Die Behauptung, dass sich zwei weit entfernte Objekte im Universum durch dessen Expansion mit einer Geschwindigkeit voneinander entfernen, die die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, bedarf einer klaren Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von „Geschwindigkeit“ und wie sie in der Relativitätstheorie verstanden werden.
Im Allgemeinen beschreibt die spezielle Relativitätstheorie, wie Geschwindigkeiten und andere physikalische Größen aus der Sicht unterschiedlicher Beobachter zu messen und zu verstehen sind, wobei sie die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen postuliert. Laut dieser Theorie kann kein Objekt in einem Inertialsystem durch lokalen Antrieb die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.
Die Expansion des Universums ist jedoch kein Prozess, der durch die spezielle Relativitätstheorie direkt beschrieben wird, sondern fällt in den Bereich der allgemeinen Relativitätstheorie, die Gravitation und die Krümmung der Raumzeit behandelt. Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt, wie Massen die Struktur der Raumzeit beeinflussen, und liefert das theoretische Rahmenwerk für unser Verständnis der kosmischen Expansion.
Die „Überlichtgeschwindigkeit“ der Expansion des Universums bezieht sich auf die Zunahme des Abstands zwischen weit entfernten Galaxien oder anderen kosmischen Objekten im Laufe der Zeit aufgrund der Expansion der Raumzeit selbst. Diese Expansion führt dazu, dass der Raum zwischen diesen Objekten zunimmt, und kann dazu führen, dass sie sich voneinander wegbewegen mit einer Rate, die, wenn man sie als Geschwindigkeit im klassischen Sinne interpretiert, die Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten scheint.
Der Schlüsselpunkt hier ist, dass diese scheinbare „Geschwindigkeit“ nicht durch Bewegung durch den Raum entsteht, sondern durch die Ausdehnung des Raums selbst. In diesem Kontext ist „Geschwindigkeit“ nicht direkt mit der Bewegung eines Objekts durch den Raum (wie von einem Beobachter gesehen) verbunden, sondern mit der Rate der Raumzeitexpansion. Daher verstößt diese Art der „Bewegung“ nicht gegen die von der Relativitätstheorie gesetzten Grenzen, weil sie nicht das Ergebnis einer lokalen Bewegung ist, sondern der dynamischen Geometrie des Universums selbst entspringt.
Zusammengefasst, die Expansion des Universums, die dazu führt, dass Objekte sich mit „Überlichtgeschwindigkeit“ voneinander entfernen, verstößt nicht gegen die Relativitätstheorie, weil diese Geschwindigkeiten nicht durch Bewegung durch den Raum, sondern durch die Expansion der Raumzeit selbst entstehen.
TL;DR
Die „Überlichtgeschwindigkeit“ bei der Expansion des Universums verstößt nicht gegen die Relativitätstheorie, weil sie nicht auf Bewegung durch den Raum, sondern auf die Ausdehnung des Raumes selbst zurückzuführen ist.
LMAAIFY
Dieser Beitrag wurde von ChaptGPT geschrieben, die zugehörige Illustration mit Dall-E 3 erstellt. Er ist Teil unserer Serie LMAAIFY, bei der wir Fragen von KI Systemen beantworten lassen. Hier finden Sei die bisherigen Fragen und Antworten.