Wie kann das Universum unendlich sein wenn ...

Ionit

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Wie kann das Universum unendlich sein wenn ...

a:\ die Zeit der Expansion mit 13,7 Milliarden Jahren endlich ist

b:\ die Geschwindigkeit der Expansion in jede Richtung max. Lichtgeschwindigkeit beträgt also auch endlich ist

?

Sehe ich da was falsch?

Gruß Matthias
 

mac

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Hallo Matthias,


Sehe ich da was falsch?
Ja.

Der Raum dehnt sich weiter weg von uns schneller aus als mit Lichtgeschwindigkeit und er muß nicht bei einer Ausdehnung 0 gestartet sein. All das belegt aber weder seine endliche noch seine Unendliche Ausdehnung.

Herzliche Grüße

MAC
 

Ionit

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Hallo Mac,

wusst ich doch, dass das zu einfach war!

Dank Dir! ;-)

Gibt es eigentlich Überlegungen woher "die ständige Raumausdehnung" die Energie für den Ausdehnungsprozess hernimmt oder kann man das - vereinfacht - so sehen als wenn komprimiertes Gas immer in Richtung des niedrigeren Drucks strömt?

Wäre bei diesem Beispiel unser Universum der Bereich mit dem "hohen Druck" und der Bereich in den sich das Universum hineindehnt - komplett leer oder wie kann man sich diesen Vorgang vorstellen?

Grüße Matthias
 
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galileo2609

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Gibt es eigentlich Überlegungen woher "die ständige Raumausdehnung" die Energie für den Ausdehnungsprozess hernimmt
Hallo Matthias,

für die Ausdehnung braucht es keine Energie, allerdings verändert die Ausdehnung die Anteile der verschiedenen Materie- und Energieformen. Nach der Auswertung der 5-Jahres-Daten von WMAP gab es schöne Artikel dazu, einen kann ich bes. empfehlen: 'WMAP 5-year results reveal neutrinos and tighten inflation' (CERN-Courier, 5/2008).

Grüsse galileo2609
 

FrankSpecht

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Moin,
für die Ausdehnung braucht es keine Energie

Sicher? Meines Wissens nach ist es die Dunkle Energie, die für die (nach heutigem Kenntnisstand) ständige Ausdehnung sorgt.
Siehe z.B. hier: SDSS: Dark Energy

In dem von dir verlinkten Artikel ist von "possible inflation scenarios" zwar die Rede.
Der Artikel erklärt aber nicht, woher die Expansion des Alls ihre Energie nimmt.

Die WMAP-Daten erklären zwar, dass sich unser Raum ausdehnt, aber nicht, warum.
 
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galileo2609

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Sicher? Meines Wissens nach ist es die Dunkle Energie, die für die (nach heutigem Kenntnisstand) ständige Ausdehnung sorgt.
Hallo Frank,

schau mal in die Juli-Ausgabe von S&W, Leser fragen - Experten antworten, p. 12, da findest du die Antwort. Ist allerdings nicht frei verfügbar, deshalb hab ich den CERN-Courier verlinkt.

Grüsse galileo2609
 

FrankSpecht

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Moin, galileo,
schau mal in die Juli-Ausgabe von S&W, Leser fragen - Experten antworten, p. 12,

Das Heft habe ich gelesen.
Dort finde ich nicht den Grund, woher die Dunkle Energie ihre Energie hernimmt. Ich lese nur, dass es sie gibt. Als negativen Druck.
Das erklärt dennoch nicht Ionits Frage:
Gibt es eigentlich Überlegungen woher "die ständige Raumausdehnung" die Energie für den Ausdehnungsprozess hernimmt
 

DonSalvatore

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Entschuldigt meine (unwissende) Frage, aber habt ihr euch schon einmal gefragt wie es wohl am Rad der Universums aussehen würde und, könnte man die Ausdehnung mal für einen Moment stoppen, der "Raum" aussieht, in dem sich das Weltall ausbreitet? :). Interessanter Gedanke, findet ihr nicht?

PS: Entschuldig das Offtopic, der Idee des Beitrages ist mir beim der ersten Antwort gekommen.
 

pauli

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wie es wohl am Rad der Universums aussehen würde
Es sieht wohl im Durchschnitt in jeder Richtung ziemlich gleich aus, es gibt weder einen Rand noch ein Zentrum.
Würde die Ausdehnung für einen Moment gestoppt, würden wir denke ich erstmal keinen Unterschied feststellen da das "Stoppen" und weitere Auswirkungen erst noch zu uns gelangen müssten (max. Lichtgeschwindigkeit).
 

jonas

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Gegenfrage zu Deiner (sehr verbreiteten) Vorstellung von einem Rand des Universums: Geh' mal an den Rand der Erde, also den Horizont, und schau Dir an wie es dahinter aussieht ;)
 

DonSalvatore

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Es sieht wohl im Durchschnitt in jeder Richtung ziemlich gleich aus, es gibt weder einen Rand noch ein Zentrum.
Würde die Ausdehnung für einen Moment gestoppt, würden wir denke ich erstmal keinen Unterschied feststellen da das "Stoppen" und weitere Auswirkungen erst noch zu uns gelangen müssten (max. Lichtgeschwindigkeit).

Ich meinte mit dem Stoppen, dass wir eine Chance haben den Rand (ohne Ausdehnung) zu sehen und einmal den "Raum" zu sehen, in der sich das Universum noch hin ausbreitet.

Jonas hat es aber widerlegt, auch wenn ich daraus lesen würde, dass das Universum rund d.h. "geschlossen" sein müsste, was ja nicht sein kann.
 

galileo2609

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und einmal den "Raum" zu sehen, in der sich das Universum noch hin ausbreitet. [...]
dass das Universum rund d.h. "geschlossen" sein müsste, was ja nicht sein kann.
Hallo Don,

du hast zwar schon "Raum" in Anführungszeichen geschrieben, was auf ein erstes Erahnen schliessen lässt, aber so ganz magst du dich von deinem 'gesunden (euklidisch geprägten) Menschenverstand' offenbar noch nicht ganz lösen.

Das Universum breitet sich nirgends hin in etwas anderes aus. Es ist einfach 'alles' (Universum).

Grüsse galileo2609
 

DonSalvatore

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Danke galileo2609
Für eine Laien sind die ersten Schritte immer die Schwierigsten :).
Gerade der Bereich der Astronomie würde ich nicht umbedingt als "leicht" verständlich bezeichnen :).
Aber danke auf jedenfall für die Ausklären :).

PS:
Darf ich also auch annehmen, dass die eigentlichen Himmelsrichtungen bzw. der 3D-Raum im Universum auch keine Rolle spielt?
Soll heißen, dass es sich zu allen Seite gleich und gleich schnell ausbreitet, dass es im eigentlichen Sinne keine oben,unten,rechts und links gibt?
 
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galileo2609

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PS:
Darf ich also auch annehmen, dass die eigentlichen Himmelsrichtungen bzw. der 3D-Raum im Universum auch keine Rolle spielt?
Soll heißen, dass es sich zu allen Seite gleich und gleich schnell ausbreitet, dass es im eigentlichen Sinne keine oben,unten,rechts und links gibt?
Hallo Don,

lokal ist das Universum euklidisch und als 3D-Raum in guter Näherung beschreibbar. In Anwesenheit grosser Massen wird's dann schon etwas schwieriger, weil Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie eine Rolle spielen. Siehe z. B. Gravitationslinsen.

Stell dir einfach mal vor, du befindest dich in der Schwerelosigkeit da draussen. Macht es da noch Sinn von "oben,unten,rechts und links" zu sprechen? Es gibt kein ausgezeichnetes Koordinatensystem, aber du kannst natürlich jederzeit eines definieren, um dich rechnerisch zurecht zu finden. Nichts anderes macht man z. B. in der Astrometrie, oder bei der Steuerung von Raumsonden.

Grüsse galileo2609
 

Infinity

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Ob das Universum unendlich groß ist, ist umstritten. Wenn es unendlich groß ist, kann sich der Raum niemals angefangen haben auszudehnen, weil es dann doch endlich wäre. Falls das der Fall ist, kann es genauso gut sein, dass das Universum bereits unendlich lange unendlich groß ist.
Meines Wissens, (was ich bevorzuge, jedoch taugt so ein Bevorzugen nichts), soll das Universum aus einem unendlich kleinen Punkt (???) ausgedehnt sein. Nach der Planck-Zeit (10^-43 sek.) soll es einen Durchmesser von der Planck-Länge gehabt haben, was 1,61624*10^-35 m entspricht. Daraus könnte man selbst errechnen, welche Geschwindigkeit das Universum zu dieser unglaublich kurzer Zeit besaß: Ich bekam 80'812'000 m/s raus, selbstverständlich weit unter Lichtgeschwindigkeit. Jedoch sollte sich der Raum nach sehr kurzer Zeit um einen Faktor von 10^50 ausgebreitet sein, was Überlichtgeschwindigkeit wäre. So sollte sich der Raum immer weiter, aber mit der Zeit immer langsamer, ausdehnen, was heißt, das er endlich ist.
 

Orbit

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infiniti
Ob das Universum unendlich groß ist, ist umstritten.
Man wird das nie wissen können.
Wenn es unendlich groß ist, kann sich der Raum niemals angefangen haben auszudehnen, weil es dann doch endlich wäre.
Nein. Schon der Mathematiker Hilbert hat mit seinem Hotel veranschaulicht, dass ein Raum, auch wenn er unendlich gross ist, trotzdem noch ohne Ende wachsen kann.
Meines Wissens,... soll das Universum aus einem unendlich kleinen Punkt (???) ausgedehnt sein.
Das wäre die nach RT mögliche Singularität. Doch Einstein selbst hat gesagt, dass die in der Natur nicht realisiert sein müsse. Er kannte ja Planck schliesslich auch ;).
Deine Geschwindigkeitsrechnung kann ich nicht nachvollziehen, und bei der Inflationstheorie muss ich passen; denn ich glaube nicht an sie.
So sollte sich der Raum immer weiter, aber mit der Zeit immer langsamer, ausdehnen,...
Man geht aber davon aus, dass er sich seit geraumer Zeit (seit etwa 7 Milliarden Jahren) wieder schneller ausdehnt. Doch selbst, wenn sich die beschleunigte Expansion nicht bewahrheiten würde, könnte man das
...was heißt, das er endlich ist.
nicht daraus ableiten.
Orbit
 

Lieschen

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Auf die Frage, was denn hinter dem Rand des Universums ist und wohinein es sich ausdehnt, habe ich neulich eine Antwort gehört, die ich interessant fand (weil ich dann aufhören konnte, darüber nachzudenken ;))
Die Antwort war:
"Um die Frage beantworten zu können, müsste man sich außerhalb des Systems befinden, weil wir uns aber innerhalb des Systems befinden, kann diese Frage nicht beantwortet werden."

Ist das jetzt eine philosophische Antwort oder hat sie einen wissenschaftlichen Wert/Hintergrund?

Schönen Abend noch
Lieschen
 

Ionit

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Aber selbst wenn das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit expandiert wäre - unter der Annahme dass es vor knapp 14 Milliarden Jahren aus einer Singularität "geboren" wurde - dann wäre es trotzdem nicht unendlich groß denn Überlichtgeschindigkeit heißt ja nicht "unendlich schnell"!

Nur mal die Annahme, dass es kurz nach dem Urknall eine Zeit gab in der die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums 15 x c (oder fiktiv 10000 x c) betrug dann wäre diese Geschwindigkeit trotzdem "endlich" und die Ausdehung des Universums wäre auch "endlich" denn 1 LJ (x15) x ca. 14 Milliarden Jahre wäre immer noch ein endlicher Wert!

Die Größe des UIniversums wäre dann knapp 1986768000000000000000000 km!!! (unter der fiktiven Annahme dass diese Ausdehungsgeschwindigkeit bis heute anhält)

Ziemlich groß aber eben nicht unendlich!

Oder sehe ich das falsch? (Spannendes Thema ;-) )

Grüße Matthias
 
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mac

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Hallo Matthias,

unsere Informationen aus den Tiefen des Weltalls sind an elektromagnetische Wellen (EM)und an kosmische Strahlung in Form von Atomkernen und Elektronen gebunden. Es besteht die Hoffnung, daß wir vielleicht schon in näherer Zukunft auch durch Gravitationswellen Informationen sammeln können, aber das ist noch nicht sicher.

Also EM. Bis etwa 370000 Jahre nach dem Beginn, war unser Universum nicht durchsichtig für EM, egal welcher Wellenlänge. Wären wir damals schon dabei gewesen, hätten wir ‚sehen‘ können, wie sich der ‚Nebel‘ um uns herum lichtet und sich die ‚Nebelgrenze‘ immer weiter von uns entfernt. Dieses ‚Nebellichten‘ fand überall im Universum gleichzeitig statt, also es ging nicht von unserem Standort aus. Es hat nur so ausgesehen, weil uns diese Information, daß sich der ‚Nebel‘ lichtet, von weiter weg, später erreicht. Das ist auch heute noch genau so, und würde, egal wo wir im Universum auch immer wären, überall gleich aussehen.

Während das Universum durchsichtig wurde, hat es sich aber auch immer noch weiter ausgedehnt und tut das auch heute noch. Weit weg von uns geschieht das auch schneller als mit Lichtgeschwindigkeit (c). Der Raum dehnt sich weit weg von uns schneller als c aus, nicht die Materie im Raum, die wird von dieser Ausdehnung zwar ‚mitgetragen‘ bewegt sich aber in ihrem Raumbereich nicht schneller als wir und unsere uns umgebende Materie sich hier bewegt.

Diese Art der Ausdehnung bleibt nicht ohne Konsequenzen. So wie sich die ‚Nebelgrenze‘ von uns zurückzieht, erreicht uns mit fortschreitender Zeit immer älteres Licht und das wird auch bis auf Weiteres so bleiben. Nun gibt es aber im Universum um uns herum eine wohl kugelförmige Grenze, keine materielle sondern nur ein Radius, von der wir noch kein Licht empfangen, weil es noch immer unterwegs ist, aber diese Grenze bewegt sich so schnell von uns weg, daß das Licht das von ihr ausgeht, durch diese Ausdehnung schneller von uns weggetragen wird, als es zu uns hin eilen kann. Nun das allein würde nur dazu führen, daß es einfach nur sehr viel länger zu uns hin braucht, als es in einem statischen Universum gebraucht hätte, denn es entfernt sich ja auf seinem Weg zu uns auch immer weiter von seiner Quelle und kommt dadurch immer weiter in Raumgebiete die sich nicht mehr so schnell von uns wegbewegen wie seine Quelle und damit eines Tages auch in einen Bereich ab dem es uns näher kommen kann bis es uns erreicht.

Seit etwa 10 Jahren wissen wir, daß sich das Universum nicht nur kontinuierlich ausdehnt, sondern beschleunigt. Es wächst immer schneller. Das hat dramatische Folgen für das Licht das uns noch erreichen kann. Wenn die Ausdehnungsgeschwindigkeit schneller wächst als das Licht auf dem Weg zu uns in die langsameren Gebiete vordringt, dann gibt es eine Grenze, von der wir niemals, auch in fernster Zukunft nicht, Licht sehen werden können. Diese Grenze ist heute von uns gut 60 Milliarden Lichtjahre entfernt und das älteste Licht das wir heute sehen ist gut 13 Milliarden Jahre unterwegs gewesen und kommt aus einer Gegend, die heute gut 40 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. In der Zeit, in der es zu uns unterwegs war hat sich der Raum durch den es hindurcheilte, um gut das tausendfache ausgedehnt und der Wellenlänge des ursprünglich gestarteten Lichts diese Ausdehnung auch aufgezwungen. Alles was uns Licht an Informationen zutragen kann, wird niemals aus einem Bereich kommen der jenseits dieser gut 60 Milliarden Lichtjahre liegt. Für uns ist das Universum dort zuende. Das bedeutet nicht, daß es dort eine echte Grenze gibt. Könnten wir uns dort hin versetzen ohne Zeit zu gebrauchen, dann sähe es dort sicherlich genau so aus wie hier.

Wie weit das Universum über diese immaterielle Grenze hinaus reicht, wissen wir nicht und werden wir wohl auch nie erfahren können. Mit einer entsprechenden zukünftigen Technik werden wir diese Nebelgrenze, die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung, vielleicht mit Hilfe von Gravitationswellen noch durchdringen können und die gut 60 Milliarden Lichtjahresgrenze nochmal vielleicht sogar ein bedeutendes Stück verschieben können, aber am Prinzip ändert das nichts.

Es ist daher für uns bisher nicht entscheidbar, ob das Universum unendlich groß ist, oder nicht. Und es könnte sein daß wir das nie entscheiden können.

Herzliche Grüße

MAC
 
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