohl es theoretisch möglich ist. Das Problem, das gelöst werden muss, sind die Energiekosten des sich kontinuierlich verlängernden Seils.

Dies wurde für eine Frage geschrieben, die während meiner Komposition geschlossen wurde. Die Frage ist, wie sich das CC auf die Atomphysik auswirkt, von Ashton.

Dunkle Energie hat alle 1-10 Kubikmeter das Masse-Energie-Äquivalent eines Protons. Das ist eine ziemlich diffuse Energie. Ein Atom ist auf der Skala von$10^{-8}$cm lang oder hat ein Volumen von ca$10^{-30}m^3$. Ungefähr dieser Anteil der Masse-Energie eines Protons an dunkler Energie wirkt auf ein Atom oder stört seine atomaren Ebenen. Das ist ungefähr$10^{-21}$Gev oder$10^{-12}$ev. Das ist sehr klein.

Nun ist Ihre Frage nicht ganz unbegründet. Einige sehr empfindliche atomare Messungen bringen Aufspaltungen auf atomarer Ebene ins Innere$10^{-6}$ev. Ich werde es nicht mit Sicherheit sagen, aber diese Atom-Quantenoptiker können auf der Bank ziemlich schlau sein. Es ist nicht ganz unvorstellbar, dass dies mit gequetschten Zuständen, verschränkten gequetschten Zuständen von Photonen und Elektronen und so weiter gemessen werden könnte. Wenn aufgrund einer Pegelaufspaltung eine EM-Antwort auftritt, würde die Welle im Sub-Hertzschen Bereich liegen.

Der Wechselwirkungs-Hamiltonoperator für die kosmologische Konstante wäre ein invertiertes harmonisches Oszillatorpotential$H_{cc}~=~\Lambda r^2/3$. Einige Analysen für vermiedene Kreuzungen von Energieniveaus und -zuständen und der Rest sind möglicherweise keine unvernünftige Sache, an der man arbeiten sollte.

Die Antwort auf Ihre Frage, im Fall der Größe von Dingen wie Sonnensystemen und Galaxien, ist in einer einfachen Beobachtung in der Allgemeinen Relativitätstheorie enthalten, die als Theorem von Birkoff bezeichnet wirddie ich weiter unten erläutern werde. Das Hauptergebnis ist, dass Dinge wie Sonnensysteme und Galaxien in erster Näherung nicht an der kosmologischen Expansion teilnehmen. Galaxien entfernen sich weiter voneinander, während jede ungefähr eine feste Größe behält. Und darüber hinaus liegt der Grund dafür und die Art und Weise, wie es zustande kommt, darin, dass die lokale Raumzeit um isolierte Objekte wie Sterne statisch ist, dh sich nicht ausdehnt, und daher gibt es keinen Grund, warum sich physische Objekte wie Planeten in dieser Raumzeit befinden Die Erde und Tische, Stühle, Atome und so weiter sollten überhaupt die Neigung haben, sich auszudehnen. In der Gummiballonanalogie ist die Situation so, dass sich das Gummi des Ballons in der Nähe eines bestimmten Sterns überhaupt nicht dehnt, aber zwischen diesen Flecken dehnt sich das Gummi.

Es ist nicht allzu schwer, die zugrunde liegende Mathematik für das Obige zu skizzieren, die der Rest dieser Antwort kurz darstellt.

Wir betrachten einen einfachen Fall, um die Hauptidee zu erhalten. Der einfache Fall ist das Vakuum um eine kugelsymmetrische Materieverteilung. Dies ergibt die Schwarzschild-Lösung. Diese Schwarzschild-Metrik ist die Formel für das Verhalten der Raumzeit; es wiederum sagt uns die möglichen Umlaufbahnen von Planeten und dergleichen. Der wichtige Punkt ist, dass diese Lösung eindeutig ist, was bedeutet, dass die Kugelsymmetrie ausreicht, um die Lösung für die Raumzeitmetrik so festzulegen, dass der einzige verbleibende Parameter die Masse des Zentralkörpers ist. Diese wichtige Beobachtung wird Birkoffs Theorem genannt. Es hat einige einfache Konsequenzen. Eine Folge davon ist, dass, wenn der Körper im Zentrum in rein radialer Richtung schwingt und dabei seine Kugelform beibehält, keinerlei Änderung der Raumzeit außerhalb des Körpers stattfindet (keine Gravitationswellen). Eine weitere Folge ist, dass, wenn der kugelsymmetrische Vakuumbereich selbst ein Loch in einem größeren kugelsymmetrischen Fluid ist, die Raumzeit in dem Bereich wiederum unverändert ist. Und dies gilt auch dann, wenn sich die umgebende Flüssigkeit nach außen ausdehnt. Das ist für uns die entscheidende Beobachtung.

Betrachten Sie nun das Sonnensystem. Die lokale Raumzeit und ihre Krümmung wird durch die Wirkung der Sonne dominiert. Das Universum im größten Maßstab ist wie eine kontinuierliche Flüssigkeit, die in alle Richtungen gleich dicht ist. Wenn sich diese Flüssigkeit ausdehnt, bleibt die Raumzeit um die Sonne unbeeinflusst, sodass die Planeten denselben Umlaufbahnen mit denselben Radien folgen, und außerdem befindet sich jeder Planet in einer statischen Raumzeit, die sich nicht lokal ausdehnt.

Natürlich wird die sphärische Symmetrie nicht perfekt sein, aber dieses Argument liefert die Hauptgeschichte für gravitativ gebundene Systeme auf Skalen bis zu denen, wo man den dominanten Beitrag zur lokalen Gravitation nicht mehr als von einem zentralen Körper mit Vakuum um ihn herum kommend annähern kann. Es ignoriert auch die kosmologische Konstante.

Die Ausdehnung des Weltraums ist keine unerbittliche Tatsache, der nichts widerstehen oder entgegenstehen kann, sie ist eher das Nettoergebnis der Gravitation und der Anfangsbedingungen im größten Maßstab. In jeder lokalen Region kann so ziemlich jede Kraft die Expansion lokal verhindern.

Schnelle lustige Analogie:

Wenn wir uns die Raumausdehnung als Dehnung einer Folie vorstellen, bewegen sich Materieteilchen voneinander weg. Hurra, wie schon mehrfach erklärt.

Wenn wir dies auf 3D erweitern, dehnen wir Objekte im Grunde sehr langsam. 1,62038964 × 10^-17 m/s / Meter, um genau zu sein. So wird eine typische Person mit etwa 3x10^-17 Metern pro Sekunde gedehnt. Ich konnte keine guten Schätzungen zur idealen Federkonstante des menschlichen Körpers finden, aber Sie würden wahrscheinlich innerhalb von 10 Größenordnungen von 10 ^ -15 Metern gedehnt werden.

(Da die elektromagnetische Kraft so stark ist, ist Ihre Zugfestigkeit sehr hoch.)

Mit der Hubble-Erweiterung sind Sie also etwa 0,0000000000001 % größer. Herzlichen Glückwunsch!

Kehren wir zum expandierenden Ballon zurück, der eine sehr schöne Analogie ist, auch wenn ihm die Dimension fehlt. Angenommen, es gibt eine Ameise auf der Oberfläche des Ballons. Mit der Zeit wird es feststellen, dass sich seine sechs Beine weiter auseinander bewegen. Wenn es sich unangenehm anfühlt, mischt es sie hinein, um sich anzupassen. Wenn zwei Ameisen miteinander reden, driften sie auseinander, also bewegen sie sich wieder aufeinander zu. In ähnlicher Weise werden Elektronen in Atomen und Atome in Festkörpern auseinander gedehnt, bewegen sich aber wieder zusammen.

Mein Verständnis der aktuellen Theorie ist, dass sich Galaxien aufgrund der Abstoßung dunkler Energie mit einer beschleunigten Geschwindigkeit voneinander entfernen – wodurch ein expandierendes Universum entsteht.

Innerhalb von Galaxien jedoch hält dunkle Materie die Galaxien selbst zusammen – so sehr, dass sich der äußere Rand der Galaxie mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie der innere Rand – was bedeutet, dass es eine Menge Materie geben muss, die die Galaxien selbst zusammenhält.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es kein Konzept der „Raumerweiterung“.

Viele Antworten auf dieser Seite besagen, dass es einen grundlegenden Unterschied zwischen der kosmologischen Ausdehnung gibt, die auf die Ausdehnung des Raums zwischen Objekten zurückzuführen ist, und der gewöhnlichen Ausdehnung, die auf die relative Bewegung von Objekten zurückzuführen ist.

Was Sie in keiner dieser Antworten finden werden, ist ein mathematisches Kriterium, das Sie verwenden könnten, um den Unterschied zwischen den beiden Fällen zu erkennen, wie z. B. ein Tensorfeld, das ungleich Null ist, wenn sich der Raum ausdehnt, und Null, wenn sich Objekte lediglich voneinander entfernen. Das liegt daran, dass so etwas in GR nicht definiert werden kann. Soweit es einen Unterschied zu geben scheint, ist dies ein Artefakt der Wahl der Koordinaten.

(Die Leute bezweifeln oft, dass die „superluminale“ Expansion durch gewöhnliche Relativbewegung erklärt werden kann, was ein Teil des Grundes für den Glauben an die Ausdehnung des Raums sein könnte. Aber es kann sein und es ist. Ich habe gerade in einer anderen Antwort darüber geschrieben .)

Das Ergebnis ist, dass die Auswirkung der großräumigen Expansion des Universums auf die lokale Physik nichts anderes als die Gravitationswirkung entfernter Objekte ist, die sich von Ihnen entfernen. Dies kann nur aus einer Gesamtbeschleunigung in eine bestimmte Richtung und einer Gezeitenkraft bestehen, die beide im Durchschnitt fast Null sind, wenn die Materie weit entfernt und fast gleichmäßig verteilt ist. Es kann nachweislich keine Komponente enthalten, die ein Objekt in alle Richtungen erweitert oder in alle Richtungen komprimiert; das kann nur von lokaler Materie kommen. (Dies gilt auch für die Newtonsche Gravitation, wo sie eine Folge des Gaußschen Gesetzes ist.)

Der sich ausdehnende Ballon ist ein ausgezeichnetes Modell dessen, was viele Leute denken, dass GR über die Kosmologie sagt. Es ist ein schlechtes Modell dessen, was GR tatsächlich über Kosmologie sagt.

Dunkle Energie hat zwar einen lokalen Dehnungseffekt, lässt Objekte aber nicht kontinuierlich ausdehnen

Gemäß dem derzeit bevorzugten kosmologischen Modell übt dunkle Energie eine symmetrische nach außen gerichtete Kraft auf Objekte in allen Größenordnungen aus. Dies liegt nicht an einem Top-Down-Effekt der kosmologischen Expansion, sondern einfach daran, dass sie auf allen Skalen vorhanden ist. Im Gegensatz zu gewöhnlicher Materie verklumpt es nicht – es ist überall gleichmäßig verteilt, sogar innerhalb von Atomen und Protonen.

Es gibt also eine Expansionskraft von dunkler Energie, die auf euch einwirkt. Aber feste Objekte wachsen oder schrumpfen nicht kontinuierlich unter der Anwendung einer Expansions-/Kompressionskraft, es sei denn, sie ist stark genug, um sie auseinander zu brechen oder sie zu einem Schwarzen Loch zu komprimieren. Zum Beispiel drückt die Luft gerade in alle Richtungen auf dich. Dies macht Sie zwar etwas kleiner als in einem Vakuum, aber es führt nicht dazu, dass Sie mit der Zeit bis zu einem gewissen Punkt schrumpfen. Wenn Menschen versuchen, Ihre Arme in entgegengesetzte Richtungen zu ziehen, werden Sie ebenfalls etwas breiter, aber nicht kontinuierlich. Sie dehnen sich aus, bis die Rückstellkraft Ihrer inneren Federkraft die auf Ihre Arme ausgeübte Kraft ausgleicht, und dann hören Sie auf, sich auszudehnen.

Selbstgravitation (die Anziehungskraft jedes Teils Ihres Körpers zu jedem anderen Teil) ist eine weitere Druckkraft, die auf Sie einwirkt. Obwohl es sehr klein ist, ist es ca$10^{27}$mal größer als die Expansionskraft der Dunklen Energie, wenn ich richtig gerechnet habe. Selbst unter Berücksichtigung der Gravitationseffekte allein gibt es also keine Nettoexpansionskraft . Theoretisch ist es aber vorhanden.

Nun, nach der Antwort auf diese Frage: An welchem ​​​​Punkt des Universums$R_{\mu \nu}=0$Wenn es eine Gravitationsquelle (Punktmasse) gibt, bezieht sich die Universumsausdehnung tatsächlich auf Materieausdehnung:

„Also bedeuten Einsteins Gleichungen im Vakuum genau das: das$G_{\mu \nu} = 8\pi T_{\mu \nu} = 0$in einer Region ohne Masse-Energie. Das ist weit davon entfernt zu sagen, dass es keine Schwerkraft gibt, genauso wie es dumm wäre zu sagen, dass es im Äußeren einer geladenen Kugel kein elektrisches Feld gibt.

Also, wenn dies wahr ist, dass die Einstein-Gleichung:

(wenn nicht null) ist nur auf Materie beschränkt (denn wenn die$T_{\mu\nu}=0$dann verschwindet auch die linke Seite der Gleichung), und da sie die kosmologische Konstante enthält$\Lambda$, ist die logische Schlussfolgerung, dass sich Materie ausdehnen muss.

Zusammenfassend: Die Vakuum-Einstein-Gleichung erfordert, dass entweder (1) das betrachtete Universum immer völlig frei von Materie sein muss oder (2) Materie sich ausdehnt (oder (3) Einstein-Gleichung falsch ist). Da (1) als nicht wahr angesehen wird und (3) von der Mainstream-Physik nicht behauptet wird, bleibt uns nur noch (2) übrig – dh Materie dehnt sich aus.

PS Man kann es auch anders formulieren - Schwerkraft ($T_{\mu\nu} \neq0$) ist die Quelle der Universumsexpansion innerhalb der Materie.

EDIT: Das sollte klar sein$\Lambda$ist nicht nur eine Kraft, die überwunden werden kann (und daher nicht offensichtlich ist). Es befindet sich auf der Seite der Gleichung, die die tatsächliche Krümmung zeigt.

EDIT2: Wie ich an anderer Stelle geschrieben habe, würde eine (mögliche) Expansion relative Werte (von verschiedenen " Konstanten, Planck-Konstante, Elektronenmasse, Lichtgeschwindigkeit, Elementarladung und Permittivität des freien Raums" ) intakt halten. Es ist wie bei der Zeitdilatation und Längenkontraktion in SR - für das bewegte Bild ändert sich nichts, und der lokale Beobachter würde es nicht bemerken. Der Unterschied liegt hier darin, dass auch der außenstehende Beobachter nichts davon mitbekommen würde, da die Veränderung überall gleichzeitig und mit gleicher Beschleunigung stattfinden würde.

Ich bin ein Nicht-Physiker, der kognitives Denken und kein mathematisches Denken verwendet, daher mag ich Antworten von Nicht-Physikern, weil sie sinnvoller sind.

Sie haben zwei Boote, eines 20 Fuß vor der Küste und eines 100 Fuß vor der Küste. Das Boot, das dem Ufer am nächsten ist, wird von großen Wellen an Land gezogen. Das Boot in 100 Fuß Entfernung wird durch die Meeresströmung vom Ufer weggezogen.

Stellen Sie sich den Ozean als Weltraum und die Boote als Galaxien vor. Da die beiden frei schwebend sind, wird ihre Distanz mit der Zeit weiter auseinander wachsen.

Binden Sie nun die beiden Boote mit einem Seil zusammen. Stellen Sie sich das Seil als Schwerkraft vor.

Solange die Strömung und die Wellen nicht stark genug werden, um das Seil zu zerreißen, werden sie niemals auseinander treiben.

Da sich der Weltraum nicht nur ausdehnt, sondern sich mit immer schnellerer Geschwindigkeit ausdehnt; Schließlich wird es in Billionen von Jahren schneller beschleunigen, als die schwachen, starken, elektromagnetischen und Gravitationskräfte entgegenwirken können, und sie werden tatsächlich auseinander fliegen.

Die Antwort auf diese Frage ist nur durch Verständnis und nicht durch Beweis. Wenn sich das Universum ausdehnt, dann sage ich Ja, dazu dehnt sich auch die Materie aus. Die Erklärung dafür ist, dass sich die gesamte Materie ausdehnt, das heißt, sogar der Maßstab zur Messung der Materie dehnt sich ebenfalls aus. Betrachten Sie ein kleines Beispiel:Ein rechteckiger Holzblock dehnt sich aus. Messen Sie die Anfangsabmessungen des Blocks, sagen Sie, sie sind x,y,z, nach der Expansion nur des Holzblocks, messen Sie erneut, dann sind es x+a,y+b,z+c. Aber was ist, wenn sich die Skala auch mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Holzblock ausdehnt, dann messen Sie sie jederzeit, wenn Sie ihre Abmessungen nur als x, y, z und nicht als x + a, y + b, z + c erhalten. Um auf die Realität zurückzukommen, das Gleiche passiert im Universum. dh das Universum dehnt sich mit ihm aus, alles andere dehnt sich ebenfalls aus. Das einzige ist, dass wir die kleinen Dinge nicht bemerken. Wir können für größere Dinge wie Galaxien, Planeten, Sterne usw.

Um zu akzeptieren, dass sich der Raum ausdehnt, muss man zugeben, dass das aus Atomen bestehende Lineal invariant ist, dh es hat immer die gleiche Länge, und niemand hat dafür ein überzeugendes Argument geliefert. Die Raumerweiterung stützt sich auf den Glauben, dass dies eine Tatsache ist. Wenn sich Atome mit der gleichen Geschwindigkeit ausdehnen, konnten wir keine Ausdehnung messen. Schrumpfen dagegen die Atome im Laufe der Zeit, können wir eine Raumausdehnung messen, ohne dass dem Raum de facto etwas passiert. Ich weiß nicht, warum sich der Raum ausdehnt, außer dass wir ihn messen. Die Materie kann sich zusammenziehen, weil die gravitoelektrischen Felder Energie haben, die sich ausdehnt und von den Partikeln stammt, seit Materie geboren wird, und offensichtlich sind wir nicht in der Lage, diese Tatsache im Labor zu messen. Undiskutiertes Modell, außerhalb der Wissenschaft, nicht von Experten begutachtet,ist 'Ein selbstähnliches Modell des Universums enthüllt die Natur der dunklen Energie' , das keine dunkle Energie, Inflation usw. benötigt.

Abschließend: zur Frage 'Warum dehnt die Raumausdehnung Materie nicht aus?': Wenn sich die Materie mit der gleichen Geschwindigkeit ausdehnt, könnte niemand irgendeine Variation messen. Der Messvorgang besteht darin, ein Verhältnis zwischen zwei Größen zu erhalten, und sowohl der Zähler als auch der Nenner (der Standard) können sich ändern, um einen bestimmten Messwert zu erhalten. Aber der Standard basiert auf den 'Atom'-Eigenschaften (im ersten Link und in diesem neueren Die physikalische Basis natürlicher Einheiten und wahrhaft fundamentaler Konstanten ), die wir als unveränderlich annehmen.

Beide Links bieten einen Einblick in Einheiten, aber der erste Link ist viel interessanter, weil er einen Einblick in die Begründung des Messvorgangs gibt.

BEARBEITEN hinzufügen:
Normalerweise wird akzeptiert, dass es keine Auswirkungen der Weltraumexpansion auf die Skala des Sonnensystems gibt, aber kürzlich wurde berichtet, dh gemessen, dass der Abstand zwischen Sonne und Erde viel stärker zunimmt als erwartet:
Experimentelle Messung von Wachstumsmustern an Fossilien Korallen: Säkulare Variation alter Erde-Sonne-Abstände von Weijia Zhang, 2010 (hinter Paywall)

Experimentelle Ergebnisse weisen auf eine spezielle Ausdehnung mit einem mittleren Ausdehnungskoeffizienten von$0.57H_0$

Säkulare Zunahme der astronomischen Einheit aus der Analyse der großen Planetenbewegungen und ihrer Interpretation durch GA Krasinsky, 2004 (hinter Paywall)

gemessen $\fraq{dAU,dt}=15 \pm 4 m/cy .. derzeit gibt es keine befriedigende Erklärung für den festgestellten säkularen Anstieg von AU

-- nicht peer-reviewed von Weijia pdf von 'A test of the suggestion of a foreverly constant earth orbit in both Phanerozoic and Cryptozoic from astronomical monitorings and geological rhythms' (auf http://www.paper.edu.cn )

Der Autor hat alle Entwicklungen in der Mondsystemforschung und Paläontologie seit 1963 überprüft und drei Widersprüche zwischen verschiedenen Methoden gefunden: ... Dies bedeutet, dass die alte Erde näher an der Sonne liegt. .. Die Umlaufzeit der Erde nimmt zu, aufgezeichnet von der NASA. Die große Halbachse der Erde nimmt zu, aufgezeichnet vom JPL.

auf Seite 13 finden wir eine Tabelle mit den gemessenen Längenwerten eines Sternjahres (steigend) nach 1900.

Der zunehmende Abstand wird im vorgestellten Modell abgeleitet, wie in Gl. 35), Seite 10 des vorläufigen Papiers von 2002 (arxiv) von Alfredo Oliveira
Eine relativistische Zeitvariation von Materie/Raum passt sowohl zu lokalen als auch zu kosmischen Daten

Also auf die Frage 'Warum dehnt die Weltraumexpansion keine Materie aus?'
Die Antwort ist, weil „die Raumausdehnung das Ergebnis des Verschwindens von Materie ist“, dh Materie schrumpft.

Als Übung: Stellen Sie sich vor, Sie sitzen mitten in einem Raum und sehen, wie sich die Wände von Ihnen entfernen. Wenn Sie von diesem Traum oder einer Halluzination aufwachen, wenn Sie gedopt sind, wie würden Sie es beschreiben? :
Ich war sh-sh-shri-geschrumpft, wie natürlich Alice im Wunderland, oder dass das Haus größer-GRÖSSER wird?

Kurze Antwort: Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es im Universum nicht genug dunkle Energie, um den Abstand zwischen den Teilchen zu beeinflussen. Das muss aber nicht immer so sein...

Ein interessantes Papier wurde 2003 von Robert Caldwell vom Dartmouth College und seinem Team über die Big-Rip-Theorie eingereicht.

Ein Universum, das von Phantomenergie dominiert wird, ist ein sich beschleunigendes Universum, das sich mit immer größerer Geschwindigkeit ausdehnt. Dies impliziert jedoch, dass die Größe des beobachtbaren Universums kontinuierlich schrumpft; die Entfernung zum Rand des beobachtbaren Universums, der sich mit Lichtgeschwindigkeit von jedem Punkt entfernt, rückt immer näher. Wenn die Größe des beobachtbaren Universums kleiner wird als irgendeine bestimmte Struktur, kann zwischen den entferntesten Teilen der Struktur keine Wechselwirkung durch irgendeine der fundamentalen Kräfte stattfinden. Wenn diese Wechselwirkungen unmöglich werden, wird die Struktur "auseinander gerissen". Das Modell impliziert, dass es nach einer endlichen Zeit eine endgültige Singularität geben wird, die als "Big Rip" bezeichnet wird, in der alle Entfernungen zu unendlichen Werten auseinanderlaufen.

In ihrem Beitrag betrachten die Autoren ein hypothetisches Beispiel mit$w$= −1,5,$H_0$(Hubble-Konstante) = 70 km/s/Mpc, und$\Omega_m$(Materiedichte im Universum) = 0,3

Unter Verwendung dieser Zahlen in ihren Berechnungen schätzen sie, dass in 21,94 Milliarden Jahren die Schwerkraft aufhören wird, die Galaxien zusammenzuhalten.

59,1 Jahre später würden Sonnensysteme nicht mehr durch die Schwerkraft zusammengehalten werden.

Dann würden vielleicht Tage oder Stunden vor dem großen Riss Planeten und Materie zusammenbrechen, und schließlich würden am großen Riss subatomare Teilchen auseinandergerissen werden.

Es gibt eine Debatte darüber, was der Wert von w ist. Beweise deuten darauf hin, dass w in unserem Universum sehr nahe bei −1 liegt, was w zum dominierenden Term in der Gleichung macht. Je näher w an −1 liegt, desto näher liegt der Nenner an Null und desto weiter liegt der Big Rip in der Zukunft. Wenn w genau gleich −1 wäre, könnte der Big Rip nicht passieren, unabhängig von den Werten von$H_0$oder$\Omega_m$.

Nach den neuesten verfügbaren kosmologischen Daten sind die Unsicherheiten noch zu groß, um zwischen den drei Fällen w < −1, w = −1 und w > −1 zu unterscheiden. ("WMAP 9 Year Mission Results". wmap.gsfc.nasa.gov.) & (Allen, SW; Rapetti, DA; Schmidt, RW; Ebeling, H.; Morris, RG; Fabian, AC (2008). "Verbessert Einschränkungen der Dunklen Energie aus Chandra-Röntgenbeobachtungen der größten entspannten Galaxienhaufen". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.)

Wenn sich das Papier als wahr herausstellt, dann wird das Universum nur noch etwa 22 Milliarden Jahre bestehen ... Wir müssen abwarten, um es zu sehen.