Wie kam das Universum ins Dasein?

[Halman]

Alles wird von Gravitaton beeinflusst, weil alles in der Raumzeit der Geometrie der Raumzeit folgen muss. Ist die Raumzeit gekrümmt, sind es auch die Weltlinien relativ zueinander gekrümmt, unabhängig davon, ob es sich um Testmassen oder Lichtstrahlen handelt.

Die Geometrie der Raumzeit (also die Gravitation) hängt von ihrem Gehalt an Impuls und Energie ab (Impulsenergie). Auch Strahlung trägt hierzu bei.
Ist diese isotrop, so sollte imho der Raum flach sein (was aber nicht zwingenderweise bedeutet, dass das auch für die Raumzeit gilt; diese kann auch so gekrümmt sein, dass der Raumteil des Kontinuums eine verschwindene Krümmung aufweist)

Wie es sich im Falle isotroper Strahlung in der Robertson-Walker-Metrik verhält, kann aber Agent Scullie sicher besser beanworten.

[Area51 1/2]

man könnte sich das universum villeicht auch wie ein ball vorstellen welcher mehrere dimensionsschichten oder branen hat. geben wir ihm zwei pole - singularität 1 und 2 ( welche quasi dieselbe ist, nur an zwei zeitlich und räumlichen stellen vertreten

von nr. 1 geht alles herraus - das universum dehnt sich aus - materie usw. entsteht durch abkühlen und aufeinanderprallen der atome usw.

irgendwann ist die halbe strecke erreicht ( äquator vom ball ) - alles ist soweit ausgedehnt das kein atom mehr da ist - nur strahlung - jetzt kommen wir zum punkt der wieder zur singularität hinfürt - Nr. 2, indiese alles hineinstürzt um sogleich wieder bei Nr.1 herrauszukommen, obwohl man das gefühl hat es dehnt sich weiter aus da von 1 zu 2 nur eine Richtung möglich ist - ein stetiger zeitfluss inklusive raum und materie. man könnte behaupten es geschiet alles zeitgleich. das entstehen - das ausdehen - das zusammenziehen - das vergehen

wären zeitreisen möglich könnte man auf diesen linien oder zeitpunkten reisen und sich jeden moment anschauen. das universum wäre ein insich geschlossener kreislauf - zyklisch

eine anfangszeit des zyklus: Urknall mit ÜL-Speed ? - das universum ist plötzlich überall da
eine endzeit des zyklus: der endknall - es ist förmlich weg, mit ÜL-Speed zusammensturz
in beiden fällen wäre die zeit duch die geschwindigkeit anders

Sehr interessanter Beitrag!
Da habe ich aber ein paar Fragen...

1. Wieso müssen da mehrere Dimensionsschichten existieren?
2. Kann Strahlung von Gravitation beeinflusst werden? Anders kann ich mir nicht vorstellen wie die auseinander gekommene Atome, die dann nur Strahlung sind, wieder zusammenkommen sollen. Es sei denn, da gibt es einen Rand der diese Strahlung abprallen lässt und zu einen gewissen Punkt schiebt (wie beim Inneren eines Balles oder einer Parabolantenne).
3. Gibt es dann, wenn alles nur noch Strahlung ist, überhaupt noch Gravitation?

[Agent Scullie]

ich meine das eher wie so eine art wasserkreislaufsystem.

wasser kommt aus einem hahn ( singularität ) in ein becken ( das universum - der raum/zeit ) und wird aber zeitgleich auch im abfluss ablaufen ( singularität ) und wieder aus der singularitär herrauskommen.

schon klar, dass du das so meintest, es ist aber unübersehbar, dass du dabei von der Vorstellung eines externen Zeitablaufs ausgehst, der nicht bereits Teil der Raumzeit ist. Und das hieße, dass es eine zweite Zeitdimension zusätzlich zu der schon bekannten geben müsste.

[Bakkad Baran]

ich meine das eher wie so eine art wasserkreislaufsystem.

wasser kommt aus einem hahn ( singularität ) in ein becken ( das universum - der raum/zeit ) und wird aber zeitgleich auch im abfluss ablaufen ( singularität ) und wieder aus der singularitär herrauskommen. das alles geschiet gleichzeitig - verschwinden oder entstehen tut jedoch nur die materie / der raum welcher in die singularität rein oder dort herrauskommt - also am anfang und am ende der zeit. dazwischen wieder der abschnitt des seins welche X jahre dauert

alles gleichzeitig soll heissen das irgendwann in der zukunft ununterbrochen das universum nach und nach verschluckt wird - während es irgendwo in der vergangenheit ununterbrochen entsteht - dennoch sind beide ereignisse nur ein zeitabschnitt und zwar der anfang und das ende

aber ich glaub ich kann nicht richtig erklären was ich bzw. wie ich das meine und daher kapierts auch keiner XD

[Agent Scullie]

man könnte sich das universum villeicht auch wie ein ball vorstellen welcher mehrere dimensionsschichten oder branen hat. geben wir ihm zwei pole - singularität 1 und 2 ( welche quasi dieselbe ist, nur an zwei zeitlich und räumlichen stellen vertreten

von nr. 1 geht alles herraus - das universum dehnt sich aus - materie usw. entsteht durch abkühlen und aufeinanderprallen der atome usw.

irgendwann ist die halbe strecke erreicht ( äquator vom ball ) - alles ist soweit ausgedehnt das kein atom mehr da ist - nur strahlung - jetzt kommen wir zum punkt der wieder zur singularität hinfürt - Nr. 2, indiese alles hineinstürzt

das entspräche in etwa dem auf der ART basierenden Big Crunch Modell, dass also das Universum aus einer Anfangssingularität entstand, und seither expandiert, die Expansion jedoch irgendwann zum Stillstand kommt und in eine Kontraktion übergeht, die in eine Endsingilarität führt.

Die zwei Dimensionen der Balloberfläche entsprächen dann zwei Dimensionen der Raumzeit, der Zeitdimension und einer der drei Raumdimensionen. Der eine Pol ist dann die Anfangssingularität, der andere die Endsingularität.

Allerdings ist das ein auf der ART basierendens Modell, kein Modell der Branenkosmologie. Und natürlich stimmt das Detail:

alles ist soweit ausgedehnt das kein atom mehr da ist - nur strahlung

wie schon früher einmal dargelegt nicht - die Energiedichte der Strahlung nimmt bei der Expansion schneller ab als die der gewöhnlichen Materie, die Strahlung ist also schneller "weg" (im Sinne von ausgedünnt) also die Materie.

um sogleich wieder bei Nr.1 herrauszukommen,

das kann nicht funktionieren, da das ja eine zeitliche Abfolge erfordern würde, die Zeit aber schon in der Balloberfläche mit drin ist: eine zeitliche Abfolge ist nur so definiert, dass ein Punkt auf der Balloberfläche weiter vom Urknall-Pol entfernt (= zeitliche später) ist als ein anderer.

Ein Rücksprung vom zweiten Pol zum ersten wäre nur definierbar, wenn es einen der Raumzeit externen Zeitblauf gäbe, also eine Zeitablauf zusätzlich zu dem, der durch die uns bekannte Zeitdimension der Raumzeit gegeben ist. Kurz: es müsste eine zweite Zeitdimension geben.

Diese würde dann mit der uns bekannten Raumzeit eine höherdimensionale Raumzeit mit zwei Zeitdimensionen bilden - und bei der würde sich dann wiederum die Frage stellen, was deren Ursprung ist und wie sich sich entwickelt.

obwohl man das gefühl hat es dehnt sich weiter aus da von 1 zu 2 nur eine Richtung möglich ist - ein stetiger zeitfluss inklusive raum und materie. man könnte behaupten es geschiet alles zeitgleich.

zeitgleich im Sinne welcher der beiden Zeitdimensionen, die deine Idee implizieren würde?

wären zeitreisen möglich

im Sinne welcher der beiden Zeitdimensionen, die deine Idee implizieren würde?

eine anfangszeit des zyklus: Urknall mit ÜL-Speed ?

was soll das sein, ein Urknall mit ÜL-Speed? Sprichst du davon, dass in einem expandierenden Universum die Abstände zwischen Testteilchen/Galaxien schneller als mit Lichtgeschwindigkeit anwachsen können?

- das universum ist plötzlich überall da
eine endzeit des zyklus: der endknall - es ist förmlich weg, mit ÜL-Speed zusammensturz

du stellst dir das Universum als in eine Umgebung eingebettet vor, in die hinein es beim Urknall expandiert und in der es beim Big Crunch zusammenstürzt - eine solche gibt es aber nicht.

in beiden fällen wäre die zeit duch die geschwindigkeit anders

warum denn das?

[EREIGNISHORIZONT]

@ Bakkad Baran

Quasi so, wie im Trick das Erdmagnetfeld dargestellt wird? Muss ich mir das so vorstellen?

[Bakkad Baran]

man könnte sich das universum villeicht auch wie ein ball vorstellen welcher mehrere dimensionsschichten oder branen hat. geben wir ihm zwei pole - singularität 1 und 2 ( welche quasi dieselbe ist, nur an zwei zeitlich und räumlichen stellen vertreten

von nr. 1 geht alles herraus - das universum dehnt sich aus - materie usw. entsteht durch abkühlen und aufeinanderprallen der atome usw.

irgendwann ist die halbe strecke erreicht ( äquator vom ball ) - alles ist soweit ausgedehnt das kein atom mehr da ist - nur strahlung - jetzt kommen wir zum punkt der wieder zur singularität hinfürt - Nr. 2, indiese alles hineinstürzt um sogleich wieder bei Nr.1 herrauszukommen, obwohl man das gefühl hat es dehnt sich weiter aus da von 1 zu 2 nur eine Richtung möglich ist - ein stetiger zeitfluss inklusive raum und materie. man könnte behaupten es geschiet alles zeitgleich. das entstehen - das ausdehen - das zusammenziehen - das vergehen

wären zeitreisen möglich könnte man auf diesen linien oder zeitpunkten reisen und sich jeden moment anschauen. das universum wäre ein insich geschlossener kreislauf - zyklisch

eine anfangszeit des zyklus: Urknall mit ÜL-Speed ? - das universum ist plötzlich überall da
eine endzeit des zyklus: der endknall - es ist förmlich weg, mit ÜL-Speed zusammensturz
in beiden fällen wäre die zeit duch die geschwindigkeit anders

[Mondkalb]

Die Singularität ist ohnehin ein misstrauisch betrachtetes Ergebnis von Einsteins Theorie; es ist wahrscheinlich, dass die Theorie in diesem Punkt einfach unvollständig oder nicht mehr gültig ist. Was soll eine unendliche Krümmung sein? Von unendlicher Dichte gar nicht zu reden.

Wie auch immer, dass alles in einer sehr kleinen, heißen, dichten Region begann, steht außer Zweifel.

[Halman]

Dazu gibt es verschiedene Auswege, z. B. das Quantenmultiversum, in dem alle möglichen Zustände verwirklicht werden oder verschiedene Unendlichkeitsversionen, in denen ebenfalls alle Zustände verwirklicht werden können.

Gibt es denn solche kosmologischen Modelle, die Singularitäten enthalten? Wenn ich vom Big Bang oder Urknall rede, beziehe ich mich damit auf die allgemeine kosmologische Anfangssingularität.
Dass in populärwissenschaftlichen Artikeln und TV-Sendungen häufig ganz allgemein vom "Urknall" gesprochen wird, auch wenn es sich um ganz andere Modelle, ohne Anfangssingularität, handelt, trägt natürlich zur Verwirrung bei. Sofern ich "Urknall" unpräzise als Sammelbegriff für den Anfang des Universum im allgemeinem Sinne verwende, werde ich das Wort in Anführungszeichen setzen.

Es gibt eine interessante Version der amerikanischen Physikerin Lisa Randall, die zwei Branen postuliert, die durch eine Zusatzdimension getrennt sind; in der einen Brane befindet sich unser Universum.
(Gutes Buch: Verborgene Universen: Eine Reise in den extradimensionalen Raum: Amazon.de: Lisa Randall, Hartmut Schickert: Bücher - darin werden auch verschieden weitere Theorien mit zusätzlichen Dimensionen erläutert.)

Das ist ja interessant. Danke für den Tipp, Mondkalb. Sie präsentiert ein fünfdimensionales Universum, also mit Einbettungsdimension (sofern ich das richtig aus Wikipedia rausgelesen habe), ohne auf die Supertringtheorie mit ihren vielen "zusammengerollten" Dimensionen zurückzugreifen.

Früher glaubte ich mal eine lange Zeit, dass unser Universum in einer fünften Dimension zur Hyperkugel gekrümmt sei. Daher freut es ich, zu erfahren, dass eine führende theoretische Physikerin auf eine fünfte Dimension einführt, um damit ihre komplexe Kosmologie zu erklären.

[Mondkalb]

Wobei diese Lösung unelegant erscheint, da die Anfangssingularität und ihre Expansion ohne Ursache postuliert werden müssen. Ferner kann uns der Urknall afaik die extrem fein abgestimmten Anfangsbedingungen nicht erklären.

Dazu gibt es verschiedene Auswege, z. B. das Quantenmultiversum, in dem alle möglichen Zustände verwirklicht werden oder verschiedene Unendlichkeitsversionen, in denen ebenfalls alle Zustände verwirklicht werden können.

Agent Scullie deutete ja an, dass der Artikel "eine Variante der Branenkosmologie" behandelt. Ich könnte mir vorstellen, dass auch Modelle mit anderen Anzahlen von Membranen ersonnen wurden.

Es gibt eine interessante Version der amerikanischen Physikerin Lisa Randall, die zwei Branen postuliert, die durch eine Zusatzdimension getrennt sind; in der einen Brane befindet sich unser Universum.
(Gutes Buch: Verborgene Universen: Eine Reise in den extradimensionalen Raum: Amazon.de: Lisa Randall, Hartmut Schickert: Bücher - darin werden auch verschieden weitere Theorien mit zusätzlichen Dimensionen erläutert.)

[Halman]

Soviel ich weiss, bietet die String Theorie da keine Erklärung, sondern verweist halt auf das zyklische Geschehen. Urknall --> Inflation --> Deflation--Urknall-->...

Aber eigentlich bietet doch gar keine Theorie irgendetwas "erstes ursächliches" an. Am Ende bleibt doch immer die Frage "Und was war davor?".

In kosmologischen Modellen, die von einen ewigen Kosmos ausgehen, wie bei einem zyklischem Universum, erübrigt sich die Frage, da der Kosmos schon immer da war, also ein unendliche Kette von Zyklen.

Beim ursprünglichen Urknall-Modell war die Idee ja, dass es kein "vorher" gab, sondern Zeit und Raum mit dem Urknall begannen.

Wobei diese Lösung unelegant erscheint, da die Anfangssingularität und ihre Expansion ohne Ursache postuliert werden müssen. Ferner kann uns der Urknall afaik die extrem fein abgestimmten Anfangsbedingungen nicht erklären.

Inzwischen geht es wohl eher in die Richtung ewiger Inflation, eines zyklischen Prozesses, eines Multiversums mit fortlaufend neuen Urknall-Ereignissen oder eines ewigen Universums, in dem es hin und wieder "knallt".

Zumindest sehend diese Theorien überwiegend die Entstehung unseres Universums aus dem Nichts vor (oder fast nichts). Nicht sehr befriedigend bisher, aber es ist vergleichsweise wenig an Voraussetzung nötig.

Mir erscheinen die modernen Kosmologischen Modelle recht spekulativ. Dazu passt mMn ein Zitat von Paul Dirac: "Die Theoretiker sind eifrig dabei, verschiedene Modelle des Universums zu basteln mit Annahmen, die ihnen gerade passen. Wahrscheinlich sind diese Modelle alle falsch." (Paul Dirac, Nobelpreisträger 1933, im Jahr 1968)
QUELLE

Branen, die nebeneinander schweben und aufeinander zufliegen und sich wieder entfernen, verlangen zumindest nach meinem Empfinden aber etwas mehr Unterbau - wo kommen sie her, warum bewegen sie sich gelegentlich aufeinander zu (und wieder weg)? Wie viele gibt es, wie groß sind sie?

Agent Scullie deutete ja an, dass der Artikel "eine Variante der Branenkosmologie" behandelt. Ich könnte mir vorstellen, dass auch Modelle mit anderen Anzahlen von Membranen ersonnen wurden.

Erweitert man Strings um eine Dimension, wie es in der Brane-Theorie der Fall ist, werden aus Strings Membranen. Dies inspierierte wohl die Idee, dass so eine Membran auch zu einem Universum anwachsen könnte.
Wie dies funktioniert, kann Agent Scullie sicherlich viel besser beantworten. Die Zitate Prof. Gerhard Börner und dem berühmten Kosmologen Andrei Linde lassen wohl den Schluss zu, dass die Branenkosmologie (zumindest die hier besprochende Variante von Paul Steinhardt und Neil Turok) mathematisch äußerst kompliziert ist.

Mein persönlichen Schwierigkeiten möchte ich mal folgendermaßen veranschaulichen: Ich mühe mich ab und besteige einen hohen Berg und tatsächlich kann ich die Sterne nun besser sehen. Doch nun begreife ich umso mehr, wie unerreichbar sie für mich sind. So geht es mir mit der Quantengravitation und insbesondere die Brane-Theorie. Die ist mir einfach zu hoch.

die frage - wo kommen sie her, oder wo drin befinden sich die branen, kann man immer weiter stellen. wo befindet sich das wo die branen drin sind ? Und wo befindet sich wiederum das drin ? usw. usw.

indemfall müsste man sagen es es unendliche bereiche gäbe worin sich irgendwas befindet - aber dann kann wiederum einer fragen: und worin sind die unendlichen bereiche ?

In der Brane-Kosmologie gibt es imho unsere drei bekannten Raumdimensionen, sieben weitere "eingerollte" Dimensionen (relevant für die winzigen Größenskalen der Strings von 10^-35m), die Zeitdimension (wobei ich nicht genau weiß, ob sie hier noch als primordiale Eigenschaft gilt) und eine elfte Raumdimesion, in der sich die Branes befinden.

ich denke da doch eher an membranen wo eine die innen und die andere die aussenseite ist. das eine umgibt das andere solange bis es BUMM macht und dann läufst umgekehrt.beide schwingen wie ein gummiband und irgendwann ist da kein halt mehr ( gravitation - da alle molekühle zerfallen duch ausdehnung und dann ist da nix mehr was masse und gravitation besitzt ) und das universum reist auseinander. alles verdichtet sich urplötzlich wieder aber an verschiedenen orten und diese beiden "hälften" klatschen zusammen und verschmelzen wieder zu einem neuen gummiband ( universum ) welches sich erneut ausdehnt

Du scheint mir eine eigene Variante der Branenkosmologie entwickeln zu wollen, die nur noch entfernt Ähnlichkeit mit dem Modell von Steinhardt und Turok aufweist, in der Du das afaik unwahrscheinliche Big Rip-Szenario einarbeitest. Warum eigentlich? Weil alle Molekühle usw. zu etwas Rätselhaften zerfallen sollen, dass keine Gravitation mehr erzeugt? Das leuchtet mir nicht ein.

auch da wieder fragbar: und wo ist das alles drin ?
wir können uns halt nix vorstellen was nur eine seite hat. selbst ne kugel hat nur eine seite, dennoch einen hohlraum oder innenschicht
man stelle sich eine kugel ohne innenseite/hohlraum oder raum vor. das geht nicht.
selbst das NICHTS ist wiederum etwas - nämlich NICHTS !

Das Wort NICHTS bezeichnet nicht etwas Seiendes, sondern das Fehlen jeglichen Seins. Mathemisch wäre es die Null.
Oder meinst Du mit NICHTS das Quantenvakuum?

Übrigens könnte man sich sehr wohl einen in sich positiv gekrümmten Raum ohne Innenseite und Hohlraum denken, sofern man eine innere Krümmung beschreibt, wie es Bernhard Riemann tat. In der ART wird die Raumzeit ohne Zuhilfenahme einer Einbettungsdimension gekrümmt.

Du beschreibst hingegen eine Fläche, welche in einer Einbettungsdimension eine äußere Krümmung zur Kugel erfährt. Eine Vorstellung, der ich selbst viele Jahre anhing. Begründen tust Du dies mit dem menschlichen Vorstellungsvermögen. Dieses ist aber begrenzt und nicht notwendigerweise ein guter Berater, wenn es darum geht, zu entscheiden, was möglich ist.

Das stimmt so nicht.
Das "Nichts", wo wir feststellen das dort nichts, also kein Raum, keine Zeit vorhanden ist, können wir uns halt nicht vorstellen. Weder gibt es Dunkelheit, noch Licht, keine Masse, keine Energie.
Wir können also das alles zwar schön beschreiben, aber wenn es darum geht es letztendlich bildlich zu erfassen, dann scheitern wir und selbst die Philosophie kann uns da nicht helfen. Diese Leere füllt dann wohl der Glaube aus bei vielen.

Das absolute Nichts ist deshalb schwerlich definiertbar, weil wir dazu neigen, etwas Seiendes zu beschreiben. Sobald wir eine Beschreibung abliefern, wäre damit ja Etwas. Das absolute Nichts schließt aber jedwedes sein aus, da ist nicht etwas, was man beschreiben könnte, sondern nichts. Selbst als Leere ließe es sich nicht beschreiben, da eine Leere einen Raum impliziert und dies wolltest Du ja auschließen.

Das absolute Nichts ist verschieden vom Quantenvakuum, welches ja Lawrence M. Krauss als Nichts (Nothing) bezeichnet und womit er das perfekte Vakuum meint, also der völlig leere Raum, in dem sehr wohl noch Zeit verfließt, erkennbar durch die Vakuumfluktuationen, die anzeigen, dass die Energie der Quantenfelder unscharf > also 0 ist.

[EREIGNISHORIZONT]

selbst das NICHTS ist wiederum etwas - nämlich NICHTS !

Das stimmt so nicht.
Das "Nichts", wo wir feststellen das dort nichts, also kein Raum, keine Zeit vorhanden ist, können wir uns halt nicht vorstellen. Weder gibt es Dunkelheit, noch Licht, keine Masse, keine Energie.
Wir können also das alles zwar schön beschreiben, aber wenn es darum geht es letztendlich bildlich zu erfassen, dann scheitern wir und selbst die Philosophie kann uns da nicht helfen. Diese Leere füllt dann wohl der Glaube aus bei vielen.

[Bakkad Baran]

die frage - wo kommen sie her, oder wo drin befinden sich die branen, kann man immer weiter stellen. wo befindet sich das wo die branen drin sind ? Und wo befindet sich wiederum das drin ? usw. usw.

indemfall müsste man sagen es es unendliche bereiche gäbe worin sich irgendwas befindet - aber dann kann wiederum einer fragen: und worin sind die unendlichen bereiche ?

ich denke da doch eher an membranen wo eine die innen und die andere die aussenseite ist. das eine umgibt das andere solange bis es BUMM macht und dann läufst umgekehrt.beide schwingen wie ein gummiband und irgendwann ist da kein halt mehr ( gravitation - da alle molekühle zerfallen duch ausdehnung und dann ist da nix mehr was masse und gravitation besitzt ) und das universum reist auseinander. alles verdichtet sich urplötzlich wieder aber an verschiedenen orten und diese beiden "hälften" klatschen zusammen und verschmelzen wieder zu einem neuen gummiband ( universum ) welches sich erneut ausdehnt

auch da wieder fragbar: und wo ist das alles drin ?
wir können uns halt nix vorstellen was nur eine seite hat. selbst ne kugel hat nur eine seite, dennoch einen hohlraum oder innenschicht
man stelle sich eine kugel ohne innenseite/hohlraum oder raum vor. das geht nicht.
selbst das NICHTS ist wiederum etwas - nämlich NICHTS !

[Mondkalb]

Ich erinnere mich nur an ein Beispiel aus einer Dokumentation. Da wurde gesagt, dass Branen, die zunächst eine Erweiterung der Strings sind, auch wachsen können, und eben auch so riesig werden könnten, dass sie unser ganzes Universum enthalten könnten.

[EREIGNISHORIZONT]

Branen, die nebeneinander schweben und aufeinander zufliegen und sich wieder entfernen, verlangen zumindest nach meinem Empfinden aber etwas mehr Unterbau - wo kommen sie her, warum bewegen sie sich gelegentlich aufeinander zu (und wieder weg)? Wie viele gibt es, wie groß sind sie?

Sind Branen nicht aus Verwirbelungen, oder Verdichtungen von Raum-Zeit entstanden? Quasi so wie Mehlklumpen in einem schlecht gerührten Eierkuchenteig? Ich weiss, das ist kein gutes Beispiel, aber ich entsinne mich sowas von Brian Greene gehört zu haben in seiner Doku über die String Theorie.