Frage:
Verlangsamt sich die Zeit, weil sich das Universum schneller ausdehnt?
user9698
2015-11-05 14:23:04 UTC
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Wenn sich das Universum mit einer Beschleunigungsrate ausdehnt, so dass sich die Galaxien voneinander entfernen, sollte sich auch die Zeit verlangsamen. Und wenn sich das Universum auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, sollte die Zeit anhalten.

Verlangsamt sich die Zeit, weil sich das Universum mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt? Kann ein Physiker erklären, ob dies wahr ist oder nicht?

Dies wird ein wenig pedantisch klingen, aber "Expansion" unterscheidet sich von "Geschwindigkeit" oder "Geschwindigkeit": Die Expansion eines Volumens bedeutet, dass das expandierende Volumen größer wird, während sich die Geschwindigkeit auf die Bewegungsgeschwindigkeit des gesamten Volumens in Richtung bezieht ein Punkt außerhalb davon. Aus diesem Grund ermöglichen inflationäre Kosmologien eine Expansion im ersten Moment nach ihrem "Urknall" oder "Big Bounce" mit einer Geschwindigkeit, die das Mehrfache der Lichtgeschwindigkeit beträgt (-Ich glaube, dass die 6-fache Lichtgeschwindigkeit möglich ist Rate, die der Physiker Vilenkin in seinem pop. sci. Buch mit dem Titel "Many Worlds in One" erwähnt hat).
Drei antworten:
#1
+6
pela
2015-11-06 02:00:51 UTC
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Ja, die Zeit läuft für weit entfernte Objekte langsamer, wie aus unserer Sicht beobachtet. Dies ist eine Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie. Und ja, weil sich die Expansion beschleunigt, wird diese Zeitdilatation langsam, sehr langsam stärker (dies würde auch dann passieren, wenn die Expansion nicht beschleunigt , sondern nur mit der gleichen Geschwindigkeit fortgesetzt wird). P. >

Diese Zeitdilatation ist ein bekannter Effekt und wird bei Beobachtungen immer berücksichtigt. Wenn man zum Beispiel entfernte Supernovae beobachtet, interessiert man sich oft dafür, wie ihre Leuchtkraft in Abhängigkeit von der Zeit abnimmt. Dies wird als Lichtkurve bezeichnet. Um Lichtkurven bei verschiedenen Rotverschiebungen zu vergleichen, werden sie normalerweise in ihren Restframe konvertiert, dh wie sie aussehen würden, wenn Sie "neben der Supernova stehen" würden (z. B. Goldhaber et al 2001). P. >

Die Zeitdilatation funktioniert jedoch nicht genau so, wie Sie zu denken scheinen. In der Galaxie mit einer Rotverschiebung von hat sich die Zeit von $ z $ span> um den Faktor $ 1 + z $ span> erweitert. Daher läuft die Zeit für eine Galaxie beispielsweise bei $ z = 3 $ span> doppelt so langsam wie für eine Galaxie bei $ z = 1 $ span>. Galaxien mit Rotverschiebungen größer als $ z \ sim1.5 $ span> gehen schneller zurück als die Lichtgeschwindigkeit, und die Zeit hört hier überhaupt nicht auf. Nur für $ z \ rightarrow \ infty $ span>, d. H. Zu Beginn der Zeit bei Big Bang, nähert sich die Zeitdilatation der Unendlichkeit.

Ich bin mit dieser Einschätzung nicht einverstanden. Erstens wird im Zusammenhang mit FRW-Koordinaten der Unterschied, dass die Beobachterverlangsamung weit entfernter Uhren nicht auf die Zeitdilatation zurückgeführt wird, da alle kommenden Beobachteruhren mit der gleichen Geschwindigkeit wie die kosmologische Zeit laufen. Zweitens, selbst wenn Sie dies der Zeitdilatation zuschreiben wollten (was nicht unbedingt falsch ist), dann nicht, weil die Supernovae weit im Raum sind oder weil sie zurücktreten, sondern weil sie weit in der Zeit sind und das Licht, das sie emittieren war aus einer Zeit, als der Skalierungsfaktor des Universums geringer war als heute.
@JohnDavis: Ich stimme zu, dass die Zeitdilatation nicht ist, weil sie weit weg sind. Aber weil weit weg zu sein bedeutet, schnell zurückzutreten, läuft ihre Zeit langsamer. Die Anzahl der Photonen, die pro Sekunde von einer Quelle bei Rotverschiebung $ z $ empfangen werden, ist um einen Faktor $ 1 + z $ von dem, was emittiert wird, kleiner. Wenn Sie mit einem magisch starken Teleskop einen Außerirdischen mit einer Uhr beobachten könnten, die die kosmologische Zeit misst, würden Sie sehen, dass sie um denselben Faktor langsamer läuft. Das ist Zeitdilatation.
Die Hubble-Verschiebung ist jedoch keine Funktion der Rezessionsgeschwindigkeit, und es ist möglich, die Hubble-Verschiebung in einem Objekt zu beobachten, das sowohl zum Zeitpunkt der Emission als auch zur Beobachtung eine Rezessionsgeschwindigkeit von Null aufweist (obwohl sich der Skalierungsfaktor auf unrealistische Weise entwickeln müsste). . Die Rotverschiebung wird auch nicht ausschließlich als Folge der Zeitdilatation angesehen, wenn sich der Abstand zwischen Objekten ändert. Beispielsweise kann in SR eine Blauverschiebung auftreten und daher beschleunigt werden, wenn nur eine Trägheitsbewegung vorliegt, obwohl eine Zeitdilatation vorliegt.
Es ist nicht unmöglich, die Hubble-Verschiebung der Zeitdilatation zuzuschreiben, obwohl dies eine unkonventionelle Sichtweise wäre und aus konzeptioneller Sicht problematisch wäre. Wenn Sie dies jedoch tun würden, müssten Sie sagen, dass die Uhren in der Vergangenheit aufgrund eines kleineren Skalierungsfaktors und nicht aufgrund der Rezessionsgeschwindigkeit langsamer liefen.
Nein, nein, ich möchte nicht sagen, dass die Hubble-Verschiebung (damit meine ich die Verschiebung der Wellenlänge aufgrund der Hubble-Expansion) durch Zeitdilatation verursacht wird, aber Zeitdilatation und Rotverschiebung werden aus demselben Grund verursacht, nämlich Erweiterung. Sie haben absolut Recht, dass wir uns im Prinzip ein statisches Universum vorstellen können, in dem Licht von einer entfernten Galaxie emittiert wird, und auf dem Weg zu uns dehnt sich das Universum plötzlich um einen Faktor $ z $ aus und hört dann auf zu expandieren. In diesem Fall würden wir beobachten der gleiche Effekt. Es scheint nur, dass wir nicht in einem solchen Universum leben.
Wenn ich Sie also gut verstehe, lehnen Sie meine Formulierung ab: "Die Zeit läuft für weit entfernte Objekte schneller, wie aus unserer Sicht beobachtet, weil sie mit hoher Geschwindigkeit von uns zurücktreten." Ich nehme an, es wäre richtiger zu sagen, "weil sich das Universum inzwischen erweitert hat". Verstehe ich dich richtig?
Ich lehne die Verwendung des Begriffs "Zeitdilatation" ab. Zeitdilatation ist kein Begriff, der normalerweise auf diese Situation angewendet wird, da er im allgemeinsten Sinne den Vergleich der richtigen Zeit eines Beobachters zwischen zwei Ereignissen mit einer Koordinatenzeit zwischen diesen beiden Ereignissen impliziert. Dies ist, was es in SR ist, und dies ist, was es ist, wenn über die Gravitationszeitdilatation gesprochen wird. In dieser Situation verwenden wir jedoch fast immer FLRW-Koordinaten und die richtige Zeit für einen sich bewegenden Beobachter zwischen zwei Ereignissen ist dieselbe wie die FLRW-Koordinatenzeit. obwohl sich mitbewegende Beobachter eine Rotverschiebung ineinander beobachten.
Ok, warte, ich habe gerade einen riesigen Fehler entdeckt. Ich schrieb "Zeit läuft schneller". Ich meinte offensichtlich "Zeit läuft langsamer". Ich werde bearbeiten.
Aber ich denke, der obige Fehler war nicht das, worauf Sie sich bezogen haben. Was den Begriff "Zeitdilatation" betrifft, sind Astronomen vielleicht schlampiger als Physiker. Ich denke, wir verwenden den Begriff einfach, um auf die Tatsache hinzuweisen, dass die Zeit in einem anderen Referenzrahmen langsamer läuft.
Ich unterscheide mehr zwischen der beobachteten Verlangsamungsrate der Uhren und der Zeitdilatation. Denken Sie daran, dass die Rotverschiebung sogar in der Newtonschen Physik auftritt (und daher die Uhren langsam zu laufen schienen), die Zeit jedoch für alle Beobachter gleich schnell läuft.
Dies setzt natürlich eine konstante Lichtgeschwindigkeit voraus (NB, sie können natürlich auch schnell oder sogar rückwärts in der Newtonschen Physik erscheinen).
#2
+3
user1991
2015-11-05 17:13:26 UTC
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Vermeiden Sie im Allgemeinen besser die Verwendung von "Inflation", es sei denn, Sie sprechen von der frühen Inflation im Universum. Vielmehr expandiert das Universum schneller .

Der Kern dieser Frage scheint in der Zeit zu liegen, die Sie "die" nennen. Es gibt keine "die" Zeit, und ich bin mir nicht sicher, welche Definition der Zeit Sie voraussichtlich stoppen werden. Die Zeit ist in jedem Restframe perfekt definiert und wird von der allgemeinen Expansion des Universums nicht beeinflusst wie auch immer.

"Zeit ist das, was auf Uhren gelesen werden kann." - Albert Einstein zugeschrieben.
#3
+2
James K
2015-11-09 04:28:56 UTC
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Unsere Zeit verlangsamt sich nicht aufgrund der Expansion des Universums. Und die Zeit wird nicht aufhören.

Es tritt jedoch eine Zeitdilatation auf, und dies ist etwas anderes.

Wenn sich etwas relativ zu uns mit einer sehr hohen Geschwindigkeit bewegt, verlangsamt sich die Zeit dafür. Da sich weiter entfernte Galaxien mit großer Geschwindigkeit von uns entfernen, scheinen die Ereignisse in diesen Galaxien (aus unserer Sicht) langsamer zu verlaufen. Dies wird in dem Moment beobachtet, in dem Supernovae aufhellen und verblassen , wie in diesem Artikel beschrieben.

Die Bewohner dieser Galaxien würden keine Änderung der Zeitrate wahrnehmen. (Vielmehr würden sie sehen, wie sich unsere Uhren aus ihrer Sicht verlangsamen, da wir uns schnell bewegen.)

Die Expansionsrate nimmt zu (obwohl dies mysteriös sein sollte), aber kein Teil des Universums beschleunigt auf Lichtgeschwindigkeit, da sich nichts mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen darf. Die Zeitdilatation bleibt also endlich.

Ich lehne ab, dass "kein Teil des Universums auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird, da sich nichts mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann", in Verbindung mit der Expansion des Universums. Es ist klar, dass keine Masse, Energie oder Information schneller übertragen werden kann als die s.o.l. Objekte in einer Entfernung, die an einem beliebigen Punkt im Universum weit genug von einem Beobachter entfernt ist, "reisen" jedoch nicht aufgrund einer ordnungsgemäßen Bewegung weg, sondern aufgrund eines Raums, der an einem beliebigen Punkt dazwischen entsteht. Bei dieser Raumerzeugung ist keine Übertragung von Masse, Energie oder Information beteiligt, daher kann diese Erzeugung zu Geschwindigkeiten führen, die größer als die s.o.l.


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