Wie kam das Universum ins Dasein?

[Agent Scullie]

Das verstehe ich nicht. Wenn die Entfernung von Testteilchen null beträgt, wieso folgt daraus nicht, dass die Singularität nulldimensional ist?

weil der Singularität nicht nur Testteilchen angehören, die nach dem Urknall eine endliche Entfernung voneinander haben, sondern auch solche, deren Entfernung nach dem Urknall unendlich groß ist.

Bedeutet dies für Lindes Modell von der ewigen Inflation, dass der Raum global im ganzen Mulitversum zwar flach ist, aber in der Domäne, von der unser beobachtbares Universum ein Teil ist, gekrümmt ist (wenn auch nur schwach).

Lindes Modell legt sich darauf nicht fest. In unserer Domäne kann der Raum auch flach sein.

Was hälst Du eigentlich von der Kritik, die Paul J. Steinhardt gegen die Inflations-Theorie im Artikel vorträgt?

welchem Artikel?

Das unser Universum einen Anfang hat, dürfen wir afaik als gesichert betrachten.

wie kommst du darauf? In Lindes Modell z.B. hat das Universum keinen Anfang.

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Andrei D. Linde veröffentlichte seine Inflations-Theorie erstmals im Jahre 1983. Darin wird eine chaotische Inflation postuliert, die ohne Feinabstimmung zur ewigen Inflation führt. Das inhomogene Inflationsfeld ist ewig. Der Inflationswert liegt in der Nähe der Planck-Dichte von 1E94 g/cm³.

In diesem FAZ-Link (den ich dank Dannyboy kenne) kannst Du eine anschauchliche Animation betrachten.

dabei handelt es sich allerdings nicht um eine Animation zu Lindes ewiger Inflation (in der es keine Urknall-Singularität gibt), sondern zum traditionellen Urknall-Modell, mit einer nach dem Urknall ablaufenden Inflationsphase.

Im Folgenden werde ich versuchen, dieses Modell kurz zu beschreiben - räume allerdings ein, dass ich allenfalls ein lückenhhaftes, laienhaftes Grundverständnis habe, gem. dem die chaotische Inflation zur ewigen Inflation führt, in der das "Chaos" durch die Inflationsphase "geglättet" wird.

in der ewigen Inflation wird das Chaos der chaotischen Inflation nicht geglättet, schon gar nicht durch "die Inflationsphase". Eine Inflationsphase, im Sinne einer nur vorübergehend wirkenden Inflation, gibt es in der ewigen Inflation nicht, da die Inflation dort ewig anhält. Das Chaos der chaotischen Inflation besteht darin, dass sich das Inflatonfeld nicht in seinem energetischen Minimum befindet, sondern einen willkürlichen Wert hat, der lediglich dadurch eingeschränkt wird, dass die Energiedichte nicht größer als die Planck-Dichte werden darf - an diesem Chaos glättet die ewige Inflation rein gar nichts, im Gegenteil, es ist in der ewigen Inflation sogar noch chaotischer als in ursprünglichen Szenario der chaotischen Inflation, da Quantenfluktuationen den Wert des Inflatonfeldes schwanken lassen.

Zudem erklärt die Inflation, warum der Raum so stark abgeflacht erscheint, denn dadurch wird der anfangs stark gekrümmte Raum extrem schnell "geglättet".

nicht der, ein. Das Szenario der Inflation setzt nicht voraus, dass der Raum vor der Inflation stark gekrümmt war. Sie erklärt nur für den Fall, dass er es war, warum der Raum heute sehr flach ist. Das betrifft aber ohnehin diejenigen inflationären Szenarien, in denen die Inflation erst ab einem gewissen Zeitpunkt nach dem Urknall einsetzt. In der ewigen Inflation hingegen währe die Inflation immer schon, es gab also keine Ära vor der Inflation.

Aus dem Artikel Kosmische Inflation auf dem Prüfstand aus "Spektrum der Wissenschaft 8/11 - August 2011" geht hervor, dass der Raum um einen Faktor von mindestens 10²⁵ „gestreckt“ wird, wodurch er sehr viel flacher wird.

dort geht es allerdings um inflationäre Szenarien mit einer inflationären Phase nach einem vorangegangenen Urknall, nicht um eine ewige Inflation. Beachtenswert ist auch folgender Abschnitt:

Wie jedes Feld hat das Inflaton in jedem Raumpunkt eine bestimmte Stärke, welche die Kraft angibt, die es auf sich selbst und auf andere Felder ausübt. Während der Inflationsphase ist diese überall fast konstant. Je nach Stärke enthält das Feld einen bestimmten Energiebetrag; Physiker sprechen von potenzieller Energie. Der Zusammenhang zwischen Feldstärke und Energie lässt sich als Kurve in einem Diagramm darstellen. Im Fall des Inflatons verläuft die Kurve wie der Querschnitt durch ein tiefes Tal neben einem sanft geneigten Plateau (siehe Kasten unten). Entspricht die Feldstärke anfangs einem Punkt auf dem Plateau, so büßt das Feld allmählich sowohl Stärke als auch potenzielle Energie ein und wandert den Abhang hinab.

Dort wird nicht nur nicht die ewige Inflation beschrieben, sondern nicht einmal die chaotische Inflation. Die Beschreibung trifft vielmehr auf die sog. neue Inflation zu, die Steinhardt und Linde unabhängig voneinander entwickelt, bevor Linde das Szenario der chaotischen Inflation entdeckte. Eine kurze Chronologie der inflationären Szenarien:
- "alte" Inflation von Guth (1981)
- neue Inflation von Steinhardt und Linde (1981/82)
- chaotische Inflation von Linde (1983)
- ewige Inflation von Linde, als Weiterentwicklung der chaotischen Inflation (1986)

Das Plateau in der Kurve, die den Zusammenhang zwischen Inflatonfeld und Feldenergie beschreibt, ist ein Charakteristikum der neuen Inflation, das sich in der chaotischen Inflation nicht mehr findet.

Allerdings trägt Steinhardt auch eine stichhaltige Kritik gegen Lindes Inflationstheorie vor, die ich ich hier auszugsweise aus obigen Link zitiere:

Auch das hier:

Das erste Argument der Verteidigung besagte, die Inflation sei unvermeidlich. Doch die Sache hat einen Haken: Schlechte Inflation ist wahrscheinlicher als gute. Mit schlechter Inflation ist eine Periode beschleunigter Expansion gemeint, deren Ergebnis den Beobachtungen widerspricht. ... Nur ein extrem schmaler Wertebereich führt zu der beobachteten Temperaturverteilung. In einem typischen Inflationsmodell muss der Wert bei 10-15 liegen, das heißt bei 0,000000000000001. Eine abweichende Zahl, etwa 10-12 oder 10-8 würde schlechte Inflation ergeben: ähnlich stark beschleunigte Expansion, aber viel zu große Temperaturunterschiede.

scheint mir auf der neuen Inflation zu beruhen. Die hatte in der Tat das Problem, dass man feinabstimmen musste, um das flache Plateau in der Kurve hinzubekommen. In der chaotischen Inflation tritt das Problem in der Form nicht mehr auf.

Die Ausführungen zur "Katastrophe ewiger Inflation" schließlich:

Der Umschwung begann mit der Erkenntnis, dass die Inflation ewig ist: Wenn sie einmal begonnen hat, hört sie nie wieder auf (siehe »Das selbstreproduzierende inflationäre Universum« von Andrei Linde, Spektrum der Wissenschaft 1/1995, S. 32). Diese Tatsache folgt direkt aus der Quantenphysik einer beschleunigten Expansion. Bekanntlich können Quantenfluktuationen das Ende der Inflation hier und da ein wenig verzögern. Wo diese Schwankungen klein sind, fallen auch ihre Wirkungen minimal aus. Doch die Fluktuationen gehorchen dem Zufallsprinzip. In manchen Raumregionen werden sie groß sein und zu erheblichen Verzögerungen führen.

Echte Verzögerungsgebiete sind freilich so extrem seltene Ausreißer, dass man versucht sein könnte, sie zu ignorieren. Das darf man aber nicht, denn sie blähen sich inflationär auf. Dadurch wachsen sie blitzartig über das Gebiet hinaus, in dem die Inflation rechtzeitig zum Stillstand kam.

haben offenbar rein gar nichts mit Lindes ewiger Inflation zu tun. In Lindes Szenario spielen zwar auch Quantenfluktuationen eine wesentliche Rolle, aber nicht in der Form, dass sie das Ende der inflationären Phase hinauszögern, sondern indem sie die Inflation ständig neu anfachen. Sie verzögern nicht den Zeitpunkt, zu dem das Inflatonfeld den inflationserzeugenden Bereich der Kurve verlässt, sondern bringen das Feld immer wieder in diesen Bereich der Kurve zurück. Wohlgemerkt der Kurve, die zur chaotischen Inflation gehört, nicht der Kurve der neuen Inflation mit dem Plateau.

Kurz: offenbar ist da von einer "ewigen Inflation" die Rede, die nichts mit Lindes ewiger Inflation zu tun hat, sondern auf der neuen Inflation aufbaut, und deren Ewigkeit nur darin besteht, dass sie kein Ende nimmt, wohl aber einen Anfang hatte.

Problematisch ist besonders die Kosmologische Konstante Λ, bekannter unter den populären Namen Dunkle Energie. In der Inflationsphase war ihr Wert erheblich höher als heute. Dies wäre nur möglich, wenn es sich bei Λ nicht um eine Konstante handelt, sondern der Wert variabel wäre. Zwar kann eine Quintessenz nicht ausgeschlossen werden, doch meines Wissens sprechen die Beobachtungen eher für eine Konstante.

offenbar redest du von Beobachtungen, die dafür sprechen, dass die Zustandsgleichung der Dunklen Energie der einer kosmologischen Konstante entspricht, also p = -rho gilt (p=Druck, rho=Energiedichte). Das bedeutet lediglich, dass die Expansion selbst nichts an der Energiedichte ändert. Das schließt aber nicht aus, dass andere Effekte ihren Wert ändern können. Z.B. gilt während der Inflation für das Inflatonfeld auch p = -rho, trotzdem ändert sich der Wert des Inflatonfeldes allmählich, nur halt nicht durch die Expansion.

Warum sollte der Raum zerplatzen oder sich auflösen?

weil Bakked Baran eine neue Physik erfinden will. Nur sind seine Ideen dafür noch äußerst vage.

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Was ich persönlich am ehesten denke, ist Folgendes:
Vielleicht ist der Urknall ja auch gar nicht das, als was wir ihn interpretieren. Vielleicht ist er nur eine Illusion oder wir interpretieren ihn fälschlicherweise als Anfang. Man muss auf jeden Fall immer bedenken, dass es auf höchster Ebene des Universums keine Zeit gibt. Im Grunde kann das Universum in Wirklichkeit also gar nicht 13,82 Milliarden Jahre alt sein, sondern stattdessen nur ein Standbild, ein einziger Moment, der ewig währt. Diese 13,82 Milliarden Jahre existieren nur von unserem Standpunkt aus, aber in Wirklichkeit gibt es diese Zeitspanne vielleicht gar nicht.

Wie komme ich zu dieser Vermutung. Die Relativität der Zeit ist der Grund dafür. Sie schafft einen Effekt, der sich Dilatation nennt. Ich denke, den meisten dürfte das hier ein altbekannter Begriff sein. 100% Lichtgeschwindigkeit ist die maximal mögliche Geschwindigkeit, die es überhaupt geben kann. Eine Überlichtgeschwindigkeit widerspricht nicht nur den allen physikalischen Gesetzen, sondern wäre in ihrer Existenz auch völlig unnötig, da die 1,0c auch gleichzeitig das maximal Erstrebbare darstellt, da sich ein Objekt oder Teilchen mit dieser Geschwindigkeit in Nullzeit an jeden erdenklichen Punkt des Universums bewegen kann. Mit 1,0c entspricht die Abreisezeit der Ankunftszeit, egal wie weit die Entfernung zwischen den beiden Punkten ist. Lediglich für ein Objekt oder Teilchen, das sich langsamer als 1,0c oder gar nicht bewegt, vergeht bei der Überbrückung der Strecke überhaupt eine Zeit.

Photonen, also das Licht selbst, durchqueren von Ihrem Standpunkt aus gesehen in Nullzeit das gesamte Universum, sind also quasi überall zur selben Zeit. Das gleiche gilt für das gesamte elektromagnetische Spektrum. Wenn sich etwas mit Nullzeit durch das Universum bewegt, existiert keine Zeit mehr.

für die Photonen selbst nicht. Aber die Altersangabe von 13,82 Mrd. Jahren bezieht sich auch nicht auf die Eigenzeit, die für die Photonen vergangen ist. Sie bezieht sich vielmehr darauf, dass die Expansion des Universums durch die Robertson-Walker-Metrik beschrieben werden kann, in der ein sog. mitbewegtes Koordinatensystem ausgemacht werden kann, und dass in dessen Koordinatenzeit (der sog. Weltzeit) 13,82 Mrd. Jahre vergangen sind. Genauer gesagt kann anhand dieses Koordinatensystems die Raumzeit in einen Stapel raumartiger Hyperflächen zerlegt werden, von denen eine dem heutigen Universum entspricht und eine dem Urknall, und diese beiden raumartigen Hyperflächen liegen in der Weltzeit 13,82 Mrd. Jahre auseinander.

Du musst, da du offenbar die spezielle Relativitätstheorie (SRT) im Hinterkopf hast, zwei Dinge berücksichtigen. Zum einen kann zur Beschreibung der Globalstruktur des Universums nicht die SRT verwendet werden, man muss vielmehr die allgemeine Relativitätstheorie (ART) heranziehen. Deren Feldgleichungen haben für die großräumige Struktur des Universums eben die Robertson-Walker-Metrik als Lösung, in der durch die Weltzeit eine Art von bevorzugtem Bezugssystem ausgezeichnet wird. Zum zweiten gibt es ein kosmisches Medium, das schon speziell-relativistisch gesehen ein Ruhsystem auszeichnet, es würde daher schon in der SRT Sinn machen, das Alter des Universums in der Zeit, die für dieses Ruhsystem verstreicht, anzugeben. Natürlich gibt es zwischen dem kosmischen Medium und der Weltzeit der RW-Metrik einen Zusammenhang: das kosmische Medium ist die Materieverteilung, die in die ART-Feldgleichungen eingeht und dadurch die RW-Metrik erzeugt. Das mitbewegte Koordinatensystem der RW-Metrik und das Ruhsystem des kosmischen Mediums hängen dadurch zusammen. Wohlgemerkt ändert sich dadurch nichts am Relativitätsprinzip: das mitbewegte Koordinatensystem wird nicht durch die Naturgesetze festgelegt, sondern durch die großräumige Verteilung des kosmischen Mediums.

Und nur weil das älteste für uns sichtbare Licht 13,82 Milliarden Jahre alt ist, heißt das nicht zwangsläufig, dass auch das Universum so alt ist.

wenn wir von der RW-Metrik ausgehen, muss das Universum in der Weltzeit bemessen mindestens so alt sein wie zwischen der Emission der Hintergrundstrahlung und heute an Weltzeit vergangen ist. Es kann natürlich auch noch viel älter sein.

Es ist dann nur von unserem Standpunkt aus gesehen so alt, aber letztlich nicht wirklich. Von einem anderen Standpunkt aus gesehen ist es vielleicht schon 100 Milliarden Jahre alt oder 2 Trillionen Jahre oder erst 10.000 Jahre.

das mit den 100000 Jahren funktioniert nicht, wenn wir von der RW-Metrik ausgehen. Der Anfang des Universums muss, sofern es einen gegeben hat, weiter zurück liegen als die Aussendung der kosmischen Hintergrundstrahlung, in Weltzeit bemessen.

Zeit spielt keine Rolle.

eben doch. Das folgt aus der RW-Metrik.

Ein weiterer Grund warum es den Urknall, so wie wir ihn verstehen, gar nicht gegeben haben kann, ist die Tatsache, dass es im Universum keinen Mittelpunkt gibt.

das ist kein Grund, da der Urknall keinen Mittelpunkt erfordert. Du darfst dir die Expansion des Universums nicht als Auseinanderstreben der Galaxien von einem zentralen Punkt ausgehend vorstellen. Die Expansion wird durch die RW-Metrik beschrieben, etwas salopp formuliert bedeutet das, dass der Raum zwischen den Galaxien expandiert. Eine zentrale Größe in der RW-Metrik ist der Skalenfaktor, den man als Abstand zwischen beliebig gewählten Testteilchen definieren kann, die als im mitbewegten Koordinatensystem ruhend angenommen werden. Eine Zunahme des Skalenfaktors bedeutet Expansion, eine Abnahme Kontraktion. Beim Urknall, so es einen gab, war der Skalenfaktor null.

Wie soll das Universum also an einem bestimmten Punkt im Raum begonnen haben,

das es das im Urknall-Modell nicht tat, interessiert das nicht.

Ein Urknall setzt ja voraus, dass die Ausdehnung an einem bestimmten Punkt im Raum begann.

nein, das tut er nicht. An einer Urknall-Singularität hätte vielmehr der Raum selbst erst zu existieren begonnen, ebenso wie die Zeit.

Wenn es einen solchen Punkt aber nicht gibt oder geben kann, kann es auch aus dieser Betrachtungsweise heraus keinen Anfang gegeben haben.

da diese Betrachtungsweise aber nach dem Urknall-Modell ohnehin total falsch ist, kann das dem Modell schnurz sein.

Ich kenne z.b. die Analogie mit der Luftballonoberfläche, die dazu häufig zurande gezogen wird. Diese ist für mich aber nicht wirklich schlüssig, da auch diese einen räumlichen Ausgangspunkt voraussetzt, auch wenn dieser sich nicht an der Luftballonoberfläche selbst befindet.

in der Analogie mit der Ballonoberfläche gibt es eine höherdimensionale (in diesem Fall dreidimensionale) Umgebung, in die die Ballonoberfläche eingebettet ist. In dieser Umgebung gibt es einen Ausgangspunkt. In der ART hat der Raum aber kein solches Einbettungsmedium, entsprechend gibt es auch keinen Ausgangspunkt in diesem. Eine wesentliche Grundlage der ART ist die Erkenntnis der Riemannschen Geometrie, dass ein gekrümmter Raum keine einbettende Umgebung erfordert. Es könnte also z.B. auch eine zweidimensionale Ballonoberfläche geben ohne einbettenden dreidimensionalen Raum.

[Bakkad Baran]

nimm worte oder erklärungen die noch unbekannt sind, daher diese angabe.
er muss es ja nicht, kann ja auch was anderes passieren. tatsache ist das der raum wohl auch irgendwannmal entstanden ist und somit auch vergehen kann, und das muss nicht zwangsläufig so sein das er schrumpfen muss um zu verschwinden.
villeicht gibt es ja auch eine art grenze wo der raum einfach verschwindet und villeicht komprimiert am ursprungspunkt wieder herauskommt z.b. in der vergangenheit beim sogenannten vermuteten urknall wo raum und zeit entstanden.

ähnlich wie bei einem springbrunnen. das wasser schießt aus einem kleinem loch, füllt das becken und läuft über dem rand wieder zurück um erneut aus dem loch hervorzusprudeln.

so würde sich das universum dauerhaft selbst erschaffen und vernichten - ein ewiger kreislauf.

[Halman]

Lindes ewige Inflation und Steinhardts Kritik

was wenn ein universum nicht zwangsläufig vernichtet werden muss wenn ein anderes entsteht ?

Das wäre denkbar, allerdings handelt es sich hier nicht mehr um ein zyklisches Modell.

man könnte es mit zwiebelschichten vergleichen. ein universum entsteht, der sogenannte urknall und der raum dehnt sich aus usw.
vergleichen wir es mal mit einem luftballon.
nun entsteht ein weiteres universum innerhalb des ballons und wächst. jedoch wird es das erste nie berühren da es ebenfalls wächst - beide universen dehnen sich aus.
es folgt ein weiteres usw. usw.
vor uns waren villeicht schon viele andere universen.

Dies erinnert mich ein wenig an Lindes ewige Inflation, aus dem ein seit Ewigkeiten selbst reproduzierender Kosmos resultiert - gewissermaßen ein Multiversum, in dem unser Universum eines von vielen ist. Im regensburger Uniprotokoll (eine PDF-Datei, die ich dank Agent Scullie kenne) findest Du oben auf Seite 12 eine ...

Künstlerische Darstellung der Entwicklung der Globalstruktur des inflationären Universums. Aus einem inationären Bereich entstehen ständig neue Bereiche, in denen Inflation stattfinden kann.

(Die "Höhe" in Abbildung 9 ist die Zeit.)

Andrei D. Linde veröffentlichte seine Inflations-Theorie erstmals im Jahre 1983. Darin wird eine chaotische Inflation postuliert, die ohne Feinabstimmung zur ewigen Inflation führt. Das inhomogene Inflationsfeld ist ewig. Der Inflationswert liegt in der Nähe der Planck-Dichte von 1E94 g/cm³.

In diesem FAZ-Link (den ich dank Dannyboy kenne) kannst Du eine anschauchliche Animation betrachten.

Da Agent Scullie als Vertreter dieser Theorie sich viel besser damit auskennt, zitiere ich mal seine kurze Erläuterung hierzu:

bei der ewigen Inflation befindet sich der größte Teil des Universums seit ewigen Zeiten in einem Zustand beschleunigter Expansion, mit einer Energiedichte nahe der Planck-Dichte. Ab und zu scheidet aber mal eine Region aus dieser inflationären Expansion aus, weil die Energiedichte des Inflatonfeldes unter einen kritischen Wert fällt, und expandiert dann verlangsamt weiter, mit abnehmender Energiedichte. Nach der Theorie leben wir heute in einer solchen Region.

Eine mögliche kosmologische Lösung, um die Problematik der extrem fein abgestimmten Naturkonstanten zu umgehen, wäre Lindes ewige Inflation, die im Gegensatz zu anderen kosmologischen Modellen ohne spezielle Anfangsbedingungen auskommt.
Im Folgenden werde ich versuchen, dieses Modell kurz zu beschreiben - räume allerdings ein, dass ich allenfalls ein lückenhhaftes, laienhaftes Grundverständnis habe, gem. dem die chaotische Inflation zur ewigen Inflation führt, in der das "Chaos" durch die Inflationsphase "geglättet" wird. Das chaotische und ewige Inflatons-Skalarfeld wäre sozusagen der "Schöpfer" eines Mulitversums, in der unser beobachtbares Universum ein Teil eines Universums (von Linde als "Domäne" bezeichnet) wäre. Dieses wäre wiederum eines von vielen Universen, die alle Teil eines ewigen Kosmos' wären, in denen die Domänen topologisch zusammenhängen.

In meinem früheren Posting Lindes ewige, chaotische Inflation kannst Du in die Diskussion "reinschnuppern", die ich vor rund zwei Jahren mit Agent Scullie führte.

Dass durch den Prozess der Inflation die Dichteschwankungen "geglättet" werden, leuchtet mir ein, aber inwiefern dadurch die 37 Naturkonstanten "fein abgestimmt" werden, vermag ich nicht zu verstehen. Allerdings muss ich diesem Modell zugestehen, einige grundlegende Probleme der Kosmologie elegant zu lösen: Zum einen löst die Inflation das Horizontproblem, da während der Inflationsphase noch eine kausale Verbindung im gesamten jungen Universum bestand, wodurch sich die physikalischen Verhältnisse angleichen konnten. Zum anderen wird damit die Homogenität der kosmischen Hintergrundstrahlung erklärt. Zudem erklärt die Inflation, warum der Raum so stark abgeflacht erscheint, denn dadurch wird der anfangs stark gekrümmte Raum extrem schnell "geglättet". Aus dem Artikel Kosmische Inflation auf dem Prüfstand aus "Spektrum der Wissenschaft 8/11 - August 2011" geht hervor, dass der Raum um einen Faktor von mindestens 10²⁵ „gestreckt“ wird, wodurch er sehr viel flacher wird.

Die potenzielle Energie des Inflatons kann eine beschleunigte Expansion des Universums verursachen und es dabei glätten und »verflachen« - vorausgesetzt, das Feld bleibt lange genug (10^-30 Sekunden) auf dem Plateau, um das Universum in jeder Richtung um einen Faktor von mindestens 10²⁵ zu strecken. ...

Die Inflation glättet das Universum ähnlich einem Gummituch, das bei straffer Spannung seine Falten verliert - zumindest weit gehend. ...

[...]

Zweitens erklärt die Inflation, warum das All heute so gleichförmig und geometrisch »flach« ist. Niemand weiß, wie es unmittelbar nach dem Urknall aussah, aber wegen der Inflation muss man das gar nicht wissen, denn die Phase der beschleunigten Expansion dehnte das Universum in die richtige Form.

Allerdings trägt Steinhardt auch eine stichhaltige Kritik gegen Lindes Inflationstheorie vor, die ich ich hier auszugsweise aus obigen Link zitiere:

Zitat von Paul J. Steinhardt:

ASTRO/168: Kosmische Inflation auf dem Prüfstand (Spektrum der Wissenschaft)

Spektrum der Wissenschaft 8/11 - August 2011

Astrophysik
Kosmische Inflation auf dem Prüfstand

Von Paul J. Steinhardt

[...]

Plädoyer der Anklage

[...]

Das erste Argument der Verteidigung besagte, die Inflation sei unvermeidlich. Doch die Sache hat einen Haken: Schlechte Inflation ist wahrscheinlicher als gute. Mit schlechter Inflation ist eine Periode beschleunigter Expansion gemeint, deren Ergebnis den Beobachtungen widerspricht. ... Nur ein extrem schmaler Wertebereich führt zu der beobachteten Temperaturverteilung. In einem typischen Inflationsmodell muss der Wert bei 10^-15 liegen, das heißt bei 0,000000000000001. Eine abweichende Zahl, etwa 10^-12 oder 10^-8 würde schlechte Inflation ergeben: ähnlich stark beschleunigte Expansion, aber viel zu große Temperaturunterschiede.

Wir könnten die schlechte Inflation ignorieren, wenn sie kein Leben zuließe. Dann würden wir derart große Temperaturschwankungen, selbst wenn sie prinzipiell möglich wären, niemals beobachten. Dieses Argument ist als anthropisches Prinzip bekannt. Doch hier greift es nicht. Größere Temperaturabweichungen würden zu mehr Sternen und Galaxien führen; das Universum wäre sogar noch wohnlicher als heute.

Schlechte Inflation ist wahrscheinlicher als gute, aber noch wahrscheinlicher ist gar keine Inflation. [...] Ein solches Universum ohne Inflation ist laut Penrose um den Faktor 10¹⁰⁰ wahrscheinlicher als eines mit Inflation!


Die Katastrophe ewiger Inflation

[...]

[...]Das eigentliche Ergebnis der Inflation hat Guth am besten zusammengefasst: »In einem ewig inflationären Universum geschieht alles, was überhaupt geschehen kann; es geschieht sogar unendlich oft.«

[...]



Das Ausmaß unseres Versagens

[...]

[...] Auf Grund des exponentiellen Wachstums der Inflation werden die späteren Regionen ein sehr viel größeres Gesamtvolumen einnehmen. Darum sind Gebiete, die jünger sind als unseres, unermesslich viel häufiger, und es wäre unwahrscheinlich, dass wir überhaupt existieren.

Laut Inflationsmodell ist unsere Existenz sehr unwahrscheinlich

[...]

Diese Idee hat aber leider den Nachteil, dass unser Universum flacher, glatter und präziser skaleninvariant ist, als es sein müsste, um Leben zu ermöglichen. Typischere, insbesondere jüngere Inseln sind fast ebenso bewohnbar wie unsere, aber viel häufiger.

[...]

Problematisch ist besonders die Kosmologische Konstante Λ, bekannter unter den populären Namen Dunkle Energie. In der Inflationsphase war ihr Wert erheblich höher als heute. Dies wäre nur möglich, wenn es sich bei Λ nicht um eine Konstante handelt, sondern der Wert variabel wäre. Zwar kann eine Quintessenz nicht ausgeschlossen werden, doch meines Wissens sprechen die Beobachtungen eher für eine Konstante.

der untergang eines universums könnte nun so aussehen das es irgendwie zerplatz, oder verschwindet, der raum löst sich auf oder sonst etwas was wir nicht erklären können.
zeitgleich wächst es wieder von neuem sprich ein urknall.

Warum sollte der Raum zerplatzen oder sich auflösen?

[Bakkad Baran]

was wenn ein universum nicht zwangsläufig vernichtet werden muss wenn ein anderes entsteht ?
man könnte es mit zwiebelschichten vergleichen. ein universum entsteht, der sogenannte urknall und der raum dehnt sich aus usw.
vergleichen wir es mal mit einem luftballon.
nun entsteht ein weiteres universum innerhalb des ballons und wächst. jedoch wird es das erste nie berühren da es ebenfalls wächst - beide universen dehnen sich aus.
es folgt ein weiteres usw. usw.
vor uns waren villeicht schon viele andere universen.

der untergang eines universums könnte nun so aussehen das es irgendwie zerplatz, oder verschwindet, der raum löst sich auf oder sonst etwas was wir nicht erklären können.
zeitgleich wächst es wieder von neuem sprich ein urknall.

[Halman]

Big Crunch ist sehr unwahrscheinlich

das licht ferner sterne könnte aber auch unlängst an uns vorbeigezogen sein

und zu der aussage das wir im letzten universum wären ...
woher will man wissen das wir im letzten sind ? villeicht sind wir auch das erste oder eines in der mitte. das werden wir wohl nie wissen ^^

Postuliert man ein zyklisches Universum, in dem Nachfolgeuniversen auf unserem folgen, dann muss es dazu zu einem Big Crunch kommen. Damit es dazu kommt, muss der Raum kontrahieren, d.h. dass Universum muss kollabieren, wir in der Grafik dargestellt.

Die Beobachtung lässt dieses Szenario aber sehr unwahrscheinlich erscheinen. Viel wahrscheinlicher ist, dass die Expansion des Raumes fortdauern wird (ebenfalls in der Grafik dargestellt).
Wie ich hier schon widerholt erklärt hatte, beobachten wir seit 1998, dass unser Universum seid den letzten 5 bis 6 Milliarden Jahren beschleunigt expandiert. Ermittelt wurde dies über die Beobachtung von Supernova Typ Ia, dessen absolute Leuchtkraft bekannt ist.
Erklären lässt sich diese beschleunigte Expansion dadurch, indem man ΩΛ ≈ 0.683 setzt, d.h. dass etwa 68,3% der Gesamtenergie des Universums aus Dunkler Energie besteht (vor Planck lag der angenommene Wert bei 72,8%).

Bereits Einstein fügte 1917 seiner ART-Gleichung die Kosmologische Konstante hinzu, indem er den Λ-Term einfügte, um ein ästhetisch schönes, statisches Universum erklären zu können. Als dann Edwin P. Hubble die Rotverschiebung ferner Galaxien beobachtete, setzte Einstein den Wert für seine Kosmologische Konstante auf 0. Nach aktuellen Messungen liegt ihr Wert bei ΩΛ ≈ 0,683.

Zur Erinnerung die einstein’sche Feldgleichung mit Kosmologischer Konstante Λ:
Gμν – Λgμν = (8πG/c⁴) Tμν
Dabei wird der Λ mit dem metrischen Tensor gμν multipliziert. Ist Lambda positiv, überwiegt die Antigravitation, ist Λ negativ, überwiegt die Gravitation.

In dem verlinkten Artikel Kosmologische Konstante, unter dem Abschnitt "Ist Λ konstant?", wird hierzu ausgesagt:

... Eine ganz andere Frage ist, ob der Zahlenwert, der mit Λ assoziiert ist, zu allen Zeiten gleich ist oder ob es einen Spielraum für Variationen gibt.
Die Theorie lässt diesen Spielraum zu: der Lambda-Term muss nicht notwendig konstant sein. Doch die aktuellen Beobachtungen der experimentellen Kosmologie lassen diesen Spielraum nicht zu - zumindest nicht in den letzten neun Milliarden Jahren. Woher wissen das die Beobachter? Sie vermessen eine Vielzahl von hochrotverschobenen Supernovae vom Typ Ia mit dem Weltraumteleskop Hubble (Riess et al. 2004, astro-ph/0402512; bestätigt 2006). Diese Daten zeigen, dass Einstein mit seiner Intuition Recht hatte und tatsächlich eine kosmologische Konstante vorliegt, die zeitlich unveränderlich ist. Big Crunch und Big Rip erscheinen nach diesen Daten als sehr unwahrscheinliche Szenarien für die Zukunft des Universums.

(Hervorhebung von mir.)

Afaik spricht die Beobachtung gegen einen Big Crunch. Daraus folgt, dass es höchstwahrscheinlich kein Nachfolgeruniversum geben wird.
Wenn man dennoch ein zyklisches Modell postuliert, obgleich unser Universum aufgrund der beschleunigten Expansion schwerlich in einen Big Crunch endet, so folgt daraus, dass wir dem Postulat zufolge in einem Universum am Ende der Kette von Vorgängeruniversen leben. Dies wirft natürlich die Frage auf, warum wir gegen alle Wahrscheinlichkeit im letzten Universum einer Vielzahl von Vorgängeruniversen leben sollen. Daher erscheint mir ein zyklisches Modell sehr unwahrscheinlich.

Alternativ könnte man natürlich dass auf der Brane-Theorie basierende zyklische Modell vertreten, welches verschieden von dem oben besprochendem Modell ist. Doch stimme ich Linde zu, da auch dieses Modell aufgrund der erfoderlichen sehr extremen Feinabstimmung der Energiewerte sehr unwahrscheinlich erscheint.

---

Ich hätte wohl "Entropie der Thermodynamik" schreiben müssen, denn diese hatte ich im Kopf beim Schreiben.

Zitat von Wiki
Die Entropie (griechisches Kunstwort ἐντροπία [entropía], von εν~ [en~] – ein~, in~ und τροπή [tropē] – Wendung, Umwandlung) ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgröße, da sie mit dem 2. (und 3.) Hauptsatz bestimmt, ob ein Prozess überhaupt stattfindet. Bei allen physikalisch möglichen Prozessen ist die Entropie erhalten oder sie nimmt zu.

(Hervorhebung von mir)

- genau davon sprachen wir doch.

Ich meinte damit, dass die Entropie quasi überhaupt erst den (liniären) Prozess ermöglicht, was dann widerum eine Zeitrichtung vorgibt, von einem Zustand zum anderen in einer messbaren Einheit die startet und endet.

Die Entropie erzeugt gewissermaßen einen Zeitpfeil, aber nicht die Zeit selbst.

[EREIGNISHORIZONT]

War das jetzt so gemeint, wie es sich liest oder fehlt da ein Smiley?

Ziemlich heftige Diagnose: Thermodynamische Entropie im Kopf

Hehe...nun weisst du warum Leute wie Hawking, Einstein und natürlich meine Vielfältigkeit so kopflastig sind.

[Thomas W. Riker]

Ich hätte wohl "Entropie der Thermodynamik" schreiben müssen, denn diese hatte ich im Kopf beim Schreiben.

War das jetzt so gemeint, wie es sich liest oder fehlt da ein Smiley?

Ziemlich heftige Diagnose: Thermodynamische Entropie im Kopf

[EREIGNISHORIZONT]

Die Entropie definiert einen Zeitpfeil. Daraus folgt m. E. aber nicht, dass erst durch sie ein Zeitverlauf erzeugt wird. Eine Zeit kann auch im absoluten Vakuum verlaufen, in der lediglich die skalaren Quantenfelder fluktuieren.

Ich hätte wohl "Entropie der Thermodynamik" schreiben müssen, denn diese hatte ich im Kopf beim Schreiben.

Die Entropie (griechisches Kunstwort ἐντροπία [entropía], von εν~ [en~] – ein~, in~ und τροπή [tropē] – Wendung, Umwandlung) ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgröße, da sie mit dem 2. (und 3.) Hauptsatz bestimmt, ob ein Prozess überhaupt stattfindet. Bei allen physikalisch möglichen Prozessen ist die Entropie erhalten oder sie nimmt zu.

(Hervorhebung von mir)

Ich meinte damit, dass die Entropie quasi überhaupt erst den (liniären) Prozess ermöglicht, was dann widerum eine Zeitrichtung vorgibt, von einem Zustand zum anderen in einer messbaren Einheit die startet und endet.

[Bakkad Baran]

das licht ferner sterne könnte aber auch unlängst an uns vorbeigezogen sein

und zu der aussage das wir im letzten universum wären ...
woher will man wissen das wir im letzten sind ? villeicht sind wir auch das erste oder eines in der mitte. das werden wir wohl nie wissen ^^

[Halman]

Nein, hab ich nicht. Es ist schon so wie ich es geschrieben habe und das bestätigst du ja auch. Du hast dich evtl. nur verlesen und anstatt "eine Zeit" hast du "keine Zeit" gelesen.

Stimmt, da hatte ich mich verlesen.

Aber guter, wissenswerter Beitrag von dir.

Danke!

- - - Aktualisiert - - -

Es gibt Formeln, auf Basis derer die Größe des Universums berechnet wurde und als Ergebnis kam man dort auf mindestens 78 Milliarden Lj im Durchmesser. Drei britische Forscher kamen 2011 mit einer anderen Berechnung sogar auf einen Durchmesser von 2,09 Quadrilliarden (!) Lichtjahren.

Mit den 78 Milliarden Lj ist das beobachtbare Universum gemeint. Die 2,09 Quadrilliarden Lichtjahre beziehen sich auf einen weit größeren Bereich und daher kann damit nur der Gesamtdurchmesser des Universums gemeint sein. Mag sein, dass es gem. der Theorie der drei britischen Forscher eben diese Größe hat.
Möglicherweise ist es aber auch unendlich. Dies hängt von der globalen Geometrie des Universums ab. Je flacher der Raum ist, desto größer ist das Universum. Bei vollkommen flacher Geometrie muss es unendlich sein (will man einen "Rand", wie bei einem Blatt Papier, vermeiden).

Ich persönlich denke, dass es überhaupt nicht möglich ist, eine Größe des Universums anzugeben. Schon allein, dass die Berechnungen sich derart extrem voneinander unterscheiden, ist ein Indikator dafür. Die Berechnungen basieren ja nur auf Axiomen, also Annahmen, die als richtig vorausgesetzt werden, aber von denen bisher nicht belegt werden kann, ob sie das wirklich sind. Und wenn sie es nicht sind, ist die ganze Berechnung hinfällig. Was aber auf jeden Fall stimmt, ist, dass das Universum nicht nur 13,82 Mrd Lj groß ist.

Ja, davon können wir ausgehen. Allein der beobachtbare Ausschnitt des Universums umfasst bereits annähernd 83 Milliarden Lichtjahre. Imho ist die globale Geometrie des Universums auf einen weit größeren Kosmos hin.
Da wir die Größe nicht direkt messen können, bleibt uns nur die Betrachtung theoretischer Modelle, die hierüber wohl unterschiedliche Aussagen tätigen. Auf jedenfall ist es verdammt groß.

Aber genau das alles bestätigt mich in meiner Theorie und dass nicht nur das Alter des Universums vom Standpunkt abhängt, sondern auch dessen Größe und dass das Universum damit gar kein Alter und keine Größe im für uns verständlichen Sinne hat.

Aus dem Umstand, dass wir hier ein weites Feld einander widersprechender Theorien und Hypothesen haben, folgt m. E. nicht, dass es in der Natur des Universum selbst liege, kein definierbares Alter oder eine Größe aufzuweisen (oder habe ich Dich falsch verstanden?). Daraus folgt lediglich unsere gegenwärtige Unzulänglichkeit, diese mit Bestimmtheit ermitteln zu können.

Und damit gibt es vom Universum weder einen Mittelpunkt, noch einen Rand, noch einen Anfang, noch ein Ende, da sowohl Raum, als auch Zeit nur für jemanden existieren, der sich selbst innerhalb des Universums befindet.

Afaik hat das Universum keinen räumlichen Rand. Sofern es mit dem Urknall begann, bildet dieser aber einen Rand der Raumzeit. Im GEO-Link symbolisiert dies der kleine, helle Punkt links im Bild. Das Gebilde stellt die gesamte Raumzeit dar.

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Diese Sache mit "Anfang" und "Ende", bzw. einen lniären Prozess, hat das nicht alles was mit der Entropie zu tun?.

Wenn das mit der Entropie auf alles zutrifft, also das Geordnete geht zum Chaos über, dann muss es also die Gültigkeit eines liniären Zeitverlauf doch überall geben, oder nicht?

Aber ich merke schon selbst beim Schreiben meiner Frage, dass damit ja keineswegs geklärt ist, ob die Entropie bereits vor dem Urknall existierte, oder dieser in sich selbst ein Wegpunkt des linären Verlaufes ist. Nur können wir den noch als das einordnen, weil die Gesamtheit des Ganzen (noch) nicht überblicken können.

Die Entropie definiert einen Zeitpfeil. Daraus folgt m. E. aber nicht, dass erst durch sie ein Zeitverlauf erzeugt wird. Eine Zeit kann auch im absoluten Vakuum verlaufen, in der lediglich die skalaren Quantenfelder fluktuieren.

Anfang und Ende des Universums resultieren imho nicht aus der Entropie, sondern aus dem Verhältnis von Dunkler Energie auf der einen Seite (die antigravitativ wirkt) und Materie (kalte, dunkle Materie und baryonische Materie) auf der anderen Seite, die positive Gravitation erzeugt. Ob es z.B. zu einem Big Crunch kommt, hängt davon ab, ob das Universum kollabieren wird, oder weiterhin expandiert. Dies hat m. E. gar nichts mit der Entropie zu tun.

Btw. finde ich Entropie ziemlich langweilig. Viel interessanter finde ich die Wechselwirkungen, die Geometrie der Raumzeit und ihre Kopplung an Impuls und Energie, die Energieerhaltung und das hamilton'sche Prinzip.

Ein Beispiel für Entropie wäre Wasser, welches zu Eis gefriert. Zwar ist die Entropie beim Wasser negativ, doch im Gesamtsystem nimmt die Entropie durch die abgebende Wärme in der Umgebung zu.
Als Beispiel hierzu der Kühlschrank: Im Kühlschrank nimmt die Entropie ab. Aber der Kühlschrank ist als offenes System anzusehen, dass er an die Umgebung Wärme abgibt. Insgesamt nimmt die Entropie zu.

Gut zu beobachten ist dies bei einem Glas Bier. Der in Blasen geordnete Bierschaum zerfällt zur ungeordneten Flüssigkeit, die Zahl der Mikrozustände der Moleküle nimmt zu – die Entropie ist positiv.

Ein anderes bekanntes Beispiel wäre ein Behälter, der durch eine Trennwand unterteilt wird. Auf der linken Seite befindet sich Gas. Entfernt man die Trennwand, breitet sich das Gas isotrop im ganzen Behälter aus, womit die Anzahl der Mikrozustände zunimmt (jedes Gasteilchen kann ja nun im ganzen Behälter sein) und folglich auch die Entropie.

Jedes Lebewesen erhöht die Entropie der Umgebung durch die Atmung und die Abwärme. Im Gesamtsystem übersteigt die positive Entropie die negative Entropie der offenen Systeme.

Auch die Erde ist als offenes System anzusehen. Daher kann es auf ihr „Inseln negativer Entropie“ geben. Im Sonnensystem ist die Entropie hingegen positiv – denke nur an den Sonnenwind (pro Sekunde rund eine Millionen Tonnen Teilchen, deren Entropie zunimmt).

Offenbar können die fundamentalen Wechselwirkungen im Universum auch im großräumigen Maßstab „Inseln negativer Entropie“ erzeugen, wie Galaxien. Aber im Gesamtsystemsystem Universum ist die Entropie stets positiv.

Nichts, noch nicht einmal Schwarze Löcher, wirkt im Universum der Entropie entgegen - sie ist stets positiv und niemals negativ. Das Leben steht in Wechselwirkung mit der Umwelt. Lebewesen, wie wir, sind daher als offene Systeme anzusehen. Die Entropie schließt keine "Inseln der Organisation" aus.
Was ist denn nun ein geschlossenes System? Das Labor? Schwerlich. Streng genommen repräsentiert nur das gesamte Universum so ein System. Je höher die Anzahl der möglichen Mikrozustände eines geschlossenen Systems sind, je größer ist die Entropie.

Bezüglich der Entropie schrieb Prof. Stephen W. Hawking:

Zitat aus Eine Kurze Geschichte der Zeit:
Wenn Sie sich an jedes Wort in diesem Buch erinnern, sind in Ihrem Gedächtnis etwa zwei Millionen Informationen gespeichert: Die Ordnung in Ihrem Gehirn ist um zwei Millionen Einheiten angewachsen. Doch während Sie das Buch gelesen haben, sind mindestens tausend Kalorien geordneter Energie in ungeordnete Energie umgewandelt worden.
Dies wird die Unordnung des Universums um ungefähr zwanzig Millionen Millionen Millionen Millionen Einheiten erhöhen, also um das Zehnmillionenmillionenmillionenfache der Ordnungszunahme in Ihrem Gehirn. Und das nur für den Fall, daß Sie sich an ALLES, was in diesem Buch steht, erinnern.

[Seuchensturm]

Hier hast Du dich vermutlich verhaspelt. Wenn sich ein Objekt oder Teilchen mit v < c bewegt, ist die Eigenzeit positiv.

Nein, hab ich nicht. Es ist schon so wie ich es geschrieben habe und das bestätigst du ja auch. Du hast dich evtl. nur verlesen und anstatt "eine Zeit" hast du "keine Zeit" gelesen.

Aber guter, wissenswerter Beitrag von dir.

[EREIGNISHORIZONT]

Diese Sache mit "Anfang" und "Ende", bzw. einen lniären Prozess, hat das nicht alles was mit der Entropie zu tun?.

Wenn das mit der Entropie auf alles zutrifft, also das Geordnete geht zum Chaos über, dann muss es also die Gültigkeit eines liniären Zeitverlauf doch überall geben, oder nicht?

Aber ich merke schon selbst beim Schreiben meiner Frage, dass damit ja keineswegs geklärt ist, ob die Entropie bereits vor dem Urknall existierte, oder dieser in sich selbst ein Wegpunkt des linären Verlaufes ist. Nur können wir den noch als das einordnen, weil die Gesamtheit des Ganzen (noch) nicht überblicken können.

[Halman]

Die Horizonte

so in der richtung hatte ich auch schonmal gedacht. zeitlich gesehen ist es zu jeder zeit JETZT, in der zukunft an einem nachmittag um 16 uhr, ider der vergangenheit am morgen um 7.30 uhr - alles ist jetzt.
für uns gesehen war das 7.30 uhr längst gewesen und das 16 uhr wird irgendwann sein.
in der vergangenheit beginnt jetzt das universum und in der zukunft hört es jetzt auf.

Bist Du ein Photon?

was die größe betrifft könnte es weitaus größer sein.
man stelle sich einfach mal ein großen kreis von 1 km vor, also 1000 m durchmesser. 1 milliarde lichtjahre entsprechen 1 m, sprich wir sehen rund 14 meter von der kreisfläche, alles weitere können wir nicht sehen.
selbst wenn das universum nun 14 milliarden jahre alt wäre könnte es dennoch 986 milliarden lichtjahre größer sein.
die photonen haben uns eben noch nicht erreicht.

Wenn wir eine Milliarde Lichtjahre analog zu einem Meter setzen, sehen wir derzeit von einer gedachten Kugelschale (Teilchenhorizont) 41,46 m (Erläuterung s. u.).

villeicht sind indem bereich auch noch keine sterne entstanden ? oder sie sind unlängst vergangen und das auftretn von materie kommt an zufälligen bereichen des kreises vor wo er sich verdichtet, dann wieder verflüchtigt bis es zu einer scheinbaren leere kommt wo selbst atome auseinandergerissen werden.
das wiederum schieb an anderen orten den raum zusammen und materie bildet sich.

Warum sollte die "scheinbare Leere" Atome auseinanderreißen?

Übrigens, das Licht von Sternen, die längst vergangen sind, breitet sich natürlich weiter aus. Wenn also in fernen Regionen Sterne vergangen wären, könnten wir ihr Licht heute dennoch sehen, sofern diese Regionen nicht jenseits des Teilchenhorizonts oder des kosmologischen Horizontes liegen.

Am Nachthimmel ist ein Stern zu sehen, der möglicherweise nicht mehr existiert. Vielleicht ist Beteigeuze schon zur Supernova geworden und existiert gar nicht mehr und wir beobachten nur noch das alte Licht, dass der Stern vor rund 500 Jahren ausgestrahlt hatte.

von daher könnte man auch wiederum davon ausgehen, unser universum ist ein teil eines anderen und vor rund 14 milliarden LJ entstanden.

Vor 14 Milliarden LJ (= Lichtjahren) entstanden? Dies ist eine Entfernungsangabe. Du meinst wohl rund 14 Milliarden Jahre.

das wir andere sterne oder materiebereiche nicht sehen können liegt dann vermutlich daran das auch die photonen irgendwann zerrissen werden oder zu schwach werden bzw. durch die ansammlung von neu verdichteter raumzeit drum herumgeleitet werden.

Mir ist keine Theorie bekannt, nach der Photonen zerissen werden könnten.

Um Photonen durch Verzerrungen der Raumzeit herumzuleiten, müssten man - so interpretiere ich Deine Darstellung - gewissermaßen ein "Gebirge" in der Geometrie der Raumzeit annehmen, dessen Metrik derart abnorm ist, dass Licht ferner Quellen uns nicht erreichen kann. Meines Wissens spricht die Beobachtung aber eher für eine global näherungsweise homogänge Geometrie der Raumzeit (von den relativ lokalen Gravitationsfeldern der Galaxien mal abgesehen).

da könnte man also auch davon ausgehen das das eigentliche universum dunkle stellen hat ( unser universum - weshalb es schwarz erscheint ) und hell erleuchtete stellen hat, dort wo eventuelle photonen sich ansammeln.
zudem könnten in jedem dunkelbereich ganz andere physikalische gesetze herrschen, ebenso in den hellen bereichen.

das aber vermutlich alles zu hoch gegriffen.

In der Tat, denn warum sollten in anderen Bereichen andere physikalische Gesetze gelten. Zumal ein Kosmos, in denen die Gesetze von Bereich zu Bereich verschieden sind, nicht mehr zutreffend nur durch eine Physik, die eine Gesetzmäßigkeit, die nur in einem Bereich gelten würde, beschrieben werden kann.

Deine Ausführungen sind recht fantasievoll. Allerdings vermag ich nicht zu erkennen, worauf Du deine Thesen stützt.

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Es gibt Photonen, die uns nie erreichen werden, auch wenn sie auf direkten Weg zu uns sind. Rechnet man den Hubble-Parameter (Hubble-Konstante ist der bekanntere Begriff, aber der Wert war und ist veränderlich)(es gibt derzeit 2 konkurrierende Werte), dann dehnt sich der ->Raum<- ab Distanzen von ~13 oder ~14 MrdLichtjahren mit >c aus. (eigener Thread zur Hubble-Konstanten.

Ja, Objekte jenseits des kosmologischen Ereignishorizonts sind kausal von uns getrennt, d.h., dass ihr Licht uns auch in unendlicher Zeit nicht erreichen wird. Folglich werden wir niemals Informationen von ihnen erhalten und können sie auch niemals erreichen. Dies könnte man sich als "umgekehrtes Schwarzes Loch" vorstellen.

Man schätzt das Universum auf einen Durchmesser von 78 Mrd Lichtjahren (ich habe auch schon von einem Radius von 45 Mrd Lichtjahren gelesen).

Hier geht es aber nicht um den kosmologischen Ereignishorizont, sondern um den Teilchenhorizont (Beobachtungshorizont).

Sofern ich mich nicht täusche, beträgt der Hubble-Radius 41,46 Mrd. Lichtjahre. Der Durchmesser der gedachten Kugelschale, mit uns im relativen "Zentrum", liegt demnach sogar bei 82,92 Millarden Lichtjahre (was ja "ungefähr" Deinem Wert entspricht ).
Es mag überraschen, dass er so groß ist. Nun, während das Licht ferner Galaxien zu uns unterwegs war, nahm die Expansion des Raumes zu und damit die Abstände zwischen den Galaxienhaufen.

John Wheeler verwendete in seinem Buch "Gravitation und Raumzeit" hierzu folgende Veranschaulichung: Stellt Dir vor, man würde Münzen auf einen Luftballon kleben, den Du aufbläst. Die Abstände zwischen den Münzen nehmen zu, aber die Münzen selbst bleiben unverändert.
Die Münzen veranschaulichen die Galaxienhaufen. Sie bleiben, wie alle kleineren astronomischen Strukturen, wie Galaxien und Planetensysteme, von der Expansion des Raumes unberührt. Wie bei den Münzen hat innerhalb der Haufen die Expansion keinen Einfluss, weil dort die Gravitation der räumlichen Expansion überwiegt. Erst bei größeren Strukturen überwiegt die Expansion des Raumes. Daher nehme ich an, dass die großen Leeräume, die Voids, anwachsen.


Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass dieser Ereignishorizont nichts mit dem Teilchenhorizont (Beobachtungshorizont) zu tun hat. Dieser resultiert aus dem endlichen Alters des Universums von 13,82 Milliarden Jahren, seitdem Licht uns theoretisch erreichen kann. Dass älteste Licht (die kosmische MW-Hintergrundstrahlung) wurde ca. 380.000 Jahre nach dem vermeidlichen Urknall (oder was auch immer der Anfang war) ausgestrahlt und liegt daher etwas näher, als der Teilchenhorizont.

Zu den beiden Horizonten, die er erwähnte, habe ich folgende, kurze Erläuterung gefunden:

Zitat von TomS:
Der Teilchenhorizont ist definiert durch die Kugelschale, von der aus Teilchen (Photonen) die bei t=0 abgestrahlt wurden uns heute bei t=T erreichen.



Der Ereignishorizont ist definiert durch die Kugelschale, von der aus Teilchen die heute bei t=T abgestrahlt werden uns bei t=∞ gerade erreichen werden.

QUELLE

[Seuchensturm]

@Bakkad

Das Alter des Universums hat generell nichts mit dessen Größe zu tun. Nur weil das älteste Licht, das uns erreicht 13,82 Milliarden Jahre alt ist, heißt das nicht, dass das Universum 13,82 Milliarden Lichtjahre groß ist. Die Ausdehnung des Raumes ist schneller als das Licht. Daher ist das Universum viel größer und das Licht aus diesen Bereichen hat uns einfach noch nicht erreicht und wird uns auch niemals erreichen, da es den Vorsprung des Raumes nicht mehr aufholen kann. Lediglich das Licht, das wir jetzt bereits sehen, wird mit der Zeit immer "älter" werden.

Da uns dieses Licht niemals erreichen wird, werden wir diese Bereiche des Universums auch niemals sehen können. Daher wird dieser Bereich auch als der nicht-beobachtbare Bereich bezeichnet. Und schon allein die Tatsache, dass das Licht sich ja in alle Richtungen ausbreitet und nicht nur in eine Richtung, schließt einen Universumsdurchmesser von 13,82 Milliarden Lj aus. Es muss also mindestens schon mal doppelt so groß sein. Aber das reicht auch nicht. Denn auch von dem Punkt aus, an dem das Licht, das uns jetzt erreicht, vor 13,82 Milliarden Jahren gewesen ist, hat sich das Universum ja in der Zeit weiter ausgedehnt. Es gibt Formeln, auf Basis derer die Größe des Universums berechnet wurde und als Ergebnis kam man dort auf mindestens 78 Milliarden Lj im Durchmesser. Drei britische Forscher kamen 2011 mit einer anderen Berechnung sogar auf einen Durchmesser von 2,09 Quadrilliarden (!) Lichtjahren.

Ich persönlich denke, dass es überhaupt nicht möglich ist, eine Größe des Universums anzugeben. Schon allein, dass die Berechnungen sich derart extrem voneinander unterscheiden, ist ein Indikator dafür. Die Berechnungen basieren ja nur auf Axiomen, also Annahmen, die als richtig vorausgesetzt werden, aber von denen bisher nicht belegt werden kann, ob sie das wirklich sind. Und wenn sie es nicht sind, ist die ganze Berechnung hinfällig. Was aber auf jeden Fall stimmt, ist, dass das Universum nicht nur 13,82 Mrd Lj groß ist.

Aber genau das alles bestätigt mich in meiner Theorie und dass nicht nur das Alter des Universums vom Standpunkt abhängt, sondern auch dessen Größe und dass das Universum damit gar kein Alter und keine Größe im für uns verständlichen Sinne hat. Und damit gibt es vom Universum weder einen Mittelpunkt, noch einen Rand, noch einen Anfang, noch ein Ende, da sowohl Raum, als auch Zeit nur für jemanden existieren, der sich selbst innerhalb des Universums befindet.

Für uns Menschen ist sowas schwer vorstellbar, aber wir können uns halt nur das vorstellen, für das wir prädestiniert sind und was unserem Horizont entspricht. Ein zweidimensionales Wesen würde auch große Schwierigkeitem damit haben, die dritte Dimension zu begreifen oder zu verstehen.

[Thomas W. Riker]

Es gibt Photonen, die uns nie erreichen werden, auch wenn sie auf direkten Weg zu uns sind. Rechnet man den Hubble-Parameter (Hubble-Konstante ist der bekanntere Begriff, aber der Wert war und ist veränderlich)(es gibt derzeit 2 konkurrierende Werte), dann dehnt sich der ->Raum<- ab Distanzen von ~13 oder ~14 MrdLichtjahren mit >c aus. (eigener Thread zur Hubble-Konstanten. Man schätzt das Universum auf einen Durchmesser von 78 Mrd Lichtjahren (ich habe auch schon von einem Radius von 45 Mrd Lichtjahren gelesen).