Roodverschuiving

_hans_

Als sterrenstelsels (versneld) van ons af bewegen, zal de frequentie van het licht toch afnemen en zo ook de energie die het licht bezit (E=h*f).

Waar blijft deze energie? Of heb ik het niet goed begrepen?

317070

Waar blijft deze energie? Of heb ik het niet goed begrepen?

Dat heb je goed begrepen, er is geen behoud van energie na het in rekening brengen van de expansie van het universum. De behoudswetten komen eigenlijk voort uit het onveranderlijk zijn van de natuurwetten (Noethers theorema). Behoud van energie komt overeen met het onveranderlijk zijn van de wetten in de tijd, en een expanderend heelalmodel valt daar niet onder.

Je kunt nog veel meer vinden als je googlet op: "[google]conservation of energy expanding universe[/google]"

eendavid

Dit is een onderwerp waar vooral veel verwarring over bestaat, let dus op met google. Er is echter wel degelijk energiebehoud. Uit de Friedmann vergelijkingen volgt

\(\frac{d}{dt}(\rho R^3)+p\frac{d R^3}{dt}=0\)

.

Met andere woorden, er is energiebehoud (bovenstaande is gewoon de eerste wet van de thermodynamica dE+pdV=0). Maar je moet er rekening mee houden dat er expansie is, en dat de straling ook arbeid verricht bij deze expansie.

Het correcte plaatje is natuurlijk een beetje ingewikkeld. De expansie in ons universum wordt immers niet enkel bepaald door de straling, maar ook door de materie die aanwezig is. Het is de som van de energie van beiden die behouden is. Aangezien op dit ogenblik het universum materie-gedomineerd is, en in goede benadering expandeert alsof er enkel materie was (laat ons

\(\Lambda\)

even aan de kant laten) lijkt het alsof de som niet klopt: het lijkt alsof de behouden grootheid enkel de energiebijdrage van de materie is. Dit komt echter omdat we een benadering toepassen, en wanneer geen benadering zou worden toegepast is het onmiddelijk dat de totale energie behouden is.

_hans_

Maar je moet er rekening mee houden dat er expansie is, en dat de straling ook arbeid verricht bij deze expansie.

Dus het 'energieverlies' van roodverschuiving zou dan in de expansie van het heelal zitten?

Is er niet sprake van behoud van energie omdat licht aan de kant van het sterrenstelsel dat van ons af beweegt rood verschoven is en de andere kant blauw?

Zo is het totaal van beide kanten toch in evenwicht, hoe snel je ook beweegt?

Jan van de Velde

..//.. en de andere kant blauw?

is er wel een "andere kant" ? Omdat de ruimte uitdijt beweegt alles van elkaar vandaan toch?

Als we even één ruimtedimensie uitschakelen en ons heelal beschouwen als een opblazend ballonnetje (wat beter voor te stellen) en de sterrenstelsels als puntjes op dat ballonnetje, dan beweegt álles van elkaar vandaan.

eendavid

Het gaat niet om de roodverschuiving die we waarnemen van sterren binnen de melkweg. Sommige sterren zullen van ons wegbewegen, sommigen bewegen naar ons toe. Uitgemiddeld is er geen significante rood/blauw verschuiving. Het gaat om de roodverschuiving van (sterren uit) andere sterrenstelsels. Zoals jan zegt: net zoals we zien dat licht van deze sterren gemiddeld roodverschoven is, is licht van onze zon roodverschoven als het bij uitgemiddelde potentiele waarnemers in het andere sterrenstelsel toekomt.

Je kan het vergelijken met wat er gebeurt met een adiabatisch expanderend gas (of beter nog: licht in een expanderende caviteit). De temperatuur van het gas zal dalen (resp. de frequentie van het licht zal dalen), dus de energiedichtheid daalt. Maar de totale energie is behouden. Hier gebeurt hetzelfde.

Op een formeel niveau is het heel eenvoudig: de energie-momentum tensor is een behouden tensor, en de energie van zowel materie als straling is dus behouden (zolang geen interactie tussen de twee in rekening wordt gebracht dus zelfs apart, in tegenstelling tot wat ik in de vorige post schreef).

Perseus

Je moet heel erg oppassen met het begrip 'behoud van energie' in algemene relativiteit. Een goeie uitleg vind je hier:

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Rela.../energy_gr.html

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Roodverschuiving

Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving

Re: Roodverschuiving