Wie kam das Universum ins Dasein?

[Halman]

Fragen zur Inflation

Wie ich hier aus der Diskussion entnehmen konnte, ist die Kosmologie weitaus komplexer und erscheint mir verworrender, als ich bisher annahm. Derzeit bereitet mit die Inflation Kopfzerbrechen.
Im Folgendem werde ich einige Punkte aus dem Lexikon der Astrophysik von Andreas Müller aufgreifen und hierzu Fragen stellen.

Unter dem Abschnitt "Das ursprüngliche Inflationsmodell nach Guth" wird im 2. Absatz erklärt:

Bei der Abkühlung geschieht nun Folgendes: Irgendwann dominiert die Energiedichte des falschen Vakuums. Der Druck des falschen Vakuums ist negativ (p = -ρ0), so dass es antigravitativ wirkt. Daher treibt das falsche Vakuum im stark unterkühlten Universum eine exponentielle Expansion - die Inflation.

Die Formel hierzu lautet:

Da ich hier erhebliche Verständnisprobleme aufweise, habe ich hierzu zwei Fragen:

• Was ist das falsche Vakuum?
• Warum wirkt es antigravitativ und führt so zur Superluminalexpansion?

Unter dem nächsten Abschnitt "Linde lindert Probleme" wird das falsche Vakuum als Skalarfeld assoziiert. Um was für ein Skalarfeld handelt es sich?
Soweit ich weiß, enthält auch ein absolutes Vakuum skalare Quantenfelder. Wie unterscheidet sich also ein falsches Vakuum von einem absolutem Vakuum?
Aus der W-Grafik und dem Absatz unter der Grafik entnehme ich, dass das falsche Vakuum einen metastabilen Zustand mit größerer Einergiedichte als das echte Vakuum hat. Meines Wissens liegt das Energieniveau der Quantenfelder im echten Vakuum unscharf nahe null. Darf ich mir das falsche Vakuum so vorstellen, dass das Energieniveau des Inflaton-Skalarfeldes (=falsches Vakuum) deutlich über null liegt, aber metastabil ist?
Beim Zerfall des Inflations erzeugt die so freigesetzte Energie offenbar Teilchen , also die "Teilchensuppe" des frühen Universums. Aber warum ist das Inflation metastabil?

Der Absatz unter der Abschnitt-Überschrift "Woher stammt die Energie für die Inflation?" bereitet mir am Meisten Kopfzerbrechen.

Die Energie für die inflationäre Ausdehnung stammt von der Gravitation! Das funktioniert, weil die Gesamtenergie des Gravitationsfeldes nicht definiert ist. Sie kann z.B. beliebig groß und negativ sein und daher als 'Energiespender' fungieren.

Heißt das, dass man in einer physikalischen Gleichung dem Gravitationsfeld einfach beliebig viel positive - oder negative Energie unterstellen darf? In diesem Fall also beliebig viel Antigravitation?
Wie diese erzeugt wird, verstehe ich nicht.

Der Abschnitt "weitere Inflationsmodelle" umreist die für mich verwirrende Vielfältigkeit verschiedener Inflationsmodelle. Darin ist auch von der Super-Planck-Physik die Rede, in der die Planck-Dichte überschritten wird. Ist dies auch bei Lindes ewiger Inflation der Fall?

Einen Punkt, der unter dem Abschnitt "Leistungen des Inflationsmodells" aufgeführt ist, hatten wir hier schon angesprochen. Beim Punkt (4) geht um die "Lösung des Flachheitsproblems". Darin wird erkärt:

Der enorme Expansionsfaktor unterdrückt dabei den Krümmungsterm in den Friedmann-Gleichungen, so dass das Flachheitsproblem gelöst ist: alle gekrümmten Modell-Universen werden durch Inflation geglättet, also flach. Ohne Inflation bliebe dies unverständlich. Die Beobachtung belegt, dass das heutige Universum flach ist, was die Inflation bewirkt zu haben scheint.

Dies ließ sich für mich so, als würde die Inflation zu einem Universum mit verschwindener Krümmung führen. Allerdings hatte mir Agent Scullie erklärt, dass dieses keineswegs zwingend ist. Ist also hier mit "flach" schwach gekrümmt oder annähernd flach gemeint?

Als "Problem beim Inflationsmodell" hatte ich hier schon die kosmologischen Konstante angesprochen. An dieser Stelle zitiere ich mal direkt aus dem Lexikon der Astrophysik:

Das Inflationsmodell versagt jedoch bei der Erklärung des heutigen Werts der kosmologischen Konstante Λ: Zwischen dem Wert während der Inflationsära und heutigem Wert liegen etwa 120 Größenordnungen! Ausweg aus diesem Problem der kosmologischen Konstante verspricht die Annahme einer zeitlichen Variabilität für ihren Wert. Einsteins Λ wäre demnach nicht konstant. Kosmologen nennen das Quintessenz-Modelle, die eine Form von Dunkler Energie darstellen.

Ist die Quintessenz nicht recht spekulativ?

[Thomas W. Riker]

Ein negativer Druck
Das würde bedeuten, dass weniger als keine Materie in einem Volumen ist

Wenn Materie in einem Volumen gravitativ wirkt, würde bedeuten,
dass weniger als keine Materie antigravitativ wirkt

Hübsch, ähm jetzt habe ich auch Kopfschmerzen.

Wenn man das Universum zurückrechnet würde das bedeuten, das bei einem big crunch beim überschreiten der Planck-Dichte ein Universum mit negativer Dichte, also negativer Masse und damit Antigravitation entsteht.

Also irgendwie kommt es mir vor, als würde da in einer Gleichung alles an unerlaubter Stelle mit *(-1) multipliziert.

[Area51 1/2]

All unsere Erklärungen basieren auf das was wir erfassen können.
Alles was wir noch nicht erfassen können wird mit Zahlen, Konstanten, Algebra, Modelle, Annäherung und Annahme ins rechte Bild gerückt.
Dies gilt bis einen neue Sichtweise erscheint und uns mehr Möglichkeiten, und gleichzeitig mehr undefinierbare Wege, vor die Augen führt.
Es fehlte an Dichte....schwarze Löcher!
Es fehlte an Masse...Dunkle Energie!
Es fehlte an Dimensionen...jetzt gelten bis 11 (wenn nicht mehr!)
Es fehlte an Teilchen...Quarks waren plötzlich da.
Es fehlte an Raum...Inflation!
Es fehlte an Stabilität....Krümmung!

Langsam, aber sicher, wird es an Zusammenhängen fehlen!

Mal sehen was dann passieren wird...

Oder wie Sherlock Holmes sagen wurde: Wenn man alle logischen Lösungen eines Problems eliminiert, ist die unlogische obwohl unmöglich unweigerlich richtig.

[Dannyboy]

Bei dir fehlt vor allem Sachkenntnis.

[Area51 1/2]

Bei dir fehlt vor allem Sachkenntnis.

Das kann ich dir ABSOLUT bestätigen!!!
Aber bei WEM ist Wissen 100% gleich mit 100% Wissen?

[Dannyboy]

Das kann ich dir ABSOLUT bestätigen!!!
?

Und warum fantasierst du dir dann irgendwelche sinnlosen Phrasen zusammen?
Schwarze Löcher haben nichts mit "fehlender Dichte" zutun, Dunkle Energie nichts mit Masse, usw.

[Area51 1/2]

Und warum fantasierst du dir dann irgendwelche sinnlosen Phrasen zusammen?
Schwarze Löcher haben nichts mit "fehlender Dichte" zutun, Dunkle Energie nichts mit Masse, usw.

Ich wäre der letzte der behaupten wurde: Es existiert dunkle Materie...oder Energie.
Aber die die es tun sollten uns Beweise dafür liefern und nicht nur Gleichungen die so etwas aussagen/vermuten lassen!
Ich für meinen Teil erfahre jeden Tag neue Namen für Sachen die nur auf ein Blatt Papier existieren. Namen die viel mehr die Leere unseres Wissens zeigen als die Bestätigung dafür das wir etwas wissen!
Etwas einen Namen geben bedeutet nicht das wir es auch kapiert haben...
Es ist allemal ein richtiger Weg die Sache auf dem Grund zu gehen...sehe ich auch ein. Aber Behauptungen sollten erst nach Abschluss gestellt werden.
Solange es keine Beweise gibt kann man unendlich viele Namen für das Unbekannte erfinden....näher kommt man der Sache aber trotzdem nicht.

[Dannyboy]

Wieder so ein sinnloser Beitrag. Alle naturwissenschaftlichen Theorien und Hypothesen sind prinzipiell widerlegbar.Es handelt sich um mehr oder weniger gut abgesicherte Modelle, die die Beobachtungen erklären.
Das ist selbstverständlich und muss nicht jedesmal neu betont werden.

[Thomas W. Riker]

Derzeit ist das Lambda-CDM das favorisierte kosmologische Modell, aber selbst im wiki-Artikel dazu steht ganz eindeutig, dass dieses Modell Schwächen hat.
Bewiesen ist da nichts und man ist dabei, bessere Lösungsansätze zu finden.
Von bewiesenen Lösungen ist man weit entfernt.
Das Dumme ist, dass in vielen populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen oft so was steht wie:
" Neue Erkenntnis: xyz ist abc!" Natürlich mit "!" die groß wie Baseball-Schläger sind. Außerdem darf man "Erkenntnis" nicht mit "Wahrheit" oder "Wissen" verwechseln.

[Area51 1/2]

Wieder so ein sinnloser Beitrag. Alle naturwissenschaftlichen Theorien und Hypothesen sind prinzipiell widerlegbar.Es handelt sich um mehr oder weniger gut abgesicherte Modelle, die die Beobachtungen erklären.
Das ist selbstverständlich und muss nicht jedesmal neu betont werden.

Aber genau das verlangst du immer wieder von mir...nur mir!

Wenn ich es sage ist es selbstverständlich...du kannst es aber immer wieder betonen...und es mir vorhalten!
Ich finde ferner keinen Unterschied zwischen dem was ich sage und was du sagst.

[Bakkad Baran]

es gibt sicher genug beispiele wo einzelne user oder gruppen auf ihrem wissensstand oder wissenschaftlichen erkenntnissen oder theorien aufbauen weil es sich anhand von beobachtungen usw. wohl auch um die richtigen ansätze handeln muss.

aber auch das kann schon mit 50 prozentiger chance fehlerhaft sein oder nur teilweise stimmen. nicht immer ist alles korrekt was untersuchungsergebnisse liefern. auch jahre später können plötzlich andere faktoren ganz neue ansätze liefern.

wenn einige user oder usergruppen aber andere möglichkeiten in erwägung ziehen oder ihre gedanken äußern werden sie oftmals beschimpft oder in grund und boden gestampft, nur weil ihre meinung oder vermutung ( thorie usw. ) nicht mit denen anderer harmoniert.

recht mittelalterliches verhalten. selbst wenn jemand nicht vom fach ist und seine ideen äußert kann man sicher darauf bauen im normalton verbessert zu werden.
es wird oftmals das wort fantasie benutzt - nun es gehört wohl auch dazu das menschen ihre gedanken nutzen um mögliches zu erklären oder zu ergründen. allgemein ist fantasie ja ein begriff um wesen wie elfen usw. zu beschreiben, dieses hat natürlich nichts mit weltraum und co in der realwelt zu tun.

selbst wenn jetzt einer möglichkeiten äußern würde das universum ist der rand einer großen gravitationsblase die mit quanten gefüllt ist die gelegentlich durch die membran stoßen wenn der druck höher ist als die ausdehnungsgeschwindigkeit ihn kompensiert, wäre es sicher keine fantastelei, es wäre eine möglichkeit.

kann man sie in keinster weise mit stabilem fuß verankern wird sie sich wohl als unschlüssig oder falsch herausstellen. ne fantastelei ist es dennoch nicht.

dunkle energie und materie sind bis heute nicht nachgewiesen bzw. gesichtet worden. dennoch kann man davon ausgehen das sie existiert - esseiden die wissenschaft fantasiert ebenfalls weil sie sonst keine erklärung hat - statt begriffe wie elfenkot oder orcfaust und drachblut nehmen wir passenderes wie dunkle energie oder materie, warum dunkel ? weil es nachts dunkel ist und man dann nix sieht.

man hätte sie auch schwarze materie nennen können, aber dann müsste man ja was schwarzes sehen ?
eigentlich müsste beides aber unsichtbare materie und nicht nachweisebare energie heißen - eben weil man es nicht sieht oder messen kann, man nimmt es nur an weil der raum sich ausdehnt aber keine 100 prozentige erklärung oder nachweise auf dem tisch liegen.

und wenn galaxien nicht genug masse oder gravitation haben um die sterne an ort und stelle zu halten muss da noch mehr sein was man nicht sieht.

was hält denn diese dunkle materie an ort und stelle ? müsste die sich nicht auch ins all hinauskatapultieren ?

würde nicht auch ein gewaltiges schwarzes loch mit der masse mehrerer millionen sonnen an einem punkt ausreichen ( ähnlich wie ein strudel z.b. im waschbecken beim wasserablauf ) sterne und materie in kreisbahnen anzuziehen, deren gegendruck ( zug nach außen ) aber ein direkten geraden weg nach innen verhindert ?

Beobachtungen alleine können noch keine sichere quelle für etwas sein das so ist, aber man kann erklärungen liefern und diese als richtig und korrekt auffassen weils mit dem rest auch irgendwie zusammenpasst.

sonst gäbe es auch bald nicht mehr viel neues zu berichten, weil wir ja jetzt schon alles oder nahezu alles wissen müssten ?

[Dannyboy]

aber auch das kann schon mit 50 prozentiger chance fehlerhaft sein oder nur teilweise stimmen. nicht immer ist alles korrekt was untersuchungsergebnisse liefern. auch jahre später können plötzlich andere faktoren ganz neue ansätze liefern.

Ja, kann passieren. Und dann wird man im Lichte neuer Beobachtungsdaten eben seine Annahmen und Vermutungen überprüfen und gegebenenfalls revidieren.
Aber erst dann.

Die bloße Möglichkeit, dass Theorien widerlegt werden könnten, ist kein Freifahrtschein für Beliebigkeit.

wenn einige user oder usergruppen aber andere möglichkeiten in erwägung ziehen oder ihre gedanken äußern werden sie oftmals beschimpft oder in grund und boden gestampft, nur weil ihre meinung oder vermutung ( thorie usw. ) nicht mit denen anderer harmoniert.

In den Naturwissenschaften müssen Meinungen und Vermutungen eben begründbar sein. Sie müssen zumindest mit den Beobachtungen harmonieren.

es wird oftmals das wort fantasie benutzt - nun es gehört wohl auch dazu das menschen ihre gedanken nutzen um mögliches zu erklären oder zu ergründen.

Ja, mögliches. Es geht eben nicht nur darum, cool klingende Fachbegriffe willkürlich aneinander zu reihen.

selbst wenn jetzt einer möglichkeiten äußern würde das universum ist der rand einer großen gravitationsblase die mit quanten gefüllt ist die gelegentlich durch die membran stoßen wenn der druck höher ist als die ausdehnungsgeschwindigkeit ihn kompensiert, wäre es sicher keine fantastelei, es wäre eine möglichkeit.

Inwiefern soll das denn eine Möglichkeit darstellen? Nur weil man Wörter aneinander reiht, hat man noch lange keine Möglichkeit. Vor allem, wenn da so Begriffe auftauchen wie "Gravitationsblase", die eher nach Computerspielen und Science-Fiction-Serien klingen.

dunkle energie und materie sind bis heute nicht nachgewiesen bzw. gesichtet worden. dennoch kann man davon ausgehen das sie existiert

Man geht davon aus, das sie existieren, weil man mit Hilfe dieser Hypothesen eben Beobachtungen erklären kann und kein Widerspruch zu anderen, etablierten Hypothesen, besteht. Dennoch zählen sie eher zu den weniger gesicherten Konzepten.

- esseiden die wissenschaft fantasiert ebenfalls weil sie sonst keine erklärung hat - statt begriffe wie elfenkot oder orcfaust und drachblut nehmen wir passenderes wie dunkle energie oder materie, warum dunkel ? weil es nachts dunkel ist und man dann nix sieht.

man hätte sie auch schwarze materie nennen können, aber dann müsste man ja was schwarzes sehen ?
eigentlich müsste beides aber unsichtbare materie und nicht nachweisebare energie heißen - eben weil man es nicht sieht oder messen kann, man nimmt es nur an weil der raum sich ausdehnt aber keine 100 prozentige erklärung oder nachweise auf dem tisch liegen.

und wenn galaxien nicht genug masse oder gravitation haben um die sterne an ort und stelle zu halten muss da noch mehr sein was man nicht sieht.

was hält denn diese dunkle materie an ort und stelle ? müsste die sich nicht auch ins all hinauskatapultieren ?

Die eigene Gravitation.
Und um hinauskatapultiert zu werden, müsste sie genug kinetische Energie, sprich heiß genug sein. Dunkle Materie lässt sich aber kaum aufheizen.

würde nicht auch ein gewaltiges schwarzes loch mit der masse mehrerer millionen sonnen an einem punkt ausreichen ( ähnlich wie ein strudel z.b. im waschbecken beim wasserablauf ) sterne und materie in kreisbahnen anzuziehen, deren gegendruck ( zug nach außen ) aber ein direkten geraden weg nach innen verhindert ?

Nicht in galaktischen Dimensionen.

Beobachtungen alleine können noch keine sichere quelle für etwas sein das so ist, aber man kann erklärungen liefern und diese als richtig und korrekt auffassen weils mit dem rest auch irgendwie zusammenpasst.

sonst gäbe es auch bald nicht mehr viel neues zu berichten, weil wir ja jetzt schon alles oder nahezu alles wissen müssten ?

Nein, wir wissen nicht alles.

[Area51 1/2]

@Dannyboy sagt irgendwas dann wird er eines Besseren belehrt und....verdreht seine Aussagen!
Macht er schon seit meine erste Tage hier drin!!!

Die bloße Möglichkeit, dass Theorien widerlegt werden könnten, ist kein Freifahrtschein für Beliebigkeit.

Wo versuche ich Theorien in die Beliebigkeit zu fahren?
Wo versuche ich Theorien um zu stoßen?
Wo sagte ich etwas über "meine Theorie"?
Aber gut ist!

Ich will das @Dannyboy mir erklärt was er unter "falsches Vakuum" versteht...
Ich verstehe, und gebe es offen zu, nur Bahnhof....
Ich weiß was Vakuum ist, was Skalarfeld ist, was Inflation ist...
Aber was bedeutet "dunkle Materie" oder "dunkle Energie"???????
Unser Universum ist sichtbar, stabil (im kosmologischen Sinn) , folgt Gesetze, besteht aus Energie und Materie und es bewegt sich.
Aber wie es sich herausstellt sind das alles nur Namen die man anstatt "X" oder"Y" genommen hat. Hört sich wahrscheinlich besser an.
Genau so wie wen ich "X" in der Mathematik Faktor nenne...bleibt aber ein Unbekannter! Ich könnte es auch Elfe oder Kobold nennen...ändert nichts an der Tatsache.

Fantasie...
Es gibt die Elfen die Kobolde und die Drachen...
Dann gibt es aber auch Lichtschwerter, Beamen, WARP Felder..

Das eine ist Fantasie das andere Science Fiction...
Es gibt schon ein Unterschied zwischen Fantasie und Fantasie...oder?
Ich spreche nicht über Einhörner, obwohl die auch existieren können auf einen anderen Planeten...wenn es Leben dort draußen gibt.
Ich spreche über die Vorgehensweise der Wissenschaft alles einen Namen zu geben und denken "jetzt haben wir das Problem erfasst"!
So will ich nicht denken. Es kann nicht sein das wir durch Taufen...Erkenntnisse gewinnen können...oder?
Kaum entdecken wir ein Problem...kommt ein Name und alles ist OK!
Wir erhöhen oder verringern den Wert, wenn nötig, eines Parameters hier und da und schon gibt es eine Theorie!
Die "X" Theorie folgt der "Y" Theorie die dann von der "Z" Theorie revidiert wird um später von der "F" Theorie völlig widerlegt zu werden!
Aber trotz all dem funktioniert unser Universum wunderbar....und lacht sich ins Fäustchen über unser Wissen!
Am besten ist es wenn eine Gruppe Wissenschaftler sich trifft und gleich mehrere Theorien über die selbe Sache auf dem Tisch fallen!
Da kann man sich wirklich totlachen!

Ich habe nichts gegen Wissenschaft.
Aber es gefällt mir nicht wenn jemand hoch gejubelt wird nur weil er ein "X" als "falsches Vakuum" getauft hat. Wenn ich dann, das ist ein Unbekannter, sage bin ein Unwissender!

[Bakkad Baran]

aneinandergereihte fachworte sind noch keine fantasie wenn damit etwas erklärt werden soll oder eine annahme von irgendwem so hingestellt wird.


wenn jetzt jemand eine "falsche" meinung äußert hat dies auch nix mit sci-fi oder cumputerspielen zu tun. sicher mag man dort einige begriffe oder dinge mit besonderen namen erklären oder sich ausgedacht haben ( in der möglichkeit das es soetwas eventuell auch geben könnte ), manches finden wir auch in dokus wenn gewisse doktoren und wissensachaftler davon reden.

sowas immer gleich mit film und computerspiel zu vergleich ist ebenso falsch und sinnlos - vorallem wenn derjenige sich weder auf film oder computerspiel gestützt hat.


das universum könnte sich auch deshalb ausdehnen weil materie sich zusammenballt, sprich je mehr materie gravitationsmäßig sich zu strukturen anhäuft ( stern - planet - system - galaxie - galaxiehaufen - cluster - supercluster usw. könnte das ein gegenteiligen effekt auf den raum haben. dort wo sich weniger oder nahezu nichts befindet gibt es nichts was den raum an der expansion hindern könnte, weshalb er es auch nicht ( noch nicht schafft ) sterne oder planeten räumlich zu trennen so das sie immer größere abstände zueinander haben.
das klingt natürlich recht simpel und nicht so hochwissenschaftlich wie dunkle materie oder dunkle energie.
die gravitation eines stern könnte ausreichen sich und planeten an ort und stelle zu halten, ausserhalb seines einflussbereiches - dort wo der raum an einfluss stärker wird deht er sich aus. mehrere sterne oder materieobjekte nebeneinander oder in näherer umgebung könnten somit den raumeinfluss unterbinden und auf außerhalb einer galaxie verschieben - dort wo leerer raum ist.

das universum könnte also dardurch "wachsen" das irgendwannmal atome in den raum kamen und somit diesen verdrängten - der raum entstand quasi mit der materie und war vorher zwar da aber winzig klein und heiß.

natürlich nur eine möglichkeit wenn man sich die DM und DE wegdenken würde

[EREIGNISHORIZONT]

Seit Wochen lese ich begeistert hier mit. Als interessierter Laie ist das hier z Zt ein klasse Schriftwechsel zwischen den verschiedenen Kapazitäten hier im Forum. Dafür auch mal ein Dankeschön an all die unermüdliichen Schreiberlinge!

Was dann umso mehr auffällt...es kommt wieder einmal durch bestimmte Leute zu unsinnigen und völlig deplazierten Posts. Ist meine Meinung.