Unendliches Universum ?

[Ich]

Beruhigt hat mich nebenbei, dass bei der Lektüre obiger Artikel von einem „Urknallmodell“ bzw. einer „Urknalltheorie“ und keineswegs von einer unumstößlichen Tatsache auszugehen ist.

Ist dieser Wert (egal jetzt wie genau) nun 100%ig gesichert oder beruht er auf einer Theorie?

Du hörst dich an wie ein Kreationist.
Du musst folgendes verstehen: wenn du einen Stein fallen lässt, dann ist es weder unumstößliche Tatsache noch 100%ig gesischert, dass er auch tatsächlich fällt und nicht vielmehr schwungvoll das Datum des Jüngsten Gerichts in den Himmel schreibt.
Unsere Erwartung seines Verhaltens beruht auf einer Theorie, der Gravitationstheorie nämlich. Auf genau derselben Theorie beruht die Aussage, dass das Universum früher erheblich heißer und dichter gewesen sein muss, sprich Urknall. Beide Aussagen kann man als ungefähr gleich gut gesichert ansehen.

[Laserdan]

hallo bynaus,
wie verträgt sich denn das ungekrümmte und unendliche universum mit dem arbeitstitel "urknall" vor 13,8832749274 milliarden jahren?

voov

Ob das Universum erstmal ungekrümmt ist, lässt sich ohne weiteres auch nicht sagen. Finden wir keine großräumige Krümmung, könnte man auch davon ausgehen, dass das tatsächliche Universum (nicht nur jener Bereich in dessen Zentrum wir leben, dem sichtbaren Universum) gekrümmt ist, die Krümmung aber über derart gewaltige Entfernungen erscheint, dass selbst etwas so riesiges wie das sichtbare Universum flach erscheint (als Analogie die Erdoberfläche, die auf kurzen Entfernungen flach aussieht).

Man kann Bynaus' Aussage noch etwas vereinfachen, der Urknall war ein einzelner Punkt in der 4D-Raumzeit, und ein expandierendes Universum und ein unendliches Universum sind keine Gegensätze. Hier muss man sein "intuitives", der Alltagserfahrung entnommenes Verständnis herauslassen. Vielleicht würde dieses Missverständnis nicht auftreten, wenn man davon schreibt, dass Entfernungen im Universum sich ausdehnen. An manchen Stellen gar schneller als das Licht diese Strecke überwinden kann!

Ehsoft: Ja, es ist die "Urknalltheorie". Aber eine wissenschaftliche Theorie ist nicht die Art "Theorie", die man im Alltagsgebrauch der Sprache kennt. Letzteres würde vielleicht besser unter dem Begriff "Hypothese" zu finden sein. Lass mir dir gleich auch eine Illusion nehmen: die Frage ob das Universum unendlich in der Ausdehnung ist oder nicht, können wir nicht beantworten. Während unser Horizont tatsächlich stetig wächst durch Licht, das aus einer Region kommt, die vor einer Sekunde noch eine Lichtsekunde zu weit weg war, so wird es Bereiche geben, die auf immer verborgen sind, deren Licht uns nie mehr erreichen kann, da sie sich durch die Ausdehnuung schneller als das Licht von uns entfernen (während das Licht mit c die Entfernung überbrückt, wird die Entfernung mit einer "Geschwindigkeit" > c größer. Das hat übrigens nichts mit Überlichtgeschwindigkeit zu tun und verletzt auch die Invarianz von c nicht und auch nicht die Tatsache, dass sich nichts mit c (außer masselose Teilchen) oder > c bewegen kann).

Wenn die Stringtheorie-Landschaft richtig ist, und es mindestens 2^500 verschiedene, funktionierende physikalische Gesetzeskombinationen gibt, kann es durchaus sein, dass in weit entfernten Teilen des Universums, die wir nie sehen werden, andere gelten als bei uns (und unser Teil, das beobachtbare Universum ist zufällig eine der 2^500 Möglichkeiten, welcher Leben zulässt, das sich diese Frage stellen kann), die ebenfalls zulässig sind. Dann wäre es nicht möglich, eine Unterscheidung zu treffen ob es einfach ein anderer Teil unseres Universums ist, oder ein Paralleluniversum im Multiversum (oder ob diese Unterscheidung sinnvoll ist). Weiterhelfen tut uns das jedoch nirgends.

Solche Fragen sind halt ähnlich wie "Was ist Energie" oder "Was ist Ladung" oder "Was ist Masse". Es gibt eine physikalische Definition mit der wir arbeiten können. "Das Ding an sich" zu erkennen ist uns nicht gegeben.

[StarWolf]

Hi Laserdan

Man kann Bynaus' Aussage noch etwas vereinfachen, der Urknall war ein einzelner Punkt in der 4D-Raumzeit,...

Ich dachte bis jetzt eigentlich, dass die Raumzeit mit dem Urknall entstanden ist, wie kann der Punkt (Singularität) in der Raumzeit sein.

Wenn die Stringtheorie-Landschaft richtig ist, und es mindestens 2^500 verschiedene, funktionierende physikalische Gesetzeskombinationen gibt, kann es durchaus sein, dass in weit entfernten Teilen des Universums, die wir nie sehen werden, andere gelten als bei uns (und unser Teil, das beobachtbare Universum ist zufällig eine der 2^500 Möglichkeiten, welcher Leben zulässt, das sich diese Frage stellen kann), die ebenfalls zulässig sind. Dann wäre es nicht möglich, eine Unterscheidung zu treffen ob es einfach ein anderer Teil unseres Universums ist, oder ein Paralleluniversum im Multiversum (oder ob diese Unterscheidung sinnvoll ist).

Sollten die Naturgesetze nicht im gesamten Universum gelten, nur weil es hinter dem Beobachtungshorizont liegt ändert das ja nichts, oder sprichst du hier jetzt tatsächlich vom Multiversum. Was hat das mit der Entfernung zu tun.

Kannst du das mal näher ausführen, oder versteh ich dich da jetzt einfach komplett falsch.

Grüsse - SW

Edit: Bin über jede aufklärende Antwort dankbar, nicht nur von Laserdan.

[Laserdan]

Du has natürlich Recht, die Raumzeit ist mit dem Urknall entstanden. Gehört der Urknall nur schon zur 4D-Raumzeit, oder nicht?

Das mit dem Beobachtungshorizont sollte eher anzeigen, wie sinnlos es ist, über so etwas zu spekulieren, selbst wenn bestimmte Theorien es zulassen. Die Stringtheorie hat eine ganze Reihe zulässiger, mathematisch funktionierender Lösung, von denen die allermeisten aber gänzlich anders aussehen als unser Winkel der Raumzeit. Es ist müßig zu spekulieren ob es nun Paralleluniversen gibt oder ob das Multiversum unendlich groß ist und somit jede einzelne Möglichkeit in irgendeiner Ecke realisiert wurde, in jeder denkbaren Variation.

[mac]

Hallo Laserdan,

Vielleicht würde dieses Missverständnis nicht auftreten, wenn man davon schreibt, dass Entfernungen im Universum sich ausdehnen. An manchen Stellen gar schneller als das Licht diese Strecke überwinden kann!

es sind nicht manche Stellen sondern alle Stellen die dafür weit genug weg sind

... deren Licht uns nie mehr erreichen kann, da sie sich durch die Ausdehnuung schneller als das Licht von uns entfernen (während das Licht mit c die Entfernung überbrückt, wird die Entfernung mit einer "Geschwindigkeit" > c größer.

die Ausdehnungsgeschwindigkeit, auch wenn sie weiter weg größer als c ist, spielt dabei nur eine zeitliche Rolle, ist aber nicht für die Horizontbildung verantwortlich. Der Horizont entsteht dadurch, daß sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit vergrößert (beschleunigt).

Herzliche Grüße

MAC

[ehsoft]

Hallo Ich,

Du hörst dich an wie ein Kreationist.

Darauf einen Riesenprotest! - Das Gegenteil ist der Fall. Ich widerspreche Dir ansonsten überhaupt nicht.
Wenn aber viele das Gleiche sagen, würde ich trotzdem gerne wissen, ob es auch andere, ernstzunehmende Theorien bzw. Hypothesen zu diesem Thema gibt (oder gegeben hat).

Gruß eh

[Bynaus]

die Ausdehnungsgeschwindigkeit, auch wenn sie weiter weg größer als c ist, spielt dabei nur eine zeitliche Rolle, ist aber nicht für die Horizontbildung verantwortlich. Der Horizont entsteht dadurch, daß sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit vergrößert (beschleunigt).

Die endliche Lichtgeschwindigkeit allein sorgt doch schon für einen Horizont, unabhängig davon, ob die Expansionsgeschwindigkeit sich beschleunigt oder nicht. Olbers Paradoxon fragt ja danach, warum der Nachthimmel dunkel ist, wenn das Unviersum unendlich gross und unendlich alt ist. Die Antwort, die wir heute darauf geben können, ist, dass es eben nicht unendlich alt ist (aber gleichzeitig sehr wohl unendlich gross sein könnte).

Beruhigt hat mich nebenbei, dass bei der Lektüre obiger Artikel von einem „Urknallmodell“ bzw. einer „Urknalltheorie“ und keineswegs von einer unumstößlichen Tatsache auszugehen ist. Allerdings kenne ich keine Alternative.

Das ist ziemlich genau die Haltung aller Kosmologen. Mit ein paar Ausnahmen, wie John Moffat vielleicht.

Frage 1) Ist dieser Wert (egal jetzt wie genau) nun 100%ig gesichert oder beruht er auf einer Theorie?

Natürlich beruht er auf einer Theorie. Die 13.72 Mrd Jahre basieren auf dem Lambda-CDM-Modell, das verbreitetste und am besten mit den Beobachtungen verträgliche Urknallmodell mit einer kosmologischen Konstante (Lambda) und kalter (dh, sich langsam bewegender) dunkler Materie (cold dark matter = CDM). Wenn du (oder sonst jemand) ein alternatives Modell findest, das sich mit den Beobachtungen genausogut deckt, aber ein Alter von 15 Mrd Jahren voraussagt, dann ist das genauso "gut". Bloss gibt es eben keine so guten, alternativen Modelle.

[mac]

Hallo Bynaus,

Die endliche Lichtgeschwindigkeit allein sorgt doch schon für einen Horizont, unabhängig davon, ob die Expansionsgeschwindigkeit sich beschleunigt oder nicht.

Die Nomenklatur wird hier schwieriger als normal eh schon, weil wir auch von der Realität verschiedene Modelle betrachten. Du meinst hier den ‚light cone‘? (oder die 'hubble sphaere'? oder was Eigenes? was nicht das Selbe ist) ich meine den ‚event horizon‘ Letzteren gibt es mit begrenzter Ausdehnung für alle Ewigkeit nur bei beschleunigter Expansion. Erstere wachsen bei konstanter oder abnehmender Expansionsgeschwindigkeit (nur mit der Bedingung v < unendlich) nach unendlich langer Zeit bis ins Unendliche.

Oder aber,

er* wird mit zunehmender Zeit immer kleiner, nämlich dann wenn und solange die Beschleunigung der Ausdehnung > 0 ist

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808

Herzliche Grüße

MAC

*hier meine ich den Horizont, von dem aus uns ein jetzt oder in Zukunft ausgesendetes Signal irgendwann noch erreichen kann.

[Bynaus]

ich meine den ‚event horizon‘ Letzteren gibt es mit begrenzter Ausdehnung für alle Ewigkeit nur bei beschleunigter Expansion.

Da hast du natürlich recht. Nur in einem beschleunigt expandierenden Universum ist der Raum, aus dem uns ein Lichtstrahl erreichen kann, auf ewig begrenzt. Man könnte jetzt darüber philosophieren, ob dies einen tieferen Grund haben könnte (aber wohl ausserhalb der Physik). Ich habe dich aber offenbar falsch verstanden.

Ich dachte, du meinst lediglich den "Horizont", der sich im Olbers-Paradoxon ausdrückt: wir sehen nicht beliebig weit zurück bzw. hinaus. Dieser ist durch die Lichtgeschwindigkeit definiert.

[Ich]

[QUOTE]

Du hörst dich an wie ein Kreationist.
[/QUOTE=ehsoft]
Darauf einen Riesenprotest!

Ich hab ja nicht gesagt, dass du einer bist. Aber google doch mal "merely a theory", dann weißt du, wer diese Argumentation am liebsten verwendet.
Worauf ich hinauswill: du wirst in der Physik nichts besseres finden als "Theorien", und diese Theorien sind in nicht wenigen Fällen so gut wie Fakten. Hier eine Anekdote von Feynman:

There were 183 of us freshmen, and a bowling ball hanging from the three-story ceiling to just above the floor. Feynman walked in and, without a word, grabbed the ball and backed against the wall with the ball touching his nose. He let go, and the ball swung slowly 60 feet across the room and back — stopping naturally just short of crushing his face. Then he took the ball again, stepped forward, and said: "I wanted to show you that I believe in what I'm going to teach you over the next two years."

Es gibt nicht viele "Fakten", die ähnlich sicher sind wie die Aussagen solcher "Theorien".

Ich dachte bis jetzt eigentlich, dass die Raumzeit mit dem Urknall entstanden ist, wie kann der Punkt (Singularität) in der Raumzeit sein.

Hier sollte man unterscheiden zwischen dem mathematischen Modell und der Realität. Das mathematische Modell (FRW Metrik) geht von absoluter Homogenität aus. Dann ist der Urknall gleichzeitig der Beginn von Raum und Zeit.
Die Realität ist natürlich unbekannt, aber eine durchaus beliebte Version hat es, dass irgendwo ("vor langer Zeit in einer weit, weit entfernten Galaxie"?) irgendwie wegen irgendwas plötzlich - räumlich sehr begrenzt - Inflation einsetzt. Und die schafft dann aus einem - sehr kleinen - endlichen Raum in kurzer Zeit einen -sehr großen - endlichen Raum, ungestört von allem, was vorher war. So irgendwie stelle ich persönlich mir auch den "Urknall" vor, diese absolute Homogenität ist mir zu künstlich.
Natürlich redet man da nicht wirklich von einer Singularität.

Du meinst hier den ‚light cone‘? (oder die 'hubble sphaere'? oder was Eigenes?

Den "Particle Horizon". Ich bin aber in meiner ganz persönlichen Wortwahl bei dir, dass wir den fast ungehinderten Blick auf die Urknallsingularität, den wir genießen, nicht unbedingt als Horizont bezeichnen sollten. Aber auf mich hört ja keiner...