Absolute snelheid

[Nesciyolo]

Ik kijk niet zoveel YouTube filmpjes maar des te meer super spectaculaire TV-documentaires over deze onderwerpen. Daarin wordt soms de uitdijing van het heelal wel beschreven maar meestal niet in voldoende detail om duidelijk te maken wat precies bedoeld wordt. En als ze dat wel doen spreken ze elkaar en zichzelf vaak tegen. Voor een geïnteresseerde buitenstaander niet heel eenvoudig om doorheen te breken.
Er is nu eenmaal een verschil tussen de dynamiek van wetenschap en die van de media en je krijgt een hoop informatie door een filter van tussenpersonen die het zelf niet begrijpen.
Overigens, misschien wel vanuit het standpunt van een moderne leek, vind ik het op zich vrij ongeloofwaardig dat in het heelal ook maar iets een vaste plaats zou hebben. Waarop was dat idee dat sterrenstelsels niet bewegen eigenlijk gebaseerd?

In de middeleeuwen dacht men misschien dat de aarde stil stond en het hemelgewelf eromheen draaide. Toen Copernicus erachter kwam dat de aarde om de zon draaide zouden mensen nog gedacht kunnen hebben dat de zon dan het vaste middelpunt was. Maar toen kwam Newton. Op het moment dat je de zon als een vrij "zwevende" ster ziet die door zijn massa de planeten aantrekt, en je weet dat er nog miljoenen (en nog meer) andere sterren zijn dan is toch het hele idee van een vast punt verleden tijd? En dat, hoe groot een systeem ook is, er misschien wel een interne samenhang is, maar geen absolute plaatsing?

Christiaan Huygens zag al in de 17e eeuw in dat de zon niet uniek is en maar één van velen, en dat er dus misschien wel leven op andere planeten ver weg van ons is. In een dergelijk wereldbeeld past eigenlijk geen vastgelegde ruimte meer.

Op het moment dat je de lichtsnelheid erin gaat betrekken en die gaat zien als een vaste waarde wordt het misschien anders. Maar in elk geval sinds Lorentz is dat probleem ook opgelost.

[Bladerunner]

@ tommyWhite
"het is beter dan zeggen dat ruimt zelf uitdijt! Dat is bijvoorbeeld een misvatting"

Volgens de big bang theorie ontstond ons huidige ruimte-tijd continuüm uit de singulariteit. De ruimte zette dus uit en deed dat tijdens het zgn inflatie epoch zelfs enorm snel. Als je denkt dat dat een 'misvatting' is ben je dus géén aanhanger van deze theorie:

https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang# ... n_of_space

En om in dit geval over een 'misvatting' te spreken terwijl de big bang theorie door waarnemingen heel aannemelijk is klinkt nogal pedant vind ik.

[Nesciyolo]

Verder: als ik kijk naar wat ik begreep van vooral de relativiteitstheorieën en ook kosmologie/astrofysica 5 jaar geleden .. uhm .. het is allemaal in het begin even verwarrend en gaat het moeizaam. Maar vooral wat betreft relativiteit; dit heeft meer de reputatie erg complex te zijn dan dat het daadwerkelijk is (op het volledig begrijpen van de Einstein veldvergelijking na vind ik dan).

Het is niet zozeer ingewikkeld maar contra-intuïtief. Het is anders dan we gewend zijn in de dagelijkse omgang dingen voor te stellen en bij relativiteit zijn er geen duidelijke dagelijkse gebeurtenissen waaraan we het op kunnen hangen. Dus in zekere zin moet je je ogen dicht doen en maar op goed geluk in die vreemde wereld springen. Dat is voor veel mensen, ook voor mij en misschien voor u heel veel gevraagd. Als je dan ook nog de kwantumtheorie over je heen krijgt wordt het nog lastiger. En denk je daar een beetje mee verzoend te zijn dan komt er ook nog iemand met de snaartheorie aandragen.

[Gast]

Waarop was dat idee dat sterrenstelsels niet bewegen eigenlijk gebaseerd?

Ik denk niet dat er ook maar een enkel sterrenstelsel in rust is ten opzichte van de CMB (exact meebeweegt met de Hubble-flow), dus ik zou niet weten waar dat op gebaseerd is .. en wie dat gezegd heeft. Alles in het universum beweegt, er bestaat geen globaal inertiaalstelsels.

Het is niet zozeer ingewikkeld maar contra-intuïtief.

Idd, dat maakt het vooral in het begin verwarrend. En blijft het ook als het niet je werk is lijkt mij.

Kwantummechanica en snaren theorie zijn idd enorm veel meer contra-intuitief en ingewikkelder. (Het is vrijwel geheel wiskundig. Waarvan Erik Verlinde afstand gedaan heeft. Ik ben erg geïntrigeerd door Erik Verlinde's gedachtegoed sinds een presentatie een tijdje terug:

https://www.sg.uu.nl/video/2018/02/zwaa ... en-illusie

Vooral de (ietwat filosofische) dingen die hij zegt oo het laatst, tijdens de vragen. (Misschien leuk om te kijken.)

@Bladerunner

Ik zeg toch niet dat kosmische inflatie een misvatting is. Maar ruimtetijd is een coördinatenstelsel, een achtergrond waarin alles gebeurt. Dit dijt niet uit omdat ruimte zelf uitdijt, maar omdat de deeltjes erin verder uit mekaar komen te liggen (tijdens inflatie mogelijk door de "inflaton") dijt het uit. Hiermee wordt de ruimtetijd natuurlijk groter, maar om te zeggen dat een wiskundig/geometrisch model uitdijt is ..gewoon niet juist. Ik begrijp dan ook wel dat men spreekt van "de ruimte dijt uit" of van bijvoorbeeld een "flow of space" of "faster-than-light flow of spacetime" in een zwart gat, maar hiermee wordt bedoeld dat ieder referentiestelsel erin sneller dan het licht beweegt tov referentie stelsels buiten de waarnemingshorizon.

(Dit is de eerste keer dat iemand mij pedant genoemd heeft. Jammer, niet leuk om te horen .. en vind ik mijzelf helemaal niet. Als ik fouten maak hoor ik het graag en ben ik de eerste die het toe zal geven.)

[Gast]

@Nesciyolo

Die tv-documantaires zoals "through the wormhole with Morgan Freeman" e.d. zijn idd fascinerend (en beter dan YouTube ). Verder is het maar net tot in hoeverre je de theorieën wilt begrijpen. Textbooks over de algemene relativiteitstheorie bijvoorbeeld zijn meestal een behoorlijke worsteling. Maar die ii noemde, "Relativity Visualized", leest makkelijk weg. Dus als je geïnteresseerd bent.

[Bladerunner]

@ tommywhite
Ik zei ook niet perse dat ik je pedant vond, maar dat het pedant klonk. Want als je bij onderwerpen zoals dit zegt dat "het een misvatting is" (en je doelde daarbij volgens mij wel degelijk op het uitzetten van de ruimte in het algemeen) dan impliceert dat, dat je dus weet hoe het wél zit. Dat is 'gevaarlijk' want het blijven hoe dan ook allemaal theorieën.

[Gast]

Ik weet nu niet goed hoe jij het dan opvat als iemand zegt dat "ruimte" of "ruimtetijd" zelf uitdijt.

Maar ik doelde op de misvatting dat ruimte en ruimtetijd iets tastbaars is, vooral in het Engelse "Fabric of space(time)" merk ik dat dat vaak opgevat wordt alsof ruimetijd uit iets bestaat.

Dit wilde ik eerder nog zeggen:

Het is net zoiets als de uitdrukking dat iets "door ruimte reist". Dat heeft alleen betekenis in ruimtevaart, maar geen enkele in fysica.

"De uitdrukking "door ruimte reizen" is ongelukkig. Het suggereert dat ruimte een medium is, zoals lucht of water of de vroegere ether, waarbij iets tov het medium een snelheid heeft.
Wanneer fycisi het hebben over dat "iets door ruimte reist", bedoelen ze het doorkruisen van de afstand tussen twee objecten als de ruimte ertussen vacuüm is. Oftewel met alleen "ruimte" is er geen snelheid."

".. Dus ruimte, niets anders zijnde dan afstanden tussen objecten, en ruimtetijd zijnde niets anders dan een wiskundig model, dijt zelf niet uit."

- Prof. Emeritus Dale Gray.

En alle andere fycisi waarmee ik het hierover heb gehad denken, uiteraard, hetzelfde. Ik ken geen fysicus die er anders over denkt.

Wanneer Brian Greene het heeft over dat ruimte kan rekken en vervormen heeft hij het ook over ruimtelijke coördinaten. .. en ook Mike Tyson denkt er zo over! (Ik heb een raar gevoel voor humor.) .. Dus ja.

Maar goed, back on topic lijkt mij.

[Xilvo]

".. Dus ruimte, niets anders zijnde dan afstanden tussen objecten, en ruimtetijd zijnde niets anders dan een wiskundig model, dijt zelf niet uit."

- Prof. Emeritus Dale Gray.

En alle andere fycisi waarmee ik het hierover heb gehad denken, uiteraard, hetzelfde. Ik ken geen fysicus die er anders over denkt.

In een stationaire ruimte kunnen objecten niet met een grotere snelheid dan de lichtsnelheid ten opzichte van elkaar bewegen, terwijl dat in een uitdijende ruimte wel kan. Dat lijkt me daarmee in tegenspraak

[Gast]

Ik zie niet hoe dat in mekaar tegenspreekt, maar .. Ok.

Here's the thing:

Wanneer men zegt dat de "ruimtetijd uitdijt", bedoelen ze eigenlijk dat de metriek (FLRW) veranderd, maar de metriek is geen ruimte; het is het gravitionele veld. En het veranderd in reactie op materie en deeltjes die "uit mekaar vliegen".

Zoals Wheeler de Einstein veldvergelijking treffend samenvatte met "Spacetime tells matter how to move and matter tells spacetime how to curve".

.. De basisvergelijkingen die gelden voor de uitdijing, de Friedmann vergelijkingen, kan worden afgeleid met "Newtoniaanse zwaartekracht". Daar is niets relativistisch aan. In Newtoniaanse zwaartekracht zijn tijd en ruimte absoluut. Dus het is materie (massa-energie of vóór Higgs quantum flunctuaties, kortdurende excitaties van quantumvelden en andere deeltjes) dat "uit elkaar vliegt" en dat is de uitdijing.

en nu heb ik er voor vandaag even genoeg van.

[Bladerunner]

Maar ik doelde op de misvatting dat ruimte en ruimtetijd iets tastbaars is, vooral in het Engelse "Fabric of space(time)" merk ik dat dat vaak opgevat wordt alsof ruimetijd uit iets bestaat.

De cosmologic redshift (aangeduid met Z) van verre sterrenstelsels e.d. impliceert een snelheid groter dan die van het licht. Maar hun eigen beweging is beduidend lager. Die hoge 'snelheid' kan alleen verklaard worden door de uitzetting van de ruimte mogelijk veroorzaakt door donkere energie. Als dat klopt moet ruimte wel degelijk een 'structuur' hebben om interactie mee te kunnen hebben. Vanuit het dagelijkse standpunt zien we ruimte niet als iets tastbaars maar er is ook een consensus dat die 'fabric' van de ruimte-tijd op heel kleine schaal 'iets' is en dat noemen we quantum foam.

Trouwens als men stelt dat zwaartekracht de ruimte vervormd moet er dan niet juist 'iets' zijn om te kunnen vervormen?

[Gast]

Die hoge 'snelheid' kan alleen verklaard worden door de uitzetting van de ruimte mogelijk veroorzaakt door donkere energie.

Zie mijn vorige bericht (de metriek veranderd, wat donkere materie is is verder een raadsel).

Trouwens als men stelt dat zwaartekracht de ruimte vervormd moet er dan niet juist 'iets' zijn om te kunnen vervormen?

De ruimte vervormd niet. De metriek veranderd.
Maar .. vraag iedere astrofysicus/kosmoloog? Ik vrees dat ik het niet beter kan uitleggen.

PS. Eigensnelheid kan niet sneller dan de lichtsnelheid c. Maar de metrische uitdijing is geen snelheid, maar een mate. (Ca. 70 km/h per Megapersec.)

[Xilvo]

De ruimte vervormd niet. De metriek veranderd.

Hoe kan de metriek, de wiskundige beschrijving van ruimtetijd, veranderen zonder dat die ruimtetijd dat ook doet?

[Bladerunner]

Wilde ik ook net vragen. Want die metriek is gewoon de wiskundige voorstelling van iets wat anders ongrijpbaar is. Hoewel voor de meeste mensen die metriek dat ook is natuurlijk.

[flappelap]

Ik zie niet hoe dat in mekaar tegenspreekt, maar .. Ok.

Here's the thing:

Wanneer men zegt dat de "ruimtetijd uitdijt", bedoelen ze eigenlijk dat de metriek (FLRW) veranderd, maar de metriek is geen ruimte; het is het gravitionele veld. En het veranderd in reactie op materie en deeltjes die "uit mekaar vliegen".

Zoals Wheeler de Einstein veldvergelijking treffend samenvatte met "Spacetime tells matter how to move and matter tells spacetime how to curve".

.. De basisvergelijkingen die gelden voor de uitdijing, de Friedmann vergelijkingen, kan worden afgeleid met "Newtoniaanse zwaartekracht". Daar is niets relativistisch aan. In Newtoniaanse zwaartekracht zijn tijd en ruimte absoluut. Dus het is materie (massa-energie of vóór Higgs quantum flunctuaties, kortdurende excitaties van quantumvelden en andere deeltjes) dat "uit elkaar vliegt" en dat is de uitdijing.

en nu heb ik er voor vandaag even genoeg van.

De ruimtetijd IS de metriek plus een Lorentziaanse variëteit. Zoals Stachel het formuleerde a.d.h.v. het "hole argument": "no metric, no nothing".

[Nesciyolo]

De cosmologic redshift (aangeduid met Z) van verre sterrenstelsels e.d. impliceert een snelheid groter dan die van het licht.

In principe niet. Als je een doppler-effect waarneemt van een brandweerwagen impliceert dat niet dat die sneller gaat dan het geluid. Alleen maar dat ie beweegt ten opzichte van jou. Een roodverschuiving betekent net zo min dat het object sneller beweegt dan het licht. Tenzij die verschuiving heel extreem is natuurlijk.

Ik was even afgeleid door dat alleraardigste verhaal van Erik Verlinde dat Tommy White plaatste. Altijd mooi als er mensen nadenken over fundamenteel andere modellen. Hoewel ik me afvraag of Verlindes model ooit productief zal kunnen zijn. Ik ben het met hem eens dat dark matter een zwaktebod is. Een trucje om de resultaten van het model in overeenstemming te brengen met de werkelijkheid. We moeten misschien wel van die dark matter af, maar de oplossing zou wel eens dichter bij de conventionele theorie kunnen liggen.

De big bang theorie is een theorie waar veel debat over is, net als over andere theorieën op dat terrein.
Andere bekende modellen hebben intussen een keurmerk van "waarheid" gekregen. Maar zowel Newtons als Einsteins modellen en de kwantumtheorie blljven in principe wiskundige frameworks die we over onze waarnemingen kunnen leggen om ze beter te begrijpen. Ze zijn zoals Verlinde zegt de kaart van het terrein. Niet het terrein zelf. Verschillende van die frameworks kunnen dus naast elkaar bestaan en nuttig zijn. Ook als ze elkaar op sommige punten tegenspreken.

Je kan dus misschien best een model ontwikkelen met absolute ruimte en absolute snelheid. Maar wat heb je eraan als je die niet kunt weten? Stilstand in dat absolute grid zal een uitzonderingssituatie zijn die niet te bereiken is. Maar als je erover wilt theoretiseren... Wie weet.