Ist die metrische Raumausdehnung auf verschiedenen Längenskalen relativ gleichförmig?

Ist die metrische Raumausdehnung relativ gleichmäßig im Raum? Mit anderen Worten, erfolgt die Expansion grob gesagt überall und über einen weiten Bereich von Längenskalen.

Zum Beispiel wäre die Hubble-Konstante (sagen wir 70 km/s pro Megaparsec) etwa 2,3E-05 m/s bei 10 Milliarden km. Abgesehen von zahlreichen tiefgreifenden experimentellen Schwierigkeiten, wenn es möglich wäre, irgendeine Art von Messung mit einem kontrollierten Experiment über eine so kurze Distanz durchzuführen, würden wir dann eine Expansion erwarten, die lokal mit der kosmologischen Geschwindigkeit übereinstimmt?

Angenommen, das Experiment befindet sich in einem relativ leeren Bereich im Raum, in dem man nicht durch großräumige Strukturen abgelenkt wird, so dass man versucht, die gesamte Expansion zwischen diese Strukturen und nicht in diese Strukturen zu bringen.

Hinweis: Die Frage bezieht sich auf die Expansionsrate selbst, nicht darauf, wie schwierig es wäre, sie zu messen. Die Frage ist auch nicht, wie die Expansion historisch aus erdgebundenen Beobachtungen komplexer Strukturen wie Galaxien abgeleitet wurde. Es geht um den Raum.

Obwohl es nicht genau ein Duplikat ist, beantwortet meine Antwort auf Warum sollte ich glauben, dass Materie sich nicht zusammen mit dem Raum dazwischen ausdehnt (negativ!).

Antworten (2)

Solche Messungen wurden mit Lasern durchgeführt, die von Spiegeln auf dem Mond reflektiert wurden. Siehe z. B. die Abhandlung Progress in Lunar Laser Ranging Tests of Relativistic Gravity (Williams et. al. 2008), in der eine effektive Grenze für die Expansion auf AU-Skalen festgelegt wurde, die etwa 80-mal kleiner ist als das, was zu erwarten wäre, wenn eine kosmologische Expansion innerhalb unserer Sonne angewendet würde System.

Wie John Rennie in einer Antwort auf diese Frage erklärte, ist die Expansion eine Eigenschaft der FLRW-Metrik, aber die lokale Verteilung der Materie stimmt nicht mit den Annahmen für diese Metrik überein (die auf kosmologischen Maßstäben gut genug gelten). Das beweist an sich nicht , dass eine Metrik, die unser Sonnensystem beschreibt, keine Ausdehnung hat, aber der experimentelle Beweis ist, dass sie viel kleiner ist, wenn sie es tut, als Sie es von einer einfachen Extrapolation des Hubble-Gesetzes auf AU-Skalen erwarten würden .

OK, aber ich stelle keine Frage zur Verteilung der Materie, und ich habe die Frage bearbeitet, um sie noch klarer zu machen. Und doch springt Ihre Antwort auch sofort in eine Diskussion über die Verteilung der Materie. Können Sie nur den Raum selbst ansprechen?
Ich spreche vom „Raum selbst“. Wenn sich der Weltraum in der Größenordnung unseres Sonnensystems ausdehnt, ändert sich der Abstand zwischen Körpern, und die Messungen sind empfindlich genug, um dies nachweisen zu können. Das Zeug über Materie ist nur eine vage Erklärung des experimentellen Ergebnisses für diejenigen, die neugierig sein könnten, warum die kosmologische Expansion nicht auf der Ebene des Sonnensystems gilt.
Können Sie etwas Mathematik zeigen, oder noch besser, ein Beispiel für ein Experiment, das "empfindlich genug war, um das zu erkennen" und es nicht tat? Oder tat es das? Seriöse, peer-reviewte und veröffentlichte Versuchsergebnisse? Das wäre sehr hilfreich, aber ich glaube nicht, dass es getan wurde.
Ich habe bereits einen in meiner Antwort verlinkt
Ich wünschte, ich könnte Ihre Antwort weiter positiv bewerten. Die PRL, auf die Sie verlinken, war unglaublich hilfreich !! Es ist genau das, was ich brauchte, um loszulegen. Danke, dass du es gefunden hast und dass du geduldig mit mir warst, während ich anfange, mich darum zu kümmern.

Ist die metrische Raumausdehnung relativ gleichmäßig im Raum?

NEIN.

Mit anderen Worten, passiert Expansion überall und über einen weiten Bereich von Längenskalen?

NEIN.

Zum Beispiel wäre die Hubble-Konstante (sagen wir 70 km/s pro Megaparsec) etwa 2,3E-05 m/s bei 10 Milliarden km. Abgesehen von zahlreichen tiefgreifenden experimentellen Schwierigkeiten, wenn es möglich wäre, irgendeine Art von Messung mit einem kontrollierten Experiment über eine so kurze Distanz durchzuführen, würden wir dann eine Expansion erwarten, die lokal mit der kosmologischen Geschwindigkeit übereinstimmt?

NEIN.

Denken Sie an die Rosinenkuchen-Analogie . Der Kuchen dehnt sich aus, aber die Rosinen nicht. Und der strittige Punkt hier ist, dass sich der Raum zwischen den Galaxien ausdehnt, aber nicht innerhalb . Weil es gravitativ gebunden ist. In einem ähnlichen Aderraum, in dem sich ein Elektron befindet, wird es elektromagnetisch gebunden, sodass es sich auch nicht ausdehnt. Dito für Materie im Allgemeinen. Eine andere Analogie, auf die sich die Leute beziehen, ist die Ballon-Analogie. Der Ballon wird größer, und die Haut des Ballons steht für den Weltraum. Beachten Sie jedoch, dass ein Teil des Ballons buchstäblich "gebunden" ist: der Teil, an dem sich der Knoten befindet. Die Ausdehnung ist also nicht gleichmäßig. Beim Platz ist es ähnlich. Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein Stück Ballonhaut greifen und es zu einem langen röhrenförmigen Vorsprung herausziehen und dann einen Knoten darin machen. Wiederholen Sie dann so, dass die Ballonhaut mit Knoten übersät ist. Stellen Sie sich jedes als Galaxie vor.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geht das auch mit Mathe statt mit Kuchen und Luftballons? Meine Frage enthält keine Galaxien oder andere sehr große Strukturen - ich werde sie bearbeiten, um sie klarer zu machen. Nur der Raum und das Experiment. Entfernen Sie die Galaxien und ersetzen Sie sie durch unterteilte Gitter und unterteilte Gitter. Das ist eine bessere Ballon-Analogie. Aber Mathe wäre noch besser.
Hier ist ein Experiment. Stellen Sie sich vor, es gibt einen Schieberegler an der Seite der Zeichnung, und Sie können ihn von 1 bis 0 einstellen. 1 bedeutet, dass die Massen der Galaxien gleich typischen Werten sind, und wenn Sie sanft auf Null gleiten, nehmen alle ihre Massen sanft auf Null ab durch Ändern der durchschnittlichen Dichte, nicht der Form. Wenn Sie Null erreichen, haben Sie Zeichnungen von Galaxien, aber der Raum im Inneren ist genau wie der Raum außerhalb. Nun, wie würden die Ballons aussehen, wenn Sie sanft von 1 auf 0 gleiten?
Ist die metrische Raumausdehnung auf verschiedenen Längenskalen relativ gleichförmig?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v