Woher wissen Wissenschaftler, dass entfernte Teile des Universums den physikalischen Gesetzen genau so gehorchen, wie wir sie um uns herum beobachten?
Die Frage sieht vielleicht etwas seltsam aus, aber ich stehe wirklich auf dem Kopf. Wir wissen, dass Wissenschaftler (mit Werkzeugen) physisch nur unser Sonnensystem und einige Teile unserer Galaxie erforscht haben, was wirklich ein winziger Teil des beobachtbaren Universums ist. Und jetzt verwenden sie diese Wissensbasis ständig zusammen mit „erprobten physikalischen Gesetzen“, um die Eigenschaften entfernter Teile unseres Universums zu messen.
Zum Beispiel haben wir getestet und festgestellt, dass die Lichtgeschwindigkeit innerhalb unserer lokalen Peripherie viele Male (innerhalb unserer Erde und des Weltraums um die Erde) konstant ist. Dennoch gehen wir davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit selbst im entferntesten Teil unseres Universums konstant ist. Sicherlich haben wir es nicht im anderen entfernten Teil des Universums getestet, weil wir bis jetzt keine Möglichkeit haben. Nicht nur Licht, sondern auch die anderen physikalischen Eigenschaften wie Leuchtkraft, Schwerkraft und usw. verwandte physikalische Gesetze werden auf der Grundlage von Tests in unserem Sonnensystem vereinbart. Und basierend auf diesen Gesetzen haben wir die Eigenschaften anderer Teile des Universums abgeleitet ( dh Alter, Entfernung, Masse, Leuchtkraft von Sternen in Millionen/Milliarden Lichtjahren Entfernung).
Meine Frage ist, woher wissen wir, dass diese physikalischen Gesetze, die wir in einem winzigen Bereich des Universums getestet haben, konsequent in den entfernten Teilen davon funktionieren? Gibt es irgendeine Wahrscheinlichkeit, dass der entfernte Teil unseres Universums den physikalischen Gesetzen anders gehorcht und unsere Vorhersage, die auf angewandten physikalischen Gesetzen basiert, uns eine unwirkliche Illusion der tatsächlichen Realität vermittelt hat, jedoch konsistent?
Wir wissen es im Allgemeinen nicht, aber soweit wir es messen können, scheinen die Gesetze die gleichen zu sein, auch wenn die Bedingungen es nicht sind.
Zum Beispiel radioaktiver Zerfall: Wir wissen, wie schnell verschiedene Elemente zerfallen, und wir können die Folgen des radioaktiven Zerfalls in fernen Supernovae beobachten. Die Schlussfolgerung ist, dass die Rate des radioaktiven Zerfalls zumindest für einige Elemente auf der Erde dieselbe ist wie in entfernten Supernovae.
Nach Berücksichtigung der Rotverschiebung bleiben die spektralen Emissionslinien über die Entfernung unverändert. Dies impliziert, dass die Feinstrukturkonstante tatsächlich konstant ist.
Entfernte Galaxien haben Gravitationsfelder, und Wechselwirkungen zwischen Galaxien laufen in entfernten Galaxien genauso ab wie in lokalen. Schließlich ist die Rechtfertigung philosophisch: Es gibt keinen Beobachtungsgrund zu der Annahme, dass sich die Schwerkraft in entfernten Teilen des Universums anders verhält, und daher glauben wir, dass dies nicht der Fall ist.
Unter den extremen Bedingungen des frühen Universums waren einige physikalische Gesetze anders. Anstatt unterschiedlicher elektromagnetischer und schwacher Felder gab es beispielsweise ein einzelnes elektroschwaches Feld. Dies kann jedoch als einzelnes "Gesetz" beschrieben werden, wobei die elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen nur die niederenergetische Annäherung an die elektroschwache Wechselwirkung sind.
Wenn also entdeckt würde, dass die Schwerkraft (zum Beispiel) in entfernten Teilen des Universums anders funktioniert, es aber ein einheitliches Muster oder eine Regel dafür gibt, wie sie sich verändert, dann würde das einfach die neue Gravitationstheorie werden (wobei die Allgemeine Relativitätstheorie wird nur die lokale Annäherung an dieses neue Gesetz).
Es gibt eine grundlegendere Annahme: dass das Verhalten von Materie und Energie im Universum durch "Gesetze" modelliert werden kann. Es gibt keine Engel, die auf Stecknadelköpfen tanzen. Die Begründung dafür liegt ausschließlich im Bereich der Philosophie.
Siehe auch: Gelten die Gesetze der Physik überall im Universum?
Der Satz von Noether besagt im Zusammenhang mit dieser Frage Folgendes:
Wenn sich die physikalischen Gesetze nicht mit der Position ändern, bleibt der lineare Impuls erhalten (und umgekehrt).
Wenn wir daher die Erhaltung des Impulses beobachten (was wir mit außerordentlicher Präzision tun), dann erwarten wir nicht, dass sich die Gesetze der Physik mit der Position ändern. Mit anderen Worten, entfernte Teile des Universums gehorchen denselben physikalischen Gesetzen.
Die Messungen aller astronomischen Manifestationen sind derzeit in allen Richtungen des Himmels gleich und nicht nach Richtung und Entfernung variabel.
Die CMB-Temperatur ist nahezu konstant mit Anisotropie, die sehr gut untersucht wurde, es gibt eine Dipolvarianz, die darauf hinweist, dass wir uns mit 370 km pro Sekunde relativ zum CMB bewegen und mit der Galaxie reisen.
Physiker haben versucht, Beweise zu finden, die Ihren Vorschlägen Glaubwürdigkeit verleihen, aber das CMB impliziert, dass der Urknall derselbe war, 13 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen.
Die gleichen Atome scheinen die gleichen Wellenlängen zu emittieren, die Quasare sind die gleichen, die Galaxien sind die gleichen lokal, weit entfernt und mit Dipolvariationen, die Sternzahlen und -verteilungen sind die gleichen, die Supernovae sind die gleichen. Die Gesetze der Physik sind die gleichen, gleiche Wasserstoffleitungen und gleiche Rotationsgeschwindigkeiten.
Das sichtbare Universum ist die Invariante, obwohl Sie etwa 130 oder 500 Billionen Lichtjahre entfernt Recht haben können, kann es in einer nicht beobachtbaren Entfernung des Universums einige Abweichungen geben, nur dass es jenseits dessen liegt, was wir sehen können.
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