Das Weltall - unendliche Weiten

Wissenschaft Physik
#1

… heißt es im Vorspann zu „Raumschiff Enterprise“.

Hallo,

das viel zitierte „Olberssche Paradoxon“ sagt aber, dass das nicht sein kann, weil dann der Nachthimmel nicht schwarz sein kann. Egal, wo man auch hinsieht, bei einem unendlichen Weltall muss in jeder Richtung irgendwann ein Stern sein.
Ich weiß gar nicht, ob dieses Paradoxon schon widerlegt ist, aber trotzdem mal eine Frage dazu: Man muss ja dann voraussetzen, dass es in den unendlichen Weiten immer wieder Sterne gibt. Wieso eigentlich? Warum kann es nicht sein, dass es weit weg von uns nur noch Planeten gibt, die nicht selbst leuchten? Dann könnte der Nachthimmel doch schwarz sein.
Oder könnte es nicht sein, dass der Raum als solcher unendlich ist (was anderes kann man sich ja sowieso kaum vorstellen), aber dass es irgendwo gar keine Materie mehr gibt, eben nur noch leeren Raum? Ja OK, dann müsste wegen der Gravitation das Weltall irgendwann zusammenfallen, aber vielleicht tut es das ja auch irgendwann…

Gruß
Olaf

#2

Hallo,

das viel zitierte „Olberssche Paradoxon“ sagt aber, dass das
nicht sein kann, weil dann der Nachthimmel nicht schwarz sein
kann. Egal, wo man auch hinsieht, bei einem unendlichen
Weltall muss in jeder Richtung irgendwann ein Stern sein.

Das gilt nur, wenn das Universum gleichzeitig auch statisch und unendlich alt ist, denn nur dann kann uns das Licht von unendlich weit entfernten Sternen auch erreicht haben.

Ich weiß gar nicht, ob dieses Paradoxon schon widerlegt ist,

Das Paradoxon ist widerlegt, da unser Universum weder unendlich alt noch statisch ist.

aber trotzdem mal eine Frage dazu: Man muss ja dann
voraussetzen, dass es in den unendlichen Weiten immer wieder
Sterne gibt. Wieso eigentlich?

Wieso sollte es nicht so sein? Dann müsste es ja woanders komplett anders aussehen als in einem mehrere zig Milliarden Lichtjahre großen Gebiet um uns herum. Wir nehmen einfach an, dass es im Rest des Weltalls genau so aussieht wie in dem für uns sichtbaren Universum, weil es keinen Grund gibt, etwas anderes anzunehmen.

Warum kann es nicht sein, dass
es weit weg von uns nur noch Planeten gibt, die nicht selbst
leuchten? Dann könnte der Nachthimmel doch schwarz sein.

Wenn es Planeten gibt, müssen die ja auch aus irgendwas entstanden sein. Wieso sollten dann dort keine Sterne entstanden sein? Planeten entstehen ja üblicherweise um Sterne herum.

Oder könnte es nicht sein, dass der Raum als solcher
unendlich ist (was anderes kann man sich ja sowieso kaum
vorstellen), aber dass es irgendwo gar keine Materie mehr
gibt, eben nur noch leeren Raum?

Auch hier: Wieso sollte das so sein?

vg,
d.

#3

Hallo!

Das gilt nur, wenn das Universum gleichzeitig auch statisch
und unendlich alt ist, denn nur dann kann uns das Licht von
unendlich weit entfernten Sternen auch erreicht haben.

Nachfrage: Muss es tatsächlich statisch sein? Ich denke, die Bedingung des unendlichen Alters ist durchaus genügend. (Okay, man könnte argumentieren, dass das unendliche Alter ein statisches Universum impliziert, denn etwas, was schon unendlich existiert hat, kann sich nicht sehr verändert haben).

aber trotzdem mal eine Frage dazu: Man muss ja dann
voraussetzen, dass es in den unendlichen Weiten immer wieder
Sterne gibt. Wieso eigentlich?

Wieso sollte es nicht so sein? Dann müsste es ja woanders
komplett anders aussehen als in einem mehrere zig Milliarden
Lichtjahre großen Gebiet um uns herum. Wir nehmen einfach an,
dass es im Rest des Weltalls genau so aussieht wie in dem für
uns sichtbaren Universum, weil es keinen Grund gibt, etwas
anderes anzunehmen.

Das stimmt zwar, ist aber natürlich kein Beweis. Allenfalls kann man noch so argumentieren: Der Himmel ist (wenn man Abschattungseffekte durch die Milchstraße herausrechnet) isotrop, d. h. es sieht in alle Richtungen gleich aus. Das bedeutet dass wir uns in der Mitte des beobachtbaren Universums befinden. Das ist aber nur ein Ausschnitt aus dem gesamten Universum. Wenn also das Universum unendlich alt und unendlich groß wäre, und wenn es so wäre, wie vom UP vorgeschlagen (dass es nämlich nur in einem begrenzten Teil des Universums Sterne gäbe), dann wären wir exakt in der Mitte dieses kugelförmigen Bereichs. Das wäre ein so unbeschreiblich unwahrscheinlicher Zufall, dass man fast schon aus statistischen Gründen gezwungen ist, das Gegenteil zu glauben: Wir befinden uns nicht an einem besonderen Punkt des Universums, sondern an irgendeinem. Und: Die Isotropie des sichtbaren Universums deutet nicht auf eine endliche Ausdehnung sondern auf ein endliches Alter des gesamten Universums hin.

Warum kann es nicht sein, dass
es weit weg von uns nur noch Planeten gibt, die nicht selbst
leuchten? Dann könnte der Nachthimmel doch schwarz sein.

Wenn es Planeten gibt, müssen die ja auch aus irgendwas
entstanden sein. Wieso sollten dann dort keine Sterne
entstanden sein? Planeten entstehen ja üblicherweise um Sterne
herum.

Man könnte sich schon Modelle vorstellen, wo die Masse aller Himmelskörper nur auf einen begrenzten Teil des Universums verteilt und der Rest des Universums leer ist.

Allerdings krankt diese Vorstellung an einem anderen Problem: Ein Materiehaufen müsste aufgrund der Gravitation in sich zusammenfallen oder wenigstens eine Art „Supergalaxie“ bilden. Das scheint aber nicht der Fall zu sein. Die Rotverschiebung lässt darauf schließen, dass die Entfernung zwischen den Galaxien wächst, nicht dass sie schrumpft oder das alles um ein Zentrum rotiert.

Wenn man beides zusammennimmt (die Olbersche Paradoxon und diese mechanistischen Überlegungen), dann kommt man unweigerlich zu dem Schluss, dass das Universum nicht unendlich alt sein kann.

Michael

#4

Hallo,

Nachfrage: Muss es tatsächlich statisch sein? Ich denke, die
Bedingung des unendlichen Alters ist durchaus genügend.

Ich hätte folgenden Einwand dazu: Wenn das Universum expandiert dann ist ab einer gewissen Entfernung die Expansionsgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit. Das Licht erreicht uns dann nicht mehr, selbst wenn das ganze unendlich alt ist.

Das stimmt zwar, ist aber natürlich kein Beweis.

Habe ich auch nicht behauptet :wink:

Allenfalls kann man noch so argumentieren: Der Himmel ist […]
isotrop, d. h. es sieht in alle Richtungen gleich aus. Das
bedeutet dass wir uns in der Mitte des beobachtbaren
Universums befinden.

In der Mittes des beobachtbaren Universums würden wir uns auch befinden, wenn der Himmel nicht isotrop wäre :wink:

Das ist aber nur ein Ausschnitt aus dem
gesamten Universum. Wenn also das Universum unendlich alt und
unendlich groß wäre, und wenn es so wäre, wie vom UP
vorgeschlagen (dass es nämlich nur in einem begrenzten Teil
des Universums Sterne gäbe), dann wären wir exakt in der Mitte
dieses kugelförmigen Bereichs. Das wäre ein so unbeschreiblich
unwahrscheinlicher Zufall, dass man fast schon aus
statistischen Gründen gezwungen ist, das Gegenteil zu glauben:

Nicht zwingend. Wenn du auf einem Schiff irgendwo im Pazifik bist, dann siehst du um dich herum nur Meer. Wenn du nicht wüsstest, dass es Land gäbe, dann würdest du ebenfalls annehmen, dass es außerhalb deines Horizonts überall so weitergeht, weil es keinen Grund gibt anderes anzunehmen. In diesem Fall ist das aber falsch, weil du früher oder später auf der Erde irgendwo auf Land treffen wirst. Und auch hier ist der Beobachter nicht in einem ganz bestimmten ausgezeichneten Bereich, sondern in einem von vielen, nämlich in einem Bereich, von dem man aus kein Land sieht. Diese Bereiche decken aber fast den größten Teil unserer Erde ab :wink:

Wir befinden uns nicht an einem besonderen Punkt des
Universums, sondern an irgendeinem. Und: Die Isotropie des
sichtbaren Universums deutet nicht auf eine endliche
Ausdehnung sondern auf ein endliches Alter des gesamten
Universums hin.

Nicht nur das, es gibt ja auch eine Unzahl von Dingen die sich im Laufe der Zeit verändert haben im Universum, z.B. Elementhäufigkeit, Aussehen der Galaxien, Abstand der Galaxien, usw usf…

Es ist IMO einfach die ungeheure Fülle an einzelnen Belegen, die es praktisch sicher machen, dass wir in einem expandierenden und endlich altem Universum leben.

vg,
d.

#5

Hallo!

Nachfrage: Muss es tatsächlich statisch sein? Ich denke, die
Bedingung des unendlichen Alters ist durchaus genügend.

Ich hätte folgenden Einwand dazu: Wenn das Universum
expandiert dann ist ab einer gewissen Entfernung die
Expansionsgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit.
Das Licht erreicht uns dann nicht mehr, selbst wenn das ganze
unendlich alt ist.

Das ist falsch. Wenn das Universum unendlich alt wäre, dann gäbe es immer einen Zeitpunkt in der Vergangenheit, an dem eine bestimmte Galaxie genügend langsam und nah war, damit uns ihr Licht erreichen kann, auch wenn sie sich inzwischen überlichtschnell entfernt.

Allenfalls kann man noch so argumentieren: Der Himmel ist […]
isotrop, d. h. es sieht in alle Richtungen gleich aus. Das
bedeutet dass wir uns in der Mitte des beobachtbaren
Universums befinden.

In der Mittes des beobachtbaren Universums würden wir uns
auch befinden, wenn der Himmel nicht isotrop wäre :wink:

Klar, stimmt. Was ich meinte, wird im Folgenden klarer:

Das ist aber nur ein Ausschnitt aus dem
gesamten Universum. Wenn also das Universum unendlich alt und
unendlich groß wäre, und wenn es so wäre, wie vom UP
vorgeschlagen (dass es nämlich nur in einem begrenzten Teil
des Universums Sterne gäbe), dann wären wir exakt in der Mitte
dieses kugelförmigen Bereichs. Das wäre ein so unbeschreiblich
unwahrscheinlicher Zufall, dass man fast schon aus
statistischen Gründen gezwungen ist, das Gegenteil zu glauben:

Nicht zwingend. Wenn du auf einem Schiff irgendwo im Pazifik
bist, dann siehst du um dich herum nur Meer. Wenn du nicht
wüsstest, dass es Land gäbe, dann würdest du ebenfalls
annehmen, dass es außerhalb deines Horizonts überall so
weitergeht, weil es keinen Grund gibt anderes anzunehmen.

Schöner Vergleich. Der begrenzte Horizont steht aber genau für ein Universum mit endlichem Alter. Wäre das Universum unendlich alt, dann könnten wir an jeden Punkt des Universums blicken. Die Entsprechung in Deinem Beispiel wäre die Erde als flache Scheibe.

Michael

#6

Hallo!

Egal, wo man auch hinsieht, bei einem unendlichen Weltall muss in jeder Richtung irgendwann ein Stern sein.

Nö.

Grüße

Andreas

#7

Hallo,

Das ist falsch. Wenn das Universum unendlich alt wäre, dann
gäbe es immer einen Zeitpunkt in der Vergangenheit, an dem
eine bestimmte Galaxie genügend langsam und nah war, damit uns
ihr Licht erreichen kann, auch wenn sie sich inzwischen
überlichtschnell entfernt.

Ja, darüber habe ich auch nachgedacht, aber bin zu einem anderen Schluss gekommen. Denn egal welchen Zeitpunkt du nimmst, wo die Relativgeschwindigkeit zweier Galaxien noch klein genug ist, dann ist sie das aufgrund der Expansion ja in einer bestimmten Zeit nicht mehr, weil dann der Raum dazwischen irgendwann überlichtschnell expandiert. Das heißt, dass uns das Licht jeder Galaxie nur eine endlich lange Zeit erreicht und dann nicht mehr.

Daher erreicht uns eben nicht unendlich viel Licht und das meiste davon ist ja ohnehin so weit rotverschoben, dass wir es nicht sehen können.

Schöner Vergleich. Der begrenzte Horizont steht aber genau
für ein Universum mit endlichem Alter. Wäre das Universum
unendlich alt, dann könnten wir an jeden Punkt des Universums
blicken. Die Entsprechung in Deinem Beispiel wäre die Erde als
flache Scheibe.

Steht der Horizont nicht eher für die Geschwindigkeit der Expansion. Bei gleicher Expansionsgeschwindigkeit ist der Horizont doch immer gleich weit weg, egal wie alt das Universum ist, oder nicht? Denn ab einer gewissen Entfernung wächst der Raum zwischen Sender und Empfänger ja überlichtschnell, und das Licht kann uns nicht mehr erreichen, egal wie lange man warten würde. Oder hab ich da nen Denkfehler?

vg,
d.