sciencetalk

In een zwaartekrachtveld verstrijkt de tijd trager dan in de ruimte uit de buurt van massa.
Toen het heelal kleiner was waren de massa's dichter bij elkaar en was de invloed van die massa's in de ruimte groter dan tegenwoordig.
Betekent dat, dat de tijd kort na de oerknal erg traag verstreek vanaf die tijd steeds sneller verstrijkt?
En hoe zouden we dat kunnen merken?

Sneller verstrijkt dan?
Tijd is net wat we gebruiken om te beschrijven hoe snel iets verstrijkt. Vragen hoe snel de tijd verstrijkt, is als vragen wat ten Noorden van de Noordpool ligt, de vraag houdt geen steek.

Een verandering in de snelheid van het verstrijken van de tijd zou gevolgen moeten hebben voor de waarneming van licht lijkt me.
Als de waargenomen snelheid van het licht gelijk blijft vanaf het begin van het heelal, moet de waargenomen frequentie veranderen.
 
Maar hoe denkt u over de stelling dat als de massa van het heelal dicht op elkaar zit dit gevolgen moet hebben voor het verstrijken van de tijd.
De situatie lijkt veel op iemand die in een zwart gat valt.
We hebben in het voorbeeld van het heelal alleen geen waarnemer buiten het heelal, zoals bij een zwart gat.

Als de waargenomen snelheid van het licht gelijk blijft vanaf het begin van het heelal, moet de waargenomen frequentie veranderen.
 

 
Roodverschoven door een sterker gravitatieveld zou je wellicht denken, en dus minder trillingen per seconde. Maar helaas is die seconde door dezelfde oorzaak ook zoveel langer dat het aantal trillingen per seconde weer gelijk is. Tijd is relatief en de 'snelheid' van de tijd is een onmogelijk begrip. Hetzelfde geldt voor de eenheid van afstand; als de meter plotseling zou 'halveren', past er nog steeds een meter in een meter en blijkt er dus niets 'gehalveerd'.
 

De situatie lijkt veel op iemand die in een zwart gat valt.

 
Een externe waarnemer ziet het horloge van de ongelukkige trager lopen, de ongelukkige zelf constateert dat niet. Het gravitationele potentiaalverschil tussen beide waarnemers laat hun klokken verschillend lopen, zonder dat een van hen de 'juiste snelheid' kan claimen. Absolute tijd en afstand bestaan niet.

Volgens mij zou je tijd ook moeten kwantificeren, zoals je ook doet met energie en massa
 
Dan zou je kunnen stellen dat in een stelsel zonder massa(=0) en energie(=0), de hoeveelheid tijd ook nul is,
bij het ontstaan van het heelal, is de hoeveelheid massa en energie wel gekwantificeerd.
Als je dan stelt dat de hoeveelheid tijd ook is gekwantificeerd, dan gaat ook de tijd uitdijen.
 
Dan heb je wel een referentie, en zou de tijd steeds sneller gaan lopen tov vlak na de oerknal.

WillemB schreef: Volgens mij zou je tijd ook moeten kwantificeren, zoals je ook doet met energie en massa
 
Dan zou je kunnen stellen dat in een stelsel zonder massa(=0) en energie(=0), de hoeveelheid tijd ook nul is,
bij het ontstaan van het heelal, is de hoeveelheid massa en energie wel gekwantificeerd.
Als je dan stelt dat de hoeveelheid tijd ook is gekwantificeerd, dan gaat ook de tijd uitdijen.

Verklaar u nader? Ik snap niet wat je hier mee wil zeggen...

@317070, in de tweede reactie, schrijf je dat:
""Tijd is net wat we gebruiken om te beschrijven hoe snel iets verstrijkt
en de vraag houdt geen steek.""
 
Met beide ben ik het niet eens, de vraag is principieel
En iets beschrijven hoe snel iets verstrijkt , is het effect van tijd en niet tijd zelf.
Het verstrijken van tijd is een subjectieve meting, en niet te controleren.
 
Wat ik probeer aan te tonen, is dat de vraag steller een punt heeft.
Ik ben het met hem eens en probeer daar een verklaring voor te geven.
 
Als het heelal leeg was voor de oerknal, was er dus niets, na de knal, moest de ruimte -tijd  dus worden opgebouwd.
Bij een zwart gat staat de tijd bijna stil ten opzichte van iemand buiten het zwarte gat , er is dus wel referentie mogelijk.
 
Hetzelfde stelt de vragensteller zich af, bij de oerknal als je dat zou voorstellen, en je bent waarnemer in het niets,
en je ziet een oerknal gebeuren, dan zal je op een gegeven moment als waarnemer, indien de oerknal jou passeert, tijd gaan ervaren, 
die er eerst niet was. Dus stel ik dat tijd ook uitdijt.
 
Tijd kwantificeren, is inderdaad moeilijk voor te stellen, omdat we alleen gewend zijn aan de effecten.
Tijd meten is ook niet reproduceerbaar, als je op je stopwatch 1 minuut meet, is er niemand die proef in 
de zelfde omstandigheden kan herhalen, omdat je niet terug kan gaan naar het begin van het meet moment.

Ik ben achteraf wat ongelukkig over mijn formulering met het zwarte gat.
Laat ik het anders stellen.
We zijn het er waarschijnlijk over eens dat op aarde de tijd trager verstrijkt dan ver bij een zwaartekrachtveld vandaan.
In het verleden toen het heelal kleiner was, overlapten de zwaartekrachtvelden elkaar veel sterker, omdat de massa in het heelal dichter bij elkaar zat.
Je was dus sterker onderhevig aan de werking van die zwaartekracht velden.
In de toekomst als het heelal nog groter geworden is, zal de sterkte van de zwaartekracht - gemiddeld in het heelal - nog verder afnemen, omdat de ruimte wel groter wordt, maar er niet meer massa komt.
Vanuit die redenering lijkt het mij, dat de tijd steeds sneller zou moeten verstrijken.

Ruud1234 schreef: We zijn het er waarschijnlijk over eens dat op aarde de tijd trager verstrijkt dan ver bij een zwaartekrachtveld vandaan.

 
Nou nee. 
 
De vraag hoe snel de tijd verstrijkt is een nogal onzinnige vraag. Je kunt je beter afvragen hoe lang een seconde duurt. en hoe je dus de tijd kunt meten. Dat ergens anders de tijd sneller gaat is geen toetsbare uitspraak.
 
Wat wil het zeggen dat de tijd sneller verstrijkt? Voor wie? Waar blijkt het uit, hoe toon je het aan? Zou je hart sneller gaan kloppen als de tijd sneller verloopt? Het horloge waarmee je je hartslag meet tikt ook sneller waardoor de frequentie weer hetzelfde is dus hoezo sneller? Als ik een radioactief preparaat meeneem, zou dat dan sneller vervallen? Zou het licht minder meters per seconde afleggen omdat de tijd sneller gaat? Of wordt de meter misschien ook korter zodat de lichtsnelheid constant is? Korter voor wie dan?
 
Als altijd: als je vergelijkt hoe verschillende waarnemers gebeurtenissen in de tijd en in de ruimte zullen meten, dan moet je aangeven welke waarnemer iets waarneemt.
 
Het is bijvoorbeeld mogelijk dat ik tegen jou zeg dat je klok te langzaam loopt en jij tegen mij hetzelfde zegt en dat we (vanuit ons eigen perspectief) allebei gelijk hebben en tegelijk (vanuit het perspectief van de ander) allebei ongelijk hebben.

Bij #3 heb ik gesuggereerd dat je de verandering van het verstrijken van de tijd zou kunnen merken aan een verandering in de waargenomen frequentie van licht.
Dit omdat de lichtsnelheid wordt verondersteld constant te zijn voor iedere waarnemer.
Die situatie is niet zo anders, dan de conclusie dat het heelal uitzet, omdat er een roodverschuiving optreedt.
 
Je zou je zelfs af kunnen vragen waar de wetenschap zou staan als die meneer (zijn naam weet ik even niet meer) die aan de hand van de roodverschuiving geconcludeerd heeft dat het heelal uitzet, een overtuigd aanhanger van een steady state heelal geweest was.
Dan had hij een andere verklaring moeten bedenken voor die roodverschuiving.
Misschien wel dat het licht energie verliest na verloop van tijd, of misschien ook wel dat de tijd in het heelal steeds sneller verstrijkt.
 
Voorlopig ben ik geneigd die roodverschuiving aan zowel de uitzetting van het heelal als aan de toename in de snelheid van het verstrijken van de tijd toe te schrijven.
Daarbij wil ik dan in het midden laten of het uitzetten van het heelal de tijd sneller doet verstrijken, of het sneller verstrijken van de tijd het heelal doet uitzetten.
Ergens heb ik namelijk het gevoel dat je hierbij over verschillende verschijningsvormen van de zelfde gebeurtenis praat.

Je zou je zelfs af kunnen vragen waar de wetenschap zou staan als die meneer (zijn naam weet ik even niet meer) die aan de hand van de roodverschuiving geconcludeerd heeft dat het heelal uitzet, een overtuigd aanhanger van een steady state heelal geweest was.

 
O, maar die waren er genoeg, en ze moesten een voor een bakzeil halen. Einstein zelf was een voorstander van het statisch heelal, maar zijn eigen relativiteitstheorie wees uit dat het heelal niet statisch kon zijn en moest instorten of expanderen. Hij voegde daarom een extra constante in die de instorting of expansie tegenging. Maar op basis van de waarnemingen van Hubble en de oerknal hypothese van LeMaitre moest hij erkennen dat hij het mis had, en noemde het 'zijn grootste blunder'.
 
Dat doen goede wetenschappers; vasthouden aan geloof in eigen hypotheses, en waarnemingen doen. En als blijkt dat deze een ander verhaal vertellen, erkennen dat je het verkeerd zag.
 

Misschien wel dat het licht energie verliest na verloop van tijd

 
Deze 'tired light' hypothese van Fred Zwicky heeft de afgelopen eeuw ook niet overleefd. Het idee bleek niet te stroken met een groot aantal waarnemingen, die almaar preciezer overeen kwamen met het oerknalmodel en almaar minder met energieverlies van fotonen. Inmiddels ligt de tired light hypothese in de prullenmand van de wetenschap, en wordt er af en toe alleen nog door een of andere crackpot uitgevist.
 

Toen het heelal kleiner was waren de massa's dichter bij elkaar en was de invloed van die massa's in de ruimte groter dan tegenwoordig.

 
Even terug naar jou eerste bericht, want hier zit waarschijnlijk ook een andere misvatting in. Lees eens wat door op het shell-theorema klik. Als het heelal om ons heen homogeen is, dan is de gravitatiekracht in het centrum nul.

Ik wijd te veel uit om er een mooi verhaal van te maken.
Dat vermoeide licht had ik er uit moeten laten.
 
Wat ik eigenlijk wilde stellen, is stel dat Hubble voor de roodverschuiving de conclusie had getrokken dat de tijd in het heelal steeds sneller verstreek, omdat hij koppig aan een steady state heelal vast zou willen houden.
Zouden we dan nog steeds een werkende beschrijving van het heelal overhouden met een tijd die steeds sneller verstrijkt?
Zouden we het verschil merken tussen een heelal uitzet, of een heelal waarin de tijd steeds sneller verloopt?
Dan wel een heelal waar beide dingen tegelijk gebeuren?
 
 
Wat die massa's die dichter bij elkaar zitten is waarschijnlijk geen sprake van een misvatting.
Stel dat we een vel papier hebben dat het heelal voorstelt.
Daarop zetten we een aantal cirkels.
Die cirkels stellen de grens voor van het zwaartekrachtveld van massa's.
Nu zal die zwaartekracht uiteraard over het hele vel papier werkzaam zijn, maar stel dat bij de cirkel 0.1% (een willekeurig percentage, om een cirkel te kunnen trekken) van de zwaartekracht heerst van dicht bij het midden van de cirkel.
Hierbij gaan we voor het gemak dan even voorbij aan het feit dat de massa binnenin ook nog een bepaalde grootte heeft.
Kort na de oerknal was het vel papier kleiner.
Dat betekent dat een groter deel van de oppervlakte van het papier was gevuld door het gebied binnen cirkels.
Gemiddeld was een massa dus vaker onderhevig aan de zwaartekracht binnen de cirkel.
Naarmate het heelal groter wordt, komt er steeds meer heelal buiten het gebied van die cirkels te liggen.
Gemiddeld zal een massa dus minder vaak onder invloed zijn van het zwaartekrachtveld binnen de cirkels.
Gemiddeld zal de tijd in het heelal dus sneller verlopen.

In het centrum van zo'n bol is de zwaartekracht altijd nul, ongeacht de dichtheid van de materie, dat is een van de uitkomsten van genoemd theorema.
 
Wij bevinden ons altijd in het centrum van de ons omringende bol materie, de rand daarvan ligt bij de event horizon. Alle materie achter die event horizon beïnvloedt ons op geen enkele manier, ook niet via zwaartekracht. Als de materie in het waarneembare heelal homogeen en isotroop verdeeld is, oefent ze geen netto gravitatiekracht op ons uit, ongeacht de dichtheid van die materie.

We praten wat langs elkaar heen, weer omdat ik afwijk van het onderwerp waarschijnlijk.
Of wij netto door de zwaartekracht beinvloed worden lijkt me niet zo belangrijk.
 
Laten we het beroemde biljartlaken erbij nemen, waarmee de vervorming van de ruimte wordt weergegeven.
Daar leggen we twee gewichten op, op enige afstand, maar niet te ver van elkaar, die elk dat biljartlaken omlaag duwen.
Nu leg ik midden tussen die twee gewichten een knikker.Als ik die precies in het midden heb neergelegd zal die geen enkele kant uitrollen.
Wat er echter wel aan de hand is, is dat de knikker wat lager licht, dan het laken een eind bij de gewichten vandaan.
Hij is dus een eindje afgedaald in het gezamelijke "zwaartekrachtveld" van die twee gewichten.
Zijn tijd moet dus voor een knikker die een eind verderop ligt wat trager verlopen.
Kort na de oerknal, was het laken klein en lagen al die gewichten dicht bij elkaar en zullen naar verhouding het laken ver naar beneden hebben getrokken.
Ondertussen is het laken een stuk groter geworden.
De gewichten zijn echter niet zwaarder geworden en liggen ook verder uit elkaar.
Daardoor wordt het laken steeds vlakker en wordt steeds minder ver naar beneden getrokken.
In verhouding zal het oppervlakte van het laken dat nog merkbaar door de gewichten naar beneden wordt getrokken tot het oppervlakte dat van die gewichten nog nauwelijks iets merkt steeds kleiner worden.
De gewichten zinken dus minder ver weg in het laken (vervormen de ruimte minder?) omdat ze niet meer worden geholpen door dichtbij liggende andere gewichten.
Ten opzichte van het totale oppervlakte van het laken wordt hun invloed steeds kleiner, omdat er steeds meer leeg laken bijkomt.
 
Gemiddeld over het hele heelal heeft de aanwezige massa dan nauwelijks nog invloed op het tijdsverloop.
Die tijd zou dan dus sneller moeten verstrijken, dan toen al die massa's nog dicht bij elkaar zaten.

Ruud1234 schreef: Die tijd zou dan dus sneller moeten verstrijken, dan toen al die massa's nog dicht bij elkaar zaten.

Als je bedoelt dat het voor een waarnemer steeds waarschijnlijker wordt (uitgemiddeld over alle mogelijke posities in het heelal) dat de tijd door zwaartekracht minder en minder versneld wordt, dan heb je volgens mij gelijk.
 
Maar, veruit alle ruimte is leeg, en dat is al heel lang zo. Dit effect zal bijlange niet genoeg zijn om Hublle's roodverschuiving te verklaren.