Wirbelwind
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Inwiefern ist eine solche Überlegung "Mist"? Oder anders gefragt: Welche in Frage kommenden Alternativen wirken auf Dich plausibler?
Viele Grüße
Wirbelwind
Wenn das Universum unendlich ist, dann war es doch schon immer unendlich, oder?
- Ersteller Wirbelwind
- Erstellt am
Inwiefern ist eine solche Überlegung "Mist"? Oder anders gefragt: Welche in Frage kommenden Alternativen wirken auf Dich plausibler?
Viele Grüße
Wirbelwind
Eigentlich alles, wo nicht in einem unendlich großen Raumbereich gleichzeitig die exakt selben Bedingungen "erschaffen" werden müssen. Das Standardmodell löst das damit, dass durch die Inflation ein kleiner Bereich auf eine Region aufgeblasen wurde, die sehr viel größer als das sichtbare Universum ist. Ob diese Region damals alles war oder nur ein Teil von etwas Größerem spielt dabei keine Rolle.
Das unendlich große Modell ist nur leichter zum Rechnen, deswegen wird es verwendet. Das ist keine definitive Aussage zur tatsächlichen Größe des Universums, woher auch.
ralfkannenberg
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Hallo Wirbelwind,
nein, das kannst Du hieraus nicht schliessen; es könnte auch irgendwann mal fast unendlich geglättet worden sein. Nicht umsonst gab es ja das Flachheitsproblem und auch das Horizontproblem. Beide wurden mit der Inflations-Theorie, die auf den ersten Blick völlig absurd aussieht, aber hervorragend mit den Beobachtungen übereinstimmt, elegant und insbesondere eben auch physikalisch gelöst und löst auch das Problem der fehlenden magnetischen Monopole.
Gemäss dieser Theorie durchlief unser Universum nach rund 10 Millionen Planck-Zeiten eine Inflationsphase, in der das Universum um einen riesigen riesigen Faktor "aufgebläht" wurde.
Bei einem zu weit ausgedehnten Anfangsuniversum muss man auch noch das kosmologische Prinzip beachten.
Freundliche Grüsse, Ralf
Wirbelwind
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Hallo Ralf,
Was genau meinst Du mit "schließen"? Schließen im Sinne von "es kann nicht anders sein"? Nein, das kann ich natürlich nicht. Habe ich aber auch nie behauptet. Ich schrieb doch nur, es sei die wahrscheinlichste Variante. Und genau so steht es ja auch in der Zusammenfassung auf der NASA-Seite. Und da steht auch ganz klar, dass das Universum auf jeden Fall wesentlich größer als der beobachtbare Teil sein muss (wenn man jetzt mal völlig abwegige Fälle wie einen "Rand" vernachlässigt):
Wenn die Glättung durch Inflation erfolgte, wäre "fast unendlich geglättet" aber gleichbedeutend mit "fast unendlich groß". Und diese Variante, dass das Universum als Ganzes zwar endlich, aber um ein Vielfaches größer als der beobachtbare Teil ist, habe ich ja explizit nicht ausgeschlossen.
Viele Grüße
Wirbelwind
Was genau meinst Du mit "schließen"? Schließen im Sinne von "es kann nicht anders sein"? Nein, das kann ich natürlich nicht. Habe ich aber auch nie behauptet. Ich schrieb doch nur, es sei die wahrscheinlichste Variante. Und genau so steht es ja auch in der Zusammenfassung auf der NASA-Seite. Und da steht auch ganz klar, dass das Universum auf jeden Fall wesentlich größer als der beobachtbare Teil sein muss (wenn man jetzt mal völlig abwegige Fälle wie einen "Rand" vernachlässigt):
NASA schrieb:
Wenn die Glättung durch Inflation erfolgte, wäre "fast unendlich geglättet" aber gleichbedeutend mit "fast unendlich groß". Und diese Variante, dass das Universum als Ganzes zwar endlich, aber um ein Vielfaches größer als der beobachtbare Teil ist, habe ich ja explizit nicht ausgeschlossen.
Viele Grüße
Wirbelwind
ralfkannenberg
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Hallo Wirbelwind,
sehr gut, dann habe ich Dich nur falsch verstanden.
Wunderbar, dann habe ich Dich auch hier nur falsch verstanden.
Freundliche Grüsse, Ralf
Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Wobei die Bedingungen ja nicht "erschaffen" worden sein müssten, wenn man sie als Anfangszustand voraussetzen würde. Denn sonst müssten wir ja mit gleicher Berechtigung fragen, wie der Anfangszustand des Urknallmodells "erschaffen" worden ist: Wie wurde die Urknallsingularität "erschaffen"? Wie wurde die Energie erschaffen, die da unendlich dicht komprimiert gewesen sein soll? Jedes Modell setzt ja einen Anfangszustand voraus, dessen Zustandekommen im Rahmen des Modells nicht erklärt werden kann.
Inflation kann es aber auch dann gegeben haben, wenn am Anfang eine unendliche Hyperebene mit einer Energiedichte in der Größenordnung der Planckdichte gestanden hätte. Auch eine derartige unendliche Hyperebene hätte zeitweise inflationär expandieren können. Oder spricht aus Deiner Sicht grundsätzlich etwas dagegen?
Nein, eine definitive Aussage folgt daraus natürlich nicht. Ebensowenig wie aus der Möglichkeit, die Ausdehnung des Universums im Sinne einer Grenzwertbetrachtung gegen Null zurücklaufen lassen zu können, eine definitive Aussage darüber folgt, ob ein solcher Zustand in der Realität jemals vorgelegen hat. Ob die Energiedichte tatsächlich jemals unendlich war oder irgendwo im Bereich der Planckdichte begonnen hat, können wir doch ebenfalls nicht sicher sagen, oder?
Viele Grüße
Wirbelwind
TomS
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Das habe ich nicht gesagt. Z.B. für die Dichte liefert die Rechnung unendlich, nicht Null. Ich habe nur gesagt dass der Skalenfaktor eingeht, nicht wie.
Nun, das sind verschiedene Fragestellungen. Ausgangspunkt der Diskussion war ja, wie man mathematisch gesehen den Abstand Null zur Zeit t=0 für beliebige Punkte P und Q definieren kann, selbst wenn deren Koordinaten für t=0 nicht zusammenfallen. Das ist mathematisch nicht schwer zu konstruieren.
Physikalisch muss das für t=0 (oder t nahe Null) nicht richtig sein.
ralfkannenberg
Registriertes Mitglied
Hallo Wirbelwind,
hier zäumst Du das Pferd meines Erachtens irgendwie von hinten auf: die Frage ist ja nicht, wieso der Urknall so oder anders erschaffen wurde, sondern die Frage ist, wie die Information der Anfangsbedingungen am Ort A schnell genug an Ort B gelangt, für alle Orte A und B im jungen Universum.
Wenn also der Urknall auf räumlich genügend kleinen Bereich stattfand, dann bekamen eben alle Teile dieses Bereiches diese Anfangsbedingungen "mitgeteilt", egal ob diese damit "einverstanden" waren oder nicht.
Freundliche Grüsse, Ralf
Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Kann sein, dass ich hier wirklich etwas nicht hinreichend verstanden habe. Im Groben ist mir das zwar bekannt, aber ich befürchte, dass der Teufel hier im Detail steckt. Kannst Du bitte noch mal etwas genauer erläutern, um welche Informationen es geht, und warum diese Informationen nach dem Beginn des Universums übertragen werden müssen und nicht einfach als Teil des Anfangszustands vorausgesetzt werden können?
Viele Grüße
Wirbelwind
ralfkannenberg
Registriertes Mitglied
Hallo Wirbelwind,
nein, ich kann leider nicht. Aber ich will Dir statt dessen 2 Beispiele zur besseren Veranschaulichung nennen, auch auf die Gefahr hin, dass sie im vorliegenden Kontext zu ungenau und damit falsch sind.
Wir nehmen jetzt mal an, das Universum sei auch zu Beginn so gross, dass die Information nicht übertragen werden konnte, und wählen uns also zwei Punkte A und B aus, die genügend weit voneinander entfernt sind. Nun haben wir je ein Elektron in Punkt A und in Punkt B. Woher soll das Elektron im Punkt A wissen, dass es dieselbe Masse wie das Elektron im Punkt B haben soll ? Oder die Feinstrukturkonstante: woher kann diese wissen, dass sie denselben Wert im Punkt A wie im Punkt B haben soll ?
Man könnte einwänden, warum die denn überhaupt gleich sein sollten. Nun - es sind die Messungen, die das nahelegen, was im Postulat des kosmologischen Prinzipes dann seinen Niederschlag gefunden hat.
Auf der anderen Seite: die Quadratwurzel von 2 beispielsweise ist immer irrational, egal, ob man das am Ort A beweist oder am Ort B. Diese Information steckt also "drin" und braucht nicht übertragen zu werden.
Man kann sich also keine widerspruchsfreie Mathematik vorstellen, in der die Quadratwurzel von 2 rational ist, wohl aber eine Physik, in der ein Elektron eine beispielsweise doppelt so grosse Masse hat oder die Feinstrukturkonstante um 10% kleiner ist.
Wenn man sowas in einem Universum zulassen will, dann müsste man aber das kosmologische Prinzip aufgeben, also dass das Weltall homogen und isotrop ist. Die bekannten Messungen legen das aber nicht nahe, und auch aus theoretischer Sicht macht dieses Prinzip Sinn.
Freundliche Grüsse, Ralf
Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Hallo Ralf,
herzlichen Dank für Deine Antwort. Ich werde später noch mal ausführlich antworten, aber vorab möchte ich mal die folgende Frage in den Raum stellen, die mir gerade im Kopf herumspukt:
Ich kann die Frage grundsätzlich nachvollziehen, aber eine Sache ist mir unklar: Es wird ja anscheinend vorausgsetzt, dass die Lichtgeschwindigkeit als limitierender Faktor der Informationsübermittlung von Anfang an gegolten hat. Soweit so gut. Aber worin unterscheidet sich die Lichtgeschwindigkeit von der Masse eines Elektrons oder der Feinstrukurkonstante? Warum wird also vorausgesetzt, dass die Lichtgeschwindigkeit von Anfang an gegolten haben muss, während anscheinend angenommen wird, dass sich die Masse eines Elektrons und die Feinstrukturkonstante erst nach dem Urknall im Rahmen irgendeines physikalischen Prozesses etabliert haben?
Um Missverständnissen vorzubeugen: Ich behaupte nicht, dass diese Unterscheidung unberechtigt ist, aber wenn sie berechtigt ist, muss es ja irgendwelche qualitativen Unterschiede zwischen der Lichtgeschwindigkeit und anderen physikalischen Konstanten geben, mit die Unterscheidung gerechtfertigt wird.
Viele Grüße
Wirbelwind
herzlichen Dank für Deine Antwort. Ich werde später noch mal ausführlich antworten, aber vorab möchte ich mal die folgende Frage in den Raum stellen, die mir gerade im Kopf herumspukt:
Ich kann die Frage grundsätzlich nachvollziehen, aber eine Sache ist mir unklar: Es wird ja anscheinend vorausgsetzt, dass die Lichtgeschwindigkeit als limitierender Faktor der Informationsübermittlung von Anfang an gegolten hat. Soweit so gut. Aber worin unterscheidet sich die Lichtgeschwindigkeit von der Masse eines Elektrons oder der Feinstrukurkonstante? Warum wird also vorausgesetzt, dass die Lichtgeschwindigkeit von Anfang an gegolten haben muss, während anscheinend angenommen wird, dass sich die Masse eines Elektrons und die Feinstrukturkonstante erst nach dem Urknall im Rahmen irgendeines physikalischen Prozesses etabliert haben?
Um Missverständnissen vorzubeugen: Ich behaupte nicht, dass diese Unterscheidung unberechtigt ist, aber wenn sie berechtigt ist, muss es ja irgendwelche qualitativen Unterschiede zwischen der Lichtgeschwindigkeit und anderen physikalischen Konstanten geben, mit die Unterscheidung gerechtfertigt wird.
Viele Grüße
Wirbelwind
Das hat keineswegs die gleiche Berechtigung. Ein exakt homogenes, isotropes, unendlich großes Universum ist als Anfangsbedingung etwa ebenso natürlich wie ein Bakterium als Anfang allen Lebens. So etwas passiert einfach nicht zufällig.
Die Anfangsbedingun sollte einfach genug sein, dass man ihr natürliches Entstehen für plausibel halten kann - auch wenn man es nicht erklären kann. Bei der Entstehung des Lebens denkt man deswegen eher an Molekülansammlungen als an fertige Bakterien, und in der Kosmologie eher an die berühmte "Quantenfluktuation" als an ein plötzlich vorhandenes fertiges gleichmäßiges Universum. Diese Gleichmäßigkeit muss einen Grund haben.
Kann schon. Aber wer hat dann diese Hyperebene hingestellt, unendlich groß, überall exakt gleich und auf 10^-42 s genau zum selben Zeitpunkt? Die Inflation soll ja genau das Vorhandensein einer solchen "Anfangsbedingung" plausibel machen.
"tatsächlich unendlich" ist dem Physiker ein Gräuel, er wird eher für Planckdichte stimmen. Auf jeden Fall wird er sagen, dass die Extrapolation rückwärts in der Zeit auf einen extrem heißen und dichten Anfangszustand führt, und dass die heutigen Theorien es uns nicht erlauben, weiter zurück zu blicken. Die Singularität wird er als Zusammenbruch der Theorie deuten, nicht als tatsächliche Unendlichkeit.
Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Nein, zufällig passiert so etwas sicherlich nicht. Aber eine Urknallsingularität tritt ja auch nicht so einfach rein zufällig auf.
Und ob wir etwas als "natürlich" empfinden, hängt wohl in erster Linie davon ab, ob wir es mit unseren Erfahrungen in Einklang bringen können. Nun ist es nachweislich so, dass der Ausschnitt des Universums, dem wir entspringen, endlich ist, und somit empfinden wir Endlichkeit tatsächlich als natürlich. Aber folgt aus der Tatsache, dass unsere Heimatwelt endlich ist, auch automatisch, dass Unendlichkeit prinzipiell unphysikalisch ist?
Die Homogenität und Isotropie sind da schon etwas härtere Nüsse - da gebe ich Dir recht. Letztendlich beschränken sich unsere diesbezüglichen Beobachtungen aber auf den sichtbaren Teil des Universums. Dass diese Homogenität auch auf Skalen gelten könnte, die um ein Vielfaches größer sind als das sichtbare Universum, ist nicht mehr als eine Arbeitshypothese. Um zu erklären, dass das beobachtbare Univerusm homogen und isotrop ist, braucht man aber gar nicht zu fordern, dass die unendliche Hyperebene als Ganzes homogen und isotrop gewesen ist. Es reicht in diesem Fall die Annahme, dass das beobachtbare Universum auf einen homogenen und istropen Teilbereich der unendlichen Hyperebene zurückgeführt werden kann.
Viele Grüße
Wirbelwind
Nicht nur. Eigentlich geht es mehr darum, wieviele Möglichkeiten es gibt, wie etwas aussehen könnte, und wie wenige dieser Möglichkeiten mit den Beobachtugen vereinbar sind. Wir sehen einen homogenen Raum. Der Raum könnte aber irgendwie sein. Unter all diesen Fantastillionen Möglichkeiten, wie ein Raum "irgendwie" sein kann, soll er also ausgerechnet homogen aussehen, obwohl es keinen Mechanismus gibt, der das erklärt? Das ist unnatürlich. Zugegeben, immer noch schwer in Zahlen zu fassen, aber doch erheblich fundamentaler als "passt nicht in meine Erfahrung". Es geht um Wahrscheinlichkeiten. Wenn man den Raum dann noch als unendlich ansieht, wird das Problem einfach nicht mehr nur unvorstellbar, sondern wirklich unendlich groß. was immer das bedeutet.
Sag ich ja. Das könnte so sein, oder es ist ein Teilbereich eines endlichen Universums. Das ist empirisch nicht zu entscheiden, und momentan zumindest auch nicht philosophisch.
Wann immer man aber liest, dass des Universum flach und daher unendlich groß sei, dann bezieht sich das nur auf das mathematische Modell. Das sagt über das echte Universum nur, dass es unendlich groß sein könnte, nicht, dass es das ist.
Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Wenn das Universum nachweislich global flach wäre, dann gäbe es ja nur zwei Möglichkeiten:
1. Das Universum ist unendlich.
2. Das Universum ist endlich und begrenzt, besitzt also einen "Rand".
Allerdings wird man in der Realität nie nachweisen können, dass das Universum tatsächlich 100% flach ist. Insofern kommt dann stets noch die folgende Alternative hinzu:
3. Das Universum ist endlich und unbegrenzt (also in sich geschlossen), ist aber um ein Vielfaches größer als der beobachtbare Teil.
Viele Grüße
Wirbelwind
TomS
Registriertes Mitglied
das ist nicht richtig; es kann durchaus geschlossene Mannigfaltigkeiten geben, die global flach sind; z.B. existiert für den 2-Torus eine flache Metrik; dies sieht man der bekannten Einbettung in den 3-dim. Raum zwar nicht an, ist aber mathematisch möglich
es gibt also noch die Möglichkeit
3. Das Universum ist endlich und unbegrenzt (also in sich geschlossen) und global flach, z.B. wie ein 3-Torus.
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Wirbelwind
Registriertes Mitglied
Hallo Tom
Mit Verlaub: Es fällt mir schwer zu glauben, dass wir auf einem Pacman-Feld leben.
Auch wenn so ein Pacman-Feld sowie sein dreidimensionales Äquivalent als mathematisches Konstrukt natürlich möglich ist, erscheint dies nun wiederum mir völlig unnatürlich und unphysikalisch. Der Grad der Abwegigkeit liegt nach meinem Bauchgefühl ungefähr auf demselben Niveau wie ein berandetes Universum.
Beide Möglichkeiten kann ich mir eigentlich nur unter der Prämisse vorstellen, dass das Universum eine Computersimulation ist. Pacman eben
Viele Grüße
Wirbelwind
Mit Verlaub: Es fällt mir schwer zu glauben, dass wir auf einem Pacman-Feld leben.
Auch wenn so ein Pacman-Feld sowie sein dreidimensionales Äquivalent als mathematisches Konstrukt natürlich möglich ist, erscheint dies nun wiederum mir völlig unnatürlich und unphysikalisch. Der Grad der Abwegigkeit liegt nach meinem Bauchgefühl ungefähr auf demselben Niveau wie ein berandetes Universum.
Beide Möglichkeiten kann ich mir eigentlich nur unter der Prämisse vorstellen, dass das Universum eine Computersimulation ist. Pacman eben
Viele Grüße
Wirbelwind
TomS
Registriertes Mitglied
Es gibt durchaus Gründe, das zu untersuchen. Und es gibt ernstzunehmende Physiker, die sich damit auseinandersetzen.
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.71.20
http://space.mit.edu/home/tegmark/mapforegs.pdf
http://www.esa.int/Our_Activities/S...ite_or_infinite_An_interview_with_Joseph_Silk
http://www.thphys.uni-heidelberg.de/~wolschin/sdw_torus_fac.pdf
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.71.20
http://space.mit.edu/home/tegmark/mapforegs.pdf
http://www.esa.int/Our_Activities/S...ite_or_infinite_An_interview_with_Joseph_Silk
http://www.thphys.uni-heidelberg.de/~wolschin/sdw_torus_fac.pdf
Wirbelwind
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Ist jetzt zwar etwas OT, aber der Artikel aus Spektrum der Wissenschaft enthält einen Fehler:
Spektrum der Wissenschaft schrieb:
Das stimmt so natürlich nicht. Die Oberfläche eines eingebetteten Torus besitzt keine flache Geometrie. Ansonsten müsste man aus einem rechteckigen Blatt Papier ohne Knicke einen Torus formen können. Dies ist aber nicht möglich, wie sich anhand eines entsprechenden Versuchs sehr leicht nachvollziehen lässt. Mathematisch ist aber auch einen nicht eingebetteter Torus mit flacher Geometrie möglich. Das anschaulichste Beispiel hierfür ist das von mir bereits genannte Pacman-Spielfeld. Wenn von einem Torus mit flacher Geometrie die Rede ist, dann ist also keinesfalls ein "Donut" sondern vielmehr ein "Pacman-Feld" gemeint.
Viele Grüße
Wirbelwind
Bernhard Kletzenbauer
Registriertes Mitglied
Endlich noch einer, der es merkte.
Das Experiment kann man auch real, nicht nur in Gedanken durchführen:
"...Gedankenexperiment zeigen: Schneidet man einen Papiertorus einmal durch den kleinen und einmal quer durch den großen Ring, dann erhält man ein flaches, rechteckiges Stück Papier – einen flachen, endlichen Raum von zwei Dimensionen..."
In einem anderen Beitrag wollte man einen Fahradschlauchtorus zu einer zweidimensionalen Fläche zuschneiden und plätten. Da hätte ich es fast noch geglaubt.
Mit einem "Raum von 2 Dimensionen" ist es hoffentlich am Aschermittwoch vorbei.