Wie weit kann etwas in einer geraden Linie reisen?

Angenommen, Sie haben ein Objekt in einiger Entfernung von Ihnen, das sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die sich von der Hubble-Geschwindigkeit unterscheidet, die Sie an diesem Punkt erwarten würden. Wie ändert sich die Bewegung dieses Objekts mit der Zeit? Bewegt es sich in einer geraden Linie (dh geodätisch), und wenn Sie lange genug warten, wie weit wird es kommen?

Diese Frage ist aus mindestens ein paar Gründen grundlegend fehlerhaft. (1) Die Expansion des Universums ist keine Geschwindigkeit. Es hat Einheiten für Geschwindigkeit/Entfernung oder inverse Zeit. (2) Es geht im Wesentlichen um die Frage: "Was wird nach den Gesetzen der Physik mit einem Teilchen passieren, das den Gesetzen der Physik nicht gehorcht?"
Ich habe die Frage etwas abgeändert. Könnten Sie es jetzt beantworten?
Sie haben den Teil der Frage "mit der Geschwindigkeit, die schneller ist als die Expansion des Universums" losgeworden. Sie haben das Hauptproblem nicht behoben. Physiker vermeiden Fragen vom Typ „unbewegliches Objekt“ versus „unwiderstehliche Kraft“, und das ist es, was Sie fragen.
Ich stimme Davids Einwand nicht zu. Ihre Frage lautet, wie die Geodäte für einen Körper aussieht, der sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zum sich bewegenden Rahmen bewegt, und dies scheint mir eine durchaus vernünftige und ziemlich interessante Frage zu sein.
@JohnRennie Könnten Sie die Frage bearbeiten, um den Wortlaut passender und präziser zu machen und das widerzuspiegeln, was Sie oben kommentiert haben?
MHOOS: Ich habe eine Umformulierung versucht, die den Geist Ihrer Frage beibehält, aber es ist eine ziemlich radikale Änderung. Wenn dir meine Bearbeitung nicht gefällt, mache sie bitte rückgängig.
@JohnRennie: Vielen Dank für deine Bearbeitung. Hoffentlich wird Ihr Änderungsantrag zu einer vernünftigen Antwort führen.

Antworten (1)

Was die Gerade angeht, ja. Alle Objekte bewegen sich weiter entlang Geodäten (eine gerade Linie im gekrümmten Raum, aber manchmal eine gekrümmte Linie im geraden Raum), wenn keine äußeren Kräfte auf sie einwirken. Es sei denn, Sie meinen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, dass die Richtung für uns nicht vollständig radial ist. In diesem Fall bewirkt die Ausdehnung, dass sich der Pfad des Objekts scheinbar von uns weg „biegt“, aber dies ist immer noch eine Geodäte für das Objekt.

Wie weit es kommt, hängt von Ihrer Entfernungsmessung ab. In der richtigen Entfernung (die Entfernung, die Sie mit einem Lineal messen würden) kann sich das Objekt unendlich weit entfernen, wenn Sie unendlich lange warten. Es gibt keine Begrenzung der angemessenen Entfernung. Es gibt auch eine sogenannte Mitbewegungsdistanz, die die Expansion des Universums berücksichtigt. Zwei Punkte, die sich nur weiter voneinander entfernen, weil sich das Universum ausdehnt, bleiben in sich bewegenden Koordinaten gleich weit voneinander entfernt. Bei diesem Entfernungsmaß gibt es eine feste Entfernung, die das Objekt erreichen kann. Das Bild unten zeigt die maximale Distanz, die wir bei verschiedenen Geschwindigkeiten erreichen können.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die blauen, violetten, grünen und schwarzen Linien sind 0,5 c, 0,8 c, 0,99 c bzw. c.

Heutzutage entspricht die Distanz zum Mitfahren der richtigen Distanz. Die Entfernungen, die Sie in diesem Diagramm sehen, sind also im Wesentlichen die maximalen Entfernungen, die Sie heute erreichen könnten (obwohl die tatsächlich zurückgelegte Entfernung wesentlich größer wäre). Alles, was über diese Entfernungen hinausgeht, ist von unserem jetzigen Standort aus unerreichbar. Alles in diesen Entfernungen würde 70 Milliarden Jahre dauern, um es mit den gegebenen Geschwindigkeiten zu erreichen.

Sie sehen also, ein Objekt würde sich entlang eines geodätischen Pfades bewegen und ein Lineal würde es über eine unbegrenzte Entfernung messen, aber es gibt eine Grenze dafür, wie weit sich etwas auf einer sich bewegenden Skala bewegen kann. Und das ist die nützlichere Sache zu wissen.

Nur eine Einschränkung: Die Entfernung zu einem Ort ist HEUTE die richtige Entfernung zu diesem Ort, aber es ist nicht die richtige Entfernung, die Sie von zu Hause entfernt sein werden, wenn Sie dort ankommen. Was die Grenzentfernung dieser schwarzen Linie wirklich ist, ist die Entfernung zum heutigen kosmologischen Horizont.
Nimmt dieses Diagramm die aktuelle Hubble-Konstante an, aber keine Beschleunigung?
@CuriousOne Es gibt eine beschleunigte Expansion, aber es wird eine konstante Hubble-Konstante angenommen
Wie weit kann etwas in einer geraden Linie reisen?
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