Wie kam das Universum ins Dasein?

[Agent Scullie]

Meine Frage bezog sich auf Singularitäten innerhalb unseres Universums. Sofern ich die allegemeine kosmologische Anfangssingularität meine, werde ich konkret von der Anfangssingularität sprechen, um Missverständnisse zu vermeiden.

Gemäß der ART handelt es sich bei Schwarzen Löchern um Singularitäten, in denen afaik die Zeitdilatation unendlich ist.

eine unendliche Zeitdilatation in Schwarzschildkoordinaten findet sich am EH, nicht in der zentralen Singularität. Der Innenraum eines schwarzen Loches kann mit Schwarzschildkoordinaten gar nicht beschrieben werden, entsprechend ist auch keine auf diese bezogene Zeitdilatation angebbar. In anderen Koordinaten, z.B. Kruskalkoordinaten, bleibt die Zeitdilatation überall endlich, auch an der Singularität. Deswegen kann diese ja in endlicher Kruskal-Koordinatenzeit erreicht werden, im Unterschied zum EH in Schwarzschildkoordinaten, der wird nicht in endlicher Schwarzschild-Koordinatenzeit erreicht.

Im Unterschied zur Anfangssingularität besteht das Schwarze Loch allerdings weiter. Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße ist imho ca. 13 Milliarden Jahre alt. Ist es von unserem Standpunkt aus betrachtet nicht so, dass dieses Schwarze Loch seit seiner Entstehung eine Weltlinie beschreibt?

ein Beobachter außerhalb des schwarzen Loches beobachtet seit 13 Mrd. Jahren ein schwarzes Loch, bzw. dessen gravitative Auswirkungen. Das heißt aber nicht, dass die zentrale Singularität eine zeitartige Weltlinie hätte, auf der 13 Mrd. Jahre Eigenzeit vergangen wären. Die Singularität ist, sofern das schwarze Loch nicht rotiert oder elektrisch geladen ist, raumartig.

Für mich sind Schwarze Löcher in dieser Hinsicht verwirrender, als die Anfangssingularität, welche ja bereits nach einer Planckzeit nicht mehr existierte.

wie kommst du auf die Planck-Zeit? Wir sind hier in der klassischen ART, da spielt die Planck-Zeit keine Rolle. Die kommt erst in der Quantengravitation ins Spiel. Die Anfangssingularität existiert unendlich kurz. Und die Singularität in einem schwarzen Loch, zumindest in den passenden Koordinaten bemessen, tut das ebenfalls. Nur dass an ihr Raum und Zeit enden, statt zu beginnen, wie an der Anfangssingularität.

Durchlaufen nicht auch Schwarze Löcher eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen? Wie lässt es sich damit vereinbaren, dass ihre Zeitkoordinate fix ist?

jetzt kombinierst du die Schwarzschildlösung des einzelnen schwarzen Loches mit der FLRW-Metrik des Universums als Ganzem. Das ist eine hochgradig nichttriviale Angelegenheit. Unterschiedliche Lösungen der ART-Feldgleichungen lassen sich nicht so einfach kombinieren.

Warum das? Ist denn hier die raumzeitliche Krümmung nicht mehr unendlich?

doch, sicher, sonst wäre es ja keine Singularität. Aber die Singularität ist eben zeitartig, deswegen können Signale ihr entkommen. Weit kommen sie allerdings nicht, nämlich nur bis zum inneren EH (rotierende oder elektrisch geladene schwarze Löcher haben zwei EHe, einen inneren und einen äußeren).

[Spocky]

Ja, sicherlich. Dennoch behaupte ich weiterhin, dass die Dimensionen der Raumzeit (Länge, Breite, Höhe und Zeit) senkrecht zueinander stehen. Daher erscheint mir auch ein Koordinatensystem mit senkrecht zueinander stehenden Achsen sinnvoll.

Genau das ist der Unterschied zwischen uns. Du nimmst das als richtig an, was dir am besten gefällt und ich sage, das kannst du nicht beweisen

[Halman]

Ich sehe nach wie vor nicht die Notwendigkeit eines rechtwinkligen Systems. Ich sehe auch nicht, weshalb sich bei anderen Winkeln weniger Freiheiten ergeben sollten. Wie gesagt, du kannst selbst bei 1°-Winkeln jeden Punkt darstellen.

Ja, sicherlich. Dennoch behaupte ich weiterhin, dass die Dimensionen der Raumzeit (Länge, Breite, Höhe und Zeit) senkrecht zueinander stehen. Daher erscheint mir auch ein Koordinatensystem mit senkrecht zueinander stehenden Achsen sinnvoll.

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die Singularität tut dies nicht, ganz recht - genauso wie jede andere raumartige Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dinge, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen dabei eine Abfolge solcher raumartiger Hyperflächen, und die allererste Hyperfläche, auf der diese Dinge ihren Durchlauf durch die Abfolge der Hyperflächen starten, ist die Singularität. Die Singularität schreitet nicht in der Zeit voran, ebensowenig wie die übrigen Hyperflächen - sie werden lediglich von Dingen, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen.

Ja, danke, Agent Scullie. Diese Erklärung gefällt mir außerordentlich gut.

und das erste Glied der Kette befindet sich in der Singularität.

Ja, alle Weltlinien gehen ja aus der Anfangssingularität hervor.

so wie die jeder anderen Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht - gar nicht.

Bezogen auf die Anfangssingularität ist dies natürlich korrekt. Bei all den Gedanken, die mir durch den Kopf gingen, habe ich versehendlich vergessen, deutlich zu machen, dass ich von Singularitäten im allgemeinen sprach.

die Frage ist, was der Sinn dieser Aussage sein soll. Die Feststellung, dass sich etwas nicht verändert, impliziert, dass prinzipiell die Möglichkeit bestünde, dass es sich eben doch verändern könnte, und diese Möglichkeit nur eben nicht umgesetzt ist. Bezüglich was soll sich aber die Zeitkoordinate von etwas, das dem Universum zu einem festen Zeitpunkt entspricht, verändern? Bezüglich der Zeit ja nicht, bezüglich dieser ist ja gar keine Änderung definiert.

Meine Frage bezog sich auf Singularitäten innerhalb unseres Universums. Sofern ich die allegemeine kosmologische Anfangssingularität meine, werde ich konkret von der Anfangssingularität sprechen, um Missverständnisse zu vermeiden.

Gemäß der ART handelt es sich bei Schwarzen Löchern um Singularitäten, in denen afaik die Zeitdilatation unendlich ist. Im Unterschied zur Anfangssingularität besteht das Schwarze Loch allerdings weiter. Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße ist imho ca. 13 Milliarden Jahre alt. Ist es von unserem Standpunkt aus betrachtet nicht so, dass dieses Schwarze Loch seit seiner Entstehung eine Weltlinie beschreibt? Wenn ich mir dies in einer Grafik vorstelle, könnte mich dies schnell zu den Fehlschluss verleiten, dass es bereits 13. Milliarden Jahre alt sei, dabei altert das Schwarze Loch doch überhaupt gar nicht.
Für mich sind Schwarze Löcher in dieser Hinsicht verwirrender, als die Anfangssingularität, welche ja bereits nach einer Planckzeit nicht mehr existierte.

und durchlaufen dabei eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen, von denen die allererste die Anfangssingularität ist.

Durchlaufen nicht auch Schwarze Löcher eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen? Wie lässt es sich damit vereinbaren, dass ihre Zeitkoordinate fix ist?

was meinst du hier mit "von außen betrachtet"? Und wieso ist sie "von außen betrachtet" auch in der Zukunft noch da?

Weil ich hier von Schwarzen Löchern innerhalb unseres Universums sprach. Dies hätte ich natürlich deutlicher kenntlich machen sollen.
Natürlich existiert die Anfangssingularität nur am Anfang. Wobei ein Konstrukt, welches nur bei t = t0 existiert, für mich schwerlich greifbar ist.

ach ja? Das wäre mir neu.

Nein, nein, ich sprach hier von Schwarzen Löchern im allgemeinen, nicht von der Anfangssingularität. Diese durchlauf natürlich keinesfalls eine Weltlinie.

ähm, wir reden hier von einer kosmologischen Singularität, nicht von einer Singularität im Zentrum eines schwarzen Loches.

Ja, Du hast recht. Da habe ich wohl für reichlich Verwirrung gesorgt. Ich wollte ich Dich eben an meiner Verwirrung teilhaben lassen.

Wobei es bei der Singularität in einem schwarzen Loch ähnlich ist, zumindest wenn sie raumartig ist, wie bei einem nichtrotierenden, nicht elektrisch geladenen schwarzen Loch. In Schwarzschildkoordinaten scheint die Singularität tatsächlich eine Weltlinie zu haben, die aus der Vergangenheit in die Zukunft verläuft. Das täuscht jedoch, da die Schwarzschildkoordinaten am Ereignishorizont eine Raum-Zeit-Inversion erfahren: die Zeitkoordinate wird raumartig, die Radialkoordinate zeitartig. Ein besseres Bild liefern die Kruskalkoordinaten, dort wird die Singularität korrekt als zukünftige raumartige Hyperfläche dargestellt.

Leider übersteigt dies meinen Horizont.

Wenn das schwarze Loch rotiert oder elektrisch geladen ist, kann die Singularität allerdings auch zeitartig sein, dann hat sie tatsächlich eine Weltlinie, auf der die Zeit voranschreitet.

Warum das? Ist denn hier die raumzeitliche Krümmung nicht mehr unendlich?

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ja mag sein. es gibt eben leute die alles wissenschaftlich und mathematisch und auf fakten basierend sehen - nur ist das auch eine art der wahrnehmung.

Ja, diese Wahrnehmung in Form von Beobachtungen und Messungen ist afaik objektivierbar, da sie unabhängig vom Subjekt verifizierbar ist.

die andere sache ist noch der glauben es könnte anders sein und die vorstellung das es anders sein könnte. es muss nicht zwangsläufig alles der physik folgen oder mathematisch berechenbar sein.
und das wir nicht alles wahrnehmen können ist auch klar - vieles kann man nur vermuten.
der mensch hat nicht umsonst ne menge fantasie - und dort ist alles möglich

Die Fantasie ist sicherlich einer Bereichung, die sinnvoll eingesetzt wichtige Impulse für die Forschung liefern kann.
Einstein soll gesagt haben: „Was wirklich zählt, ist Intuition.“ Auf die Ideen kommt es an, die den Forscher inspirieren. Aus diesen Ideen können mithilfe der Mathematik wissenschaftliche Theorien entspringen.

An dieser Stelle möchte ich an einige Gedanken aus meinem Posting Von der Naturphilosophie zur Naturwissenschaft erinnern:

Zitat aus "Die Evolution der Physik" (Einstein, Infeld), Seite 298:
... Auf die Grundideen kommt es bei der Aufstellung einer physikalischen Theorie in erster Linie an. In wissenschaftlichen Werken wimmelt es zwar von komplizierten mathematischen Formeln, doch entspringt jede physikalische Theorie aus einem Denkvorgang, einer Idee, und nicht etwa aus Zahlengebilden. Später, wenn es an die Ausarbeitung einer quantitativen Theorie geht, müssen diese Gedanken in eine mathematische Form gebracht werden, da sie sich sonst nicht experimentell nachprüfen lassen. ....

Übereinstimmend stellt Honerkamp klar:

Zitat von Prof. Josef Honerkamp:
Die Theorien gewinnen ihre Identität und ihre Überzeugungskraft durch ihren Erfolg auf der formal mathematischen Ebene, nur auf dieser können sie auch experimentell geprüft werden.

Zurecht wies Du darauf hin, dass "nicht zwangsläufig alles ... mathematisch berechenbar sein" müsse, doch erstaunlicherweise lässt sich unsere Welt in der Tat mathematisch beschreiben. Ja, die "Königin der Wissenschaften" erwies sich als ein unverzichtbares Werkzeug bei der Erkenntnisgewinnung. Carl Friedrich von Weizsäcker stellte fest: „Die Natur ist nicht subjektiv geistig; sie denkt nicht mathematisch, aber sie ist objektiv geistig; sie kann mathematisch gedacht werden. Das ist vielleicht das Tiefste, was wir über sie wissen.“

Hierzu mag folgender einstein'sche Gedanke passen: "Das Unverständlichste am Universum ist im Grunde, daß wir es verstehen können." (Leider kenne ich den Kontext nicht, aber ich tippe mal, dass er sich auf die ART bezog.)

Doch am Anfang steht die Vorstellungskraft, die uns ermöglich, Ideen zu entwickeln. Albert Einstein drückte dies so aus:

• "Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited." ("Fantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt.")
• Logic will get you from A to Z; imagination will get you everywhere. (Vernunft wird dich von A bis Z bringen; Fantasie bringt dich überall hin.)

Es ist die Faszination für das "Wunder" Universum, die in uns [hoffentlich] die Neugier weckt, immer weiter Fragen zu stellen. Denn, wie Einstein sagte: "Das Schönste, was wir erleben können, ist das Geheimnisvolle. Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege von wahrer Kunst und Wissenschaft steht. Wer es nicht kennt und sich nicht mehr wundern, nicht mehr staunen kann, der ist sozusagen tot und sein Auge ist erloschen."

Weitere Zitate kannst Du (könnt ihr) in diesen Links finden:
ZITATE-ONLINE.DE +++ Zitate von Albert Einstein
Zitate und Sprüche zur Physik

dasselbe ist mit unserem wissen verknüpft. wir wissen einiges - das erscheint uns viel, dennoch könnte man behaupten das wir noch nichts wissen.
ansonsten müsste man behaupten und mathematisch errechnen können ab wann wir alles über das universum wissen und wieviel man wissen kann.

Dies können wir allenfalls erahnen und auch hierin gehen die Meinungen auseinander. Soweit mir zu Ohr gekommen ist, soll Hawking diesbezüglich bescheidener geworden sein. Möglicherweise werden wir nie zur Weltformel gelangen.

stellt sich mir die frage, was passiert wenn einestages der punkt erreicht wird wo man wirklich alles weiss ? wonach soll man dann noch streben ?
indem moment könnte man sagen - ab da ist das leben ganz schön öde - nix neues mehr.

So dachte man in der Tat am Ende des 19. Jahrhundert. Hierzu eine kleine Anekdote von Max Planck:

Zitat aus Skurrile Quantenwelt (Seiten 4 - 5):
MAX PLANCK (1858 - 1947), den man vollkommen zurecht als den Vater der Quantentheorie bezeichnen kann, zweifelte einst als junger Mann daran, ob es überhaupt vielversprechend sein kann, Physik zu studieren, obgleich er ein starkes Interesse für diese fundamentalste aller Naturwissenschaften empfand. Gutmütig riet ihm daraufhin ein bekannter Physikprofessor davon ab, indem er betonte, in der Physik wäre schon alles Wesentliche erforscht und entdeckt worden. PLANCK tat jedoch wahrhaftig gut daran, diesen freundlich gemeinten Rat zu ignorieren, den seine späteren Arbeiten sollten eine grundlegend neue Ära im Kanon der Physik einläuten, ja eine physikalische Revolution auslösen. Im Jahre 1900 schließlich entdeckte PLANCK eine zuvor angeahnte Facette der Natur: die Quantisierung im Mikrokosmos.

Daraus entnehme ich, dass wir nicht so voreilig denken sollten, wir hätten in Kürze alles enträtselt.

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1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?

Dies kann Agent Scullie sicherlich viel besser erklären, aber ich versuche es einfach mal. Da die verdimensionale Raumzeit schwerlich vorstellbar ist, lass uns einen einfachen Trick anwenden und den Raum einfach um eine Dimension reduzieren. Dieser 2D-Raum unserer Vorstellung soll stellvertretend für den 3D-Raum stehen.
Da wir nun die Welt räumlich in einer vorgestellen Fläche beschreiben, können wir die dritte Dimension dazu nutzen, die Zeit zu veranschaulichen. Dies könnte man sich wie ein Daumenkino vorstellen. Jede Blatt repäsentiert eine Hyperfläche, der ganze Stapel von Hyperflächen wäre die Raumzeit.

2. Wie kann Zeit und Raum gleichzeitig entstanden sein wenn doch Ziet den Raum braucht und Raum die Zeit um zu existieren?

Dies erinnert mich an das Problem mit dem Ei und die Henne, mit der Fragestellung, was denn zuerst da war. Beim Ei und der Henne gibt es einen unleugbaren Zusammenhang, dennoch sind das Ei und die Henne eigenständig existente Dinge.

Bei Raum und Zeit verhält es sich anders. Zwar denken wir in diesen Begriffen, doch dank Einstein und Minkowski erkannte man, dass sie keinen eigenständigen Charakter aufweisen, sondern EIN Kontinuum bilden: Raum und Zeit sind nur die "Schatten" der Raumzeit.
Die Anfangssingularität (Urknall) stellt gewissermaßen einen "Rand" der Raumzeit dar (der Schwarze Punkt unten der Grafik).

Die drei Hyperflächen stellen "Schnitte" durch die Raumzeit dar. Daran können wir sehen, dass der Raum expandiert (die Raumzeit kann nicht expandieren, denn sie umfasst ja alle Hyperflächen).

3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?

Bewegung setzt einen Zeitablauf voraus, d.h. eine Änderung der Zeitkoordinaten. In einer Singularität gibt es keinen Zeitablauf und daher ist dort auch nichts in Bewegung. Allerdings ist keinesfalls gesichert, dass Singularitäten wirklich existieren.

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

Darf ich Dich bitten, die Frage zu präzisieren?

5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?

Agent Scullie bezog sich auf die Anfangssingularität und diese gibt es nur am Anfang.

6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?

Indem man ihn mathematisch definiert. In der relativistischen Physik spielt die Geometrie eine sehr große Rolle. Da die Relativitätstheorie noch klassisch formuliert ist, erlaubt sie auch unendlich große und kleine Werte und damit auch die 0.

7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

1. Die Anfangssingularität (unendliche Dichte) lag nur am Anfang t = t0 vor. Mit der Expansion des Raumes wurde die Dichte endlich.
Ein Schwarzes Loch existiert mit seiner Entstehung hingegen weiter. Die Quasare (supermaßive Schwarze Löcher) exisitieren bereits seid mehreren Milliarden Jahren in unserem Universum.

2. ALLES kam aus der Anfangssingularität hervor. Bei Schwarzen Löchern ist dies offentlichtlich nicht der Fall.

3. Die Anfangssingularität hat keine räumliche Umgebung. Dort, wo in der Grafik der Punkt ist, der die Anfangssingularität markiert, gibt es ja nur diese. Diese ist zur Zeit t = t0 das gesamte Universum.
Bei Schwarzen Löchern gibt es hingegen eine Umgebung, in der die Raumzeit gekrümmt ist - das Gravitationsfeld des Schwarzen Loches.

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ich möchte hinzufügen das wenn die zeit stillsteht ist es eine wahrnehmung der still stehenden zeit - still stehen bzw. kein ablaufen der zeit ist ja nicht möglich.

Das sagt Dir dein gesunder Menschenverstand, richtig? „Der gesunde Menschenverstand ist eigentlich nur eine Anhäufung von Vorurteilen, die man bis zum 18. Lebensjahr erworben hat.“ (Albert Einstein)

wenn sie z.B. 2 Sekunden oder eine Stunde still steht hat die zeit ja diese zeit benötigt um den stillstand aufrechtzuhalten

sie könnte auch solangsam ablaufen das es milliarden jahre dauert eine bewegung wahrzunehmen bzw. eine veränderung, steht jedoch nicht still auch wenn wir es als stillstand bestätigen würden.

Die Zeitdilatation ist experimentell nachgewiesen. Atomuhren laufen schneller, je weiter sie vom Gravitationszentrum der Erde entfernt sind, bspw. auf einen Berg. Näher am Gravitationszentrum schwingen die Atome langsamer.
Bei Schwarzen Löchern wird die raumzeitliche Krümmung (Gravitation) laut der ART so stark, dass sie zu einer unendlichen, gravitativen Zeitdilatation führt - so als wäre die Zeit "eingefroren". Es vergeht gar keine Zeit mehr.

eine andere frage

wenn es theoretisch andere universen gibt ( paralleluniversum z.B. ) aber diese universen nicht miteinander interagieren weil sie nicht im selben raum sind - dann könnten diese auch andere zeitabläufe haben, sprich wie der raum ist auch die zeit mehrfach vertreten da jedes universum doch dann seine eigene raumzeit hat ?
ansonsten wären andere universen zumindest auf der zeitebene miteinander verbunden

Sicherlich könnte man sich andere Universen vortellen, welche topologisch von unserem getrennt sind, sozusagen eine Vielzahl voneinander unabhängiger Raumzeiten. Die Frage ist nur, warum man so eine Hypothese aufstellen sollte.

Gibt es denn Deiner Ansicht nach irgendwas, was dafür spricht?

Falls Du die Absicht hast, diese Thematik nicht nur aus dem physikalischem Blickwinkel zu diskutieren, lade ich Dich ein, meinen Begleit-Thread Warum existieren wir? wieder zu beleben.

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Soeben ist mir aufgefallen, dass bereits die Experten auf die Fragen geantwortet haben, als ich an diesem wohl etwas zu lang geratenem Beitrag gearbeitet habe.

[Agent Scullie]

1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?

der Begriff der Hyperfläche ist eine Verallgemeinerung des Begriffes der Fläche. Eine Fläche hat zwei Dimensionen, eine Hyperfläche kann auch drei oder noch mehr Dimensionen haben. Dass man dann nicht einfach "Raum" sagt, sondern extra de Begriff der Hyperfläche einführt, hängt damit zusammen, dass betont werden soll, dass eine solche Hyperfläche ein Schnitt durch einen höherdimensionalen Raum ist (z.B. ist der 3-dim. Anschauungsraum eine Schnitt durch die 4-dim. Raumzeit), so wie eine 2-dim. Fläche ein Schnitt durch den 3-dim. Raum ist.

2. Wie kann Zeit und Raum gleichzeitig entstanden sein wenn doch Ziet den Raum braucht und Raum die Zeit um zu existieren?

inwieweit man überhaupt davon sprechen kann, dass Raum und Zeit "gleichzeitig" entstanden seien, habe ich ja schon erläutert, siehe Posting #144.

"Vor" der Zeit kann nichts entstehen, da "vor" erst durch deie Zeit selbst definiert wird. Folglich kann auch der Raum nicht "vor" der Zeit entstanden sein. Das einzige, was denkbar wäre, wäre, dass der Raum erst nach der Zeit entstand. Aber nur, wenn die Zeit nicht den Raum benötigt, um zu existieren. Wenn die Zeit den Raum benötigt, um zu existieren, muss der Raum mit der Zeit entstanden sein.

3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?

sofern die Singularität raumartig ist, entspricht sie nur einem einzigen Zeitpunkt. Wenn es eine Anfangssingularität ist, verbringt ein Testteilchen, das sich durch die Raumzeit bewegt, nur einen Augenblick in dieser und ist dann woanders (außerhalb der Singularität). Ist es eine Endsingularität, hört die Raumzeit an ihr auf, die Weltlinie eines Teilchens endet an ihr, aber nicht damit das Teilchen von da an unbewegt in der Singularität verbleibt, sondern es gibt dann schlicht kein "von da an", da die Raumzeit dort ja endet.

Ist die Singularität zeitartig - wie in einem rotierenden oder elektrisch geladenen schwarzen Loch - kann sie sich als Ganzes bewegen, außerdem können Teilchen in sie eintreten und sie verlassen.

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

da kann ich dir leider keine Antwort drauf geben, da musst du dich an jemanden wendet, der die Ansicht vertritt, es stünde alles still (oder es gebe Situationen, in denen alles stillstünde).

5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?

ein Singularität ist ein Zustand unendlicher Dichte. Es muss also Materie auf ein unendlich kleines Raumvolumen komprimiert werden. Das passiert nicht einfach so. Dazu muss schon ein Himmelskörper zu einem schwarzen Loch kollabieren, oder das Universum als Ganzes muss in sich zusammenstürzen. Derzeit expandiert das Universum ab, und wie es derzeit aussieht, wird es das auf immer tun.

6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?

das ist ganz einfach. Man hat freie Koordinatenwahl. Es hindert einen also niemand daran, einfach den jetzigen Zeitpunkt als t = 0 zu bezeichnen und diesen dann zu erforschen.

Wenn es dir weniger darum geht, dass die Zeitkoordinate den Wert 0 hat, sondern um den Zustand einer Anfangssingularität: ja, so einen zu untersuchen, ist in der Tat schwierig. Die bisherigen kosmischen Beobachtungen erlauben nur Rückschlüsse auf ein Stadium, das im kosmologischen Standardmodell etwa 3 Minuten nach dem Urknall liegen würde.

7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

ein schwarzes Loch ist keine Singularität, sondern es hat eine solche in seinem Zentrum. Eine solche Singularität im Zentrum eines schwarzen Loches unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von einer kosmologischen Anfangssingularität wie dem Urknall. Zum einen ist es eine Endsingularität, keine Anfangssingularität. An ihr enden die Dinge, statt dass sie beginnen. Zum zweiten lässt sich bei einer kosmologischen Anfangssingularität jede Weltlinie eines Teilchens im Universum zu ebenjener Anfangssingularität zurückverfolgen, d.h. alles ging aus ihr hervor. In der Singularität in einem schwarzen Loch endet aber umgekehrt nicht die Weltlinie jedes Teilchens, in sie fallen nur Teilchen, die in das schwarze Loch fallen. Wenn du so willst, ist sie lokal, nicht global. Man kann ihr entkommen, sofern man es vermeidet, in das zugehörige schwarze Loch zu fallen. Einer kosmologischen Endsingularität, zu der das Universum eventuell einmal zusammenstürzen wird, könnte man hingegen nicht entkommen. Und noch ein wesentlicher Unterschied ist, dass schwarze Löcher und damit auch die Singularitäten in ihnen auf der Schwarzschildmetrik basieren, d.h. man nimmt eine sphärisch symmetrische Materieverteilung an (deren Radius im Falle einer Singularität halt null ist) mit leerem Raum drum herum. Das Universum als Ganzes, und damit auch die Anfangssingularität des Urknalls, wird hingegen durch die Robertson-Walker-Metrik beschrieben, in der der gesamte Raum homogen mit Materie ausgefüllt ist.

Kann mir jemand diese Fragen verständlich beantworten?

ich hoffe, ich konnte dir ein Stück weit weiterhelfen.

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ich möchte hinzufügen das wenn die zeit stillsteht ist es eine wahrnehmung der still stehenden zeit - still stehen bzw. kein ablaufen der zeit ist ja nicht möglich.

wenn sie z.B. 2 Sekunden oder eine Stunde still steht hat die zeit ja diese zeit benötigt um den stillstand aufrechtzuhalten

sie könnte auch solangsam ablaufen das es milliarden jahre dauert eine bewegung wahrzunehmen bzw. eine veränderung, steht jedoch nicht still auch wenn wir es als stillstand bestätigen würden.

wenn wir uns mal die relativistische Zeitdilatation ansehen (nehmen wir gleich die allgemein-relativistische), dann kann die sich auf zwei Weisen äußeren.

Einmal kann eine Koordinatenzeit gegeben sein, und die von einer Uhr zwischen zwei Ereignissen, die auf der Weltlinie der Uhr liegen, als verstrichen angezeigte Eigenzeit von der Koordinatenzeitdifferenz zwischen beiden Ereignissen abweichen. Beispiel: die Ereignisse sind "Uhr zeigt 10:00 Uhr an" und "Uhr zeigt 11:00 Uhr an", dann ist für die Uhr eine Stunde Eigenzeit verstrichen, die Koordinatenzeitdifferenz zwischen beiden Ereignissen beträgt jedoch vielleicht zwei Stunden. Da die Koordinatenzeit jedoch beliebig wählbar ist, ist diese Form der Zeitdilatation ziemlich bedeutungslos. Man könnte die Koordinatenzeit z.B. auch so wählen, dass die Koordinatenzeitdifferenz der verstrichenen Eigenzeit entspricht, also hier nur eine Stunde beträgt.

Die andere Weise, wie sich die Zeitdilatation äußern kann, ist, dass sich zwei Uhren zweimal begegnen, und für beide Uhren zwischen den beiden Begegnungen unterschiedlich viel Eigenzeit verstrichen ist. Z.B. können bei der ersten Begegnung beide Uhren 10:00 Uhr anzeigen, und bei der zweiten Begegnung zeigt eine Uhr 14:00 Uhr an, die andere hingegen 16:00 Uhr. Bei jeder Uhr für sich betrachtet kann man die Koordinatenzeit so wählen, dass sie stets mit der Eigenzeit der Uhr übereinstimmt, nur für beide Uhren zugleich geht das nicht.

eine andere frage

wenn es theoretisch andere universen gibt ( paralleluniversum z.B. ) aber diese universen nicht miteinander interagieren weil sie nicht im selben raum sind - dann könnten diese auch andere zeitabläufe haben, sprich wie der raum ist auch die zeit mehrfach vertreten da jedes universum doch dann seine eigene raumzeit hat ?

wenn wir nach der ART gehen, würden andere Universen andere Raumzeit-Mannigfaltigkeiten sein, es gäbe also keine gemeinsame in allen Universen gleichermaßen existierende Zeit. Zeit wäre nur pro Einzeluniversum definiert. Nimm als Analogie für eine Raumzeit-Mannigfaltigkeit die Erdoberfläche. Auf der gibt es zwei Koordinaten (=Dimensionen), Längengrad und Breitengrad. Der Längengrad steht jetzt als Analogie für den Raum (die drei Raumdimensionen), der Breitengrad für die Zeit. Ein anderes Universum, im Sinne einer anderen Raumzeit-Mannigfaltigkeit, wäre dann z.B. die Oberfläche des Mondes. Offensichtlich können Längen- und Breitengrad der Erdoberfläche nicht auf die Mondoberfläche angewandt werden, vielmehr hat die Mondoberfläche ihr eigenes Längen- und Breitengrad-Systen. In dem Sinne hat jedes Universum einen eigenen Raum und seine eigene Zeit.

[Dannyboy]

Bedingt eigentlich Zeit die Entropie oder umgekehrt?

Weder...,noch. Aber da die Entwicklung der Entropie im Universum unidirektional ist,erhält die Zeit eine eindeutige Richtung. Wir können Vergangenheit und Zukunft unterscheiden.

Hier schreibt der Martin Bäker noch etwas interessantes zur Zeit

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012/09/19/warum-die-zeit-nicht-vergeht/

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3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?

Warum sollte man das tun wollen?

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

Nichts.

5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?

Im Grunde kann es das.

6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?

Mit der Mathematik.

7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

schwarze Löcher befinden sich in einem Raum.

[EREIGNISHORIZONT]

Bedingt eigentlich Zeit die Entropie oder umgekehrt?

[Bakkad Baran]

ich möchte hinzufügen das wenn die zeit stillsteht ist es eine wahrnehmung der still stehenden zeit - still stehen bzw. kein ablaufen der zeit ist ja nicht möglich.

wenn sie z.B. 2 Sekunden oder eine Stunde still steht hat die zeit ja diese zeit benötigt um den stillstand aufrechtzuhalten

sie könnte auch solangsam ablaufen das es milliarden jahre dauert eine bewegung wahrzunehmen bzw. eine veränderung, steht jedoch nicht still auch wenn wir es als stillstand bestätigen würden.

eine andere frage

wenn es theoretisch andere universen gibt ( paralleluniversum z.B. ) aber diese universen nicht miteinander interagieren weil sie nicht im selben raum sind - dann könnten diese auch andere zeitabläufe haben, sprich wie der raum ist auch die zeit mehrfach vertreten da jedes universum doch dann seine eigene raumzeit hat ?
ansonsten wären andere universen zumindest auf der zeitebene miteinander verbunden

[Area51 1/2]

1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?
2. Wie kann Zeit und Raum gleichzeitig entstanden sein wenn doch Ziet den Raum braucht und Raum die Zeit um zu existieren?
3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?
4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?
5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?
6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?
7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

Kann mir jemand diese Fragen verständlich beantworten?

[EREIGNISHORIZONT]

ein mensch von vor 2000 jahren hätte sich nie dasselbe vorstellen können wie wir heute ( urknall usw. ), wir aber können uns das vorstellen was er konnte ( götter, himmel und hölle usw. )

Sicherlich hätte sich ein Mensch vor 2000 Jahren nicht die selben Dinge vorstellen können, wie wir es heute tun, aber ob wir uns wirklich alles so vorstellen können, wie es die Menschen vor 2000 Jahren im Bezug auf das All konnten, wage ich zu bezweifeln.
Bis heute ist ein großer Teil der Beobachtungsweise von zB den Mayas noch immer nicht gelöst. Damals hatten die Menschen vielleicht An- und Einsichten, welche wir heute nicht mehr nachvollziehen können.

[Bakkad Baran]

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?



Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden. Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?


Dies ist natürlich ein Problem der Semantik, welches im Grunde ähnlich gelagert ist, wie in den Postings von Bakkad Baran. Wir Menschen denken im allgemeinen in den Begriffen von Raum und Zeit, entsprechend ist auch unsere Sprache entwickelt. Daher verfalle ich immer wieder in diese Ausdrucksweise.
Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.
Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft. Eine Singularität tut dies nicht. (Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)


Mit "verweilen" beabsichtigte ich im Grunde das Selbe auszudrücken, wie mit "immer".

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt. Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?
Daher meine obige Frage, wie denn die Weltlinie einer Singularität korrekt darzustellen ist.


@Bakkad Baran
Ich denke, Agent Scullie will uns nur helfen, Fehlschlüsse zu erkennen und zu vermeiden, die sich aus der Alltags-Terminologie ergeben können.

ja mag sein. es gibt eben leute die alles wissenschaftlich und mathematisch und auf fakten basierend sehen - nur ist das auch eine art der wahrnehmung.

die andere sache ist noch der glauben es könnte anders sein und die vorstellung das es anders sein könnte. es muss nicht zwangsläufig alles der physik folgen oder mathematisch berechenbar sein.
und das wir nicht alles wahrnehmen können ist auch klar - vieles kann man nur vermuten.
der mensch hat nicht umsonst ne menge fantasie - und dort ist alles möglich

im grunde könnte man sagen - wir haben zugriff auf ein anderes universum welches wir nicht wahrnehmen aber beeinflussen können - eben mit unserer vorstellungskraft.
aber auch der sind grenzen gesetzt. ein mensch von vor 2000 jahren hätte sich nie dasselbe vorstellen können wie wir heute ( urknall usw. ), wir aber können uns das vorstellen was er konnte ( götter, himmel und hölle usw. )

dasselbe ist mit unserem wissen verknüpft. wir wissen einiges - das erscheint uns viel, dennoch könnte man behaupten das wir noch nichts wissen.
ansonsten müsste man behaupten und mathematisch errechnen können ab wann wir alles über das universum wissen und wieviel man wissen kann.

stellt sich mir die frage, was passiert wenn einestages der punkt erreicht wird wo man wirklich alles weiss ? wonach soll man dann noch streben ?
indem moment könnte man sagen - ab da ist das leben ganz schön öde - nix neues mehr.

[Liopleurodon]

so wie es im Raum kartesische Koordinatensysteme gibt, wo alle Raumachsen senkrecht zueinander stehen, und nicht-kartesische Koordinatensysteme, zu denen u.a. solche gehören, bei denen die Winkel zwischen den Raumachsen ungleich 90° sind, gibt es auch in der Raumzeit Koordinatensysteme, in denen die Raumachsen senkrecht zueinander sind und die Zeitachse senkrecht zu den Raumachsen (statt "senkrecht" sagt man dann allerdings gerne "orthogonal") steht, und solche Koordinatensysteme, bei denen das nicht der Fall ist. In einer flachen Raumzeit gibt es unter den Koordinatensystemen des ersten Typs, den orthogonalen Koordinatensystemen, eine besondere Klasse, die sog. Inertialsysteme. Bei denen sind nicht nur alle Achsen senkrecht bzw. orthogonal zueinander, die Koordinatenlinien sind zudem Geraden. Inertialsysteme entsprechend damit den Bezugssystemen gleichförmig bewegter Beobachter.

Man könnte zwar auch mit anderen Koordinatensystem als Inertialsystemen arbeiten, jedoch sind Inertialsysteme besonders bequem, ebenso wie kartesische Koordinatensysteme in einem flachen Raum. Ist hingegen die Raumzeit gekrümmt, so lassen sich keine Inertialsysteme mehr konstruieren, ebenso wie sich in einem gekrümmten Raum keine kartesischen Koordinatensysteme konstruieren lassen. Es ist dann aber immer noch komfortabel, Koordinatensysteme zu verwenden, bei denen die Achsen senkrecht/orthogonal zueinander sind.

Die Bevorzugung rechter Winkel hat bei uns Menschen allerdings kulturhistorische Gründe, die hauptsächlich mit unserer bevorzugten Bauweise mit rechtwinkligen Ziegeln zu tun haben. Ich stelle mir gerade eine fremde intelligente Spezies vor, die in Waben baut und daher leichter auf Hexagons und die daraus sich ergebenden Winkel kommt.

[Agent Scullie]

Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

die Singularität tut dies nicht, ganz recht - genauso wie jede andere raumartige Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dinge, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen dabei eine Abfolge solcher raumartiger Hyperflächen, und die allererste Hyperfläche, auf der diese Dinge ihren Durchlauf durch die Abfolge der Hyperflächen starten, ist die Singularität. Die Singularität schreitet nicht in der Zeit voran, ebensowenig wie die übrigen Hyperflächen - sie werden lediglich von Dingen, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden.

und das erste Glied der Kette befindet sich in der Singularität.

Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?

so wie die jeder anderen Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht - gar nicht.

Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.

die Frage ist, was der Sinn dieser Aussage sein soll. Die Feststellung, dass sich etwas nicht verändert, impliziert, dass prinzipiell die Möglichkeit bestünde, dass es sich eben doch verändern könnte, und diese Möglichkeit nur eben nicht umgesetzt ist. Bezüglich was soll sich aber die Zeitkoordinate von etwas, das dem Universum zu einem festen Zeitpunkt entspricht, verändern? Bezüglich der Zeit ja nicht, bezüglich dieser ist ja gar keine Änderung definiert.

Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft.

und durchlaufen dabei eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen, von denen die allererste die Anfangssingularität ist.

Eine Singularität tut dies nicht.

so wie die übrigen Hyperflächen, die wir durchlaufen.

(Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)

was meinst du hier mit "von außen betrachtet"? Und wieso ist sie "von außen betrachtet" auch in der Zukunft noch da?

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt.

ach ja? Das wäre mir neu.

Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?

ähm, wir reden hier von einer kosmologischen Singularität, nicht von einer Singularität im Zentrum eines schwarzen Loches.

Wobei es bei der Singularität in einem schwarzen Loch ähnlich ist, zumindest wenn sie raumartig ist, wie bei einem nichtrotierenden, nicht elektrisch geladenen schwarzen Loch. In Schwarzschildkoordinaten scheint die Singularität tatsächlich eine Weltlinie zu haben, die aus der Vergangenheit in die Zukunft verläuft. Das täuscht jedoch, da die Schwarzschildkoordinaten am Ereignishorizont eine Raum-Zeit-Inversion erfahren: die Zeitkoordinate wird raumartig, die Radialkoordinate zeitartig. Ein besseres Bild liefern die Kruskalkoordinaten, dort wird die Singularität korrekt als zukünftige raumartige Hyperfläche dargestellt.

Wenn das schwarze Loch rotiert oder elektrisch geladen ist, kann die Singularität allerdings auch zeitartig sein, dann hat sie tatsächlich eine Weltlinie, auf der die Zeit voranschreitet.

- - - Aktualisiert - - -

@ Halman: Zu deinem Posting #156: Ich hoffe, du begreifst, dass nur in einem kartesischen Kooordinatensystem die Achsen jeweils einen 90°-Winkel bilden, wie dies auch in der von dir geposteten Grafik der Fall ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Raumachsen senkrecht aufeinander stehen, um jeden möglichen Raumpunkt darzustellen und schon gar nicht kann man davon ausgehen, dass dies auch für die Zeit gelten muss, erst Recht nicht, da es sich nicht um eine Raumdimension handelt.

so wie es im Raum kartesische Koordinatensysteme gibt, wo alle Raumachsen senkrecht zueinander stehen, und nicht-kartesische Koordinatensysteme, zu denen u.a. solche gehören, bei denen die Winkel zwischen den Raumachsen ungleich 90° sind, gibt es auch in der Raumzeit Koordinatensysteme, in denen die Raumachsen senkrecht zueinander sind und die Zeitachse senkrecht zu den Raumachsen (statt "senkrecht" sagt man dann allerdings gerne "orthogonal") steht, und solche Koordinatensysteme, bei denen das nicht der Fall ist. In einer flachen Raumzeit gibt es unter den Koordinatensystemen des ersten Typs, den orthogonalen Koordinatensystemen, eine besondere Klasse, die sog. Inertialsysteme. Bei denen sind nicht nur alle Achsen senkrecht bzw. orthogonal zueinander, die Koordinatenlinien sind zudem Geraden. Inertialsysteme entsprechend damit den Bezugssystemen gleichförmig bewegter Beobachter.

Man könnte zwar auch mit anderen Koordinatensystem als Inertialsystemen arbeiten, jedoch sind Inertialsysteme besonders bequem, ebenso wie kartesische Koordinatensysteme in einem flachen Raum. Ist hingegen die Raumzeit gekrümmt, so lassen sich keine Inertialsysteme mehr konstruieren, ebenso wie sich in einem gekrümmten Raum keine kartesischen Koordinatensysteme konstruieren lassen. Es ist dann aber immer noch komfortabel, Koordinatensysteme zu verwenden, bei denen die Achsen senkrecht/orthogonal zueinander sind.

[Spocky]

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?

Ich sehe nach wie vor nicht die Notwendigkeit eines rechtwinkligen Systems. Ich sehe auch nicht, weshalb sich bei anderen Winkeln weniger Freiheiten ergeben sollten. Wie gesagt, du kannst selbst bei 1°-Winkeln jeden Punkt darstellen.

[Halman]

@ Halman: Zu deinem Posting #156: Ich hoffe, du begreifst, dass nur in einem kartesischen Kooordinatensystem die Achsen jeweils einen 90°-Winkel bilden, wie dies auch in der von dir geposteten Grafik der Fall ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Raumachsen senkrecht aufeinander stehen, um jeden möglichen Raumpunkt darzustellen und schon gar nicht kann man davon ausgehen, dass dies auch für die Zeit gelten muss, erst Recht nicht, da es sich nicht um eine Raumdimension handelt.

Mag sein, dass dir das auch so schon klar war, ich will nur sicher gehen.

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?

das ist jedoch nicht anders, wenn die raumartige Hyperfläche eine Singularität ist.

Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden. Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?

was verstehst du du hier unter "immer"? Ich kenne "immer" nur in dem Sinne, dass etwas für alle Zeiten, also zu einer Zeit t = t1, zu einer Zeit t = t2 > t1, zu einer Zeit t = t3 > t2, usw. gilt. Da die Singularität aber eine raumartige Hypefläche ist, auf der t = const gilt, also nur einen einzigen Zeitpunkt entspricht. ist in einer Singularität in diesem Sinne kein "immer" definiert, ebensowenig wie auf einer beliebigen anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche.

Dies ist natürlich ein Problem der Semantik, welches im Grunde ähnlich gelagert ist, wie in den Postings von Bakkad Baran. Wir Menschen denken im allgemeinen in den Begriffen von Raum und Zeit, entsprechend ist auch unsere Sprache entwickelt. Daher verfalle ich immer wieder in diese Ausdrucksweise.
Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.
Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft. Eine Singularität tut dies nicht. (Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)

Was verstehst du unter "verweilen"? Auf der die die Singularität bildenden raumartigen Hyperfläche ist t = const, genauso wie auf jeder anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche, wie z.B. der, auf der t = jetzt ist. Die Hyperfläche, auf der t = jetzt gilt, "verweilt" in diesem Sinne auch.

Mit "verweilen" beabsichtigte ich im Grunde das Selbe auszudrücken, wie mit "immer".

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt. Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?
Daher meine obige Frage, wie denn die Weltlinie einer Singularität korrekt darzustellen ist.


@Bakkad Baran
Ich denke, Agent Scullie will uns nur helfen, Fehlschlüsse zu erkennen und zu vermeiden, die sich aus der Alltags-Terminologie ergeben können.

[Agent Scullie]

so, wenn du nun behauptest das zeit immer dagewesen ist, muss ja auch igendetwas anderes dagewesen sein das unser universum so gestalltet hat wie es heute ist.

du sprichst jetzt darauf an, dass ich Lindes Szenario der ewigen Inflation vertrete? Ja, laut Linde existierte das Universum schon immer, eine Anfangssingularität wie im Standardmodell gab es nicht.

tatsache ist das in diesem moment die zeit für unser universum anlief

ähm, jetzt switcht du wieder auf das Standardmodell mit Anfangssingularität zurück? Im Augenblick der Anfangssingularität "lief" die Zeit nicht "an", sie nahm dort ihren Anfang. Am besten stellst du dir das so vor, dass du nicht von einem Fließen der Zeit ausgehst, sondern als Analogie für die Raumzeit die Mantelfläche eines Zylinders nimmst. Auf der gibt es zwei Koordinaten: um die Mantelfläche herum und die Zylinderachse hinauf. Die Zylinderachse hinauf entspricht der Zeit, um die Mantelfläche herum dem Raum. Jetzt ist der Zylinder aber nicht unendlich hoch, er hat ein unteres und oberes Ende. Die Anfangssingularität entspricht nun dem unteren Ende des Zylinders. Die Mantelfläche des Zylinders endet dort, es gibt keine Fortsetzung von ihr über dieses Ende hinaus in einen Bereich "unterhalb" des Endes. Oder, wenn du auf der Mantelfläche von unten nach oben gehst, beginnt die Mantelfläche am unteren Ende. Analog beginnt die Raumzeit an der Anfangssingularität. Das hat nichts mit einem "Anlaufen" zu tun, ebensowenig wie am unteren Ende des Zylinders die den Zylinder hinauf gehende Koordinaten "anläuft".

daher meine meinung das sich das zeitgefüge eventuell vor und zurückbewegt - nehmen wir mal eine schaukel. sie schwingt vor und zurück

die Schaukel schwingt in voranschreitender Zeit vor und zurück. Das Schwingen der Schaukel wird durch die Zeit selbst erst definiert. Daher kann die Zeit selbst nicht schwingen.

Bemühen wir mal ein klein wenig Mathematik. Die Schaukel hat zu jeder Zeit t eine Position x(t), die der Auslenkung aus der Ruhelage entspricht. Wenn die Schaukel schwingt, ist x(t) eine periodische Funktion der Zeit, z.B. eine Sinus-Funktion:

x(t) = x0 sin(2 pi f t)

Dabei ist x0 die Amplitude der Schwingung, also das Maximum der Auslekung der Schaukel aus ihrer Ruhelage. f ist die Frequenz der Schwingung, die angibt, wie oft die Schaukel pro Zeitintervall hin- und herschwingt. Der Faktor 2 pi in der Sinusfunktion kommt daher, dass wir das Argument der Sinusfunktion in Radiant angeben. Wir könnten es auch in Grad angeben, dann stünde da 360° statt 2 pi.

Jetzt überleg mal, die Zeit selbst solle schwingen. Dann müsste sie ja anlog zur Position der Schaukel eine periodische Funktion der Zeit sein, also von sich selbst. Das ist offensichtlich keine sinnvolle Vorstellung.

so, zeit läuft nun vorwärts[...]
dann läuft sie irgendwann wieder rückwärts[...]

"nun... dann..." beschreibt die Situation, dass zunächst, also zu einer früheren Zeit, das eine passiert, und später dann, also zu einer späteren Zeit, das andere. Eine Aussage der Art, zu einer früheren Zeit laufe die Zeit vorwärts, zu einer späteren Zeit dann aber rückwärts, ist aber offensichtlich nicht sinnvoll.

Du sagst "vorwärts laufende Zeit" und "rückwärts laufende Zeit", stellst dir dabei aber offenkundig eine stets voranschreitende Zeit vor, im Widerspruch zum Inhalt deiner Aussage.

und indem Moment wo die zeit ( wieder ) vom rücklauf zum vorlauf umspringt scheint sie stillzustehen

da sieht man es wieder: "in dem Moment (= zu dem Zeitpunkt), in dem die Zeit von Rücklauf auf Vorlauf umspringt". Ganz offensichtlich ist deine Vorstellung, dass wenn t = t0 dieser ominöse Moment ist, die Zeit zur Zeit t < t0 vorwärts läuft und zur Zeit t > t0 rückwärts. Das ist aus den genannten Gründen keine sinnvolle Vorstellung.

ich jedenfalls kann mir nicht vorstellen das raum und zeit urplötzlich einfach so entstanden und vorher nichts da war,

in einem Szenario mit Anfangssingularität ist es ja auch nicht so, dass "vorher nichts da war". Dazu müsste "vorher" ja erst einmal definiert sein, und dazu wiederum müsste die Zeit schon vor der Anfangssingularität da gewesen sein. Die Zeit aber nahm ja erst ihren Anfang in der Anfangssingularität - entsprechend gibt es kein "vorher", im dem "nichts" da gewesen sein könnte.

Kosmologische Szenarien mit Anfangssingularität bereiten allerdings auch Kosmologen Unbehagen, deswegen wurden ja auch mehrere Modelle entwickelt, die ohne Anfangssingularität auskommen. Eine davon ist Lindes ewige Inflation. Andere Modelle gehen z.B. von einem Big Bounce aus. Demnach war das Universum bis vor etwa 13 Mrd. Jahren in einem Prozess der Zusammenziehung begriffen, der seit unbestimmter Zeit anhielt. Bei diesem wurde dann eine kritische Verdichtung erreicht, was dazu führte, dass die Zusammenziehung in eine Expansion umschwang, die bis heute anhält.

Wenn es dir also darum geht, die Implikationen zu vermeiden, die sich aus einer Anfangssingularität ergeben, gibt es andere Möglichkeiten als deine abstruse "schwingende Zeit".

denn wenn etwas anfängt muss diesem etwas ja die zeit für den anfang gegeben werden,

auf den Anfang der Zeit selbst würde das nicht zutreffen. Denn damit einem Entstehungsvorgang Zeit gegeben werden kann, muss die Zeit selbst ja erst einmal da sein.

die dunkle materie könnte zudem ein völlig anderes universum sein

könnte es nicht, denn sie wirkt sich ja in unserem Universum aus.

- beide im selben raum

dann ist es kein völlig anderes Universum.

ich geh noch ein schritt weiter beide seiten ziehen und zerren aneinander - das universum dehnt sich aus, die gravitation will aber alles zusammenhalten - sie scheint aber schwächer zu sein und könnte bald zerrissen werden

wenn es möglich sein soll, die Gravitation zu "zerreißen", müsstest du aber erst eine eigene Gravitationstheorie aufstellen. Newton und die ART kennen kein "Zerreißen" der Gravitation. Was soll ein "Zerreißen" der Gravitation überhaupt sein?

Und schwächer als was soll die Gravitation eigentlich sein? Redest du davon, dass die Gravitationswirkung der gravitativ anziehenden Materie nicht stark genug ist, um die Expansion des Universums jemals anhalten zu können? Das hat aber eigentlich nichts damit zu tun, dass die Gravitation an sich schwächer als etwas bestimmtes anderes wäre.

bis nur noch strahlung überbleibt.

also machen wir mal eine Übersicht über die Aussagen, die die Gravitationstheorie, die du entwickeln willst, machen soll:
- die Gravitation kann "zerreißen"
- wenn die Gravitation "zerreißt", bleibt Strahlung übrig.

Was für Strahlung wäre das eigentlich? Gravitationsstrahlung? EM-Strahlung?

am ende bleibt ein harmonischer raum zurück

eine weitere Aussage deiner Gravitationstheorie:
- es gibt "hamonische" Räume.

Was ist denn das, ein "harmonischer" Raum? Kann ein Raum auch "un-harmonisch" sein?

und ZACK passiert etwas - der Urknall,

dieser "Urknall", den es in deiner Gravitationstheorie geben soll, hat der etwas mit dem zu tun, was man in der konventionellen Kosmologie unter einem Urknall versteht?