Inflationstheorie

Uwe

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Hallo,

mich beschäftigt zur Zeit die Inflationstheorie.

Mir als blutiger Laie, kommt diese irgendwie konstruiert vor, um einige kosmologische Probleme zu lösen. (Nur um Missverständnisse vorzubeugen: bin kein Gegner der Urknall-Theorie an sich!).

Sie erklärt unter anderem, warum wir nach links und nach rechts gucken können und jedes mal eine Galaxie in 13 Milliarden Lichtjahren sehen (diese also 26 Milliarden Lichtjahre von einander entfernt sind) obwohl das Universum nur ca. 13 Milliarden Jahre alt sein soll. Sprich die beiden Galaxien müssten sich mit Überlichtgeschwindigkeit von einander entfernt haben.

Suspekt ist mir hier die Überlichtgeschwindigkeit, auch scheint der Auslöser der Inflationären Phase noch nicht wirklich erkannt zu sein.

Wie könnte man sich dieses Horizontproblem ohne Inflationstheorie erklären ?

Gruß
Uwe
 

Sky Darmos

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Horizontproblem

Uwe schrieb:
Sie erklärt unter anderem, warum wir nach links und nach rechts gucken können und jedes mal eine Galaxie in 13 Milliarden Lichtjahren sehen (diese also 26 Milliarden Lichtjahre von einander entfernt sind) obwohl das Universum nur ca. 13 Milliarden Jahre alt sein soll. Sprich die beiden Galaxien müssten sich mit Überlichtgeschwindigkeit von einander entfernt haben.

Ich weiss zwar was du meinst, aber ich denke jemand der die Theorie nicht kennt wüsste es nicht. Vielleicht nochmal klarer ausgedrückt: In der gewöhnlichen Urknalltheorie deht sich das Universum nach dem Urknall so schnell aus dass kein einziger Lichtstrahl zwischen den Raumpunkten auf endgegengesetzten Seiten unseres Hubble-Horizonts ausgetauscht wurde. Für ein geschlossenes Universum heißt das: Kein Lichtstrahl hat das Universum je umkundet.

Die Inflationstheorie "löst" das Problem, indem sie das Universum beim Urknall vor der Inflation, als kleiner als die Planck-Länge annimmt. Vor der Inflation hatten dann verschiedene Punkte genug Zeit sich von der Temperatur her auszugleichen. Da das Universum dann entsprechend länger zum Expandieren braucht, muss eine Inflationsphase 10^-36 Sekunden nach dem Urknall ansetzen. Sie muss rechtzeitig wieder aufhören, nämlich 10^-33 Sekunden nach dem Urknall damit die Inflationstheorie in die Urknalltheorie übergeht.

Das hier beschriebene Problem, es heißt Horizont-Problem, hat seinen Ursprung in der Annahme dass die Zeit mit dem Urknall begann.
In Theorien wie der Loop-Quantengravitation oder der Stringtheorie existiert es nicht. Da die Dichte hier niemals Unendlich erreichen kann, gibt es auch kein Stillstand, b.z.w. Beginn der Zeit.
In der Twistortheorie hingegen sollte das Universum in einem Raumzeitlosen Zustand beginnen, also erstmal nur aus Nulllinien bestehen und keine bestimmte Größe haben.

Uwe schrieb:
Suspekt ist mir hier die Überlichtgeschwindigkeit,

Nun, im Rahmen der ART ist das erlaubt, sofern sich nur der Raum überlichtschnell dehnt.
Fragt sich nur wie es aussieht, wenn jedes Teilchen eine Quantenraumzeit schafft, und die einzelnen Quantenraumzeiten sich zu einem kontinuierlichen Raum verbinden.

Uwe schrieb:
auch scheint der Auslöser der Inflationären Phase noch nicht wirklich erkannt zu sein.

Ein Hypothetisches Teilchen, namens Inflaton, für dessen Existenzannahme es außerhalb der Kosmologie keinen Grund gibt.

Uwe schrieb:
Wie könnte man sich dieses Horizontproblem ohne Inflationstheorie erklären?

Z.B. Eine Zeit vor dem Urknall. Eine Zeit lang habe ich auch die Ansicht vertreten dass das Universum aus einem Schwarzen Loch entstanden ist und seine Masse durch die Masseninflation im Innern zustandekahm. Die Materie hätte dann vor dem Kollaps genug kontakt gehabt.
Welche Folgen quantisierte Räume haben muss noch weiter untersucht werden. Es ist etwas verfrüht Quantengravitationstheorien auf Kosmologische Probleme anzuwenden. Solche Untersuchungen scheinen populär zu sein. Im Moment sind sie aber, wie auch die Inflationstheorie, etwas voreilig.

Schöne Grüße, Sky.
 

komet007

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gibt es eigenlich für das klassische Urknallmodell irgendeine akzeptable mathematische Grundlage?
 

Sky Darmos

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komet007 schrieb:
gibt es eigenlich für das klassische Urknallmodell irgendeine akzeptable mathematische Grundlage?

Ja, die Theorie ist doch eigentlich höchst sympel.
Lies einfach mal "Die ersten drei Minuten" von Steven Weinberg. Da sind auch einige kosmologische Formeln im Anhang.
 

komet007

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Ach ja, ich hab ja noch BIG BANG von Simon Singh, hat das jemand schon gelesen? Sieht zwar etwas kommerziell aus, liest sich anfangs allerdings ganz gut.
 

galileo2609

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Ich habe es auch erst vor kurzem geliefert bekommen. Nach einigem Querlesen herrscht der Eindruck vor: gut informiert im Detail!

Aber über die Inflationstheorie gibt es ja auch noch Ware aus erster Hand, auch in Deutsch. Auch wenn der Verlag nicht gerade für physikalische Fachbücher bekannt ist: http://www.amazon.de/exec/obidos/AS...66225/sr=1-1/ref=sr_1_2_1/302-5818582-2890405
Mir hat es gefallen!

Grüsse galileo2609
 
Zuletzt bearbeitet:

Dilaton

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"gibt es eigenlich für das klassische Urknallmodell irgendeine akzeptable mathematische Grundlage?"

Seit 84 Jahren. Alexander Alexandrowitsch Friedmann fand 1922 eine Lösung der Einsteinschen Gleichungen, die das gesamte Universum beschreiben.
 

ralfkannenberg

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galileo2609 schrieb:
Ich habe es auch erst vor kurzem geliefert bekommen. Nach einigem Querlesen herrscht der Eindruck vor: gut informiert im Detail!

Aber über die Inflationstheorie gibt es ja auch noch Ware aus erster Hand, auch in Deutsch. Auch wenn der Verlag nicht gerade für physikalische Fachbücher bekannt ist: http://www.amazon.de/exec/obidos/AS...66225/sr=1-1/ref=sr_1_2_1/302-5818582-2890405
Mir hat es gefallen!

Grüsse galileo2609
Ja, dieses Buch habe ich auch gelesen. Wirklich spannend, vor allem auch, wieso Alan Guth auf diese Idee der Inflation kam, also konkret wie er (bzw. ein Kollege von ihm) sich mit ihm auf die Suche nach den magnetischen Monopolen gemacht hat und sich daraus - eher überraschend - die Inflationstheorie ergab. Man bekommt auch eine ganz gute Zusammenfassung über die GUT's, also die Grand Unified Theories (Vereinheitlichung der starken, elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung).

Einmal hatte ich indes in einer Nacht wirklich genug, war müde, habe nichts mehr verstanden und wollte das Buch zur Seite legen, doch da stand: "Wenn Sie jetzt nichts mehr verstehen, so bitte ich Sie, dennoch diese Seite zu Ende zu lesen" ... ;)

Habe ich dann auch gemacht. Die Herleitung der Formeln für die magnetischen Monopole aus den Entropien und die Schlussfolgerung zur Inflation indes musste ich mehrfach lesen, immer wieder, um wenigstens eine kleine Idee zu bekommen, was die Idee ist.

Ich habe damals übrigens zwei Bücher parallel gelesen; das eine war das und das andere war "Nichts als die Wahrheit" von Dieter Bohlen :)
 

Sky Darmos

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Solange Monopoldetektoren nicht aus zufall mal einem Monopol begegnen und es nachweisen, sehe ich das nicht als ein sehr ernstes Argument für die Inflation.
Man wartet nun schon ewig auf diese Dinger.
 

ralfkannenberg

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Sky, die Inflationstheorie hat überhaupt nichts mit dem Nachweis von magnetischen Monopolen zu tun ! Alan Guth hat sich mit rein theoretischen Methoden an die Arbeit gemacht, warum man bislang keine magnetischen Monopole gefunden hat. Zu diesem Zweck hat er magnetische Monopole physikalisch beschrieben, konnte diesen Beschreibungen Entropien zuordnen, daraus irgendwelche Drücke herleiten und hat dann weitergerechnet. Das Resultat war dann die Inflationstheorie, die weitere kosmologische Probleme zu lösen imstande war wie das Horizontproblem oder die Flachheit.

Aber mit dem Nachweis der Monopole hat das nichts zu tun, aber die Inflationstheorie kann tatsächlich auch erklären, warum man bislang so wenige magnetische Monopole (nämlich keinen einzigen) experimentell nachweisen konnte.

Freundliche Grüsse, Ralf
 
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