Hallo Tom,
Stell‘ dir das Universum als unendlich ausgedehnte Ebene vor, auf der du in endlichen Abständen Markierungen anbringst. Durch die Expansion der unendlichen Ebene entfernen sich diese Markierungen voneinander. Verfolgst du nun diese unendlich ausgedehnte Ebene bis zum Urknall zurück, so haben zwei beliebige Markierungen den Abstand Null; diese Abstände sind die physikalisch messbaren Abstände. Dennoch war die Ebene auch beim Urknall unendlich. Das ist in etwa das mathematische Bild, das uns die ART liefert.
Willst du damit sagen, dass der Raum schon vor dem Urknall oder beim Urknall da war und unendliche Ausdehnung hatte? Ich habe die Urknall-Theorie so verstanden, dass Raum und Zeit erst mit dem Urknall entstanden sind. Jedenfalls habe ich es so in der gängigen Literatur gelesen.
Wenn man den einfachen Fall der kosmologischen Konstante verlässt und sich exotische Energieformen ansieht, dann findet man Lösungen der Friedmann-Gleichungen mit
$$ \rho \sim a^{-3(1+w)} $$
einschließlich der Möglichkeit w < -1.
Für den Exponenten gilt dann
$$ -3(1+w) > 0 $$
a hängt mit dem „Radius“ des Universums zusammen, d.h. zusammen mit der Expansion des Universums nimmt die lokale Energiedichte rho mit der Zeit tatsächlich zu!
Dennoch ist die Energie-Impuls-Dichte kovariant konstant, also „erhalten“, jedoch in einem abstrakteren Sinne als der naive Energiebegriff nahelegt.
Danke, dass du es versucht hast, aber das ist mir zu hoch. Exotische Energieformen kann ich mir nicht recht vorstellen und der Energiebegriff ist sowieso abstrakt. Dennoch gibt es konkrete Energieformen, wie z.B. potentielle Energie, kinetische E., thermische E., elektrische E. etc., die sich durch ihre Wirkung definieren und die alle zueinander äquivalent sind und ineinander umgerechnet werden können. Gilt das nicht für die von dir als "exotisch" bezeichnete Energieform in einem expandierenden Universum?
Du schreibst, dass bei einer Lösung der Friedmann-Gleichung für die Energiedichte rho beim Faktor w im Exponenten die
Möglichkeit besteht, dass w<-1 werden kann, wodurch der Exponent positiv wird, was einer Zunahme der Energiedichte im expandierenden Universum entspricht. Das habe ich soweit verstanden. Aber wenn die mathematische Möglichkeit besteht, dass w unterschiedliche Werte annehmen kann, wie will man dann wissen, ob dies in der Wirklichkeit auch der Fall ist und wenn ja, welches der richtige Wert für w ist?
Freundliche Grüße, Delta3