Wie kam das Universum ins Dasein?

[Agent Scullie]

@Agent Scullie

Habe gehofft, von Dir etwas verschont zu werden Falsch gedacht! Macht es Dir keine Sorgen, dass man sich selbst vorhersehbar macht? Ich habe nämlich schon fast darauf gewartet

das glaube ich dir nicht. Hättest du vorhergesehen, was ich dir schreiben würde, hättest du wohl kaum so einen Mumpitz geschrieben.

Nichts für ungut. Leider kann ich keine tiefgreifende Diskussion mit Dir über das Thema führen

das macht nichts.

[Kristian]

@Agent Scullie

Habe gehofft, von Dir etwas verschont zu werden Falsch gedacht! Macht es Dir keine Sorgen, dass man sich selbst vorhersehbar macht? Ich habe nämlich schon fast darauf gewartet (aber wie gesagt, nicht gehofft) von Dir zerfleddert zu werden, wie ein Reh auf ein heranrasendes Auto mit Scheinwerfern bei Nacht wartet

Nichts für ungut. Leider kann ich keine tiefgreifende Diskussion mit Dir über das Thema führen, weil ich wohl vieles zu sehr aus meiner Verfahrenstechnik extrapoliere

[Agent Scullie]

In meiner FanFiction ging ich immer von einem Multiversum aus, welches aus vielen "Blasen" (Universen) besteht. Könnte man Lindes Multiversum vereinfach so beschreiben?

sofern man im Auge behält, dass die Blasen topologisch zusammenhängend sind, ja.

Ja, das leuchtet mir ein. Also hätte man zwar ein Schwarzes Loch, aus dem kein Licht entkommt, aber keine Singularität, richtig?

nein, man hätte einen Ereignishorizont, von jenseits dessen kein Licht kommen kann.

Also, ob Informationen zwischen Ereignissen ausgetauscht werden können?

ob Information von jenseits des Ereignishorizonts im betrachteten Punkt ankommen kann.

Und somit die Inflation ewig andauert?

genau.

Was ist der Kretschmann-Skalar?

das innere Produkt des Riemannschen Krümmungstensors mit sich selbst:

K = R_ijkl R^ijkl

Warum ist überhaupt von skalaren Feldern Φ die Rede?

weil das Inflatonfeld skalar ist?

Das sind doch 2D-Felder, oder?

was soll ein "2D-Feld" sein? Ein Skalarfeld zeichnet sich dadurch aus, dass der Wert des Feldes skalar ist. Im Unterschied z.B. zu einem Vektorfeld oder einem Tensorfeld 2. Stufe.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 27 Minuten und 31 Sekunden:

Besonders bei der Frage nach der Ausbreitung des Universums stößen selbst die intelligentesten Menschen auf ihre Grenzen der Vorstellungsmöglichkeit.

Neulich habe ich eine interessante Idee gehört, dass das Universum niemals zusammenfällt, sondern einfach weiter expandiert, bis irgendwann vielleicht die Abstände zwischen der Materie so groß sind, dass es wieder zu einem "Knall" irgendwo im materiefreien Raum kommt.

Man ist auf die Idee gekommen, dass sichtbare Materie bestrebt sein könnte materielose Stellen durch irgendeine Kraft auszufüllen. Somit ist die Ausdehnung des Universums nicht durch den Knall selbst angetrieben worden, sondern die sichtbare Masse dehnt sich zunehmend und beschleunigt aus.

Denkbar ist also, dass diese Ausdehnung so weiter geht, bis wieder an einer Stelle ein großes "Gebiet" ohne Materie (und Strahlung und überhaupt nix) existiert und somit wieder ein Knall verursacht wird.

Wenn wir ins Weltall starren, sehen wir also nicht nur Galaxien aus unserem "Universum", sondern wahrscheinlich auch entfernte Galaxien aus vergangenen, bzw. entfernten "Universen", die ebenfalls ihren Urknall hatten.

Bildlich könnte man das sich vielleicht mit dem Boden eines Kochtopfs mit siedendem Wasser vorstellen, in dem die Dampfbläschen auch scheinbar aus dem "Nichts" entstehen und sich bis zur Wasseroberfläche ausdehnen. Jeder dieser Bläschen wäre dann ein "Urknall".

du scheinst der laienhaften Vorstellung anzuhängen, die Expansion des Universums sei die Expansion einer Ansammlung von Galaxien in einen umgebenden leeren Raum hinein, so wie sich, um deine eigene Analogie zu bemühen, Dampfblasen in das umgebende flüssige Wasser hinein ausdehnen.

Geht man nach der modernen, auf der ART basierenden Kosmologie, ist diese Vorstellung jedoch grundfalsch. Nicht die Galaxien streben auseinander, sondern die die Galaxien enthaltende Raum selbst expandiert. Etwas präziser formuliert: die Globalstruktur der Raumzeit ist so geartet, dass die Abstände zwischen den Galaxien anwachsen. Entsprechend gibt es auch die dir vorschwebenden materiefreien Stellen, die die Materie auszufüllen versuchen würde, nicht: der expandierende Raum ist mehr oder weniger gleichmäßig mit Galaxien ausgefüllt, auch wenn die Anzahldichte der Galaxien regional schwanken kann und es große Raumbereich fast ganz ohne Galaxien gibt. Die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums beruht nicht auf einen Bestreben der Galaxien, galaxienarme Regionen auszufüllen, sondern darauf, dass durch die Dunkle Energie die Expansion des Raumes generell beschleunigt wird, sowohl in galaxienarmen als auch in galaxienreichen Regionen. Die galaxienarmen Regionen werden also nicht mit Galaxien aufgefüllt, sondern im Gegenteil, noch galaxienärmer.

Auf den Urknall übertragen bedeutet das, dass dieser auch nicht von einem bestimmten Punkt im Raum aus Galaxien in die Umgebung hinausgeschleudert hat, wie in deiner Dampfblasenanalogie, sondern, sofern man nach der Urknalltheorie geht, den Ursprung von Raum und Zeit selbst dargestellt hat. Andere Universen mit eigenen "Urknällen" wären demnach nur als völlig eigenständige, von uns topologisch getrennte Raumzeit-Mannigfaltigkeiten denkbar, von denen wir folglich niemals irgendwelche Galaxien zu sehen bekommen könnten, außer vielleicht durch Wurmlöcher.

Eine unterstützende Beobachtung diesbezüglich wurde erst wieder gemacht:

Nächte tiefer Dunkelheit: Sternenbildung geht zurück - n-tv.de

Das Universum dehnt sich also aus und die Materie wir im laufe der Zeit geringer, aufgrund von Wechselwirkungen mit dunkler Materie, Gravitationszentren und schwarzen Löchern.

Denkbar ist also, dass es nicht nur einen Urknall gab, sondern das unser Universum das Resultat von vielen solcher Knallereien ist.

jetzt musst du nur noch verraten, wie das aus dem von dir verlinkten Artikel hervorgehen soll.

Das würde zumindest auch erklären, warum das Universum sich nicht gleichmäßig ausdehnt und warum es überhaupt zu Kollisionen von Galaxien kommen kann, wenn sich alle von einem Zentrum aus bewegen würden.

siehe oben: es bewegt sich nichts von einem Zentrum weg. Es ist der Raum selbst, der expandiert, ganz ohne dass da irgendwo ein Zentrum wäre. In diesem expandierenden Raum sind die Galaxien aber auch nicht völlig in Ruhe, sondern zeigen noch Eigenbewegungen. Dadurch können die auch ab und zu mal kollidieren.

Denkbar ist also tatsächlich eine Unendlichkeit des Universums.

es ist in der Tat eine Unendlichkeit des Universums denkbar, aber nicht aus den von dir genannten Gründen.

Bzw. denkbar ist es nicht, denn als Mensch kann man sich aus rein physikalischen Gründen die Unendlichkeit nicht vorstellen Ist so unmöglich wie der Versuch, sich eine komplett neue Farbe vorzustellen.

dass dein Vorstellungsvermögen begrenzt zu sein scheint, hast du ja bereits unter Beweis gestellt.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 9 Minuten und 5 Sekunden:

Der Tod des Universums - Die Expansion des Weltalls und die Hubblekonstante

Besonders der letzte Teil unter "Ewige Expansion" finde ich interessant. Es ist schwer für uns Menschen sich das vorzustellen, deshalb versuche ich das mir irgendwie mit Vergleichsbildern vorzustellen.

Wenn also alles so weit expandiert und zerfallen ist, dass man wirklich vom absoluten Nichts an einem bestimmten "Ort" sprechen kann, dann wäre ja doch theoretisch wieder die Ausgangssituation für einen "Knall" geschaffen, oder verstehe ich das jetzt falsch?

ja, das verstehst du falsch. Für einen Urknall braucht es eine hohe, genauer: eine unendlich hohe, Dichte, keine niedrige.

Sorry, dann tut es mir leid, wenn wir uns nicht verstehen können Ich habe nicht Physik studiert, sondern bin nur Verfahrenstechniker (etwas Strömungslehre, Thermodynamik, Mechanik, Chemie... also nur ein bissl von allem), so dass ich da wohl nur oberflächlich das alles verstehen kann.

du hast es erfasst.

Bei einem Brainstorming haben aber auch oftmals die Aussenstehenden die treffendsten Ideen und nicht die "Fachidioten", weil ein Aussenstehender nicht von vornherein gleich alles ausschliesst nur weil er denkt, dass dies nicht möglich ist.

oftmals ist aber eben nicht immer. Als Verfahrenstechiker wirst du doch sicher eine entsprechende Ausbildung durchlaufen haben, und auch schon die Erfahrung gemacht haben, dass die durchaus nützlich gewesen ist. Ist dir schon einmal in den Sinn gekommen, dass es in anderen Branchen ähnlich sein könnte?

Ach und entschuldige wenn ich nicht zu jedem meiner Sätze eine Primärquelle angegeben habe. Ich wusste nicht, dass ich hier eine wissenschaftliche Arbeit schreibe

das ist trivial. Nichtzutreffendes kann nicht gewusst werden. Das solltest dir selbst als Verfahrenstechniker klar sein.

[Dannyboy]

Nicht gleich pampig werden. Es ist nunmal bei so einem Thema schwer zu erkennen, ob da wild gesponnen wird, oder ob da jemand mit tiefergehendem Wissen nur etwas flapsig formuliert.

Es gibt durchaus Theorien, soweit ich das weiß, die eine Äquivalenz zwischen dem Endzustand eines "kalten Universums" und einer Anfangssingularität feststellen. Das ist ziemlich kontraintuitiv.
Manche deiner Aussagen sehen so aus, als ob du dich darauf beziehst.

Andere enthalten aber meines Erachtens Denkfehler. Der "theoretische Punkt" als Analogie zu einer "totalen Raumzeit" ist kein sinnvolles Gedankenbild, weil er Fehlvorstellungen weckt.

[Kristian]

Daraus gehen einige deiner Aussagen nicht hervor.

Sorry, dann tut es mir leid, wenn wir uns nicht verstehen können Ich habe nicht Physik studiert, sondern bin nur Verfahrenstechniker (etwas Strömungslehre, Thermodynamik, Mechanik, Chemie... also nur ein bissl von allem), so dass ich da wohl nur oberflächlich das alles verstehen kann.

Bei einem Brainstorming haben aber auch oftmals die Aussenstehenden die treffendsten Ideen und nicht die "Fachidioten", weil ein Aussenstehender nicht von vornherein gleich alles ausschliesst nur weil er denkt, dass dies nicht möglich ist.

Ach und entschuldige wenn ich nicht zu jedem meiner Sätze eine Primärquelle angegeben habe. Ich wusste nicht, dass ich hier eine wissenschaftliche Arbeit schreibe

[Dannyboy]

Daraus gehen einige deiner Aussagen nicht hervor.

[Kristian]

Wer ist "man"? Deine Erklärung ist ziemlich abstrus. Um materialose Stellen aufzufüllen, müsste der Raum kollabieren, statt expandieren.

Der Tod des Universums - Die Expansion des Weltalls und die Hubblekonstante

Besonders der letzte Teil unter "Ewige Expansion" finde ich interessant. Es ist schwer für uns Menschen sich das vorzustellen, deshalb versuche ich das mir irgendwie mit Vergleichsbildern vorzustellen.

Wenn also alles so weit expandiert und zerfallen ist, dass man wirklich vom absoluten Nichts an einem bestimmten "Ort" sprechen kann, dann wäre ja doch theoretisch wieder die Ausgangssituation für einen "Knall" geschaffen, oder verstehe ich das jetzt falsch?

Mit Ort ist ein theoretischer Punkt gemeint, also unabhängig von Massen, Strahlungen und sonstigem. Vergleichbar mit der Idee einer totalen Raumzeit, die losgelöst von physikalischen Interaktionen verläuft und als Bezugsystem für das Verständnis von relativen Zeiten, Zeitschleifen und sonstigem genommen werden kann. Also nur rein theoretisch. Hab da auch mal was drüber zufällig gelesen, google ist aber grad nicht hilfreich.

[Thomas W. Riker]

Wer ist "man"? Deine Erklärung ist ziemlich abstrus. Um materialose Stellen aufzufüllen, müsste der Raum kollabieren, statt expandieren.

Ich gehe davon aus, dass dies Kristians Interpretation zu Kristians Link in #36 ist.
Die beschleunigte Expansion der entferntesten Gebiete des Universums bleibt sicher noch lange ein spannendes Forschungsthema.

[Dannyboy]

Wer ist "man"? Deine Erklärung ist ziemlich abstrus. Um materialose Stellen aufzufüllen, müsste der Raum kollabieren, statt expandieren.

[Kristian]

Wie kommst du darauf, das sich das Universum ungleichmäßig ausdehnt?

Nein. Es gibt kein Zentrum, von dem sich alle weg bewegen. Denn das "Zentrum" selbst hat sich ja zum Universum aufgebläht Und kollidieren können Galaxien, weil Gravitation auf kleineren Abständen von einigen Millionen Lichtjahren eben die Expansion überwinden kann.

Man ist auf die Idee gekommen, dass sichtbare Materie bestrebt sein könnte materielose Stellen durch irgendeine Kraft auszufüllen. Somit ist die Ausdehnung des Universums nicht durch den Knall selbst angetrieben worden, sondern die sichtbare Masse dehnt sich zunehmend und beschleunigt aus.

Denkbar ist also, dass diese Ausdehnung so weiter geht, bis wieder an einer Stelle ein großes "Gebiet" ohne Materie (und Strahlung und überhaupt nix) existiert und somit wieder ein Knall verursacht wird.

Wenn wir ins Weltall starren, sehen wir also nicht nur Galaxien aus unserem "Universum", sondern wahrscheinlich auch entfernte Galaxien aus vergangenen, bzw. entfernten "Universen", die ebenfalls ihren Urknall hatten.

Bildlich könnte man das sich vielleicht mit dem Boden eines Kochtopfs mit siedendem Wasser vorstellen, in dem die Dampfbläschen auch scheinbar aus dem "Nichts" entstehen und sich bis zur Wasseroberfläche ausdehnen. Jeder dieser Bläschen wäre dann ein "Urknall".

[Dannyboy]

Vielleicht gibt es ja außerhalb des für irdisches Leben meßbaren Raums so etwas wie eine gravitative Dyson-Sphäre um dieses Universum, die für die beschleunigte Ausdehnung sorgt.

Nein. Dann müssten entferntere Galaxien ja die beschleunigte Expansion zeigen. Es sind aber die näheren Galaxien, die beschleunigt sich von uns entfernen. Das liegt natürlich daran, das die entfernteren Galaxien eben auch Abbilder eines jüngeren Universums sind, in dem die Dunkle Energie weniger dominierte. Trotzdem sähe das Gesamtbild eben anders aus, wenn es eine von außen wirkende Kraft wäre.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Dannyboy schrieb nach 5 Minuten und 57 Sekunden:

Das Universum dehnt sich also aus und die Materie wir im laufe der Zeit geringer, aufgrund von Wechselwirkungen mit dunkler Materie, Gravitationszentren und schwarzen Löchern.

Dunkle Materie hat gar nichts damit zutun, das die Materie "geringer" wird.

Denkbar ist also, dass es nicht nur einen Urknall gab, sondern das unser Universum das Resultat von vielen solcher Knallereien ist. Das würde zumindest auch erklären, warum das Universum sich nicht gleichmäßig ausdehnt

Wie kommst du darauf, das sich das Universum ungleichmäßig ausdehnt?

und warum es überhaupt zu Kollisionen von Galaxien kommen kann, wenn sich alle von einem Zentrum aus bewegen würden.

Nein. Es gibt kein Zentrum, von dem sich alle weg bewegen. Denn das "Zentrum" selbst hat sich ja zum Universum aufgebläht Und kollidieren können Galaxien, weil Gravitation auf kleineren Abständen von einigen Millionen Lichtjahren eben die Expansion überwinden kann.

[Thomas W. Riker]

Vielleicht gibt es ja außerhalb des für irdisches Leben meßbaren Raums so etwas wie eine gravitative Dyson-Sphäre um dieses Universum, die für die beschleunigte Ausdehnung sorgt. Ein Universum, das nach n^x Jahren den Kältetod stirbt, hat einfach nichts heroisches und ist wohl deshalb für viele in der scientific community aus psychischen Gründen inakzeptabel.

[Kristian]

Besonders bei der Frage nach der Ausbreitung des Universums stößen selbst die intelligentesten Menschen auf ihre Grenzen der Vorstellungsmöglichkeit.

Neulich habe ich eine interessante Idee gehört, dass das Universum niemals zusammenfällt, sondern einfach weiter expandiert, bis irgendwann vielleicht die Abstände zwischen der Materie so groß sind, dass es wieder zu einem "Knall" irgendwo im materiefreien Raum kommt.

Eine unterstützende Beobachtung diesbezüglich wurde erst wieder gemacht:

Nächte tiefer Dunkelheit: Sternenbildung geht zurück - n-tv.de

Das Universum dehnt sich also aus und die Materie wir im laufe der Zeit geringer, aufgrund von Wechselwirkungen mit dunkler Materie, Gravitationszentren und schwarzen Löchern.

Denkbar ist also, dass es nicht nur einen Urknall gab, sondern das unser Universum das Resultat von vielen solcher Knallereien ist. Das würde zumindest auch erklären, warum das Universum sich nicht gleichmäßig ausdehnt und warum es überhaupt zu Kollisionen von Galaxien kommen kann, wenn sich alle von einem Zentrum aus bewegen würden.

Denkbar ist also tatsächlich eine Unendlichkeit des Universums. Bzw. denkbar ist es nicht, denn als Mensch kann man sich aus rein physikalischen Gründen die Unendlichkeit nicht vorstellen Ist so unmöglich wie der Versuch, sich eine komplett neue Farbe vorzustellen.

[Halman]

@Agent Scullie
Ist es okay, wenn ich zwei Fragen auf Deine Antworten auf Nachbartheads verweise und die Fragen dort stelle? Mir scheint es an Grundlagenverständnis bezüglich der Dekohärenz und der Gravitation zu fehlen.

man kann geteilter Ansicht darüber sein, ob es mehrere Universen sind oder mehrere Regionen innerhalb eines einzigen Universums. Linde selbst hat auch bereits beide Ansichten vertreten.

In meiner FanFiction ging ich immer von einem Multiversum aus, welches aus vielen "Blasen" (Universen) besteht. Könnte man Lindes Multiversum vereinfach so beschreiben?

die Dekohärenz führt nichts zum Kopenhagener Kollaps, sondern in viele Welten.

Warum das? Natürlich überlasse ich es Dir, ob Du die Frage hier beantworten willst, oder im Nachbarthread.

im Rahmen der ART auf gar keines. Dass es die Gravitation gibt, d.h. dass die Raumzeit gekrümmt werden kann und diese Krümmung den Feldgleichungen gehorcht, muss als Grundpostulat hingenommen werden.

Okay, also lässt sich die Gravitation doch nicht aus diesem Prinzip herleiten, aber wohl die Impuls- und Energieerhaltung. Aber dennoch unterliegen laut Wheeler alle drei großen Feldtheorien unserer Zeit diesem Prinzip (Gravitation und Raumzeit, Seite 132, Absatz 2).

das Gesetz vom Abstandsquadrat hat aber wenig mit der Kopplungsstärke zu tun, es sagt nur aus, wie die Stärke einer WW mit dem Abstand skaliert, nicht aber wie stark sie in einem gegebenen Abstand ist. Außerdem sind die drei Raumdimensionen, von denen du sprichst, ja ausgerollt. Besondere Formen annehmen tun nur die eingerollten Zusatzdimensionen.

Ja, da hast Du allerdings recht. Das Abstandsquadrat gilt ja auch für die EM-WW, die ja viel stärker ist. Und Mondkalb wollte wohl auf die eingerollten Dimensionen der Stringtheorie hinaus, wobei mir der Gedanke an weitere Dimensionen nicht behagt.

guck mal hier:

http://www.physik.uni-regensburg.de/...chaot.infl.pdf

Vielen Dank für den Link. Ich muss gestehen, dass ich den anspruchsvollen Uni-Artikel nur "Häppchenweise" lese, aber da ich kommende Woche Urlaub habe, werde ich sicher mehr Zeit und die nötige Ruhe dazu finden.

mit Weißen Löchern hat das nichts zu tun. In einem inflationär expandierenden Universum gibt es um jeden Punkt im Raum herum einen Ereignishorizont. Von jedem Objekt, das durch die Expansion des Universums diesen Ereignishorizont überschreitet, kann kein Licht mehr zum betrachteten Punkt gelangen. Dieser Ereignishorizont ist daher in gewisser Weise dem eines schwarzen Loches vergleichbar, nur halt umgekehrt.

Dies motiviert mich, den Artikel zu lesen, in der Hoffnung, dann diesen Absatz endlich verstehen zu können.

ach der ART ist sie sogar auf eine unendlich große Dichte komprimiert. Das spielt hier allerdings keine Rolle, denn die Dichte beim Erreichen des Schwarzschildradius, d.h. bei der Bildung des Ereignishorizonts, liegt je nach Masse des schwarzen Loches weit unterhalb der Planck-Dichte.

Ja, das leuchtet mir ein. Also hätte man zwar ein Schwarzes Loch, aus dem kein Licht entkommt, aber keine Singularität, richtig?

du überinterpretierst die Bezeichnung "umgekehrtes schwarzes Loch". Es geht hier allein um den Ereignishorizont, nicht um Dichten.

Also, ob Informationen zwischen Ereignissen ausgetauscht werden können?

ein Inflatonfeld muss es sowieso geben, damit es die Inflation antreiben kann. Linde hat dann einfach nur den Einfluss von Quantenkorrekturen auf dieses Inflatonfeld untersucht, und dabei kam dann die ewige Inflation heraus.

Soweit ich gesehen habe, scheint dies mathematisch höchst anspruchvoll zu sein. Allenfalls die erste Gleichung sagt mir noch etwas. Da diese nach meinen Verständnis zunächst erstmal nur die Geometrodynamik betrifft, beziehe ich mir auf diese im Nachbarstread.

sie verursachen, dass die Energiedichte des Inflatonfeldes in einigen Regionen immer mal wieder zunimmt, und somit stets Regionen mit einer Energiedichte nahe der Planck-Dichte übrigbleiben.

Und somit die Inflation ewig andauert?

weil sie aus einer topologisch zusammenhängenden Region hervorgegangen sind und jede noch so heftige inflationäre Expansion den Raum nicht auseinanderreißen kann.

Ja, das sehe ich ein, die Krümmung der Raumzeit ist ja rissfrei. Ich stelle mir die Raumzeit als ein extrem stabiles "Medium" vor.

Die in populärwissenschaftlichen Quellen zuweilen zu findenden Darstellungen von schwarzen Löchern mit trichterförmiger Raumkrümmung sind in Wahrheit gar keine Veranschaulichungen der Raumkrümmung, sondern Plots des Kretschmann-Skalars.

Was ist der Kretschmann-Skalar?

Warum ist überhaupt von skalaren Feldern Φ die Rede? Das sind doch 2D-Felder, oder?

[Halman]

@Agent Scullie

Vielen Dank für Deine Antwort, insbesondere für den deutschsprachigen Link zur chaotischen Inflation. Leider finde ich an diesem WE nicht die nötige Muse, um auf Deinen Beitrag angemessen zu anworten und hoffe dies am nächten WE nachholen zu können (meine Möglichkeiten das Internet zu nutzen, sind vorläufig erheblich eingeschränkt).