Onderling verbinding tussen ruimte en materie

[Snowwie]

Het is bekend dat de ruimte uitzet, en dat des te verder objecten bij ons vandaan staan, des te sneller ze zich van ons verwijderen.

Omdat Hubble's Wet zo constant is zou je zeggen dat materie op de één of andere manier verbonden zit aan de ruimte? Echter, (supermassieve) zwarte gaten slaan zo'n diepe afbuiging in de ruimte-tijd dat ze feitelijk afgesloten zijn van de rest van het heelal. Ze staan er zelfs helemaal los van. Nu rijst bij mij de vraag waarom sterrenstelsels toch volgens de Wet van Hubble zich van ons verwijderen? Als supermassieve zwarte gaten los staan van de ruimte tijd, waarom bewegen ze zich dan wel mee conform deze Wet?

[MSalters]

Nee, zwarte gaten zijn niet afgesloten van de rest van het heelal. Het zijn fysieke objecten, met massa, impuls, impulsmoment, lading, spin etc. En volgens de wet van behoud van impuls is de impuls van het zwarte gat dus de vectorsom van de impuls van alle deeltjes die er ingevallen zijn, inclusief de orignele ster.

[johnwoo]

"De ruimte zet uit". Daar zou ik wel eens een toelichting van een astronoom over willen. Het is namelijk een nogal dubbelzinnig begrip imo. En wel hierom: "des te verder objecten bij ons vandaan staan, des te sneller ze zich van ons verwijderen". Dat dit klopt weet ik, maar het wil niet per definitie zeggen dat de ruimte zelf uitzet. Het zegt enkel dat objecten zich van elkaar af bewegen in een ruimte. Een uitzetting van de ruimte zelf wordt hier niet noodzakelijkerwijs mee verklaard - ons begrip van afstand en snelheid zou namelijk meeschalen, en sterrenstelsels zouden nog steeds evenveel meters van elkaar verwijderd zijn (en de overall meetbare dichtheid onveranderd) ook al zette de ruimte zelf uit.

Dus, welke astronoom kan het haarfijn uitleggen? Is het de ruimte zelf die uitdijt (zo ja: hoe bepaal je dat dit het geval is en niet de volgende optie: ), of is het enkel de materie (c.q. energie) in die ruimte die van elkaar af beweegt, en daarmee de dichtheid meetbaar verkleint? Of is het wellicht een combinatie van beide?

[ Voor 4% gewijzigd door johnwoo op 08-09-2009 15:35 ]

[Verwijderd]

johnwoo schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 15:33:
"De ruimte zet uit". Daar zou ik wel eens een toelichting van een astronoom over willen. Het is namelijk een nogal dubbelzinnig begrip imo. En wel hierom: "des te verder objecten bij ons vandaan staan, des te sneller ze zich van ons verwijderen". Dat dit klopt weet ik, maar het wil niet per definitie zeggen dat de ruimte zelf uitzet. Het zegt enkel dat objecten zich van elkaar af bewegen in een ruimte. Een uitzetting van de ruimte zelf wordt hier niet noodzakelijkerwijs mee verklaard - ons begrip van afstand en snelheid zou namelijk meeschalen, en sterrenstelsels zouden nog steeds evenveel meters van elkaar verwijderd zijn (en de overall meetbare dichtheid onveranderd) ook al zette de ruimte zelf uit.

Nee, ons afstands begrip schaalt juist niet mee. Ons afstand begrip wordt bepaald door de lichtsnelheid, niet alleen bepaalt deze de officieele definitie van de meter, maar de lichtsnelheid bepaald bijvoorbeeld ook de Bohr radius, die kenmerkend is voor de grote van een atoom. Deze lichtsnelheid blijft gewoon constant.

[Confusion]

Snowwie schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 01:26:
Omdat Hubble's Wet zo constant is zou je zeggen dat materie op de één of andere manier verbonden zit aan de ruimte?

Is water verbonden met de emmer waar het in zit? Is het plasma in een fusiereactor verbonden met het magnetische veld dat het op zijn plaats houdt? Ben jij verbonden met de aarde?

[Sibylle]

Zwarte gaten zijn gewoon niet afgesloten van de ruimte-tijd. Het feit dat het zo'n extreme is, maakt niet uit.

[Snowwie]

Confusion schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 16:13:
[...]

Is water verbonden met de emmer waar het in zit? Is het plasma in een fusiereactor verbonden met het magnetische veld dat het op zijn plaats houdt? Ben jij verbonden met de aarde?

Wat is dat nu voor vergelijking?

Water in een emmer gaat nergens heen, evenmin het plasma. Ik ga waar ik wil. Ik zie het verband niet.

Objecten in de ruimte verwijderen zich steeds sneller van ons des te verder ze weg staan.
Blijkbaar ben jij een tegenstander van Hubble's Wet of heb je een betere reden.

Toenemende roodverschuiving is een goede richtlijn waarom het heelal uit zet. Zie het heelal als een 3 dimensionaal rooster waarbij de lijnen tussen de punten telkens langer worden.

[Verwijderd]

Snowwie schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 20:14:

Wat is dat nu voor vergelijking?

Water in een emmer gaat nergens heen, evenmin het plasma. Ik ga waar ik wil. Ik zie het verband niet.

Jammer. Het verband is dat alles bij elkaar gehouden door krachten die sterk genoeg zijn om te zorgen dat de expansie tussen alle atomen wordt overwonnen. De deeltjes trekken sterker naar elkaar dan de groeiende ruimte ertussen ze uit elkaar kan drijven.

Op grote afstanden is dat niet het geval. Sterren net hard genoeg aan elkaar om bij elkaar te blijven in clusters en sterrenstelsels. Die stelsels onderling groeperen ook nog weleens her en der. Maar uiteindelijk zet de ruimte maar uit, waardoor alle materie steeds verder uiteen raakt.

Objecten in de ruimte verwijderen zich steeds sneller van ons des te verder ze weg staan.
Blijkbaar ben jij een tegenstander van Hubble's Wet of heb je een betere reden.

De Hubble constante is trouwens niet constant. Het is dus een verkeerde naam.

Toenemende roodverschuiving is een goede richtlijn waarom het heelal uit zet. Zie het heelal als een 3 dimensionaal rooster waarbij de lijnen tussen de punten telkens langer worden.

Toenemende roodverschuiving is juist waaruit blijkt dat de Hubble constante niet constant is. Roodverschuiving is een teken dat het heelal uitzet. De verschuiving van de roodverschuiving toont aan dat dat steeds sneller gebeurt.

[johnwoo]

Verwijderd schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 15:45:
[...]

Nee, ons afstands begrip schaalt juist niet mee. Ons afstand begrip wordt bepaald door de lichtsnelheid, niet alleen bepaalt deze de officieele definitie van de meter, maar de lichtsnelheid bepaald bijvoorbeeld ook de Bohr radius, die kenmerkend is voor de grote van een atoom. Deze lichtsnelheid blijft gewoon constant.

Probleempje: snelheid (ook die van het licht) is een functie van afstand en tijd. Je kunt je definitie van afstand niet laten afhangen van de lichtsnelheid, dan krijg je een cirkelredenering en bewijs je dat 1=1. Dat de lichtsnelheid constant blijft als een afstand die van die lichtsnelheid afhangt constant blijft, of andersom, is dan niet meer dan logisch.

Aangenomen dat de waardes voor de leeftijd van het universum (13.7 miljard jaar) en de diameter van het waarneembare universum (93 miljard lichtjaar) enigszins juist zijn, is het wel duidelijk dat ruimte zelf ook uitzet. Maar hoe bepaal je welk deel van de grotere afstand die je meet, wordt veroorzaakt door de daadwerkelijke uitzetting van de ruimte zelf, en welk deel doordat sterren(stelsels) zich simpelweg door de ruimte van elkaar af bewegen?

In feite is het uitzetten van de ruimte zelf dus geen "uitzetting" in de zin dat een bestaande ruimte groter wordt, zoals een rijzend brood (daar zou ook nog sprake van kunnen zijn, maar zul je als observer in die ruimte nooit kunnen waarnemen omdat alles voor jou meeschaalt, inclusief de grootte van elementaire deeltjes) maar een continue "aanmaak" van nieuwe ruimte, op iedere plaats.

[Sibylle]

de hele discussie over het uitzetten van de ruimte is een beetje onduidelijk imho. Ik heb er weinig over gehoord op mijn opleiding (5e jaars Technische Natuurkunde TU/e), maar vind het wel interessant.

Stel de ruimte zet uit, dan kunnen we dat nooit meten of zien. Voor een meetbaar effect moet de ruimte-uitzetting meetbaar zijn in onze dimensies. Onze natuurkundige modellen en constanten liggen echter vast in deze dimensies. Als de ruimte verandert (uitdunt is maybe beter dan uitzet) dan veranderen dezen niet ten opzichte van die ruimtetijd.

Als bijvoorbeeld de ruimte 100lichtjaar verderop iets 'dunner uitgespreid' is (dus roosterpunten liggen verder van elkaar) dan gaat het licht daar nogsteeds met c=3x10^8 m/s. Het komt als het ware evenveel roosterpunten per (lokale) tijdseenheid tegen.
Als je vanuit een hogere dimensie gaat kijken naar onze ruimte zou je misschien zien dat het licht sneller gaat waar de ruimte 'dun uitgespreid' is, en afremt waar de ruimte weer 'compact' (veel roosterpunten bij elkaar) is.

Ofwel:
De uitzetten (uitdunning, uitrekking) van ruimte heeft geen invloed op onze observeringen of op massa/energie. En daarvoor kan het voorgedaan worden als een interessante gedachte.
Mijn gevoel zegt dat de uitrekking van de ruimte een sterk oorzaak/gevolg verband heeft met het langzamer/sneller passeren van tijd in verschillende delen van het universum.

[Snowwie]

johnwoo schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 23:29:
Aangenomen dat de waardes voor de leeftijd van het universum (13.7 miljard jaar) en de diameter van het waarneembare universum (93 miljard lichtjaar) enigszins juist zijn, is het wel duidelijk dat ruimte zelf ook uitzet. Maar hoe bepaal je welk deel van de grotere afstand die je meet, wordt veroorzaakt door de daadwerkelijke uitzetting van de ruimte zelf, en welk deel doordat sterren(stelsels) zich simpelweg door de ruimte van elkaar af bewegen?

Op een bepaald moment staan sterrenstelsels zo ver weg en is hun vluchtsnelheid zo groot dat het de lichtsnelheid overtreft. In werkelijkheid vlucht het stelsel niet met de lichtsnelheid, maar dijt het tussen heelal zo snel uit dat het licht te langzaam gaat om ons tijdig te bereiken. Hoe kan anders het waarneembare universum 93 miljard lichtjaar zijn en de ouderdom maar 13,7 miljard jaar? Ik denk dat de meesten er wel van uit gaan dat sterrenstelsels zelf niet zo heel snel bewegen. Ons stelsel beweegt ook maar een paar honderden km per seconde richting de Virgo cluster.

Het ging hier in de vraagstelling of materie door de ruimte wordt 'meegenomen' terwijl het uitzet? Of dat materie z'n eigen weg gaat en zich enkel laat beïnvloeden door zwaartekracht?

[Verwijderd]

Snowwie schreef op woensdag 09 september 2009 @ 01:20:
[...]

Op een bepaald moment staan sterrenstelsels zo ver weg en is hun vluchtsnelheid zo groot dat het de lichtsnelheid overtreft. In werkelijkheid vlucht het stelsel niet met de lichtsnelheid, maar dijt het tussen heelal zo snel uit dat het licht te langzaam gaat om ons tijdig te bereiken. Hoe kan anders het waarneembare universum 93 miljard lichtjaar zijn en de ouderdom maar 13,7 miljard jaar? Ik denk dat de meesten er wel van uit gaan dat sterrenstelsels zelf niet zo heel snel bewegen. Ons stelsel beweegt ook maar een paar honderden km per seconde richting de Virgo cluster.

Het ging hier in de vraagstelling of materie door de ruimte wordt 'meegenomen' terwijl het uitzet? Of dat materie z'n eigen weg gaat en zich enkel laat beïnvloeden door zwaartekracht?

[quote]In werkelijkheid vlucht het stelsel niet met de lichtsnelheid, maar dijt het tussen heelal zo snel uit dat het licht te langzaam gaat om ons tijdig te bereiken.[/quote]

Van het onderwerp zelf snap ik niet veel maar het gaat hier om de essentiële veel gestelde vraag over waarneming van de licht snelheid. . .ik bedoel hier niet de elektromagnetische constante c maar de transportsnelheid van een foton zoals gemeten wordt door een waarnemer. Je ziet in deze discussie talloze antwoorden die vaak tegenstrijdig zijn. Hierboven het zelfde: het licht zou te langzaam gaan om ons tijdig te bereiken.. .terwijl dat volgens relativiteit niet zo zou zijn omdat het daarin louter gaat om `observaties` die snelheid c zouden moeten ophoesten.

De opmerking is in directe tegenstelling met beweringen dat het licht voor elke waarnemer met snelheid c zou gaan. In de SR houdt men(ten onrechte) aan dat een eventueel medium waardoor het licht gaat niet van enige consequentie is.

Neem bijvoorbeeld een 1 km lange met water gevulde glazen buis en een waarnemer die langs de buis kan bewegen. Neem even aan dat in het water er zodanig stofjes aanwezig zijn dat al er een laser licht door heen schijnt dat je de lichtbundel kan zien. Nu is de snelheid van licht in water < c zodat als je een laster afvuurt door het water naar een target 1 km ver weg het Tw s duurt om het target te raken.
Tegelijkertijd vuur je een laser af naast de buis in een vacuüm en voor 1 km duurt het Tv seconden om de 1 km af te leggen. . . Tw is groter dan Tv.

Nu is er een "mannetje" dat langs de buis fietst, door het vacuüm, met de snelheid van het licht in water en vertrekt op het moment dat beide lasers afgevuurd worden. Een sensor registreert de aankomst van de laserpuls door het water, de laserpuls door het vacuüm en de aankomst van het "mannetje". Deze registratie toont aan dat de laserpuls door het water en het mannetje gelijktijdig aangekomen zijn nadat de laserpuls door het vacuüm aan kwam. De Meettechneut is blij omdat het resultaat precies aantoonde wat hij verwacht had volgens zijn theorie van lichttransport en van fietstransport: De lichtpuls in het water arriveerde op het zelfde moment als het mannetje op de fiets!

Het mannetje krabt zich op zijn hoofd en stelt twijfelend vast. . "Toch is er iets mis met de meting. . .ik heb stiekem naar de buis met water gekeken toen ik van start ging en de laserpuls in het water ging met een noodgang aan mij voorbij en dat verbaasde me niets. Ik zag de laserpuls door het vacuüm niet aan mij voorbij flitsen maar die ging uiteraard met een noodgang aan mij voorbij met snelheid c. . . ik ben immers een waarnemer en dat licht door het water ging mij met snelheid cw voorbij, en dat is in lijn met relativiteit dat op school geleerd wordt. Die laserpulsen in het water en in het vacuüm moeten veel, veel eerder dan ik gearriveerd zijn . . ik zag met mijn eigen ogen dat die puls in het water mij voorbij flitste en dus moet de puls eerder geregistreerd zijn dan mijn aankomst. Je meeting zal wel fout zijn.

Ik stel dat een waarnemer die net zo snel als het licht in het water zou bewegen het pulsfront met dezelfde snelheid zou zien bewegen al hijzelf en dat hij niet verbaasd hoeft te zijn dat hij op het zelfde moment aankomt als die puls door het water.

Als de ruimte een substantie zou zijn dat op zich kan bewegen t.o.z.v. objecten er in. . .de oude eather theorie. . . als ware het water of een gas. . .wat door diverse lieden tegenwoordig weer beweert wordt dat het zo is. . . .dan is het logisch dat licht door verschillende waarnemers verschillend wordt waargenomen.

Weg dus met die SR Theorie!.

[Verwijderd]

johnwoo schreef op dinsdag 08 september 2009 @ 23:29:
[...]

Probleempje: snelheid (ook die van het licht) is een functie van afstand en tijd. Je kunt je definitie van afstand niet laten afhangen van de lichtsnelheid, dan krijg je een cirkelredenering en bewijs je dat 1=1. Dat de lichtsnelheid constant blijft als een afstand die van die lichtsnelheid afhangt constant blijft, of andersom, is dan niet meer dan logisch.

Moet je niet bij mij gaan klagen maar de BIPM. Een meter is per definitie de afstand die licht aflegt in 1/299.792.458 seconde. Het gevolg daarvan is dat gemeten in meters per seconde de lichtsnelheid per definitie constant is.

Aangenomen dat de waardes voor de leeftijd van het universum (13.7 miljard jaar) en de diameter van het waarneembare universum (93 miljard lichtjaar) enigszins juist zijn, is het wel duidelijk dat ruimte zelf ook uitzet. Maar hoe bepaal je welk deel van de grotere afstand die je meet, wordt veroorzaakt door de daadwerkelijke uitzetting van de ruimte zelf, en welk deel doordat sterren(stelsels) zich simpelweg door de ruimte van elkaar af bewegen?

Dat is een goede vraag die lastig met metingen the beantwoorden is. Echter geeft het kosmologisch principe (dat het heelal in alle richtingen en op alle plekken er ongeveer hetzelfde uitziet) enig houvast. Het impliceert namelijk dat alle expansie komt door expansie van de ruimte.