zentrum des Universums ???

[Koschi]

Hallo Zusammen.

Erstmal danke an Gravi das er das Problem mit dem Anmelden so schnell geklärt hat.

Vor einpaar Tagen bin ich auf dieser Seite gelandet und muß sagen sehr interesant und gut erklärt.
Nur Leider leuchtet mir noch nicht alle ein. Darum mal ein Frage wo mir vielleicht das Verständnis für fehlt.

Und zwar geht es dabei um die sache mit dem Ort wo der Urknall war.
Gesagt wird ja das dieser Punkt sich nicht Feststellen läst weil das ganze Univerum der Urknall ist.
Aber es muß ja in einem Raum mit 3 Dimensionen zu mindest einen Mittelpunkt geben.
Desweiteren wird ja auch gesagt ,dass man den Punkt nicht ermitteln kann von wo die Materie ursprünglich mal herkamm. (aus dem grund das sich alles von ein ander fortbewegt ?)

Nach meiner Vorstellung vom Universum, hätte ich ja in meinem Jungedlichen leichtsinn behauptet, das Universum ist ne Kugel und wir leben in ihr drin. Wobei dann die Wand das Gebiet ist am „rand“ des Universums welches ständig weiter expandiert. Und wir befinden uns irgendwo dort drinnen an einer mehr oder weniger Festen Position. Weiterhin wird behauptet das Universums ist 13,7 Milljarden Jahre alt. So wenn ich alles Richtig gelelesen und verstanden habe gibt es ein Sichtgrenze die bei 13,7 Milljarden Lichtjahre liegt und eine Unviserumsgrenze > Sichtgrenze.
Wenn ich jetzt aber in einer Kugel Sitze und mich nicht im Mittelpunkt befinde dürfte ich doch in eine Richtung keine 13,7 Milljarden Lichtjahre schaun können weil sich das Licht da meinetwegen nur 6,85 Milljarden Jahre aus gebreitet hat. Dafür müste ich in genau entgegengesetzter Richtung doch wesentlich weiter schauen können, bei meinem beispiel dann 20,55 Lichtjahre.
Oder verhau ich da was mit dieser Sichtgrenze ?
Anhand der verschiedenen Entfernungen müste sich doch dann auch ein Mittelpunkt bestimmen lassen. Und wäre dieser dann nicht auch der ort wo alles anfing ?

Gruß Koschi

[SNOOPY]

Hallo Koschi,

ich begrüße Dich in diesem Forum. Ich befinde mich in einer ähnlichen Situation, wie Du, ich versuche mir alles zu verbildlichen. Leider ist das in vielen Dingen der Astrophysik nur sehr begrenzt möglich und wir stoßen immer wieder an die Grenzen unserer Vorstellungskraft.
Tatsache ist, dass es keinen Mittelpunkt des Universums gibt. Am einfachsten (wenn auch sehr vereinfacht) kann man sich das 3D-Universum vorstellen, indem man es auf 2 Dimensionen reduziert und auf eine Ballon-Oberfläche projiziert. Wenn Du auf die Ballon-Oberfläche viele, viele Punkte malst (was den Galaxien, bzw. Sternen entspricht) und diesen Ballon aufbläst (was der Expansion des Universums entspricht), so wirst Du feststellen, dass kein Punkt auf der Oberfläche den Mittelpunkt bildet und jeder Punkt sich von jedem anderen entfernt.

Zugegeben, eine klägliche Vorstellung der Realität, aber die einzige, die in unser begrenztes Denkvermögen hinein passt.

Außerdem werden wir niemals weiter als 13,7 Milliarden Lichtjahre in das Universum hinein blicken können, wenn es "nur" 13,7 Milliarden Jahre alt ist, denn nichts kann schneller als das Licht sein! In Wirklichkeit sind es sogar nur rund 13,4 Milliarden Lichtjahre, die wir maximal in die Vergangenheit blicken können, denn davor war das Universum noch undurchsichtig wegen der Strahlung.

Wie groß das Universum wirklich ist, weiss keiner genau, es wird nur angenommen, dass es größer als 13,7 Milliarden Lichtjahre Radius ist, weil es in der Anfangszeit mal eine Überlichtschnelle Expansion gab. Unsere wirklichen Experten hier könnten dazu sicher noch mehr beitragen. Ich belasse es erst mal dabei, bevor ich mich blamiere

Viel Spaß wünsche ich Dir hier im Forum noch. Das schöne ist, dass Laien wie wir, hier sehr viel lernen können.

Gruß
Snoopy

[tomS]

Hallo Koschi,

erst mal herzlich willkommen in unserem Forum.

Zunächst eine kurze Frage: Was ist denn so dein Hintergrundwissen / Schulbildung (insbs. Mathe, Physik) bzgl. der Themen, mit denen wir uns hier befassen? Das hilft uns weiter, deine Fragen auf dem richtigen Niveau zu beantworten.

Zu deiner Frage:

Man kann das anschaulich nur dann beantwortet, wenn man die Zahl der Raumdimensionen um eine reduziert. Nehmen wir den Fall einer zweidimensionalen Kugeloberfläche - also nicht das Innere der Kugel! In diesem Bild (eines geschlossenen, endlichen Universums) entspräche die Oberfläche dem gesamten Universum, das Aufblasen der Kugel entspräche der Expansion des Universums.

Anhand dieses Bildes sieht man, dass alle Galaxien während der Expansion voneinander fortstreben, ohne dass eine ausgezeichnete Galaxie dabei sozusagen im Zentrum der Expansion stünde - alle sind tatsächlich echt gleichberechtigt.

Nun zum Radius: Man könnte versucht sein, den Radius des Universums über den Radius der Kugel anschaulich zu definieren. Dazu benötigt man natürlich neben der Kugeloberfläche (also dem physikalischen Universum) noch "das Innere" bzw. den "einbettenden dreidimensionalen Raum". Das ist nun leider ein irreführendes Bild, denn mathematisch existiert die Kugeloberfläche, auch ohne dass sie in einen Raum eingebettet ist. Genauso existiert unser Universum, ohne dass es in einen höherdimensionalen Raum eingebettet ist. Es ist nicht mehr anschaulich zu erklären, aber man benötigt diesen Begriff der Einbettung tatsächlich nicht (er bereitet eigentlich nur Probleme, da i.A. gar nicht klar ist, dass er immer genau eine Dimension mehr hat, als das einzubettende Universum - i.A. können es auch mal mehr sein!!!).

Nun sollte klar sein, dass neben dem naiven Begriff des Radius auch der Begriff des Mittelpunktes keinen Sinn mehr macht. Der Mittelpunkt läge außerhalb des Universums - in einer neuen Dimension - die jedoch mathematisch einfach nicht da ist! Es gibt diesen Mittelpunkt einfach nicht.

Der Urknall fand in diesem Bild nun tatsächlich an einem Punkt statt.

Wenn man nun andere Geometrien des Universums betrachtet, z.B. ein flaches Universum mit verschwindender Krümmung, dann wäre das in dem dimensionsreduzierten Bild eine unendlich ausgedehnte Ebene. Es ist zu jedem Zeitpunkt eine unendlich ausgedehnte Ebene, also auch zum Zeitpunkt des Urknalls! Die Expansion ändert nichts an der Form, sondern nur an den Abständen innerhalb der Ebene.

Der Urknall fand in diesem Bild tatsächlich überall statt!

In dem Bild der Ebene wird auch klar, wie es sich mit dem Horizont (der Sichtbarkeit) verhält. Man betrachte einen Kreis um einen Beobachter auf der Ebene. Von diesem Kreis aus laufen nun Lichtstrahlen auf das Zentrum zu. Gleichzeitig dehnt sich die Ebene aber aus, d.h. der Kreis wird größer. Der größtmögliche Kreis, von dem aus uns heute die Lichtstrahlen gerade erreicht haben ist nun unser Horizont - jenseits des Horizontes geht es aber noch weiter ...

Wichtig: die Ausbreitung der LIchtstrahlen erfolgt lokal natürlich immer mit Lichtgeschwindigkeit. Global ist es jedoch so, dass die Expansion des Universums nicht an diese Lichtgeschwindigkeit gebunden ist, d.h. die Expansion der Fläche oder der Kugel oben kann tatsächlich mit kleinerer oder größerer Geschwindigkeit erfolgen. Betrachte eine Ameise, die auf einem Luftballon herumkrabbelt - ihre Geschwindigkeit sei die Lichtgeschwindigkeit. Trotzdem kannst du den Luftballon wesentlich schneller aufblasen, alsd die Ameise krabbeln kann.

Dieser letzte Effekt spielt in der sogenannten Inflation eine Rolle. Hier bläht sich das UNiversum (der Luftballon) innerhalb kurzer Zeit um viele Größenordnungen aus, während die Lichtgaschwindigkeit immer konstant bleibt. Dies führt dazu, dass zwei Ameisen, die zu Beginn nahe beieinander waren und sioch immer wieder getroffen haben, durch die Inflation soweit auseinander gerissen werden, dass sie erst viel später - wenn nämlich die Inflation zum Stillstand kommt, überhaupt die Chance haben, sich wieder zu begegnen.

Für unserer Horizont bedeutet das, dass es Gebiete im Universum gegeben hat, die zunächst innerhalb eines Horizontes waren und dann durch die Inflation wieder aus dem Bereich der Sichtbarkeit verschwunden sind. Erst jetzt - nach Milliarden von Jahren - werden sie erneut sichtbar.

Viele Grüße

[Koschi]

Danke fürs Willkommen heissen und für die schnellen Beiträge.

Zunächst eine kurze Frage: Was ist denn so dein Hintergrundwissen / Schulbildung (insbs. Mathe, Physik) bzgl. der Themen, mit denen wir uns hier befassen? Das hilft uns weiter, deine Fragen auf dem richtigen Niveau zu beantworten.

Meine Vorbildung ist eigentlich nur 10te Klasse Abschluss und das ist auch schon wieder ewigkeiten her. Aber ich komm ganz gut klar mit den Sachen die hier geschrieben werden also keine Panik wenn ich was nicht verstehe dann Hacke ich nochmal nach.

Was mich halt immer stört sind die vergleiche auf nur 2 Dimension.
So wie ich dich jetzt Verstanden habe sind die 2 Dimension nötig damit klar wird der Mittelpunkt liegt nicht in unserem Raum sondern außerhalb unseres Raums meinetwegen in einer 4ten Raumdimension (Die man sich eben nicht vorstellen kann zumindest ich kanns nicht).
Kann ich mir das Univerum trotzdem weiterhin als ein köper vorstellen mit 3 Dimension
der halt eine Länge,eine Breite und eine Höhe hat (ohne das ich jetzt wieder auf diesen Mittelpunkt hin will) ?

[tomS]

Ja, das Universum ist ein "Körper mit drei Dimensionen", aber es hat keinen Rand bzw. keine Grenzen (das wird durch die zweidimensionale Kugeloberfläche veranschaulicht) und es gibt diese vierte Dimension, auf die du anspielst, einfach nicht. Also macht es auch nichts, wenn du sie dir nicht vorstellen kannst.

[Koschi]

Ok muß ich mal ne Nacht drüber schlafen

Eine Frage habe ich noch ich kann in jede erdenkliche Richtung 13,7 Milliarde bzw 13,4 Milliarde Lichtjahre weit schaun ?

[derNeugierige]

Kann man eigentlich definitiv ausschließen, dass das Universum eine Kugel ist? Das hieße ja aber, dass das Universum nicht flach ist, was es ja scheinbar ist (kosmische Hintergrundstrahlung). Ich nehme mal das auf, was Koschi vorhin glaube ich auch meinte, und was mich auch immer ständig beschäftigt und ich nie auf einen klaren Nenner komme. Wir können ja nicht feststellen, wo wir uns im Universum befinden. Man darf ja wohl für ein Gedankenexperiment annehmen, das man sich irgendwo im Universum befindet. Wenn man sich jetzt irgendwo befindet, dann ist es doch schon sehr speziell gerade einmal die maximale Entfernung von 13.7 Gly zu messen. Wenn wir aber aus allen Richtungen die kosmische Hintergrundstrahlung empfangen, müsste das Universum aber eine Kugel sein und wir müssten uns mittendrinn in dem sichtbaren Universum befinden. Denn wenn nicht, müssten wir ja aus anderen Richtungen auch andere Rotverschiebungen messen, da das Licht vielleicht eine kürzere Strecke zu uns gebraucht hat. Wenn uns doch die kosmische Strahlung in jede Himmelsrichtung gleich erscheint, müssten wir uns doch in der Mitte einer Kugel befinden, wo vom "Rand" das Licht ausgestrahlt wird.

[Maclane]

Eine Frage habe ich noch ich kann in jede erdenkliche Richtung 13,7 Milliarde bzw 13,4 Milliarde Lichtjahre weit schaun ?

Ganz recht.
Und das Universum sieht auch in jede Richtung, egal wo wir hinschauen, im Großen und Ganzen gleich aus. Und am "Ende" dessen, was wir beobachten können, sehen wir die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Weiter geht's mit optischen Mitteln dann nicht mehr.

Noch ein schöner Link für dich:
http://www.br-online.de/br-alpha/alpha- ... 043440.xml

Gruß Mac

[tomS]

Kann man eigentlich definitiv ausschließen, dass das Universum eine Kugel ist?

Vorsicht, da geht was durcheinander. Ich wollte durch das um eine Dimension reduzierte Beispiel folgendes Aussagen: Man kann das Universum als endliche, aber unbegrenzte Mannigfaltigkeit auffassen - zumindest ist das ein mögliches Modell. Wichtig ist dabei, dass es eben wie die Kugeloberfläche zwar endlich ist (also der Flächeninhalt des Kugelobberfläche ist endlich) aber trotzdem keinen Rand hat (man stößt nirgendwoe an eine Grenze).

Jeder Punkt im Universum soll gleichberechtigt sein; es gibt keinen Grund anzunehmen, dass es irgendwelche spezielle / ausgezeichneten Regionen (z.B. ein Zentrum, einen Rand) o.ä. gibt. Das Universum sieht im Mittel von jedem Punkt aus betrachtet gleich aus. Das ist ja auf der Kugeloberfläche genauso.

Wenn wir aber aus allen Richtungen die kosmische Hintergrundstrahlung empfangen, müsste das Universum aber eine Kugel sein und wir müssten uns mittendrinn in dem sichtbaren Universum befinden

Wieder die Analogie zur Kugeloberfläche: such dir irgendeinen Punkt auf dem Luftballon aus und zeichne einen Punkt - das bist du. Jetzt zeichnest du um diesen Punkt einen kleinen Kreis auf der Kugeloberfläche, das ist der Horizont. Der Radius dieses Kreises gemessen auf der Kugeloberfläche enstpricht den 13 Mrd. LJ.

... müssten wir uns doch in der Mitte einer Kugel befinden, wo vom "Rand" das Licht ausgestrahlt wird.

Der Rand ist der gezeichnete kleine Kreis. Es ist aber kein echter Rand, wo irgendwelche besonderen physikalischen Gesetze herrschen, sondern er entsteht nur aus dem Blickwinkel eines bestimmten Betrachters, nämlich des gezeichneten Punktes.

Aber ja, du hast insofern recht, als du natürlich jetzt die "vergessene" Dimension wieder dazudenken musst. Dann wird aus dem kleinen Kreis eine kleine Kugel, eingebettet in ein dreidimensionales Universum. Dieses ist aber eben keine Kugel (die ja wieder eine Oberfläche hätte), sondern das Analogon zu der Kugeloberfläche.

Ich verallgemeinere das mit der Kugel B(D) und der Kugeloberfläche S(D-1) mal: B steht dabei für Ball und meint immer das Innere mit, S steht für Surface und meint nur die Oberfläche des Balls. Leider müssen wir das ganze jetzt wieder in einen höherdimensionalen Raum D einbetten; B hat die Dimension D, S hat immer eine Dimension weniger (wie bei Volumen und Fläche)

- In D=2 Dimensionen eingebettet ist S(1) ein 1-dimensionaler Kreis, B(2) das Innere des Kreise d.h. die Kreisscheibe
- In D=3 Dimensionen eingebettet ist S(2) eine 2-dimensionale Kugeloberfläche, B(3) das Innere der Kugel also der Ball.
- In D=4 Dimensionen eingebettet ist S(3) eine 3-dimensionale Kugeloberfläche, B(4) vierdimensionale Innere.

S(3) wäre ein Modell unsere Universums.

[Koschi]

@derNeugierige das ist eben genau das was mir auch durch den Kopfgeht.

Was mir noch nicht ein leuchtet ist die Sache mit der Sichtweite.

Wieder die Analogie zur Kugeloberfläche: such dir irgendeinen Punkt auf dem Luftballon aus und zeichne einen Punkt - das bist du. Jetzt zeichnest du um diesen Punkt einen kleinen Kreis auf der Kugeloberfläche, das ist der Horizont. Der Radius dieses Kreises gemessen auf der Kugeloberfläche enstpricht den 13 Mrd. LJ.

So wenn wir jetzt bei diesem Beispiel bleiben. Wenn ich mich innerhalb dieses Kreises bewege und irgendwo wieder halt mache. Also mein neuen Punkt erreiche ich in 0.0s (auch wenn es nicht geht nur mal angenommen). Sehe ich wieder in alle Richtung gleich weit ? Weil wenn das der fall ist muß doch zwangsläufig das universum Älter sein oder nicht ?

[derNeugierige]

Was mir gerade so spontan einfällt :

Wenn die Schleifenquantengravitationstheorie stimmen soll, dann dürfte der Raum doch gar nicht mit Überlichtgeschwindigkeit expandiert haben, sprich es hätte gar keine Inflation geben dürfen. Denn nach der LQG wird die Raumzeit von einem Spin-Schaum gebildet, welcher den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht und somit auch Energie besitzen muss. Oder sehe ich da was falsch? Wenn also die Raumzeit selbst Energie hat, kann sie sich ja nicht mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, wegen RT.

[tomS]

Das Universum muss größer sein - nicht unbedingt älter. Hat Snoopy schon so geschrieben.

Du hast insofern recht, als der Horizont eben nicht das Universum begrenzt, sondern nur den Teil, der für uns tatsächlich sichtbar ist. Insofern gibt es hinter dem Horizont noch was.

Über das Alter des Universums sagt das alles noch nicht viel aus, denn dazu reichen die rein geometrischen Betrachtungen nicht aus und du müsstest über die Dynamik reden. Dafür gibt es nun unterschiedliche Möglichkeiten.

Es ist z.B. möglich (ich habe das anhand der Inflation oben erklärt), dass das Universum als Ganzes wesentlich größer ist, als es aufgrund seines Alters sein sollte. Grund ist, dass sich das Universum während der Inflationsphase mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt und damit jünger an Jahren sein kann, als seine Gesamtabmessung in Lichtjahren.

[breaker]

So langsam beginnen sich auch mir ein paar Fragen aufzudrängen.
Erstens mal: Wie gut ist dieses Modell mit der Kugeloberfläche?
Eine wesentliche Eigenschaft einer Kugel ist doch, dass man, wenn man auf der Oberfläche immer geradeaus geht, irgendwann wieder an seinem Startpunkt ankommt. Wäre das denn so, wenn die Keine-Grenzen-Hypothese zuträfe?

Und wo wir gerade dabei sind...
Ich hab vor kurzem gelesen, dass Hawking sein ursprüngliches Modell mit der Keine-Grenzen-Hypothese korrogiert hat und jetzt für ein Big-Bounce-Szenario schwärmt.
Gibt es denn tatsächlich einen Grund, warum ein Big-Bounce besser sein soll, als ein Urknall?

[tomS]

Zwei gute Fragen!

Ich würde das zunächst nicht als "keine-Grenzen-Hypothese" bezeichnen, denn die von Hawking ist tatsächlich anders zu verstehen - siehe dazu unten. Es handelt sich schlichtweg um die Veranschaulichung eines normalen FRW-Universums mit positiver, konstanter Krümmung.

Eine wesentliche Eigenschaft einer Kugel ist doch, dass man, wenn man auf der Oberfläche immer geradeaus geht, irgendwann wieder an seinem Startpunkt ankommt

Ja, das wäre so - vorausgesetzt,
1) das Universum lebt lange genug, bevor es wieder kollabiert, so dass du genug Zeit hast, einmal rumzulaufen
oder 2) das Universum dehnt sich nicht zu schnell weiter aus. Wenn die Expansionsgeschwindigkeit (z.B. aufgrund einer kosmologischen Konstante) immer weiter zunimmt, würde das Universum schneller expandieren, als du rumlaufen kannst.
=> Big-Rip Szenario

... Big-Bounce besser sein soll, als ein Urknall?

Weil man von der Quantengravitation erwartet, dass sie die Singularität vermeidet. Diese bedeutet ja, dass die Theorie dort zusammenbricht. Das ist so, wie wenn du ein Auto kaufst, von dem du weißt, dass es bei 160 km/h mit 100%-iger Sicherheit explodiert - du würdest dich nach einer Alternative umsehen!

dass Hawking sein ursprüngliches Modell mit der Keine-Grenzen-Hypothese korrogiert hat

Die "Keine-Grenzen-Hypothese", meine Kugeloberfläche und der "Big Bounce" sind drei verschiedene Modelle!

Big Bounce wäre (ohne die QG/LQC überstrapazieren zu wollen) einfach dann gegeben, wenn meine Kugeloberfläche beim Zusammenschrumpfen bei einem kleinen aber von Null verschiedenen Radius wieder zu expandieren beginnt. Passt also mit meinen Modell (bzw. dem FRW-Modell mit pos. Krümmung) zusammen. Die Geometrie ist die selbe, es handelt sich lediglich um eine Feinheit bei der Dynamik.

Die "Keine-Grenzen-Hypothese" ist nun etwas völlig anderes: Hawking hat einen Trick angewandt, den man aus der Quantenfeldtheorie kennt, nämlich die Zeitkoordinate "komplexifiziert", d.h. statt t eine komplexe Koordinate z = (t + is) eingeführt. Dann nimmt er an, dass die Entwicklung des Universums in z beschrieben werden kann und dass die Abhängigkeit von z gewisse Anforderungen (holomorphe = analytische Funktionen) erfüllt. Wenn dies gegeben ist, dann kann man die Entwicklung des Universums in s statt in t formulieren und die t-Abhängigkeit eindeutig rekonstruieren. In s sind plötzlich die Big Bang und die Big Crunch Singularität verschwunden!

Warum? Betrachtet man nun nochmal ein um eine Dimension reduziertes Universum, also (wie oben beschrieben) statt der zweidimensionalen Kugeloberfläche S(2) einen eindimensionalen Kreis S(1) sowie dessen Zeitentwicklung, so erhält man folgendes Bild: Das Universum ist jeweils ein Kreis, die Gesamtheit aller Kreise über alle "Zeiten" ergibt eine Kugeloberfläche - aber eben eine andere, eine Dimension ist der Raum, die andere die Zeit. Big Bang und die Big Crunch entsprechen nun Süd- bzw. Nordpol der Kugel. Süd- bzw. Nordpol sind aber keine Singularitäten, die Kugeloberfläche ist dort so regulät wie woanders auch.

Das sollte klar machen, dass Hawkings Kugeloberfläche und meine Kugeloberfläche zwei verschiedene Paar Schuhe sind. Damit hat meine Kugel eben auch nichts mit Hawkings "Keine-Grenzen-Hypothese" zu tun.

[SNOOPY]

Hallo an alle hier,

Hilfe! Ihr seid viel zu schnell - bevor ich auf etwas antworten bzw. Fragen dazu stellen kann seid ihr schon viel weiter

Deshalb noch einmal eine Frage zu einem oben von Koschi angesprochenen Punkt:

So wie ich dich jetzt Verstanden habe sind die 2 Dimension nötig damit klar wird der Mittelpunkt liegt nicht in unserem Raum sondern außerhalb unseres Raums meinetwegen in einer 4ten Raumdimension

So stelle ich mir das auch vor. Das bedeutet aber, dass es in einer erweiterten Dimension doch einen Mittelpunkt gibt. Wenn ich das auf den Ballon reduziere, auf dessen Oberfläche sich unser Universum befindet, so ist der Ballon-Mittelpunkt doch der Mittelpunkt des Universums, der für uns nur nicht (oder zumindest nicht mit den uns zu Verfügung stehenden Mitteln) erreichbar ist. Hätten wir die Möglichkeit, z.B. durch ein Wurmloch zu schlüpfen, dann könnten wir über den Mittelpunkt des Ballons (im realen Universum also durch die 4. Dimension) schneller auf die andere Seite des Ballons (also einen viel weiter entfernten Bereich des Universums) gelangen.

Richtig so?

Gruß
Snoopy

[gravi]

Ist ja eine tolle Diskussion, die Koschi hier "angezettelt hat!

Ich will nur kurz noch was klar stellen, was Mac oben aussagte:

Und am "Ende" dessen, was wir beobachten können, sehen wir die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Weiter geht's mit optischen Mitteln dann nicht mehr.

Die Mikrowellenstrahlung ist nicht am "Ende" des sichtbaren Universums hinter allem anderen Sichtbaren, sondern sie ist überall im Kosmos ziemlich gleichmäßig verteilt. Lediglich in einigen Richtungen misst man feinste Temperatur (Wellenlängen-) Unterschiede.

@Snoopy:
Ich vermute, Du spielst mit Deinem Modell auf ein Multiversum an. Das könnte dann eine Art übergeordnetes Quantenvakuum sein mit n neuen Dimensionen, zumindest ein Raum mit 4 Raumdimensionen, wenn man das Bulkuniversum von Steinhardt heran zieht.
Ich sehe hier aber keine Möglichkeit mehr einer Projektion auf ein um eine Dimension verringertes Modell, zumal es weder im Multiversum noch im Universum die Möglichkeit gibt, einen absoluten Bezugspunkt festzulegen. Den aber müsste man haben, wenn man einen Mittelpunkt, eine Rotationsachse o.ä. festlegen wollte.


Gruß
gravi

[tomS]

@SNOOPY:

Das bedeutet aber, dass es in einer erweiterten Dimension doch einen Mittelpunkt gibt.

Nur theoretisch, denn die erweiterte Dimension ist absolut unphysikalisch; sie hat auch nichts mit den Extradimensionen aus der String- oder M-Theorie zu tun. Sie ist lediglich eine Schwäche meines Modells. Der Mensch kann sich leider eine Mannigfaltigkeit immer nur vorstellen, wenn er sie in ein höhere Dimension eingebettet visualisiert.

Es schadet aber eigentlich auch nichts, sich das so vorzustellen, denn es gibt ein das Whitney embedding theorem aus der Differentialgeometrie, das besagt, dass man jede beliebige Mannigfaltigkeit Mⁿ in einen R²ⁿ einbetten kann, dass das Bild der Einbettung also gewissermaßen mathematisch gerechtfertigt werden kann. Das bedeutet konkret, dass für n=3 immer 2n=6 Dimensionen ausreichen, manchmal auch weniger. Oder umgekehrt: nicht jede 3-dim. Mannigfaltigkeit lässt sich in 4 Dimensionen einbetten. Anschaulich wird das klar, wenn man versucht, ein Möbiusband zu einer Art Kugel zusammenzukleben. Das ist dann die sogenannte Kleinsche Flasche (M², n=2), die man in drei Dimensionen nur veranschaulichen kann, wenn eine Selbstdurchdringung gestattet ist. Das verletzt aber das Konzept einer Mannigfaltigkeit. Um die Selbstdurchdringung loszuwerden, muss man in einen Raum mit n=4 einbetten.

Fakt ist, dass man mathematisch diese Einbettung nicht braucht. Die Differentialgeometrie ist in der Lage, Mannigfaltigkeiten zu beschreiben, ohne den Begriff der Einbettung heranziehen zu müssen. Die ART nutzt die Einbettung nie.

[Koschi]

Ist ja eine tolle Diskussion, die Koschi hier "angezettelt hat!

Ich finds auch gut das ich mit meiner Frage auch noch andere zum nachdenken angeregt habe .

Ich habe auch etwas nachgedacht und mir ist vielleicht auch ein Beispiel dafür eingefallen das sich ein Mittelpunkt nicht festlegen lässte.
Und zwar wenn ich da z.B. an ein Computerspiel denke in dem man mit seiner Spielfigur über den Rand des Bildschirms läuft und auf der anderen gegenüberligenden Seite dann wieder auftauche. Dort dürte sich ja auch kein Mittelpunkt festlegen lassen. Ich könnte jetzt zwar vom Bildschirm den Mittelpunkt festlegen aber das entspricht eben nicht einem Mittelpunkt vom Spielfeld weil es dort auch keine Ecken gibt die man als bezug hernehmen könnte. Wenn ich z.B. über die Taste F1 meine Spielfigur ins Sichtzentrum des des Bildschirms rücken könnte würde sich ja mein vorher angenommenes Zentrum wieder verschieben und ich müste meinen Mittelpunkt neu definieren. Wenn ich das ganze jetzt unendlich oft mache könnte man quasi sagen das ganze Spielfeld ist das Zentrum.

Ich hoffe ich habe es einigermassen verständliche rübergebracht was ich meine.

[tomS]

Super Gedanke!

Das mit dem Computerspiel zeigt wiederum ein ähnliches Problem auf, wie das mit Kugeloberfläche. (die Kugeloberfläche kann man sich nur eingebettet in drei Dimensionen vorstellen).

Nehmen wir an, das Computerspiel wird auf einem quadratischen Bildschirm gespielt und immer wenn eine Figur oben/rechts aus dem Bild läft, dann taucht sie unten/links wieder auf. Das ganze ist natürlich perfekt symmetrisch, es gibt keinen Unterschied zwischen den Kantenpaaren rechts-links und oben-unten.

Jetzt versuchen wir uns das ganze als zweidimensionale Fläche ohne Kanten vorzustellen. Dazu verkleben wir die Kanten oben-unten und die Kanten rechts-links jeweils paarweise. Das mathematische Ergebnis ist ein Torus T(2). Veranschaulichen kann man sich das ganze als "Schwimmreifen", man kann entlang zweier verschiedener Richtungen um den Schwimmreifen rumlaufen und kommt immer wieder an den Ausgangspunkt zurück.

Nur leider hat der Schwimmreifen einen Geburtsfehler, denn die Wege die sich z.B. "rechtsherum winden" und die Wege, die sich "obenherum winden" sehen auf dem Schwimmreifen unterschiedlich aus. Die einen Wege winden sich um ein "Loch", das völlig vom Schwimmreifen umschlossen wird (also im "Inneren" liegt - so wie das Innere des Balls). Die anderen Wege winden sich um ein "Loch", das im Außenraum des Schwimmreifens liegt (also wie das Äußere des Balls).

Es sieht so aus, als ob durch das Zusammenkleben aus etwas symmetrischen (dem Bildschirm) etwas unsymmetrisches (der Schwimmreifen) entstanden wäre, nämlich etwas mit zwei unterschiedlichen "Löchern".

Aber die Asymmetrie ist mathematisch nicht vorhanden (sieht man ja am Bildschirm) - sie entsteht lediglich durch die gedachte Einbettung in den dreidimensionalen Raum. Auch hier darf man sich den Torus T(2) tatsächlich als Schwimmreifen vorstellen. Wenn man ein Koordinatensystem auf den BIldschirm bzw. auf den Schwimmreifen zeichnet, dann passt alles wunderbar zusammen. Aber sobald man sich die Einbettung im Raum vorstellt, läuft etwas schief. Das ist ein Zeichen dafür, dass die Einbettung irgendwie künstlich ist, den die Asymmetrie liegt quasi im Raum, nicht im Torus selbst.

Zum Mittelpunkt: in drei Dimensionen kann man den Mittelpunkt des Schwimmreifens wieder einfach im umgebenden Raum lokalisieren. Aber man sieht hier noch deutlicher, dass man das für den Torus "nicht ernst nehmen darf".

Das Beispiel ist für das Universum wohl nicht interessant (aber auch nicht verboten). Mir gefällt es, weil man die unphysikalische Natur der Einbettung besser sieht als bei der Kugel.

Danke an Koschi für die Idee!

[Koschi]

Also mein Ursprüngliche Frage wäre Beantwortet bzw. ich kann mir jetzt Vorstellen das es kein Zentrum gibt.

Danke Dafür

[derNeugierige]

Na dann kann ja meine Frage beantwortet werden, da ich glaube, dass sie überlesen wurde .

[gravi]

Ja, da hast Du Recht, deshalb zitiere ich sie noch einmal:

Wenn die Schleifenquantengravitationstheorie stimmen soll, dann dürfte der Raum doch gar nicht mit Überlichtgeschwindigkeit expandiert haben, sprich es hätte gar keine Inflation geben dürfen. Denn nach der LQG wird die Raumzeit von einem Spin-Schaum gebildet, welcher den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht und somit auch Energie besitzen muss. Oder sehe ich da was falsch? Wenn also die Raumzeit selbst Energie hat, kann sie sich ja nicht mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, wegen RT.

Ich schätze, jetzt wird's kompliziert! Die Raumzeit selbst hat nach meiner Ansicht keinen eigenen Energieinhalt. Deshalb kann sie beliebig schnell expandieren.
Aber: Das Vakuum ist doch auch "Bestandteil" der Raumzeit, dem aber weist man eine Vakuumenergie zu.
Da steh ich jetzt auch vor einem Rätsel, doch keine Ausdehnung mit Überlicht : : :

Experten an die Gewehre!

Netten Gruß
gravi

P.S.: Übrigens noch zur "Form" des Universums: Ein paar leichtverständliche Gedanken habe ich dazu aufgeschrieben:

http://abenteuer-universum.de/kosmos/topo.html

[tomS]

Das Problem mit der Schleifenquantengravitation (LQG) ist, dass sie eben als fundamentales Objekt nicht mehr den Raum sondern die Spinnetzwerke einführt. Diese alleine haben jedoch keine physikalische Ausdehnung. Der Begriff der Ausdehung (Länge, Fläche, ...) entsteht erst auf makroskopischen Skalen, gewissermaßen als Glättungseffekt wie der Übergang von Wassermolekülen zu Wasser. Genauso gibt es keinen Begriff der Geschwindigkeit, da ja zunächst auch der (fundamentalere) Begriff der Zeit fehlt.

Siehe dazu auch die Diskussion unter viewtopic.php?t=760

Die physikalische Bedeutung dieser Begriffe setzt immer voraus, dass es "etwas" gibt, das mit der Raumstruktur wechselwirkt, also z.B. irgendein Materiefeld. Nur wenn es dieses "etwas" gibt, können überhaupt die Begriffe sinnvoll definiert werden.

Man kann nun in der LGC (eine Näherung) tatsächlich die Dynamik von Materie in einem Quantenuniversum beschreiben und findet auf großen Skalen etwas, dass sich wie ein Standard-FRW-Universum verhält, das jedoch auf kleinen Skalen deutlich davon abweicht und keine Singularität entwickelt.

Um nun die Inflation zu beschreiben, muss das etwas = das Materiefeld = Inflaton eine sehr spezielle Eigenschaft, nämlich eine genau austarierte Selbstwechselwirkung hat.

Ich wüsste nicht, dass in dieser Theorie bereits etwas über ein inflationäres Szenario veröffentlich wurde, aber ich werde mal nachforschen.

[gravi]

Das wäre wirklich interessant zu wissen.
Denn davon habe ich bisher auch noch nichts gehört.

Die Frage ist aber auch, ob die Inflation überhaupt stattgefunden hat.
Es gibt ja auch andere Denkansätze, die sie überflüssig machen, z.B. ein einstmals völlig anderer Wert für die Lichtgeschwindigkeit.

Gruß
gravi

[tomS]

hab das Thema Inflation in einem neuen Thread gestartet: viewtopic.php?t=865&start=0&postdays=0& ... highlight=