Wieso beschleunigte Expansion im All?
- Ersteller Yochen
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komet007
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Hallo Orbit
wie du ja auch mitbekommen hast, ist die Strukturbildung im Universum wesentlich schneller vonstatten gegangen, als bisherige Modelle vorhergesagt haben. Die Entdeckung eines Quasars in ca. 13,3 Mrd. LJ spricht dafür, dass eine Übertragung kinetischer Energie durch den Urknall nicht stattgefunden hat, ansonsten hätten sich niemals in so kurzer Zeit (400 Mio. Jahre) so komplexe Strukturen ausbilden können.
Da es derzeit keinen Grund gibt, das Alter des Universums nach oben zu korrigieren, wird derzeit nach Mechanismen gesucht, die eine dermaßen schnelle Strukturbildung angetrieben haben. Sehr wahrscheinlich ist, dass dies durch Schwarze Löcher, bereits unmittelbar nach dem Urknall geschah.
Zum Thema "Energie vor dem Urknall".
Grundsätzlich stellt sich die Frage: "woher kam die Energie für unser Universum"?
Man nimmt an, dass vor dem Urknall ein "falsches Energieniveau" vorlag, das durch ein Ergeignis oder eine Unschärfe gestört wurde. Dieses Phänomen verglich Harald Lesch in seiner Sendung mit einem Experiment, das man mit Wasser nachvollziehen kann:
Es ist möglich, Wasser unter bestimmten Druckverhältnissen, sehr sehr langsam auf weit unter null Grad abzukühlen, ohne dass es gefriert.
Wenn man den Vorgang des Abkühlens nur um eine Winzigkeit beschleunigt, so gefriert das Wasser schockartig und geht in einen anderen Aggregatzustand über.
Die Entstehung unseres Universums könnte man sich im Prinzip genauso vorstellen, als einen homogenen Energiezustand, der schon immer existierte. Eine Störung verursachte einen Phasenübergang, wodurch Materie/Antimaterie entstand. Eine Asymmetrie bewirkte, dass der Energiebetrag zugunsten der Materie/DM ausfiel. Diese hat letztendlich eine verdrängende Wirkung in Verbindung mit Dunkler Energie (Vakuumenergie) wodurch die Expansion ausgelöst wurde. Soviel zur Theorie.
Gruß
Zuletzt bearbeitet:
Hi Komet
Was mich auf die Idee bringt: Damals entstand Materie/Antimaterie, die fast vollständig wieder zerstrahlte, mit einem kleinem Überschuss von einem Milliardstel für die Materie. Da Energie äquivalent zu Materie ist (E=mc2), muss doch die dabei entstandene Strahlung sich auch gravitativ auswirken, und zwar gewaltig. Irgendwo hab ich doch einen Denkfehler dabei? Ansonsten hab ich gerade die Quelle der Dunklen Materie entdeckt
(ja, ich weiss die Dunkle Materie ist eher kalt statt warm...)
Gruß
Während des Urknalls gab es doch auch noch (mehrere male) solche falschen Energieniveaus. Z.b. lese ich gerade, dass vor der inflationären Phase ein falsches Vakuum entstand, und daraus wiederum Energie für die Inflationsphase.
Was mich auf die Idee bringt: Damals entstand Materie/Antimaterie, die fast vollständig wieder zerstrahlte, mit einem kleinem Überschuss von einem Milliardstel für die Materie. Da Energie äquivalent zu Materie ist (E=mc2), muss doch die dabei entstandene Strahlung sich auch gravitativ auswirken, und zwar gewaltig. Irgendwo hab ich doch einen Denkfehler dabei? Ansonsten hab ich gerade die Quelle der Dunklen Materie entdeckt
(ja, ich weiss die Dunkle Materie ist eher kalt statt warm...)Gruß
Hallo komet007
Ich bin gespannt, was man in nächster Zeit zu dieser offenbar viel rasanteren Strukturbildung hören und lesen wird.
Danke für die Zusammenfassung der Lesch-Sendung.
Habe ich das einigermassen im Sinne der Lesch-Sendung verstanden?
Mit 'eine einzige, winzige Quantenfluktuation' schaffe ich wohl ein Horizontproblem, das mit 'einer grossen Zahl gleichzeitiger Quantenfluktuationen' vielleicht behoben werden könnte. ??
Herzliche Grüsse
Orbit
Ich bin gespannt, was man in nächster Zeit zu dieser offenbar viel rasanteren Strukturbildung hören und lesen wird.
Danke für die Zusammenfassung der Lesch-Sendung.
Und ich frage mich, ob man sich diese Frage überhaupt stellen soll. Wenn nun offenbar die Stringtheorie zum Schluss kommt, dass der Anfangszustand
war
dann wird diese Frage allerdings zur rethorischen Frage, auf die gar keine Antwort gesucht wird. Man fragt sich nur noch, welches Ereignis diese beliebig grosse, beliebig lange in einem labilen Gleichgewicht gespeicherte potentielle Energie angestossen habe. Dabei denkt man an die Heisenberg'sche Unschärferelation und kann sich nun vorstellen, dass eine einzige, winzige Quantenfluktuation
und, im Sinne eines Phasenübergangs, diese universale Lawine auslöste.
Habe ich das einigermassen im Sinne der Lesch-Sendung verstanden?
Mit 'eine einzige, winzige Quantenfluktuation' schaffe ich wohl ein Horizontproblem, das mit 'einer grossen Zahl gleichzeitiger Quantenfluktuationen' vielleicht behoben werden könnte. ??
Herzliche Grüsse
Orbit
Hallo MoreInput
Wie dem auch sei, wenn man sich den Urzustand nicht mehr als gigantisches schwarzes Loch vorstellt, in dem sich alles auf einen geometrischen Punkt zusammenzieht, sondern als ausgedehntes Gebilde, dessen Strukturen die Planck-Grössen nicht unterschreiten dürfen, dann gilt dort eben auch die Planckzeit, und die ist so kurz, dass die Planckteilchen in Bezug auf ihre gravitative Wirkung einzeln betrachtet werden müssen. Sie zu einem gigantischen Gravitationskoloss addieren ist dann eine unzulässige Operation. Betrachten sollten wir ohnehin nicht das Ganze von aussen, denn für diesen Stanort gibt's schon nach Einstein keinen Platz - allerdings auch keinen in der Singularität; denn dort wird's sehr eng ;-). Die Quantentheorie schafft nun aber Raum innerhalb des Gebildes für einen Beobachter in Planckgrösse. Auch wenn der allerdings im Urzustand noch nicht über seine Nasenspitze hinaus sehen kann, ist es doch empfehlenswert, sich bei den weiteren Überlegungen quasi als Beobachtungsquant zwischen die Energiequanten zu setzen. Auch diese Vorstellung hinkt zwar; denn 'setzen' ist ein Zeitwort, beschreibt also einen Prozess in der Zeit, was natürlich unter diesem Umstand auch nicht zulässig ist. ;-)
Hat das etwas mit Deinem 'Denkfehler' zu tun?
Herzliche Grüsse
Orbit
Möglicherweise meinst Du dasselbe 'falsche Vakuum' wie komet007; denn es scheint Ansichtssache zu sein, ob man den Urknall vor oder mit der Inflation starten lässt.
Irgendwo hat Ich geschrieben, dass Strahlung sogar stärker gravitativ wirke, was mir allerdings bis heute nicht so ganz einleuchten will.
Wie dem auch sei, wenn man sich den Urzustand nicht mehr als gigantisches schwarzes Loch vorstellt, in dem sich alles auf einen geometrischen Punkt zusammenzieht, sondern als ausgedehntes Gebilde, dessen Strukturen die Planck-Grössen nicht unterschreiten dürfen, dann gilt dort eben auch die Planckzeit, und die ist so kurz, dass die Planckteilchen in Bezug auf ihre gravitative Wirkung einzeln betrachtet werden müssen. Sie zu einem gigantischen Gravitationskoloss addieren ist dann eine unzulässige Operation. Betrachten sollten wir ohnehin nicht das Ganze von aussen, denn für diesen Stanort gibt's schon nach Einstein keinen Platz - allerdings auch keinen in der Singularität; denn dort wird's sehr eng ;-). Die Quantentheorie schafft nun aber Raum innerhalb des Gebildes für einen Beobachter in Planckgrösse. Auch wenn der allerdings im Urzustand noch nicht über seine Nasenspitze hinaus sehen kann, ist es doch empfehlenswert, sich bei den weiteren Überlegungen quasi als Beobachtungsquant zwischen die Energiequanten zu setzen. Auch diese Vorstellung hinkt zwar; denn 'setzen' ist ein Zeitwort, beschreibt also einen Prozess in der Zeit, was natürlich unter diesem Umstand auch nicht zulässig ist. ;-)
Hat das etwas mit Deinem 'Denkfehler' zu tun?
Herzliche Grüsse
Orbit
komet007
Registriertes Mitglied
Im Grunde ist das die Aussage dieser Sendung, allerdings mit dem Unterschied, dass sich diese Theorie wohl eher an die Quanten- als an die Stringtheorie anlehnt.
Die Stringhteorie trifft eine ähnliche Aussage, indem sie diesem Grundenergiezustand eine Membrane zuweist, auf die diese Energie aufgetragen war. Das Ereignis, das dann dieses Energieniveau anhob bzw umwandelte, wurde lt. Turok und Steinhard (ekpyrotisches Universum) von einer Bran eines Paralleluniversums ausgelöst.
Das Schöne an der Stringtheorie ist eben, dass man hier mit mehreren Dimensionen spielen kann, auf die die Quantentheorie verzichtet und das Ereignis des Urknalls einer Unschärfe, wie sie in der Quantenwelt vorherrscht, zuweist.
schönen Gruß
Ob jetzt 450e6 oder 1,3e7, wieso sollte die bis zu irgendeiner Entfernung konstant bleiben?
komet007
Registriertes Mitglied
Ob jetzt 450e6 oder 1,3e7, wieso sollte die bis zu irgendeiner Entfernung konstant bleiben?
Bei H und z geht es darum, die Rotverschiebung ins Verhältnis zur Entfernung, bei SN1A, zu setzten.
Bis zu einer Entfernung von 400 Mpc ist z und H linear. Ab dieser Entfernung nimmt z aufgrund von Abbremseffekten und zeitlicher Variabilität mit dem Quadrat zur Entfernung, abhängig vom jeweiligen verwendeten Modell, zu.
Beispiel: Mattig Formel bei Universen ohne Kosmologischer Konstante, Ned Wright's Webtool, mit Kosmologischer Kontante.
H(0) gilt also nur im "lokalen" Universum, bei größeren Entfernung muss H(t) verwendet werden.
Gruß
komet007
Registriertes Mitglied
Hallo Orbit
ich habe zum Thema "falsches Vakuum" mal Wikipedia konsultiert. Hier steht, dass dieser Zustand der Auslöser für die Inflationsphase war, wobei das Universum bereits vor dem Urknall eine geringe Ausdehnung und eine sehr hohe Energiedichte in Form dieses Vakuums gehabt haben könnte. Die Inflation war dann wohl das Bestreben, den "normalen Vakuumszustand" zu erreichen.
Das heisst, dass sich hier bezüglich Ausdehung des Universums vor dem Urknall, Quantenvakuum und Bran-Theorie grundlegend unterscheiden.
Man hat zwar mit der Inflationstheorie so einige Ungereimtheiten beseitigt, die sich aus dem klassischen Urknallmodell ergeben, glücklich ist man damit allerdings noch lange nicht, da sich weder der Zustand dieses "falschen Vakuums" richtig verstehen lässt, noch lässt sich die Inflation mit der Kosmologischen Konstanten vereinbaren, die sich derzeit aus Beobachtungen ergibt. Vor allem weil zwischen der Inflationsphase und der heutigen Ausdehnung des Universums skalenmäßig 120 Größenordnungen liegen, die sich aus den Friedmann-Gleichungen nicht ableiten lassen.
Beste Grüße
ich habe zum Thema "falsches Vakuum" mal Wikipedia konsultiert. Hier steht, dass dieser Zustand der Auslöser für die Inflationsphase war, wobei das Universum bereits vor dem Urknall eine geringe Ausdehnung und eine sehr hohe Energiedichte in Form dieses Vakuums gehabt haben könnte. Die Inflation war dann wohl das Bestreben, den "normalen Vakuumszustand" zu erreichen.
Das heisst, dass sich hier bezüglich Ausdehung des Universums vor dem Urknall, Quantenvakuum und Bran-Theorie grundlegend unterscheiden.
Man hat zwar mit der Inflationstheorie so einige Ungereimtheiten beseitigt, die sich aus dem klassischen Urknallmodell ergeben, glücklich ist man damit allerdings noch lange nicht, da sich weder der Zustand dieses "falschen Vakuums" richtig verstehen lässt, noch lässt sich die Inflation mit der Kosmologischen Konstanten vereinbaren, die sich derzeit aus Beobachtungen ergibt. Vor allem weil zwischen der Inflationsphase und der heutigen Ausdehnung des Universums skalenmäßig 120 Größenordnungen liegen, die sich aus den Friedmann-Gleichungen nicht ableiten lassen.
Beste Grüße
Hallo komet007
Für einen Laien entsteht der Eindruck, dass man da im Dunkeln tappt und zwar im eigentlichen Sinn des Wortes, wenn man gar von dunkler Materie und dunkler Energie spricht. Aber auch, was die Grössenordnungen betrifft: 120 mehr oder weniger, je nach dem, mit welchem Modell man gerade arbeitet. Ist es nicht eigentlich zum Heulen? Aber lassen wir das. DM und DE gehen ja noch. Die machen mir keine Bauchschmerzen. Aber zwei Dinge darf ich im Moment nicht all zu ernst nehmen, wenn ich überhaupt über Expansion des Universums noch nachdenken können will: Die Guth-Inflation und die gigantische potentielle Energie im Quantenvakuum. Beide verursachen mir etwa mit denselben Grössenornungen Schwindelgefühle. Wen wundert's, dass mir eine Hypothese sympathisch ist, welche ohne diese 10^122 fache Vakuumenergie auskommt - und übrigens auch ohne Guth-Inflation, nach der ja offenbar auch 10^120 Grössenordnungen fehlen sollen! Oder geht es bei diesen beiden Beträgen um dasselbe? Ich habe nämlich nicht recht verstanden, was Du meinst, wenn Du schreibst
Aber vielleicht verstehe ich sie nur falsch. Schade, dass wir hier
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=1364&page=19
in Deinem Thread mit cygnusx nicht mehr weiter diskutieren.
Etwas unglückliche Grüsse
Orbit
Für einen Laien entsteht der Eindruck, dass man da im Dunkeln tappt und zwar im eigentlichen Sinn des Wortes, wenn man gar von dunkler Materie und dunkler Energie spricht. Aber auch, was die Grössenordnungen betrifft: 120 mehr oder weniger, je nach dem, mit welchem Modell man gerade arbeitet. Ist es nicht eigentlich zum Heulen? Aber lassen wir das. DM und DE gehen ja noch. Die machen mir keine Bauchschmerzen. Aber zwei Dinge darf ich im Moment nicht all zu ernst nehmen, wenn ich überhaupt über Expansion des Universums noch nachdenken können will: Die Guth-Inflation und die gigantische potentielle Energie im Quantenvakuum. Beide verursachen mir etwa mit denselben Grössenornungen Schwindelgefühle. Wen wundert's, dass mir eine Hypothese sympathisch ist, welche ohne diese 10^122 fache Vakuumenergie auskommt - und übrigens auch ohne Guth-Inflation, nach der ja offenbar auch 10^120 Grössenordnungen fehlen sollen! Oder geht es bei diesen beiden Beträgen um dasselbe? Ich habe nämlich nicht recht verstanden, was Du meinst, wenn Du schreibst
Nun, trotz einer gewissen Sympathie für die Fahr/Heyl-Hypothese - die meine ich natürlich - will mir bei näherem Hinsehen auch die nicht so recht gefallen.
Aber vielleicht verstehe ich sie nur falsch. Schade, dass wir hier
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=1364&page=19
in Deinem Thread mit cygnusx nicht mehr weiter diskutieren.
Etwas unglückliche Grüsse
Orbit
Hallo Yochen
Seit letzten Samstag haben wir nichts mehr von Dir gehört!
Hat's Dir die Sprache verschlagen?
Falls Du aber an weiteren Velorennen knobeln solltest, ein Tipp: Ersetz die Velos durch Papierschiffchen und wassere diese in einem kleinen Tümpel. Du hast so viele Papierschiffchen gefaltet und gewassert, dass sie den ganzen Wasserspiegel bedecken und sich gegenseitig berühren. Kaum bist Du fertig, drückt von unten überall Grundwasser in die flache Mulde, wodurch sich der Wasserspiegel rasch ausbreitet. Die Schiffchen entfernen sich von einander - wenn überall gleichviel Grundwasser hoch kommt, überall etwa gleich schnell. Aus der Sicht eines bestimmten Schiffchens wird sich aber ein entfernteres schneller von ihm weg bewegen als beispielsweise das Nachbarschiffchen. Weil Dich das Schauspiel ans Universum erinnert, gefällt es Dir so gut, dass Du bereits eine Stunde lang zugeschaut hast, wenn Dir plötzlich auffällt, dass sich die Schiffchen schneller voneinander zu entfernen beginnen, sagen wir der Einfachheit halber doppelt so schnell. Offenbar hat sich der Grundwasserzufluss massiv erhöht.
Nach einer weiteren halben Stunde haben sich die Abstände der Schiffchen bereits verdoppelt. Da gesellt sich Dein Sohn zu Dir, der endlich wissen möchte, womit Du Dir die Zeit vertreibst.
Er versteht nach einer kurzen Erklärung Deinerseits, in der Du auch erwähnst, dass dieses Drift-Spektakel ganz klein mit sich berührenden Papierschiffchen begonnen habe. Dass sich die Schiffchen seit einer halben Stunde aber mit der doppelten Geschwindigkeit von einander entfernen, sagst Du ihm nicht.
Und nun guckt auch er gebannt zu.
Wie die Schiffchen nochmals nach einer halben Stunde, nach zwei Stunden also, drei mal so weit auseinander liegen, wie noch vor einer Stunde, fragt Dein gefitztes Söhnchen, das ein gutes Auge für Proportionen hat:
"Jetzt guckst Du diesem Treiben also schon anderthalb Stunden zu?"
"Nein, zwei."
Herzliche Grüsse
Orbit
Seit letzten Samstag haben wir nichts mehr von Dir gehört!
Hat's Dir die Sprache verschlagen?
Falls Du aber an weiteren Velorennen knobeln solltest, ein Tipp: Ersetz die Velos durch Papierschiffchen und wassere diese in einem kleinen Tümpel. Du hast so viele Papierschiffchen gefaltet und gewassert, dass sie den ganzen Wasserspiegel bedecken und sich gegenseitig berühren. Kaum bist Du fertig, drückt von unten überall Grundwasser in die flache Mulde, wodurch sich der Wasserspiegel rasch ausbreitet. Die Schiffchen entfernen sich von einander - wenn überall gleichviel Grundwasser hoch kommt, überall etwa gleich schnell. Aus der Sicht eines bestimmten Schiffchens wird sich aber ein entfernteres schneller von ihm weg bewegen als beispielsweise das Nachbarschiffchen. Weil Dich das Schauspiel ans Universum erinnert, gefällt es Dir so gut, dass Du bereits eine Stunde lang zugeschaut hast, wenn Dir plötzlich auffällt, dass sich die Schiffchen schneller voneinander zu entfernen beginnen, sagen wir der Einfachheit halber doppelt so schnell. Offenbar hat sich der Grundwasserzufluss massiv erhöht.
Nach einer weiteren halben Stunde haben sich die Abstände der Schiffchen bereits verdoppelt. Da gesellt sich Dein Sohn zu Dir, der endlich wissen möchte, womit Du Dir die Zeit vertreibst.
Er versteht nach einer kurzen Erklärung Deinerseits, in der Du auch erwähnst, dass dieses Drift-Spektakel ganz klein mit sich berührenden Papierschiffchen begonnen habe. Dass sich die Schiffchen seit einer halben Stunde aber mit der doppelten Geschwindigkeit von einander entfernen, sagst Du ihm nicht.
Und nun guckt auch er gebannt zu.
Wie die Schiffchen nochmals nach einer halben Stunde, nach zwei Stunden also, drei mal so weit auseinander liegen, wie noch vor einer Stunde, fragt Dein gefitztes Söhnchen, das ein gutes Auge für Proportionen hat:
"Jetzt guckst Du diesem Treiben also schon anderthalb Stunden zu?"
"Nein, zwei."
Herzliche Grüsse
Orbit
Und jetzt können wir spielen.
Nehmen wir an, die Änderung in der Grundwasserzufuhr hätte sich genau umgekehrt abgespielt: Zuerst eine Stunde lang die doppelte Menge und dann die Rduktion auf die Hälfte.
Daraus ergäbe sich ein etwas anderer Kurzdialog:
"Jetzt guckst Du diesem Treiben also schon drei Stunden zu?"
"Nein, zwei."
Gruss Orbit
Nehmen wir an, die Änderung in der Grundwasserzufuhr hätte sich genau umgekehrt abgespielt: Zuerst eine Stunde lang die doppelte Menge und dann die Rduktion auf die Hälfte.
Daraus ergäbe sich ein etwas anderer Kurzdialog:
"Jetzt guckst Du diesem Treiben also schon drei Stunden zu?"
"Nein, zwei."
Gruss Orbit
Diese beiden Szenarien können nach Standardmodell nicht gemischt werden. Das heisst, es ist nicht möglich, dass sich an einem Ort des Universums das erste und am andern 'gleichzeitig' das zweite abspielt. Das hat Dir mac in seiner ersten Antwort bereits gesagt:
Die Redshift misst entgegen Deiner Vermutung nicht die Distanz, sondern die Fluchtgeschwindigkeit. Wenn man das Alter des Universums weiss und annimmt, die Redshift sei zu allen Zeiten dieselbe gewesen, dann kann man eine Distanz berechnen:
d = v*t
Stimmt diese Distanz aber mit jener mit Hilfe von Standardkerzen gemessenen nicht überein, dann könnte grundsätzlich folgendes überlegt werden:
SN-Distanz grösser..............................SN-Distanz kleiner
1. v früher grösser.............................. v früher kleiner
2. t grösser........................................ t kleiner
3. v und t etwas grösser.......................v und t etwas kleiner
4. v viel grösser, t kleiner......................v viel kleiner, t grösser
5. v zwar kleiner, t aber viel gösser.........v zwar grösser, t aber viel kleiner
Habe ich noch was vergessen?
Weil nun aber das Standardmodell von einem gesetzten Wert für to ausgeht (13,7E9 LJ), kommt nur die erste Variante in Frage, die vier andern fallen aus dem Rennen, auch die 5., die doch mit Deiner Eingangsfrage zu tun hat, oder?
Nun kann man sich allerdings schon fragen, wie sakrosankt diese Weltzeit sei.
Und sie ist nicht der einzige wacklige Baustein im Gefüge des Standardmodells. Ein anderer ist beispielsweise der Wert für die Hubble-Konstante, der ja vor einigen Jahren quasi per Dekret auf 71 festgelegt wurde.
Aussagen des Standardmodells müssten eigentlich stets mit 'Vorausgesetzt, dass...' eingeleitet werden, und solange das so ist, sind Fragen wie die, welche Du zu Beginn dieses Threads stellst, durchaus legitim.
Orbit
'Gleichzeitig' in Anführungszeichen meint, dass dieser Begriff bei den astronomischen Distanzen relativistisch verstanden werden muss. Vielleicht finden wir ja noch eine Spielart mit unseren Schiffchen, die auch das veranschaulichen kann. ;-)
Die Redshift misst entgegen Deiner Vermutung nicht die Distanz, sondern die Fluchtgeschwindigkeit. Wenn man das Alter des Universums weiss und annimmt, die Redshift sei zu allen Zeiten dieselbe gewesen, dann kann man eine Distanz berechnen:
d = v*t
Stimmt diese Distanz aber mit jener mit Hilfe von Standardkerzen gemessenen nicht überein, dann könnte grundsätzlich folgendes überlegt werden:
SN-Distanz grösser..............................SN-Distanz kleiner
1. v früher grösser.............................. v früher kleiner
2. t grösser........................................ t kleiner
3. v und t etwas grösser.......................v und t etwas kleiner
4. v viel grösser, t kleiner......................v viel kleiner, t grösser
5. v zwar kleiner, t aber viel gösser.........v zwar grösser, t aber viel kleiner
Habe ich noch was vergessen?
Weil nun aber das Standardmodell von einem gesetzten Wert für to ausgeht (13,7E9 LJ), kommt nur die erste Variante in Frage, die vier andern fallen aus dem Rennen, auch die 5., die doch mit Deiner Eingangsfrage zu tun hat, oder?
Nun kann man sich allerdings schon fragen, wie sakrosankt diese Weltzeit sei.
Und sie ist nicht der einzige wacklige Baustein im Gefüge des Standardmodells. Ein anderer ist beispielsweise der Wert für die Hubble-Konstante, der ja vor einigen Jahren quasi per Dekret auf 71 festgelegt wurde.
Aussagen des Standardmodells müssten eigentlich stets mit 'Vorausgesetzt, dass...' eingeleitet werden, und solange das so ist, sind Fragen wie die, welche Du zu Beginn dieses Threads stellst, durchaus legitim.
Orbit
komet007
Registriertes Mitglied
Guten Morgen Orbit
Wenn man den Friedmann-Gleichungen k = -1 für die Kosmologische Konstante zugrunde legt, so entsteht zwischen der Energiedichte zur Zeit der Inflation und dem heutigen Wert eine Differenz in 120 Größenordnungen.
Letztendlich stößt man hierbei an die Grenze des Erklärbaren, wobei sich die grundlegende Frage stellt, die du mit Mac vor kurzem diskutiert hast: Wie passt die gesamte Energie des Universums in ein so kleines Raumvolumen?
Wie bereits erwähnt, benötigt das Standardmodell, um die Entstehung von Materie zu erklären, dermaßen hohe Drücke und Temperaturen. Fahr und Heyl leiten diesen Mechanismus allerdings aus Quantenfluktuationen ab. Allerdings ist mir nicht ganz klar, wie in ihrem Modell die Anfangsbedingungen für unser Universum ausgesehen haben sollen.
Hierbei stellt sich eben die Frage, ob die bisherige Theorie der Primordialen Nukleosynthese überdacht werden muss, wenn die Startbedingungen des Universums durch das Modell ad absurdum geführt werden.
Nehmen wir mal an, die Stringtheorie bietet eine Erklärung, dass das Universum nicht aus einem extrem heißen und dichten Urzustand, sondern aus einem kalten Zustand mit bereits großem Raumvolumen aus Quantenfluktuationen hervorgegangen ist, wie es die Bran-Theorie voraussetzt. Dann muss ich mir die Frage stellen, wenn sich diese Theorie mit den Beobachtungsdaten besser vereinbaren lässt, ist es dann nicht die plausiblere Theorie, um unser Universum zu beschreiben?
Gruß
Komet
Zuletzt bearbeitet:
Hallo komet007
Also war meine Vermutung
Diese Gesamtenergie materialisiert sich bei ihnen nicht auf einmal, sondern im Laufe der Zeit proportional zum wachsenden Weltradius, und zwar von Anbeginn bis heute. Damit geben sie dem Quantenvakuum eine Funktion, welche es aus Sicht der Quantentheorie nicht hat. Die Heisenberg'sche Unschärfe erlaubt dem Quantenvakuum lediglich für sehr kurze Zeit Energie zur Paarbildung auszuleihen. Das Zeitintervall von der Paarbildung bis zur zwingend damit verknüpften Paarvernichtung ist aber so kurz, dass man ihm im Rahmen der Unschärfe den Wert Null geben kann.
Bleibende Masse, wie sie sich Fahr/Heyl wünschen, ist auf diesem Weg nicht zu haben, es sei denn, die QT gehe hier über die Bücher.
Die primordiale Nukleosynthese gibt's, so wie ich das verstanden habe, auch bei Fahr/Heyl; aber nicht mehr die ganze auf einmal, sondern verteilt auf die Weltzeit. Das ganze Urknallprozedere ist bei ihnen also immer noch im Gange.
Gruss Orbit
Also war meine Vermutung
wohl richtig, und die Stringtheorie wie auch Fahr/Heyl 'beseitigen' dasselbe Problem, allerdings letztere nur, wenn sie ebenfalls von einem ausgedehnten Universum ausgehen. Meinst Du das?
So wie ich sie verstehe, ist die gesamte Energie des Universums von Anfang an im Quantenvakuum gespeichert. Und weil auch sie an einen 'kühlen' also nicht singulären Urzustand denken (so verstehe ich sie jedenfalls), muss er eine bestimmte Ausdehnung haben. 'Kühl' kann dann immer noch heissen, dass die Anfangstemperatur 10E32 K° war, also Plancktemperatur. Aber das wäre eben im Vergleich zur unendlich hohen Temperatur in einer Singularität 'kühl'.
Diese Gesamtenergie materialisiert sich bei ihnen nicht auf einmal, sondern im Laufe der Zeit proportional zum wachsenden Weltradius, und zwar von Anbeginn bis heute. Damit geben sie dem Quantenvakuum eine Funktion, welche es aus Sicht der Quantentheorie nicht hat. Die Heisenberg'sche Unschärfe erlaubt dem Quantenvakuum lediglich für sehr kurze Zeit Energie zur Paarbildung auszuleihen. Das Zeitintervall von der Paarbildung bis zur zwingend damit verknüpften Paarvernichtung ist aber so kurz, dass man ihm im Rahmen der Unschärfe den Wert Null geben kann.
Bleibende Masse, wie sie sich Fahr/Heyl wünschen, ist auf diesem Weg nicht zu haben, es sei denn, die QT gehe hier über die Bücher.
Die primordiale Nukleosynthese gibt's, so wie ich das verstanden habe, auch bei Fahr/Heyl; aber nicht mehr die ganze auf einmal, sondern verteilt auf die Weltzeit. Das ganze Urknallprozedere ist bei ihnen also immer noch im Gange.
Gruss Orbit
komet007
Registriertes Mitglied
Das weiß ich eben nicht, von welchen Anfangsbedingungen sie ausgehen. Wenn sie allerdings einen kalten (temperaturlosen) Urzustand voraussetzten, der bereits mit Quanten angefüllt war, so müsste dieser auch eine makroskopische Ausdehnung gehabt haben. Wenn er allerdings davon spricht, dass sie ohne Nukleosynthese auskommen, so umgehen sie eine ensprechende Anfangstemperatur, wie sie das Ekpyrotische Universum vorgibt.
Aber Rätselraten hin oder her, ich schreibe Heyl mal eine Mail ob er sich dazu nochmal äußern möchte.
Gruß
komet007
Registriertes Mitglied
Dass kann eben nicht sein, da befänden wir uns im Steady State Modell, wovon er sich deutlich distanziert, das auch durch zahlreiche Beobachtungsdaten und Voraussagen des Urknallmodells wiederlegt wurde.
Gruß
Hallo Orbit,
schön, daß Du so ausführlich auf meinen letzten Beitrag eingegangen bist. Du liegst goldrichtig mit der Annahme, daß jeder erst mal seine eigenen Vorstellungen zusammenpuzzelt, so auch bei mir.
Danke auch für den Link. Mein Mac ist zwar ziemlich neu, aber ich habe kein MS Office. Nächste Woche bekomme ich das neue iWork, das Excel-Dateien versteht und denke, daß ich die Datei dann dann öffnen kann.
Du schreibst, man darf die Frage, ob Materie, die früher schneller expandierte und durch Gravitationskräfte auf heute gemessene Werte verlangsamt wurde, so nicht stellen.
Gut, es ist zwar nichts über den früheren Verlauf bekannt, aber man könnte aus Entfernung, heutiger Geschwindigkeit und dem Zeitraum (Alter des Universums) die durchschnittliche Verzögerungsrate schätzen.
Tatsächlich ist die Idee, daß sich Materie mit der Zeit verlangsamen müßte, die Folge der Vorstellung wie das Gravitationsfeld im Universum aufgebaut sein sollte.
Betrachten wir das Schwerkraft-Profil eines Sterns, z.B. der Erde, also Schwerkraft in Abhängigkeit zur Entfernung. Nahe der Oberfläche herrscht maximale Schwerkraft. Entfernt man sich, nimmt die Schwerkraft ab und geht man ins Innere, nimmt sie auch ab bis man im Zentrum schwerelos wäre, da sich dort alle Kräfte gegenseitig aufheben.
Zwar hat das Universum nicht die Struktur eines Sterns, aber es sollte ein ähnliches Schwerkraft-Profil aufweisen, nur viel größer und flacher. Die Schwerkraft des Universums sollte folglich im zentralen Bereich gar nicht vorhanden bis gering sein (lokale Massen nicht betrachtet). Da können die Galaxien nach dem Hubble-Gesetz expandieren. Je größer die Entfernung vom Zentrum wird, desto stärker sollte aber die Anziehung auf Materie werden, bis ganz weit draußen eine imaginäre Oberfläche (ein Ellipsoid?) das Maximum im Schwerkraft-Profil des Universums darstellt. Diese Oberfläche dehnt sich natürlich entsprechend der Expansion mit aus.
Solange Materie die Distanz maximaler Anziehung noch nicht erreicht hat, sollte die anziehende Kraft mit der Entfernung zunehmen, Materie folglich gebremst werden.
Egal welches Modell man nimmt, die Raumdehnung - Materie hat keine Eigengeschwindigkeit, oder die Explosion - Materie hat Eigengeschwindigkeit, nach knapp 14 Mrd. Jahren sollte sich die Schwerkraft des Universums besonders auf weit entfernte Materie bemerkbar machen. Und auch wenn sich der Raum dehnt, unterliegt Materie in diesem Raum dem Gesetz der Schwerkraft!
Folgendes kann ich im Moment auch noch nicht nachvollziehen:
Einerseits wird kurz nach dem Urknall eine extrem hohe Temperatur angenommen, andererseits soll Materie keine kinetische Energie, also Eigengeschwindigkeit, aufgenommen haben, die sie auseinander treibt? Dabei ist Temperatur doch kinetische Energie auf Teilchenebene.
Über das Modell der Raumdehnung muß ich aber erst noch mehr lesen, um besser argumentieren zu können.
Das Modell mit den Papierschiffchen auf dem Teich ist wirklich sehr anschaulich. ABER:
- Die Papierschiffchen bewegen sich kaum, sie sind sehr "kalt".
- Da der Raum isotrop ist, also außerhalb und innerhalb der Materie gleich ist, müßten die Schiffchen dabei größer werden.
Nehmen wir Atome, z.B. Helium. Der Raum zwischen Kern und Elektronen ist doch der gleiche wie außerhalb eines Atoms.
Wenn sich der Raum dehnt, sollten nicht nur die Abstände zwischen den Atomen, sondern es müßten auch die Atome selbst größer werden!
Viele Grüße
Yochen
Nein, das nicht gerade, aber ich war unterwegs und bin auch bis Mitte nächster Woche nicht da
schön, daß Du so ausführlich auf meinen letzten Beitrag eingegangen bist. Du liegst goldrichtig mit der Annahme, daß jeder erst mal seine eigenen Vorstellungen zusammenpuzzelt, so auch bei mir.
Danke auch für den Link. Mein Mac ist zwar ziemlich neu, aber ich habe kein MS Office. Nächste Woche bekomme ich das neue iWork, das Excel-Dateien versteht und denke, daß ich die Datei dann dann öffnen kann.
Du schreibst, man darf die Frage, ob Materie, die früher schneller expandierte und durch Gravitationskräfte auf heute gemessene Werte verlangsamt wurde, so nicht stellen.
Gut, es ist zwar nichts über den früheren Verlauf bekannt, aber man könnte aus Entfernung, heutiger Geschwindigkeit und dem Zeitraum (Alter des Universums) die durchschnittliche Verzögerungsrate schätzen.
Tatsächlich ist die Idee, daß sich Materie mit der Zeit verlangsamen müßte, die Folge der Vorstellung wie das Gravitationsfeld im Universum aufgebaut sein sollte.
Betrachten wir das Schwerkraft-Profil eines Sterns, z.B. der Erde, also Schwerkraft in Abhängigkeit zur Entfernung. Nahe der Oberfläche herrscht maximale Schwerkraft. Entfernt man sich, nimmt die Schwerkraft ab und geht man ins Innere, nimmt sie auch ab bis man im Zentrum schwerelos wäre, da sich dort alle Kräfte gegenseitig aufheben.
Zwar hat das Universum nicht die Struktur eines Sterns, aber es sollte ein ähnliches Schwerkraft-Profil aufweisen, nur viel größer und flacher. Die Schwerkraft des Universums sollte folglich im zentralen Bereich gar nicht vorhanden bis gering sein (lokale Massen nicht betrachtet). Da können die Galaxien nach dem Hubble-Gesetz expandieren. Je größer die Entfernung vom Zentrum wird, desto stärker sollte aber die Anziehung auf Materie werden, bis ganz weit draußen eine imaginäre Oberfläche (ein Ellipsoid?) das Maximum im Schwerkraft-Profil des Universums darstellt. Diese Oberfläche dehnt sich natürlich entsprechend der Expansion mit aus.
Solange Materie die Distanz maximaler Anziehung noch nicht erreicht hat, sollte die anziehende Kraft mit der Entfernung zunehmen, Materie folglich gebremst werden.
Egal welches Modell man nimmt, die Raumdehnung - Materie hat keine Eigengeschwindigkeit, oder die Explosion - Materie hat Eigengeschwindigkeit, nach knapp 14 Mrd. Jahren sollte sich die Schwerkraft des Universums besonders auf weit entfernte Materie bemerkbar machen. Und auch wenn sich der Raum dehnt, unterliegt Materie in diesem Raum dem Gesetz der Schwerkraft!
Folgendes kann ich im Moment auch noch nicht nachvollziehen:
Einerseits wird kurz nach dem Urknall eine extrem hohe Temperatur angenommen, andererseits soll Materie keine kinetische Energie, also Eigengeschwindigkeit, aufgenommen haben, die sie auseinander treibt? Dabei ist Temperatur doch kinetische Energie auf Teilchenebene.
Über das Modell der Raumdehnung muß ich aber erst noch mehr lesen, um besser argumentieren zu können.
Das Modell mit den Papierschiffchen auf dem Teich ist wirklich sehr anschaulich. ABER:
- Die Papierschiffchen bewegen sich kaum, sie sind sehr "kalt".
- Da der Raum isotrop ist, also außerhalb und innerhalb der Materie gleich ist, müßten die Schiffchen dabei größer werden.
Nehmen wir Atome, z.B. Helium. Der Raum zwischen Kern und Elektronen ist doch der gleiche wie außerhalb eines Atoms.
Wenn sich der Raum dehnt, sollten nicht nur die Abstände zwischen den Atomen, sondern es müßten auch die Atome selbst größer werden!
Viele Grüße
Yochen
Hallo Yochen
Du beschreibst Deine Vorstellung sehr klar, und jetzt verstehe ich auch, wie Du auf das Gedankenexperiment mit den Radlern kommst. Du stellst Dir das Universum als riesige Kugel oder als riesiges Ellipsoid mit einem Zentrum vor und vergleichst dessen Gravitationsfeld mit dem eines expandierenden Sterns, der an seiner Oberfläche die grösste Gravitationsbeschleunigung und somit die geringste Expansionsgeschwindigkeit habe.
Das Universum hat weder Rand noch Zentrum.
Insofern hinkt auch mein Gedankenexperiment mit den Schiffchen, weil ich dort von einer beobachtbaren Ausbreitung des Teichrandes schreibe. Den muss man sich im Gedankenexperiment von Anfang an unendlich weit entfernt vorstellen. Die Schiffchen driften in einem überall gleich flachen Universum. Es gibt also nirgends eine durch ein globales Gravitationsfeld abgebremste Expansion. Und deshalb ist Dein erster Einwand gegen das Schiffchenmodell
Zu Deinem zweiten Einwand
Herzliche Grüsse
Orbit
Du beschreibst Deine Vorstellung sehr klar, und jetzt verstehe ich auch, wie Du auf das Gedankenexperiment mit den Radlern kommst. Du stellst Dir das Universum als riesige Kugel oder als riesiges Ellipsoid mit einem Zentrum vor und vergleichst dessen Gravitationsfeld mit dem eines expandierenden Sterns, der an seiner Oberfläche die grösste Gravitationsbeschleunigung und somit die geringste Expansionsgeschwindigkeit habe.
Davon geht man aber nicht aus.
Das Universum hat weder Rand noch Zentrum.
Insofern hinkt auch mein Gedankenexperiment mit den Schiffchen, weil ich dort von einer beobachtbaren Ausbreitung des Teichrandes schreibe. Den muss man sich im Gedankenexperiment von Anfang an unendlich weit entfernt vorstellen. Die Schiffchen driften in einem überall gleich flachen Universum. Es gibt also nirgends eine durch ein globales Gravitationsfeld abgebremste Expansion. Und deshalb ist Dein erster Einwand gegen das Schiffchenmodell
kein Einwand, sondern eine Beschreibung dessen, was man beobachtet.
Zu Deinem zweiten Einwand
über den in diesem Forum schon mehrmals diskutiert wurde, sagt das Standardmodell, dass elektromagnetisch oder gravitativ gebundene Systeme nicht expandieren. Die Schiffchen werden also nicht grösser. Der Raum expandiert nur zwischen den gebundenen Systemen, in den Voids also. Die Frage, wo der Rand der gebundenen Systeme ist und die Voids beginnen, ist m.E. aber eine offene Frage, auf die man möglicherweise erst eine Antwort geben kann, wenn man die dunkle Materie und die dunkle Energie verstanden hat.
Herzliche Grüsse
Orbit
komet007
Registriertes Mitglied
Hallo Yochen
Der frühere Expansionsverlauf des Universums bis zu einer Entfernung von neun Mrd. LJ ist sehr wohl bekannt. Die Beobachungsdaten über SN1A legten ja gerade die Annahme nahe, dass eine noch unbekannte Kraft der Gravitation entgegenwirkt - die Dunkle Energie. Dafür gab es vor kurzem sogar eine Auszeichung siehe hier.
Die Materie verlangsamt sich eben nicht, ganz im Gegenteil.
Du kannst das Schwerkraftfeld eines Stern in keinster Weise mit dem des Universums gleich setzten. Scheinbar hast du hier eine noch zu klassische Vorstellung davon.
Eine Galaxie A wechselwirkt gravitativ mit einer Galaxie B in einer Entfernung von, sagen wir einer Mrd. LJ, nicht mehr. Auch wenn das Universum eine geschlossene Form hätte, so gäbe es kein gravitatives Zentrum, da die Dunkle Energie der Gravitation entgegenwirkt.
Im Grunde musst du jeden Galaxienhaufen als gravitativ autarkes System betrachten, das von Dunkler Energie durchdrungen ist. Je weiter man sich von diesem System entfernt, desto dominanter wird die antigravitative Wirkung der Dunklen Energie, da Gravitation mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt.
Gruß