Was meinen wir damit, dass sich der Weltraum ausdehnt?

In der Tat ist Raum (soweit wir wissen) keine physische Einheit. Zu sagen, dass sich der Weltraum ausdehnt, ist eine andere Art zu sagen, dass sich Galaxien mit einer Geschwindigkeit, die proportional zu ihrer Entfernung ist, voneinander entfernen.

Das Bild der „Ausdehnung des Weltraums“ ist leider eine Quelle endloser Verwirrung und Missverständnisse, wie man auf der Seite genau dieser Frage sehen kann: mpv erwähnte, dass „ Die wirkliche Ausdehnung des Weltraums sich auf folgende Weise manifestieren würde: Sie haben 2 Raketen drin leerer Raum, stationär zueinander. Keiner von ihnen startet seinen Motor, aber dennoch beginnen sie, sich voneinander zu entfernen. "

Das ist schlicht falsch, die "Raumausdehnung" ist keine magische Kraft, die Objekte voneinander wegzieht. Wenn Sie leeren Raum meinen, also keine dunkle Energie, keine dunkle Materie und keine sichtbare Materie, dann würden sich die beiden Raketen aufgrund ihrer gegenseitigen Anziehungskraft aufeinander zu bewegen (wenn Sie ihre Masse vernachlässigen, würden sie sich überhaupt nicht bewegen). Im allgemeinen Fall wird die Bewegung der Raketen von ihrer Anziehungskraft, der Materie in der Nähe (sichtbar und dunkel) und der dunklen Energie (was auch immer das sein mag) bestimmt, deren Kombination sie näher oder weiter voneinander weg ziehen könnte. Die Raumausdehnung ist keine zusätzliche Kraft. Galaxien entfernen sich nicht ständig voneinander, weil zwischen ihnen eine unentdeckte Substanz entsteht,

Joan.bdm sagte: „ Wie ich schon sagte, in großem Maßstab entfernen sich alle Objekte von uns, wenn es nicht die Weltraumerweiterung gäbe, würden wir bedeuten, dass wir im Zentrum des Universums sind. “

Auch der zweite Teil des obigen Satzes ist falsch. Solange sich alle Galaxien von einem Punkt mit einer Geschwindigkeit proportional zu ihrer Entfernung zurückziehen, folgt daraus, dass von JEDEM Punkt aus alle Galaxien sich mit einer Geschwindigkeit proportional zu ihrer Entfernung zurückziehen. Dies ist mit einer kleinen Zeichnung leicht zu erkennen (jedes * entspricht einer Galaxie):

Vor

Nach

Wenn man sieht, dass alle Galaxien mit einer Rate zurückweichen, die proportional zu ihrer Entfernung vom Standpunkt der Galaxie im Zentrum ist, dann wird man von jeder Galaxie aus auch sehen, dass alle anderen Galaxien mit einer Rate zurückgehen, die proportional zu ihrer Entfernung ist.

Ich glaube nicht, dass wir eine zufriedenstellende Erklärung dafür haben, warum sich Galaxien überhaupt proportional zu ihrer Entfernung voneinander entfernen. Die „Raumausdehnung“ ist keine Erklärung, sondern eine Analogie. Eine verwandte und interessante Lektüre: Expanding Space: the Root of all Evil?

Die Ausdehnung des Weltraums bedeutet, dass sich Objekte in kosmologischen Entfernungen voneinander entfernen.

Sie fragen sich vielleicht: Ist es dasselbe, als ob 2 Raketen im leeren Raum wären (in Bezug zueinander stationär) und dann eine von ihnen ihre Triebwerke startet und davon beschleunigt?

Die Antwort ist nein. Der oben beschriebene Fall ist keine Raumerweiterung. Es ist eine einfache Bewegung in Bezug auf einen Trägheitsrahmen. Beachten Sie, dass die beschleunigende Rakete ihre Bewegung mit einem Beschleunigungsmesser erkennen könnte.

Die wirkliche Ausdehnung des Weltraums würde sich folgendermaßen manifestieren: Sie haben 2 Raketen im leeren Raum, die in Bezug zueinander stationär sind. Keiner von ihnen startet seine Motoren, aber sie beginnen sich dennoch voneinander zu entfernen. Als würde er von einer unsichtbaren Kraft gezogen, aber keine Beschleunigung spüren (die Beschleunigungsmesser würden Null anzeigen).

Dies ist dem Fall eines inhomogenen Gravitationsfeldes sehr ähnlich. Gezeitenkräfte würden auch den Abstand zwischen den beiden Raketen vergrößern, ohne dass Beschleunigungsmesser angezeigt würden. Bei einem inhomogenen Gravitationsfeld befindet sich jedoch normalerweise ein Gravitationskörper in der Nähe, und die beiden Raketen würden im freien Fall auf den Körper zufallen. Aber im sich ausdehnenden Raum gibt es keinen solchen Körper, zu dem Objekte hingezogen werden würden. Der Raum dehnt sich aus, weil sich die Raumzeitmetrik ändert.

All dies bedeutet, dass Sie im expandierenden Universum kein globales Inertialsystem finden können. Entfernte Objekte, die anfänglich in Ruhe waren, würden sich sofort voneinander entfernen. So verhält sich ein Trägheitsrahmen nicht.

Alles, was wir wissen, ist dies:

Entfernte Objekte entfernen sich proportional zu ihrer Entfernung von uns von uns.

Alle Versionen von „Raum dehnt sich aus“ sind philosophische Varianten davon.