@ComCitCat So, nun, acht Tage, nachdem Du mich hier angesprochen hast, ist mir langweilig genug, Deinen Beitrag zu lesen und drauf zu antworten.
In seinen Vorbedingungen für seine Ausführungen hat Martin Bäker die Wiki zitiert mit ihrer konstanten Ausbreitungsgeschwindkeit von 74 km/s und Mpc. Er betont danach, wie entscheidend im Folgenden die Konstanz dieser Geschwindigkeit sei.
Leider hat damit die ganze Argumentation einen gravierenden Makel. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist einfach nicht konstant. Was die Wiki beschreibt ist ein durchschnittswert über gigantische Entfernungen, nicht jedoch ein Wert für den Nahraum. Sie stellt sich auch überhaupt nicht die Frage, warum sich das Universum ausbreitet.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist schon sehr gleichmäßig. Es gibt nur weitere Phänomene, die sich zugleich ereignen und damit die Wahrnehmung dieser Ausbreitungsgeschwindigkeit stören, die z.T. der Ausbreitungsgeschwindigkeit zuwiderlaufen. Da komm ich zu gegebener Zeit noch drauf.
Ich weise nochmal darauf hin: Gravitation ist keine 2-Körper-Kraft aufgrund der WW von Gravitationen (das war halt Newton), sondern Ausdruck der Lösung der Einsteingleichungen, die den Raum als ein geometrisches "Objekt" behandeln, dass gewissen Verformungen unterliegt. Und zwar in der Gegenwart von Massen (und Energie).
Wenn man mit diesen Gleichungen 2 Punktmassen in gewisser Entfernung aufstellt, und ihnen einen (nichtrelativistischen) Anfangsimpuls beschert, kommt dabei ungefähr Newton raus. In der geometrischen Interpretation heißt das aber konkret, dass zwischen (Beispielsweise) der Sonne und der Erde in jeder Sekunde so viel Raum "verschwindet" wie sich die Erde aufgrund der Radialbeschleunigung von der Sonne entfernt. Und das sind - lasst es euch gesagt sein - wesentlich mehr als ein Atomkern auf den Kilometer. Und außerdem ist es eine Kontraktion und keine Expansion!
Fassen wir die eine Aussage mal so zusammen: Durch Gravitation fallen nicht Objekte in einem euklidischen Raum aufeinander zu. Vielmehr vermindert sich durch Gravitationder umliegende Raum kontinuierlich. Und die Objekte, die entweder im Raum ruhen oder sich auf einer geradlinigen Bahn bewegen, bewegen sich nur deswegen auf das Gravitationszentrum zu, weil sich ihr Raumabschnitt entsprechend verformt und bewegt. Issn bisserl wie Papierschiffchen in der Badewanne, wenn der Stöpsel gezogen ist.
Deswegen ist es auch nicht korrekt formuliert, daß zwischen Erde und Sonne pro Kilometer der Raum eines Atomes verloren geht. Der Raum geht letztlich nur direkt am EH bzw. (welches von beiden will ich jetzt nicht diskutieren) bei der Singularität verloren (wie das Wasser durch den Badewannenabfluß). Oder wie Sand in einer Sanduhr nur an der "Taille" dem oberen Behälter verloren geht.
Das Bild des Stundenglases ist da recht hilfreich. Pro Sekunde fallen da X Sandkörner durch. Daher sinkt der Sandpegel des gesamten Stundenglases im oberen Bereich um X Sandkörner pro Sekunde. Doch in der Nähe des "Abflusses" besteht die Schichtlage wegen des hiesigen kleineren Glasdurchmessers nur aus 2xSandkörnern, sodaß hier der Pegel pro 2 Sekunden um eine Sandkornhöhe absinkt. In größerer Entfernung ist das Glas so breit, daß 5xX Sandkörner nebeneinander liegen; hier sinkt der Pegel nur alle 5 Sekunden um die Länge eines Sandkorndurchmessers.
Im 3D-Raum des Universums nimmt daher das "Nachrutschen des Raumes" in Richtung "raumverschlingender G-Quelle" mit zunehmender Entfernung von der G-Quelle quadratisch ab. Doch hier, in der Ferne, verschwindet kein Raum, er rückt nur nach wie der Sand im Stundenglas. Das Verschwinden des Raumes erfolgt nicht "soundsoviel pro Kilometer", sondern nur "am Ausfluß".
Gäbe es nun keinen expandierenden Raum, so müßte das Universum zwangsläufig in einem Big Crunch enden. Ohne Expansion hätte ein Universum gleich gar nicht entstehen können bzw. wäre ein ewig altes Universum bereits vor unendlicher Zeit in sich zusammengefallen.
Die Expansion des Universums kommt aber durch einen anderen Effekt zustande, der nah verwand ist, mit der Gezeitenkraft. Wenn ich das "Gravitationsfeld der Erde" betrachte, und ich setze in die "Nähe" sagen wir in 50000km und 100000km Entfernung jeweils einen Tennisball aus, ohne Anfangsimpuls, also speziell ohne Rotation und mit einer Relativgeschwindigkeit von 0 zueinander und zur Erde, dann liefern auch für dieses System sowohl Einstein, als auch Newton ziemlich ähnliche Lösungen. Und diese Lösungen sagen, dass sich die beiden Tennisbälle voneinander entfernen - und zwar unter dem Einfluss der Gravitation des Gesamtsystems. Und genau das machen auch die Galaxien im Universum, die in der Analogie den beiden Tennisbällen entsprechen. Allerdings bleibt es eine Analogie, es gibt Probleme mit dem Bild und die hängen mit der fehlenden Zeitachse und deren Dilatation zusammen. Bei der Erde spielt die Zeitdilatation beim Fallen der Tennisbälle keine Rolle. Wenn die Galaxien auf ein "Zentrum" zufallen, dann wird die Zeitdilatation ganz wesentlich. Erst darüber kann man ein rudimentäres Verständnis darüber entwickeln, wie das ganze augenscheinlich ohne gravitatives Zentrum auskommt (im einen Fall war das die Erde, aber das Universum im ganzen hat ja kein solches Zentrum).
An Deiner Imaginationskraft mußte noch ein bisserl feilen. Stell Dir doch bitte gleich um einige mehr Tennisbälle vor, in nem gleichmäßigen 3D-Gitter verteilt in sagenwirmal 10.000km Abstand voneinander. Du bist einer dieser Tennisbälle und blickst zur Erde als "Richtung vorne".
1) Die Bälle vor Dir entfernen sich von Dir, und zwar je weiter von Dir entfernt desto schneller. Die Bälle hinter Dir entfernen sich ebenfalls von Dir, und zwar ebenfalls umso schneller, je weitersie von Dir entfernt sind. Aber keiner dieser Bälle vor und hinter Dir entfernt sich mit einer Geschwindigkeit, die sich abhängig von ihrer Entfernung von Dir ineinander umrechnen lassen. Der Ball in 10.000km Entfernung hinter Dir entfernt sich langsamer von Dir als der in 10.000km Entfernung vor Dir. Die Bälle in 20.000km Entfernung entfernen sich von Dir zwar schneller als die in 10.000km, abervor Dir nimmt die Geschwindigkeit mehr als linear zu, während sie hinter Dir weniger als linear zunimmt. Vor Dir tendiert die entfernungsabhängige Geschwindigkeitszunahme zu einem unendlichen Wert, erreicht in einer endlichen Distanz, aber hinter Dir tendiert sie zu einem endlichen Wert, aber in unendlicher Distanz.
2) Die Bälle neben Dir entfernen sich nicht von Dir. Im Gegenteil, sie nähern sich Dir allmählich an. Und zwar umso schneller, je weiter sie von Dir entfernt sind. Und zwar sauber linear. Allerdings gilt dies nur für kurze Distanzen. Auf längere Distanzen betrachtet stimmt dieses Verhalten nur für jene Tennisbälle (für die aber höchst exakt), die sich zusammen mit Dir auf einer Ebene befinden, die die Form einer Kugeloberfläche besitzt. Das Zentrum dieser Kugelschale befindet sich vor Dir, exakt dort, wo in endlicher Entfernung die Entfernungsgeschwindigkeit eines Objektes im Verhältnis zu Dir rein rechnerisch unendlich sein müßte.
3) Erst mithilfe dieser Kugel und ihrem Zentrum, unter Berücksichtigung aller ihrer Kugelschalen, wirst Du das entfernungsabhängige Geschwindigkeitsverhalten sämtlicher Tennisbälle in Deiner näheren und ferneren Umgebung erklären und sauber berechnen können.
4) Vor Dir befindliche Tennisbälle, die jenseits des Grenzpunktes unendlicher Entfernungsgeschwindigkeit liegen, bewegen sich auf Dich zu, nähern sich also an Dich an.
Das beobachtete gravitative Bewegungsverhalten von Objekten relativ zu Deinem Beobachterstandpunkt ergibt kein isotrophes Universum mit Dir als Mittelpunkt des Alls. Schlimmer noch, die Relativität geht flöten; das Bewegungsverhalten läßt sich nur mit einem scheinbar absoluten Punkt im Raum erklären. Die Expansion des Universums,äußert sich dagegen durch gänzlich andere Beobachtungen: diese erzeugen den Eindruck eines isotrophen Universums sowie der Identität des Beobachtungsstandpunktes mit dem "Mittelpunkt des Universums" - bzw. der Relativität des Raumes und damit jedes Beobachtungsstandpunkts.
Die Expansion des Universums hängt gerade nicht mit der Gravitation zusammen; sie ist ein eigenständiges Phänomen.
Wie das Ganze bei relativistischen Geschwindigkeiten aussieht, also bei Dilatation von Raum und Zeit, interessiert mich ehrlich gesagt erst mal gar nicht so. Es führt jedenfalls nicht dazu, daß die Beobachtung der umgebenden Tennisbälle eine scheinbar isotrophe Distantzvergrößerung des Universums erzeugt. Objekte jenseits der G-Quelle bewegen sich in jedem Fall auf einen zu, ebenso Objekte, die sich seitlich von einem (mit Blick auf die G-Quelle) befinden.
Und was der ganze Salat jetzt bedeutet ist folgendes:
Die Ausbreitung des Universums ist auf kleinen Skalen keineswegs eine homogene Angelegenheit. Es gibt auch Kontraktionszonen sowie große und kleine Expansionsraten, je nach örtlichen Masseverteilungen. Auf den großen Skalen ergibt sich dann praktisch der von Wikipedia nur ungefähr wiedergegebene Wert.
Ja siehste, und da verwechselste was. Wir haben
a) die Expansion des Universums, hervorgerufen durch die hypothetische dunkle Energie;
b) die Kontraktion des Universums, verursacht durch die Gravitation (oder meinetwegen beschrieben durch diese);
c) die Eigenbewegung von Objekten im Raum.
Das tatsächliche Verhalten des Raumes ist stets ein Zusammenspiel von a) und b). Dabei ist a), die Expansion, durchaus praktisch überall konstant, die Kontraktion, b), hingegen nur lokal (relativ) konstant. Beides zusammen ergibt ein von Region zu Region unterschiedliches "Gesamt"-Verhalten des Raumes. Während in kleineren Maßstäben die Raumexpansion deutlich geringfügiger ausfällt als die gravitationsbedingte Raumkontraktion, läßt sich hier das Raumverhalten sogar näherungsweise rein durch die gravitativen Prozesse beschreiben. Dasselbe andersherum bei besonders großen Skalen; hier dominiert die Expansion das Raumverhalten, sodaß bei der Beschreibung des Raumverhaltens die gravitative Raumkontraktion außer acht gelassen werden kann.
Da wir aber das Raumverhalten nur durch das Verhalten von Materie und Energie beobachten können, habe ich auch noch c) angeführt, die Eigenbewegung von Objekten, etwa die Bewegung von Sternen oder Galaxien, die nicht ausschließlich durch eine einzelne G-Quelle bestimmt ist. Auch diese kann auf kurzen DIstanzen die Wahrnehmung sowohl von a) als auch von b) stören.
Wenn nun aber der Einfluß von b) auf das Raumverhalten und der Einfluß von c) auf die Wahrnehmung des Raumverhaltens auf großen Distanzen keine nennenswerte Rolle mehr spielen, wir aber über diese großen Distanzen hinweg eine konstante Raumexpansion beobachten, dann ist die Raumexpansion auch konstant, also überall gleich hoch, isotroph (einzige Anisotrophie, wenn die Expansionsrate sich mit der Zeit verändert; aber selbst das scheint ja isotroph abzulaufen).
Das heißt, dass sich innerhalb eine Galaxie nicht irgendwelche Gravitationskräfte über die generelle Expansion legen, und diese ausgleichen,
Doch, genau das!
sondern dass die Zusammenballung der Galaxien schon die wirksame Raumausdehnung (in diesem Fall eben negativ) darstellt, und erst auf große Entfernungen (genauer gesagt ist nicht die Entfernung, sondern die Leere, also die Abwesenheit von Masse entscheidend) die positiven Werte erreicht werden.
Nein, genau das eben nicht. Zwei Galaxien bewegen sich ja nicht voneinander weg, indem sie ihr eigenes Volumen reduzieren. Wenn Du das Zentrum jeder Galaxie als Punkt ermittelst, bleibt die Entfernung der beiden Galaxien bei gleichzeitiger Volumenverkleinerung der Galaxien exakt gleich groß.Verringert sich hingegen nicht nur das Galaxievolumen, sondern der Raum selbst innerhalb der Galaxien, so verringert sich die Distanz der Galaxien zueinander. Und zwar um die Menge an Distanz, die jede Galaxie pro Radius verloren hat,sowohl innerhalb der Galaxie als auch außerhalb, in ihrem Umfeld. Man könnte zwarsagen, daß von einem Beobachter in Galaxie A die Sterne in Galaxie B rotverschoben leuchten, jedoch nur, wenn der Beobachter sich in der B zugewandten Hemisphäre aufhält und keine zentrumsnahen Sterne der Galaxie B aus deren A abgewandter Hemisphäre beobchtet. Vor allem sind sämtliche weiteren Galaxien entfernungsunabhängig alle nahezu gleich rotverschoben für A. Wir beobachten aber was völlig anderes.
