Lichtermüdung: Unterschied zwischen den Versionen

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Der Astronom [[Edwin Hubble]] entdeckte 1929, dass sich das [[Licht]] von [[Galaxie]]n umso mehr nach Rot verschiebt, je weiter sie von uns entfernt sind. Wenn die Galaxien sich während der Messung vom Messgerät entfernten, ist eine solche Verschiebung zu erwarten.
Der Astronom [[Edwin Hubble]] entdeckte 1929, dass sich das [[Licht]] von [[Galaxie]]n umso mehr nach Rot verschiebt, je weiter sie von uns entfernt sind. Wenn die Galaxien sich während der Messung vom Messgerät entfernten, ist eine solche Verschiebung zu erwarten.


[[Fritz Zwicky]] bot im gleichen Jahr wie Hubble eine alternative Deutung dieser Beobachtung an, nämlich dass Licht proportional zu der zurückgelegten Entfernung [[Energie]] verliert.<ref>{{cite journal|author=Zwicky, F.|year=1929|title=On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space|journal=PNAS|volume=15|pages=773-779|url=http://www.pnas.org/cgi/reprintframed/15/10/773}}</ref> Er vermutete zunächst, dass eine „Gravitationsreibung“, eine Wechselwirkung mit der [[Materie (Physik)|Materie]] über [[Gravitation|Schwerkraft]], dafür verantwortlich sein könne. Auch der Physiker [[Robert Andrews Millikan]] lobte die Eleganz dieser Idee in einem Brief vom 15. Mai 1952 an [[Grote Reber]]: „Ich stimme mit Ihnen überein, dass die Hypothese der Lichtermüdung einfacher und weniger [[irrational]] ist.“<ref>[http://www.geocentricity.com/ba1/108.pdf The Biblical Astronomer vol. 14, no 108, spring 2004, p.33] (PDF; 419&nbsp;kB)</ref>
[[Fritz Zwicky]] bot im gleichen Jahr wie Hubble eine alternative Deutung dieser Beobachtung an, nämlich dass Licht proportional zu der zurückgelegten Entfernung [[Energie]] verliert.<ref>{{cite journal|author=Zwicky, F.|year=1929|title=On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space|journal=PNAS|volume=15|pages=773–779|url=http://www.pnas.org/cgi/reprintframed/15/10/773}}</ref> Er vermutete zunächst, dass eine „Gravitationsreibung“, eine Wechselwirkung mit der [[Materie (Physik)|Materie]] über [[Gravitation|Schwerkraft]], dafür verantwortlich sein könne. Auch der Physiker [[Robert Andrews Millikan]] lobte die Eleganz dieser Idee in einem Brief vom 15. Mai 1952 an [[Grote Reber]]: „Ich stimme mit Ihnen überein, dass die Hypothese der Lichtermüdung einfacher und weniger [[irrational]] ist.“<ref>[http://www.geocentricity.com/ba1/108.pdf The Biblical Astronomer vol. 14, no 108, spring 2004, p.33] (PDF; 419&nbsp;kB)</ref>


Im Gegensatz zur [[Urknalltheorie]] würde die Theorie der Lichtermüdung auf ein ''statisches Universum'' hindeuten. (Das Konzept eines statischen Universums darf nicht mit der [[Steady-State-Theorie]] verwechselt werden, da nach letzterer die Rotverschiebung wie in der Urknalltheorie mit der Expansion des Raumes begründet wird.)
Im Gegensatz zur [[Urknalltheorie]] würde die Theorie der Lichtermüdung auf ein ''statisches Universum'' hindeuten. (Das Konzept eines statischen Universums darf nicht mit der [[Steady-State-Theorie]] verwechselt werden, da nach letzterer die Rotverschiebung wie in der Urknalltheorie mit der Expansion des Raumes begründet wird.)


Verschiedene Mechanismen zur Erklärung der Lichtermüdung wurden vorgeschlagen, beispielsweise als Streueffekt ([[Compton-Effekt]]), als Nebenwirkung der Quantenmechanik von [[Louis-Victor de Broglie|de Broglie]]<ref>J. R. Croca: ''Beyond noncausal quantum physics''. In: ''Modern Nonlinear Optics'', Part 2, Second edition (= ''Advances in Chemical Physics'', vol. 119), Wiley, New York 2001, ISBN 0-471-38931-5, S. 501 ff., insbesondere S. 531 ff.  ([http://books.google.de/books?id=EkDwf0lX1koC&pg=PA531 eingeschränkte Vorschau])</ref> oder LaViolette<ref>{{Cite journal|author=Laviolette, P. A.|title=Is the universe really expanding?|journal=[[The Astrophysical Journal]]|volume=301|issue=1|pages=544-553|year=1986|bibcode=1986ApJ...301..544L}}</ref>.
Verschiedene Mechanismen zur Erklärung der Lichtermüdung wurden vorgeschlagen, beispielsweise als Streueffekt ([[Compton-Effekt]]), als Nebenwirkung der Quantenmechanik von [[Louis-Victor de Broglie|de Broglie]]<ref>J. R. Croca: ''Beyond noncausal quantum physics''. In: ''Modern Nonlinear Optics'', Part 2, Second edition (= ''Advances in Chemical Physics'', vol. 119), Wiley, New York 2001, ISBN 0-471-38931-5, S. 501 ff., insbesondere S. 531 ff.  ([http://books.google.de/books?id=EkDwf0lX1koC&pg=PA531 eingeschränkte Vorschau])</ref> oder LaViolette<ref>{{Cite journal|author=Laviolette, P. A.|title=Is the universe really expanding?|journal=[[The Astrophysical Journal]]|volume=301|issue=1|pages=544–553|year=1986|bibcode=1986ApJ...301..544L}}</ref>.


== Gegenwärtiger Stand ==
== Gegenwärtiger Stand ==


Lichtermüdung wurde bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts als mögliche Ursache  der kosmologischen Rotverschiebung diskutiert, danach aber von Kosmologen zunehmend als nicht zutreffend angesehen. Aufgrund der experimentellen Bestätigungen und der theoretischen Stimmigkeit der [[Expansion des Universums]] werden Modelle zur Lichtermüdung nur noch außerhalb des wissenschaftlichen Mainstreams vertreten.<ref name=science>{{cite web |title="Tired-Light" Hypothesis Gets Re-Tired |author=Charles Seife |url= http://news.sciencemag.org/sciencenow/2001/06/28-01.html|publisher=ScienceNow|date=28. Juni 2001 |accessdate=16. Dezember 2011}}</ref>
Lichtermüdung wurde bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts als mögliche Ursache  der kosmologischen Rotverschiebung diskutiert, danach aber von Kosmologen zunehmend als nicht zutreffend angesehen. Aufgrund der experimentellen Bestätigungen und der theoretischen Stimmigkeit der [[Expansion des Universums]] werden Modelle zur Lichtermüdung nur noch außerhalb des wissenschaftlichen Mainstreams vertreten.<ref name=science>{{cite web |title="Tired-Light" Hypothesis Gets Re-Tired |author=Charles Seife |url=http://news.sciencemag.org/sciencenow/2001/06/28-01.html |publisher=ScienceNow |date=28. Juni 2001 |accessdate=16. Dezember 2011 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120121120301/http://news.sciencemag.org/sciencenow/2001/06/28-01.html |archivedate=2012-01-21 |offline=yes |archivebot=2018-11-30 22:02:45 InternetArchiveBot }}</ref>
Argumente gegen die Lichtermüdung sind zum Beispiel:
Argumente gegen die Lichtermüdung sind zum Beispiel:


* Die beobachtete Dauer von [[Supernova]]e korreliert mit der Rotverschiebung, was in Übereinstimmung mit der Expansion ist, und der Lichtermüdung widerspricht.<ref>{{Cite journal|author=Goldhaber et al.|title=Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Light Curves|journal=The Astrophysical Journal|volume=558|issue=1|pages=359-368|year=2005|doi=10.1086/322460|arxiv=astro-ph/0104382|bibcode=2001ApJ...558..359G}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Foley et al.|title=A Definitive Measurement of Time Dilation in the Spectral Evolution of the Moderate-Redshift Type Ia Supernova 1997ex|journal=The Astrophysical Journal|volume=626|issue=1|pages=L11-L14|year=2005|doi=10.1086/431241|arxiv=astro-ph/0504481|bibcode=2005ApJ...626L..11F}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Blondin et al.|title=Time Dilation in Type Ia Supernova Spectra at High Redshift|journal=The Astrophysical Journal|volume=682|issue=2|pages=724-736|year=2008|doi=10.1086/589568|arxiv=0804.3595|bibcode=2008ApJ...682..724B}}</ref>
* Die beobachtete Dauer von [[Supernova]]e korreliert mit der Rotverschiebung, was in Übereinstimmung mit der Expansion ist, und der Lichtermüdung widerspricht.<ref>{{Cite journal|author=Goldhaber et al.|title=Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Light Curves|journal=The Astrophysical Journal|volume=558|issue=1|pages=359–368|year=2005|doi=10.1086/322460|arxiv=astro-ph/0104382|bibcode=2001ApJ...558..359G}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Foley et al.|title=A Definitive Measurement of Time Dilation in the Spectral Evolution of the Moderate-Redshift Type Ia Supernova 1997ex|journal=The Astrophysical Journal|volume=626|issue=1|pages=L11-L14|year=2005|doi=10.1086/431241|arxiv=astro-ph/0504481|bibcode=2005ApJ...626L..11F}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Blondin et al.|title=Time Dilation in Type Ia Supernova Spectra at High Redshift|journal=The Astrophysical Journal|volume=682|issue=2|pages=724–736|year=2008|doi=10.1086/589568|arxiv=0804.3595|bibcode=2008ApJ...682..724B}}</ref>


*„Tolmans Test der Oberflächenhelligkeit“ besagt, dass in einem expandierenden Universum weiter entfernten Himmelskörper bzw. [[Galaxie]]n an Helligkeit verlieren müssten, während in einem statischen Universum die Helligkeit gleich bleibt oder nur in einem sehr viel geringeren Ausmaß kleiner wird. Tatsächlich wurde eine Abnahme gemäß der Expansion beobachtet.<ref name=sand>{{Cite journal|author=Lubin, Lori M.; Sandage, Allan|title=The Tolman Surface Brightness Test for the Reality of the Expansion. IV. A Measurement of the Tolman Signal and the Luminosity Evolution of Early-Type Galaxies|journal=The Astronomical Journal|volume=122|issue=3|pages=1084-1103|year=2001|doi=10.1086/322134|arxiv=astro-ph/0106566|bibcode=2001AJ....122.1084L}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Hathi, N. P.; Malhotra, S.; Rhoads, J. E.|title=Starburst Intensity Limit of Galaxies at z~=5-6|journal=The Astrophysical Journal|volume=673|issue=2|pages=686-693|year=2007|doi=10.1086/524836|arxiv=0709.0520|bibcode=2008ApJ...673..686H}}</ref>
* „Tolmans Test der Oberflächenhelligkeit“ besagt, dass in einem expandierenden Universum weiter entfernte Himmelskörper bzw. [[Galaxie]]n an Helligkeit verlieren müssten, während in einem statischen Universum die Helligkeit gleich bleibt oder nur in einem sehr viel geringeren Ausmaß kleiner wird. Tatsächlich wurde eine Abnahme gemäß der Expansion beobachtet.<ref name=sand>{{Cite journal|author=Lubin, Lori M.; Sandage, Allan|title=The Tolman Surface Brightness Test for the Reality of the Expansion. IV. A Measurement of the Tolman Signal and the Luminosity Evolution of Early-Type Galaxies|journal=The Astronomical Journal|volume=122|issue=3|pages=1084–1103|year=2001|doi=10.1086/322134|arxiv=astro-ph/0106566|bibcode=2001AJ....122.1084L}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Hathi, N. P.; Malhotra, S.; Rhoads, J. E.|title=Starburst Intensity Limit of Galaxies at z~=5-6|journal=The Astrophysical Journal|volume=673|issue=2|pages=686–693|year=2007|doi=10.1086/524836|arxiv=0709.0520|bibcode=2008ApJ...673..686H}}</ref>


* Das beobachtete thermale Spektrum der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|kosmischen Hintergrundstrahlung]] (Schwarzkörperstrahlung) ist unverträglich mit Lichtermüdung, denn die Photonendichte würde bei Gültigkeit dieser Hypothese gleich bleiben und eine Rotverschiebung folglich das Spektrum nicht-thermal machen. Die Modellvorstellung des expandierenden Universums garantiert hingegen, dass die Hintergrundstrahlung weiterhin die Eigenschaften einer Schwarzkörperstrahlung beibehält.<ref>{{Cite book|author=Peebles, P. J. E.|chapter=The Standard Cosmological Model|title=Le Rencontres de Physique de la Valle d'Aoste|editor=M. Greco|year=1998|arxiv=astro-ph/9806201|bibcode=1998astro.ph..6201P}}</ref>
* Das beobachtete thermale Spektrum der [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|kosmischen Hintergrundstrahlung]] (Schwarzkörperstrahlung) ist unverträglich mit Lichtermüdung, denn die Photonendichte würde bei Gültigkeit dieser Hypothese gleich bleiben und eine Rotverschiebung folglich das Spektrum nicht-thermal machen. Die Modellvorstellung des expandierenden Universums garantiert hingegen, dass die Hintergrundstrahlung weiterhin die Eigenschaften einer Schwarzkörperstrahlung beibehält.<ref>{{Cite book|author=Peebles, P. J. E.|chapter=The Standard Cosmological Model|title=Le Rencontres de Physique de la Valle d'Aoste|editor=M. Greco|year=1998|arxiv=astro-ph/9806201|id={{bibcode|1998astro.ph..6201P}}}}</ref>


* Bei Streuung als Ursache der Lichtermüdung würde das Bild entfernter Objekte unscharf erscheinen, was nicht beobachtet wird.<ref name=sand />{{rp|S. 4}}
* Bei Streuung als Ursache der Lichtermüdung würde das Bild entfernter Objekte unscharf erscheinen, was nicht beobachtet wird.<ref name=sand />{{rp|S. 4}}

Aktuelle Version vom 29. November 2021, 10:56 Uhr

Lichtermüdung, auch Photonenalterung, ist eine physikalische Hypothese, die aufgestellt wurde, um die bei weit entfernten Himmelskörpern auftretende kosmologische Rotverschiebung in Übereinstimmung mit einem statischen Universum zu erklären. Als Ursache wurde ein Energieverlust der Photonen des Lichts auf dem Weg von der Quelle zum Beobachter in Erwägung gezogen, für den jedoch kein überzeugender physikalischer Mechanismus angegeben werden konnte. Experimentelle Befunde sprechen klar zu Gunsten der Expansion des Universums, d. h. der Expansion des Raums gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie, und gegen ein statisches Universum. Lichtermüdung wird deshalb von der überwiegenden Mehrheit der Wissenschaftler nicht als ernsthafte Alternative in Betracht gezogen.[1]

Geschichte der Hypothese und Begründungsversuche

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fand Max Planck die Formel $ E=h\nu $, die Grundlage der Quantenphysik. Sie besagt, dass elektromagnetische Wellen in unteilbaren Paketen kommen, und je höher die Frequenz $ \nu $ der Welle ist, desto mehr Energie $ E $ besitzen die Pakete. Demzufolge würde Licht, das Energie verliert („ermüdet“), seine Frequenz nach Rot verschieben.

Der Astronom Edwin Hubble entdeckte 1929, dass sich das Licht von Galaxien umso mehr nach Rot verschiebt, je weiter sie von uns entfernt sind. Wenn die Galaxien sich während der Messung vom Messgerät entfernten, ist eine solche Verschiebung zu erwarten.

Fritz Zwicky bot im gleichen Jahr wie Hubble eine alternative Deutung dieser Beobachtung an, nämlich dass Licht proportional zu der zurückgelegten Entfernung Energie verliert.[2] Er vermutete zunächst, dass eine „Gravitationsreibung“, eine Wechselwirkung mit der Materie über Schwerkraft, dafür verantwortlich sein könne. Auch der Physiker Robert Andrews Millikan lobte die Eleganz dieser Idee in einem Brief vom 15. Mai 1952 an Grote Reber: „Ich stimme mit Ihnen überein, dass die Hypothese der Lichtermüdung einfacher und weniger irrational ist.“[3]

Im Gegensatz zur Urknalltheorie würde die Theorie der Lichtermüdung auf ein statisches Universum hindeuten. (Das Konzept eines statischen Universums darf nicht mit der Steady-State-Theorie verwechselt werden, da nach letzterer die Rotverschiebung wie in der Urknalltheorie mit der Expansion des Raumes begründet wird.)

Verschiedene Mechanismen zur Erklärung der Lichtermüdung wurden vorgeschlagen, beispielsweise als Streueffekt (Compton-Effekt), als Nebenwirkung der Quantenmechanik von de Broglie[4] oder LaViolette[5].

Gegenwärtiger Stand

Lichtermüdung wurde bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts als mögliche Ursache der kosmologischen Rotverschiebung diskutiert, danach aber von Kosmologen zunehmend als nicht zutreffend angesehen. Aufgrund der experimentellen Bestätigungen und der theoretischen Stimmigkeit der Expansion des Universums werden Modelle zur Lichtermüdung nur noch außerhalb des wissenschaftlichen Mainstreams vertreten.[1] Argumente gegen die Lichtermüdung sind zum Beispiel:

  • Die beobachtete Dauer von Supernovae korreliert mit der Rotverschiebung, was in Übereinstimmung mit der Expansion ist, und der Lichtermüdung widerspricht.[6][7][8]
  • „Tolmans Test der Oberflächenhelligkeit“ besagt, dass in einem expandierenden Universum weiter entfernte Himmelskörper bzw. Galaxien an Helligkeit verlieren müssten, während in einem statischen Universum die Helligkeit gleich bleibt oder nur in einem sehr viel geringeren Ausmaß kleiner wird. Tatsächlich wurde eine Abnahme gemäß der Expansion beobachtet.[9][10]
  • Das beobachtete thermale Spektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung (Schwarzkörperstrahlung) ist unverträglich mit Lichtermüdung, denn die Photonendichte würde bei Gültigkeit dieser Hypothese gleich bleiben und eine Rotverschiebung folglich das Spektrum nicht-thermal machen. Die Modellvorstellung des expandierenden Universums garantiert hingegen, dass die Hintergrundstrahlung weiterhin die Eigenschaften einer Schwarzkörperstrahlung beibehält.[11]
  • Bei Streuung als Ursache der Lichtermüdung würde das Bild entfernter Objekte unscharf erscheinen, was nicht beobachtet wird.[9]:S. 4

Weblinks

Quellen

  1. ↑ 1,0 1,1 Charles Seife: "Tired-Light" Hypothesis Gets Re-Tired. ScienceNow. 28. Juni 2001. Archiviert vom Original am 21. Januar 2012.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/news.sciencemag.org Abgerufen am 16. Dezember 2011.
  2. ↑ Zwicky, F.: On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space. In: PNAS. 15. Jahrgang, 1929, S. 773–779 (pnas.org).
  3. ↑ The Biblical Astronomer vol. 14, no 108, spring 2004, p.33 (PDF; 419 kB)
  4. ↑ J. R. Croca: Beyond noncausal quantum physics. In: Modern Nonlinear Optics, Part 2, Second edition (= Advances in Chemical Physics, vol. 119), Wiley, New York 2001, ISBN 0-471-38931-5, S. 501 ff., insbesondere S. 531 ff. (eingeschränkte Vorschau)
  5. ↑ Laviolette, P. A.: Is the universe really expanding? In: The Astrophysical Journal. 301. Jahrgang, Nr. 1, 1986, S. 544–553, bibcode:1986ApJ...301..544L.
  6. ↑ Goldhaber et al.: Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Light Curves. In: The Astrophysical Journal. 558. Jahrgang, Nr. 1, 2005, S. 359–368, doi:10.1086/322460, arxiv:astro-ph/0104382, bibcode:2001ApJ...558..359G.
  7. ↑ Foley et al.: A Definitive Measurement of Time Dilation in the Spectral Evolution of the Moderate-Redshift Type Ia Supernova 1997ex. In: The Astrophysical Journal. 626. Jahrgang, Nr. 1, 2005, S. L11-L14, doi:10.1086/431241, arxiv:astro-ph/0504481, bibcode:2005ApJ...626L..11F.
  8. ↑ Blondin et al.: Time Dilation in Type Ia Supernova Spectra at High Redshift. In: The Astrophysical Journal. 682. Jahrgang, Nr. 2, 2008, S. 724–736, doi:10.1086/589568, arxiv:0804.3595, bibcode:2008ApJ...682..724B.
  9. ↑ 9,0 9,1 Lubin, Lori M.; Sandage, Allan: The Tolman Surface Brightness Test for the Reality of the Expansion. IV. A Measurement of the Tolman Signal and the Luminosity Evolution of Early-Type Galaxies. In: The Astronomical Journal. 122. Jahrgang, Nr. 3, 2001, S. 1084–1103, doi:10.1086/322134, arxiv:astro-ph/0106566, bibcode:2001AJ....122.1084L.
  10. ↑ Hathi, N. P.; Malhotra, S.; Rhoads, J. E.: Starburst Intensity Limit of Galaxies at z~=5-6. In: The Astrophysical Journal. 673. Jahrgang, Nr. 2, 2007, S. 686–693, doi:10.1086/524836, arxiv:0709.0520, bibcode:2008ApJ...673..686H.
  11. ↑ Peebles, P. J. E.: The Standard Cosmological Model. In: M. Greco (Hrsg.): Le Rencontres de Physique de la Valle d'Aoste 1998, arxiv:astro-ph/9806201, bibcode:1998astro.ph..6201P.
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