Relativitätsprinzip zur 3K Hintergrund-Strahlung

[ralfkannenberg]

Hallo zusammen,

ich habe mir den Artikel von "Cosmology as a Science" von Peter G.Bergmann (1970) gekauft und dazu einige Fragen:

[Joachim]

Hallo Ralf,

Die ersten beiden Textfragmente sind korrekt, meine Antwort auf dein "Stimmt das" ist also zweimal Ja.

Der dritte Absatz klingt tatsächlich plausibel.

Die Schlussfolgerung ist falsch:
Bei der Änderung der Strahlung unter Lorentztransformation handelt es sich schlicht um den relativistischen Dopplereffekt. Die Beobachtung, dieser Änderung ist geeignet die Relativitätstheorie zu bestätigen. Wir müssen uns hier klarmachen, dass das Relativitätstheorie besagt, dass die physikalischen Gesetze unter Lorentztransformation invariant sind. Nicht die lokalen Randbedingungen. Bereits innerhalb des Sonnensystems kann man eine Klasse bevorzugter Inertialsysteme definieren: Die Schwerpunktsysteme. Sie zeichnen sich gegenüber allen anderen Systemen dadurch aus, dass der Schwerpunkt aller Objekte im Sonnensystem im Ursprung ruht und damit ihr Gesamtimpuls Null ist. Dennoch widerspricht die Existenz solcher Systeme nicht dem Relativitätsprinzip, da in diesen Systemen keine anderen mechanischen und elektrischen Gesetze gelten, als in jedem anderen Inertialsystem.

Es sind viele Inertialsysteme, weil man durch Rotation eines Schwerpunktsystems um den Ursprung wieder ein Schwerpunktsystem bekommt. Ebenso bilden die Inertialsysteme, in denen die Hintergrundstrahlung im Schwerpunkt isotrop ist, eine ganze Klasse von zueinander gedrehten Inertialsystemen.

Die Verteilung der Masse und Strahlung im Universum ist natürlich nicht Lorentzinvariant. Das hat aber nie jemand behauptet. Sie ist im Übrigen auch nicht Galileo-Invariant.

Gruss,
Joachim

P.S. Der Teil im Zweiten Absatz mit der Ultraviolett Katastrophe scheint mir falsch, hat aber eh keinen Einfluss auf den Rest der Argumentation.
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Relativitaetsprinzip.Info
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[Uli]

Mein Verständnis scheint sich mit Joachims Kommentaren zu decken.

Man kann die Hintergrundstrahlung dazu nutzen, ein bestimmtes "absolutes" Bezugssystem zu definieren - nämlich das, in dem das Spektrum dieser Strahlung isotrop ist.

Einen Konflikt mit dem Relativitätsprinzip hätte man aber erst dann, wenn dieses System wirklich "bevorzugt" wäre, d.h. wenn in ihm die physikalischen Gesetze eine spezielle Form hätten.

Allein die Möglichkeit, ein "absolutes" Bezugssystem zu definieren, stellt keinen Konflikt zum Relativitätsprinzip dar.
Es müsste schon die Physik dieses Systems betreffen.

Gruss, Uli

[ralfkannenberg]

Hallo Joachim, hallo Uli,

besten Dank für Eure Antworten
Ich werde Eure beiden Antworten in meine Reszension übernehmen.

[iceman]

Hi Ralf,

ich teile die Ansichten von Joachim und Uli. In der Tat kann man das System, das durch den 3K-Hintergrund aufgespannt wird als absolutes Ruhesystem betrachten. Natuerlich ist dieses aber nur lokal fuer einen Beobachter gueltig. Um in das Ruhesystem eines anderen Beobachters zu transformieren, muss man die kosmologische Expansion zwischen beiden beruecksichtigen.
Das Relativitaetsprinzip ist wie gesagt nicht verletzt. Dieses kosmische Ruhesystem kann aber gegenueber anderen Ruhesystemen als "ausgezeichnet" benannt werden.

Im uebrigen stellt es nicht nur ein absolutes raeumliches Bezugssystem dar, sondern auch ein absolut zeitliches: denn die Temperatur des Mikrowellenhintergrundes ist eine monotone und wohldefinierte Funktion des Alters des Universums.

[ralfkannenberg]

Hallo Mischa,

besten Dank, ich werde Deinen Beitrag ebenfalls in die Reszension einbauen.

Freundliche Grüsse, Ralf

[pauli]

hm, ein absolutes Bezugssystem aus e.m. Strahlen, die sich mit c fortbewegen - wie kann man sich das vorstellen?
Wenn c immer noch konstant ist, steht in Relation zum Bezugssystem "Hintergrundstrahlung" alles still. Und die Beobachter? Sie messen die Hintergrundstrahlung immer als c, egal wie sehr und in welche Richtung sie auch immer beschleunigen, sie müssen also annehmen, sie stünden still, trotz Beschleunigung
Welchen Nutzen hätte denn so ein Bezugssystem?

[as_string]

Hallo pauli!

Ich glaube, Du hast da was missverstanden. Nicht das System eines Photons aus der Hintergrundstrahlung soll das "absolute" Bezugssystem sein, sondern das System, in dem die Hintergrundstrahlung isotrop ist.
Wenn Du von allen Richtungen Photonen auf Dich zufliegen siehst, dann haben diese ja i. A. alle unterschiedliche Impulse/Energien/Frequenzen/Wellenlängen.
Bei der Hintergrundstrahlung kannst Du aber ein System finden (oder, wie Joachim ja schon sagt, eine ganze Klasse von Systemen, die alle durch Rotation voneinander ableitbar sind), in dem die Energieverteilung der an einem beliebigen Punkt ankommenden Photonen der Hintergrundstrahlung die selbe Energieverteilung haben. Dazu sagt man, dass dann die Hintergrundstrahlung Isotrop ist.
Die Photonen der Hintergrundstrahlung bewegen sich also auch in diesem System mit c, wie das Photonen eben so machen (mal ungeachtet der Gravitation...)

Gruß
Marco

[pauli]

hi as_string,

ok, ich bin von der Strahlung als solcher ausgegangen, tue mich auch schwer mit dem Begriff "isotrop" in diesem Zusammenhang.

[yoshi]

[galileo2609]

[yoshi]