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Thema: Frage zum Quantenvakuum

  1. #1
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    Standard Frage zum Quantenvakuum

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    Hallo astronewsler,

    ich hätte da mal wieder eine Frage an das hiesige Fachpersonal.

    Ab Minute 7 der Aufnahme https://www.youtube.com/watch?v=wQ7kzCy33IQ erklärt Herr Prof. Lesch, wie das Universum aus dem sog. Quantenvakuum entstand.
    Er sagt, daß Materie/Antimaterie aufgrund großer Energieschwankungen im Quantenvakuum entstehen und i.d.R. wieder vergehen, aber eine ganz besonders große Schwankung
    in solch einem Vakuum hätte nun das Universum erzeugt.

    Soweit so gut. Als interessierter Laie denke ich aber gelernt zu haben, daß neben Zeit und Materie auch der Raum höchstpersönlich
    vom Urknall erfunden wurde und vorher nicht war. Aber Raum ist doch wohl eine notwendige Bedingung, um Schwankung zu ermöglichen. Des weiteren macht der Begriff Schwankung auch wenig Sinn, wenn man dieselbige nicht in der Zeit annimmt.

    Lesch unterscheidet das physikalische Nichts - was er wohl gleichsetzt mit dem Quantenvakuum - und das philosophische Nichts. Das hat mich nun doch etwas verwundert - ich dachte, daß selbst Physiker total leeren vakuuminösen Raum nicht als Nichts bezeichnen würden, aber gut.

    Was also ist diese Etwas, woraus das Universum hervorkam? Gibt es doch eine, vermutlich andere Raumzeit, in welcher diese Quanten-Schwankung stattfand?
    Und warum wird dann ständig verlautbart, daß Raum und Zeit mit dem Urknall entstanden?
    Habe ich alles nur mißverstanden - ist der Urknall und "unser Raum" in einem "anderen Raum" entstanden?

    Besinnliche Adventszeit,

    void
    Geändert von void (03.12.2016 um 23:52 Uhr) Grund: Schraibfeler korgigiehrt

  2. #2
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    Hallo void,

    da bis jetzt noch keiner vom "Fachpersonal" geantwortet hat, versuche ich es mal...

    Soweit ich es verstehe hast Du Recht damit, dass Zeit, Raum und Energie in unserem Universum erst mit dem Urknall entstanden sind. Eine Frage danach was vor dem Urknall war oder worin er statt fand ist somit nur Spekulation.

    Das mit der Vakuumfluktuation verstehe ich nur als Analogie um zu erklären, wie aus Nichts etwas entstehen kann und nicht als Erklärung für den Urknall. Das der Urknall auch eine Fluktuation gewesen sein könnte ist meiner Meinung nach reine Spekulation.

    Mit Physik lassen sich Fragen wie was vor dem Urknall war, worin der Urknall statt fand oder auch was den Urknall ausgelöst hat, nicht beantworten. Das kann man aber natürlich philosophisch betrachten. Und da Physiker gerne auch ein Davor oder ein Warum beantworten wollen, fangen auch sie manchmal an zu philosophieren.

    Gruss,
    Christian

    Meine Astro-Page: www.Jeffer.de

  3. #3
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    Die Idee ist letztlich folgende: Im Rahmen der Inflationstheorie geht man davon aus, dass Vakuumfluktuationen dazu führen können, dass es in einem extrem kleinen Raumbereich spontan zur Inflation und damit zur Ausbildung einer extrem schnell expandierenden Raumblase kommt, die letztlich einem "Universum" entspricht. Da nun diese Vakuumfluktuationen ständig auftreten, können immer wieder derartige Raumblasen entstehen, d.h. dass neue "Universen" spontan von existierenden "Universen" entstehen bzw. aus diesen erzeugt werden. Das Ergebnis nennen wir dann "Multiversum". Dabei handelt es sich nicht um die Entstehung aus dem Urknall, denn es liegt keine Singularität sondern immer ein regulärer, winziger Raumbereich vor, in dem zufällig die Bedingungen für die Inflation erfüllt sind. Da dieser Prozess immer neue "Universen" hervorbringt und damit nie endet, und da man annehmen darf, dass auch kein Anfang vorliegt, spricht man von "ewiger Inflation".
    Gruß
    Tom

    «Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.»

  4. #4
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    Hallo,

    danke für die Antworten.

    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    ... dass Vakuumfluktuationen dazu führen können, dass es in einem extrem kleinen Raumbereich spontan zur Inflation und damit zur Ausbildung einer extrem schnell expandierenden Raumblase kommt, die letztlich einem "Universum" entspricht.
    Also gab es vor dem Urknall bereits Raum, und irgendwo in diesem den genannten extrem kleinen Raumbereich, der das "Universum" hervor-fluktuierte. Also ist die Aussage, der Raum sei mit dem Urknall entstanden falsch. Vermutlich habe ich das sehr lange nur mißverstanden. Ich bin erleichtert.

    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    ...d.h. dass neue "Universen" spontan von existierenden "Universen" entstehen bzw. aus diesen erzeugt werden.
    Sagst du bewußt "aus diesen" statt "in diesen"? Vermutlich ja, denn solch eine Fluktuation mit Blasenbildung findet, wie du sagst, ständig statt, also auch mal hier um die Ecke. Würde sich solch eine neue Universumsblase in unserem Raum ausbreiten und diesen füllen, wäre diese unsere Konversation vermutlich nicht möglich. Aus unserem Raum heraus hört sich weniger bedrohlich an, also irgendwie in andere Dimensionen oder so?

    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    Da dieser Prozess immer neue "Universen" hervorbringt und damit nie endet, und da man annehmen darf, dass auch kein Anfang vorliegt, spricht man von "ewiger Inflation".
    Ist die "Ewige Inflation" heute die Allgemein-Meinung (verdammt, was kann man für Mainstream sagen), oder eher entgegen diese?

    Gruß
    void

  5. #5
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    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Also gab es vor dem Urknall bereits Raum, und irgendwo in diesem den genannten extrem kleinen Raumbereich, der das "Universum" hervor-fluktuierte. Also ist die Aussage, der Raum sei mit dem Urknall entstanden falsch. Vermutlich habe ich das sehr lange nur mißverstanden. Ich bin erleichtert.
    Nein, das hattest du nicht missverstanden.

    Der Urknall entspricht nach allgemeinem Sprachgebrauch einer Singularität, aus der Raum und Zeit entstanden sind.

    Die Raumregion mit einer Vakuumfluktuation sowie der daraus hervorgehenden neuen "Universum-Base" entspricht gerade nicht diesem Urknall mit Singularität.

    Man kann das Modell der Inflation auch auf ein "gewöhnliches" Universum mit Urknall anwenden, dem dann eine einzige Phase der Inflation folgt.

    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Würde sich solch eine neue Universumsblase in unserem Raum ausbreiten und diesen füllen, wäre diese unsere Konversation vermutlich nicht möglich. Aus unserem Raum heraus hört sich weniger bedrohlich an, also irgendwie in andere Dimensionen oder so?
    Diese Blase erzeugt ja neuen Raum, d.h. sie breitet sich nicht in existierenden Raum hinein aus. Um eine neue Dimension handelt es sich jedoch nicht. Stell' dir bildlich einen Luftballon vor, aus dem an einer winzigen Stelle aus einer winzigen Ausstülpung ein neuer Ballon heraus wächst.

    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Ist die "Ewige Inflation" heute die Allgemein-Meinung oder eher entgegen diese?
    Ich denke, die Inflation entspricht der vorherrschenden Meinung, die "ewige Inflation" nicht unbedingt. Aber das ist egal, die Natur richtet sich nicht nach der Mehrheit.

    Die Inflation benötigt ohnehin noch weitere Bedingungen, z.B. ein bestimmtes "Inflatonfeld"; evtl. könnte dieses dem Higgsfeld entsprechen, wahrscheinlich ist das jedoch nicht ausreichend; andere Ansätze gehen davon aus, dass die Gravitation selbst im Zusammenspiel mit einem beliebigen Materiefeld ausreichend ist für Inflation. Die Theorienbildung ist da noch keineswegs abgeschlossen.
    Geändert von TomS (06.12.2016 um 06:58 Uhr) Grund: typos
    Gruß
    Tom

    «Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.»

  6. #6
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    Der Artikel in der englischen Wikipedia ist nicht schlecht; er zeigt auch, dass die Idee nicht unumstritten und keinesfalls abgeschlossen ist.

    https://en.wikipedia.org/wiki/Eternal_inflation
    Gruß
    Tom

    «Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.»

  7. #7
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    Hallo Tom

    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    Die Raumregion mit einer Vakuumfluktuation sowie der daraus hervorgehenden neuen "Universum-Base" entspricht gerade nicht diesem Urknall mit Singularität.
    Das verstehe ich nicht, macht aber nichts.

    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    Diese Blase erzeugt ja neuen Raum, d.h. sie breitet sich nicht in existierenden Raum hinein aus. Um eine neue Dimension handelt es sich jedoch nicht. Stell' dir bildlich einen Luftballon vor, aus dem an einer winzigen Stelle aus einer winzigen Ausstülpung ein neuer Ballon heraus wächst.
    Das widerspricht sich selbst. In deinem Modell entspricht diese Ausstülpung aus der Ballon-Oberfläche einer Expansion in andere Dimensionen hinaus. (*) Andernfalls wäre das neue Uninverum (also die Ausstülpung) innerhalb unseres Raumes sichtbar. Z.Bsp. täte sich knapp neben dem Mond solch eine Blase auf und wir wären weg. Oder ist es das, was du meinst?

    Oder ist das Universum tatsächlich eine Kugel (ein Ballon), und diese Blasenbildung findet innerhalb unseren Raumdimensionen, aber nur auf dem weit entfernten Universums-Rand (Kugeloberfläche) statt, die wir ohnehin nicht sehen?
    Wenn es keine andere Dimension ist, dann kann es logisch gesehen entweder nur (a) ein Raum "neben" unserem Raum oder (b) ein Raum "innerhalb" unseres Raums sein.

    Gruß & Danke
    void

    (*) Die Analogie ist i.d.R., daß die zweidimensonale gekrümmte Ballon-Oberfläche den dreidimensionalen Raum darstellen soll. Also ist eine Ausstülpung aus der Ballonoberfläche ausserhalb dieses "Flächenraums". Analog wäre eine Blasenbildung des Raums auch ausserhalb unseres Raums - für uns unzugänglich. Ist das nicht eine andere Dimension? Kann sein, daß ich diesen Begriff falsch verwende, aber wo liegt Raum ausserhalb des Raums?

  8. #8
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    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Das verstehe ich nicht, macht aber nichts.
    Im Falle des Urknalls entsteht das Universum aus einer punktförmigen Singularität, im hier diskutierten Fall dagegen aus einem endlichen, regulären Bereich.

    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Das widerspricht sich selbst. In deinem Modell entspricht diese Ausstülpung aus der Ballon-Oberfläche einer Expansion in andere Dimensionen hinaus. (*) Die Analogie ist i.d.R., daß die zweidimensonale gekrümmte Ballon-Oberfläche den dreidimensionalen Raum darstellen soll.
    Das widerspricht sich höchstens dann, wenn du den einbettenden 3-dim. Raum betrachtest. Aber wie du richtig sagst, darfst du ausschließlich die 2-dim. Ballonoberfläche betrachten, und die bleibt im Zuge der Ausstülpung zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort zweidimensional.

    Zitat Zitat von void Beitrag anzeigen
    Andernfalls wäre das neue Universum (also die Ausstülpung) innerhalb unseres Raumes sichtbar. Z.Bsp. täte sich knapp neben dem Mond solch eine Blase auf und wir wären weg.
    Aus dem Ballon bildet sich an einer winzigen Stelle eine 2-dim. Ausstülpung. In unserem Universum würde sich eine 3-dim. Ausstülpung ebenfalls z.B. knapp neben dem Mond bilden. Sie bliebe dort jedoch unsichtbar, weil sich der neu enstehende Raum mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt, jedoch nicht in unseren Raum hinein.
    Geändert von TomS (09.12.2016 um 07:44 Uhr)
    Gruß
    Tom

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  9. #9
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    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    Im Falle des Urknalls entsteht das Universum aus einer punktförmigen Singularität, ...
    Hallo Tom,

    das ist doch umstritten, daher fängt das Standardmodell, bzw. der Big-Bang erst ganz kurz nach der "Entstehung" des Universums an, die Singularität aussparend!?

    Gruß,
    Dgoe
    Geändert von Dgoe (09.12.2016 um 09:33 Uhr)

  10. #10
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    Zitat Zitat von Dgoe Beitrag anzeigen
    ... das ist doch umstritten, daher fängt das Standardmodell, bzw. der Big-Bang erst ganz kurz nach der "Entstehung" des Universums an, die Singularität aussparend!?
    Der Big Bang bedeutet die Entstehung des Universums aus einer Singularität; das ist nicht umstritten. Offen ist, ob dieses Modell zutrifft.
    Gruß
    Tom

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