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Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von gravi » 31. Jul 2009, 18:39

@Alexander:

Um die Bewegung eines Körpers oder Teilchens in der Raumzeit darzustellen, verwendet man vereinfachte Diagramme.
Auf der einen Achse eines Koordinatensystems trägt man die Zeit auf, die andere Achse versinnbildlicht alle drei Raumdimensionen.

Wenn man nun die Bewegung des Teilchens hier einträgt, erhält man eine Linie, die wir Weltlinie nennen.
Ich habe dazu auch ein wenig auf der Homepage stehen, was vielleicht ganz gut verständlich ist und es werden dort auch die Lichtkegel erklärt. Du kannst es Dir ja einmal ansehen:

http://abenteuer-universum.de/einstein/titr.html#tip

Wenn Dir das nicht reicht, frag einfach weiter.

Gruß
gravi
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Alexander

Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 3. Aug 2009, 12:04

OK, jetzt bin ich schon etwas klarer darüber.

Also um die Bewegung eines Körpers in der Raumzeit vereinfacht darzustellen verwendet man ein Koordinatensystem, in dem die eine Achse die zeitliche darstellt und die andere alle drei Raumdimensionen zusammen. Die Bewegung des Körpers wird nun durch eine Linie dargestellt, die man Weltlinie nennt.

Stimmt das so?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 3. Aug 2009, 17:52

Perfekt!
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 23. Sep 2009, 21:29

Also, um diesen Thread auch mal wieder ins Leben zu rufen frage ich weiter, ist ja auch nichts so, dass ich auf einmal das Thema beherrsche...

Wir hatten aufgehört bei den Weltlinien. Was sie darstellen weiß ich ja nun, aber eben fragte ich mich folgendes:

Die eine Achse des Koordinatensystems stellt ja die zeitliche und die andere die räumliche dar. Aber welche Achse ist was? Damit meine ich, ist die Ordinate die zeitliche und die Abszisse die räumliche Achse? Ist das wichtig, auf welcher Achse man was aufzeichnet?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 23. Sep 2009, 22:09

Man kann die Achsen wählen wie man möchte, wenn man nur richtig beschriftet, aber es haben sich einige Regeln eingebürgert, die normalerweise befolgt werden.

In der klassischen Mechanik (ein Auto fährt, bremst, ...) ist die Abszisse (nach rechts :-) üblicherweise die Zeit t, die Ordinate (nach oben :-) üblicherweise die zurückgelegte Strecke, also s(t) oder auch x(t). Ein ruhendes Auto (= mit Geschwindigkeit Null) entspricht also einer wagrechten Linie.

In der Relativitätstheorie hat man sich praktischerweise (:-) entschieden, das genau andersherum zu machen, wohl um die Russen zu verwirren ... d.h. die Ordinate ist üblicherweise die Zeit t, die Abszisse üblicherweise die zurückgelegte Strecke, also s(t). Statt nun aber t aufzutragen, trägt man ct auf, also Lichtgeschwindigkeit * Zeit, was wiederum die Einheit einer Länge ergibt. Der Vorteil der Wahl von ct anstelle von t ist, dass wenn ein Objekt mit exakt Lichtgeschwindigkeit fliegt, seine Weltlinie im Koordinatensystem genau der Winkelhalbierenden entspricht. Ein ruhendes Objekt entspricht demnach einer senkrechten Linie.
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 24. Sep 2009, 19:51

Jetzt wo du es sagst, in einem Physikbuch von mir haben sie das auch immer so geschrieben, aber das ist mir noch nie richtig aufgefallen.


OK, aber um wieder zur Inflation zu kommen, in sehr vielen Artikeln über dieses Phänomen habe ich etwas von dem Higgsfeld gelesen, und in Wikipedia heißt es zum Beispiel:"Die Zustandsänderung des Feldes während der inflationären Phase ist mit einem Phasenübergang 1. Ordnung vergleichbar, kontrolliert wird er im Rahmen der großen vereinheitlichen Theorien durch die Higgs-Felder."

Was genau hat die Inflation mit dem Higgsfeld oder den Higgsfeldern (ich dachte immer, es ist nur eines, dass das gesamte Universum durchzieht) zu tun? Also wie kann man diesen Phasenübergang durch die Higgsfelder kontrollieren?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 25. Sep 2009, 00:38

Wir haben hier ja bereits diskutiert, wie die dunkle Energie zu einer exponentiell beschleunigten Expansion führt, nämlich durch eine bestimmte Wechselwirkung des kosmologischen Konstante mit der Raumzeit. Der Einfachheit halber habe ich die Einsteingleichungen geschrieben als

G = T

Dabei steht links G (das von der "Geometrie" bzw. die sogenannte Metrik der Raumzeit g abhängt) und rechts der Energie-Impuls-Tensor der Materie.

Die kosmologische Konstante Λ kann man nun wie folgt in die Gleichung einbauen:

G + gΛ = T

Dabei ist g wie oben die Metrik der Raumzeit. Man kann die Gleichung auch umformen zu

G = T - gΛ

und ein neues T' definieren:

T' = T - gΛ

Damit tritt die kosmologische Konstante nicht mehr als Bestandteil der Raumzeit auf, sondern als neuer Term für die Materie. Dabei ist dieser Term immer wirksam - es handelt sich ja um eine Konstante. Die dunklen Energie wäre eine bestimmte Interpretation bzw. physikalische Erklärung für Λ, wobei Λ dann nicht mehr konstant sein müsste.

Im Rahmen der Inflation geht man nun davon aus, dass ein bestimmtes Materiefeld - das sogenannte Inflaton - über einen gewissen Zeitraum auf der rechten Seite der Gleichung einen Term erzeugt, der wie diese kosmologische Konstante wirkt. Dabei befindet sich das Inflatonfeld in einem sogenannten falschen Vakuum. Dieses falsche Vakuum ist aber instabil und wird ins richtiger Vakuum zerfallen, was letztlich auch zu einem Stop der Inflation führt. Dieser Übergang ins echte Vakuum entspricht einem sogenannten Phasenübergang. Das Higgsfeld könnte ein Kandidat für das Inflatonfeld sein.

Neu bzw. anders an der Inflation im Gegensatz zur kosmologischen Konstante ist:
- die Inflation ist zeitlich begrenzt, d.h. sie endet mit dem "Zerfall des Inflationfeldes" in das "richtige" Vakuum
- die Inflation beruht auf einem hypothetischen Materiefeld namens Inflaton
- es gibt auch Modelle im Rahmen der LQG, die ohn e eine besondere Eigenschaft des Inflatons auskommen

Grundsätzlich identisch ist dagegen der Mechanismus, der (für eine bestimmte Zeit) zu einem Term in den Gleichungen führt, der (über diese bestimmte Zeit) wie eine kosmologische Konstante wirkt.

So - soviel zum Einstieg bzw. zur Wiederholung - aber ich denke diesen Punkt müssen wir noch genauer betrachten.
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 25. Sep 2009, 08:32

So, jetzt zur Rolle des Higgs-Feldes: Ich habe bisher immer von einem sogenannten Inflatonfeld geschrieben. Dieses Feld ist bisher nicht nachgewiesen. Man hat es einfach postuliert und seine Eigenschaften so ausgetüftelt, dass es eben zur Inflation führt. Dabei müssen einige Egenschaften der Inflation erfüllt sein:
- sie muss das Universum genügend aufblähen, um die heutige Struktur erkennen zu können, d.h. sie darf nicht zu früh zu Ende kommen
- sie muss aber grundsätzlich erklären, wie sie "sich selbst" beendet, denn heute beobachten wir ja keine Inflation mehr
- sie muss die heutige Ausdehnung des Universums sowie seine, Glattheit bzw. Fluktuationen und Strukturen erklären
- sie muss also erklären, wie das Inflatonfeld in das falsche Vakuum gelangt, dass es dort bleibt, dass es auf bestimmte Weise ins richtige Vakuum tunnelt (herunterrollt) etc.
- und zuletzt muss sie erklären, was denn nun eigentlich dieses Inflatonfeld ist (das wir ja heute nicht beobachten - es gibt offensichtlich kein Teilchen dazu)

Nun muss man wissen, dass der Übergang vom falschen ins richtige Vakuum auf verschiedene Weise erfolgren kann. In den "alten" Inflationsmodellen wurde angenommen, dass ein relativ schnelles Durchtunneln einer Potentialbarriere vorliegt. Dies hätte man wohl einigermaßen mit dem Higgs-Feld (das ebenfalls noch nicht experimentell nachgewiesen ist) in Verbindung bringen können, d.h. man hätte Higgs und Inflaton miteinander identifiziert. Nun hat sich aber gezeigt, dass dieses schnelle Durchtunneln zu Strukturen führt, wie wir sie heute nicht beobachten! Daher hat man die sogenannte slow-roll Inflation erfunden, bei der das Inflatonfeld sehr langsam einen flachen Potentialwall "herunterrollt". Dies wirkt etwas künstlich, da man ein Inflatonfeld konstruiert, das recht exotische Eigenschaften hat, nur um diese Inflation zu erklären. Dieses neue Szenario ist mit dem Higgs-Feld eher schlecht zu erklären! Grundsätzlich ist der Charm, dass das Higgs-Feld sowohl seine Rolle als Generator der Teilchenmassen als auch als Treiber der Infaltion spielt, abhanden gekommen.

Wikipedia: Inflationäres Universum:
Danach ist die Ursache dieser Expansion die Zustandsänderung des Inflatonfeldes, einem skalaren Feld mit einem extrem flachen Potential. Dieses skalare Feld hat eine Zustandsgleichung mit negativem Druck, was nach der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer abstoßenden Kraft und damit zu einer Ausdehnung des Universums führt. Die Zustandsänderung des Feldes während der inflationären Phase ist mit einem Phasenübergang 1. Ordnung vergleichbar, kontrolliert wird er im Rahmen der großen vereinheitlichen Theorien durch die Higgs-Felder.
Der rot markierte Teil ist sehr spekulativ und darf so eigentlich nicht stehenbleiben!

Der englische Artikel der Wikipedia ist besser: Inflation (cosmology)
Gruß
Tom

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Alexander

Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 11. Okt 2009, 15:12

tomS hat geschrieben:Grundsätzlich ist der Charm, dass das Higgs-Feld sowohl seine Rolle als Generator der Teilchenmassen als auch als Treiber der Infaltion spielt, abhanden gekommen.
Also man betrachtet das Higgsfeld nicht mehr dafür, dass es die Massen der Teilchen generieren könnte? Braucht man es dann überhaupt noch für irgendwas, oder ist diese Theorie inzwischen nutzlos geworden?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 11. Okt 2009, 17:08

Doch, man nimmt das Higgsfeld als erzeugenden Mechanismus für die Teilchenmassen nach wie vor sehr ernst. Eine der Hauptaufgaben des LHC ist es ja, dieses Higgsboson zu finden. Sollte dies scheitern, dann wäre das Standardmodell der Elementarteilchenphysik an dieser Stelle falsch und man müsste nach einem alternativen Mechanismus suchen (es gibt einige Kandidaten). Es gibt aber auch einige Gründe die gegen das Higgsfeld an sich sprechen. Es wirkt im Standardmodell irgendwie künstlich und fremd.

Was ich sagen wollte ist, dass das Higgsfeld so wie man es aus dem Standardmodell kennt, sicher nicht mit dem Inflatonfeld identisch sein kann! D.h. statt ein Feld einzuführen und zwei Fliegen mit dieser einen Klappe zu schlagen, muss man ein zweites Mal in die Trickkiste greifen. Physiker mögen das aber nicht so gerne; einfach mal schnell ein neues Feld einführen klingt nach schlechter Magie. Außerdem muss man dieses neue Feld ja auch erstmal nachweisen. Für das Inflatonfeld gibt es heute keinen Kandidaten, das Higgsfeld ist es jedenfalls nicht.

Daher sucht man nach alternativen Methoden, um die beiden Phänomene der Teilchenmasse und der Inflation zu erklären.

Für die Teilchenphysik greift man dabei auf die Festkörperphysik zurück, aus der auch die Idee des Higgsfeldes und der spontanen Symmetriebrechung führt. Es könnte nämlcih sein, dass das Higgsfeld gar kein elementares Feld ist, sondern ein aus anderen Teilchen zusammengesetztes "Kondensat". Für die Masseerzeugung funktioniert es effektiv wie ein eigenständiges Feld mit konstantem Wert. Sobald man aber versucht, das Higgsteilchen selbst zu erzeugen, sieht man immer nur die Teilchen, aus denen es besteht. Betrachte z.B. eine Kugel, die sich durch Kartoffelbrei bewegt. Die Zähigkeit des Breis führt dazu, dass sich die Kugel so verhält, als ob sie eine größere Masse hätte; man sagt, der Brei verleiht der Kugel eine "effektive Masse". Sucht man nun aber die Kartoffelbreiatome,so wird man scheitern, man findet immer nur Wasserstoff, Kohlenstoff usw. Evtl. geht es dem Higsteilchen ja genauso. Ein Kandidat wäre das sogenannte Top-Quark Kondensat.

Für die Inflation gibt es einige Modelle, die ggf. ohne zusätzliche (künstliche) Annahmen und Felder auskommen. So gibt es in Modellen der f(R)-Gravitation sowie der Schleifenquantengravitation Hinweise, dass die Krümmung der Raumzeit durch ihre Kopplung an (eine beliebige Form von) Materie unter sehr allgemeinen Bedingungen zu Inflation führt. D.h. man muss sich gar kein besonderes Feld ausdenken; irgendein Feld (und davon haben wir ja schon einige :-) plus die Gravitation reichen aus.
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 3. Feb 2010, 14:39

Ich habe mich gerade gefragt, wie groß das Universum vor der Inflation war, wenn es sich während ihr um das 10[up]50[/up]-fache ausgedehnt hat und danach 10 cm groß war. Ich hatte allerdings schon eine Größe im Kopf, die ich schon oft gelesen habe, nämlich 10[up]-30[/up] Meter. Darauf bin ich aber nicht gekommen, darum wollte ich fragen, stimmt diese Größe (bestimmt) und wie kommt man dann darauf?

Ich bin davon ausgegangen:

x*10[up]50[/up]=0,1m

Wenn ich dann durch 10[up]50[/up] dividiere, komme ich nicht auf 10[up]-30[/up]. Was mache ich falsch?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 3. Feb 2010, 16:47

du machst nichts falsch; wahrscheinlich stammen die Zahlen aus unterschiedlichen Quellen.

Wikipedia: ""


... soll sich das Universum um einen Faktor zwischen 10[up]30[/up] und 10[up]50[/up] ausgedehnt haben. ... hätte der Bereich des heute sichtbaren Universums danach nur einen Durchmesser der Größenordnung 1 m gehabt"
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 25. Mai 2010, 13:10

Ich habe gerade einen interessanten Artikel zur Inflation gelesen:

http://www.ksta.de/html/artikel/1233584021487.shtml

Im letzten Abschnitt "Eine winzige Urblase?" wurde spekuliert, wie das Multiversum, sofern es existiert, entstanden sein könnte und da war dann vom Tunneln die Rede. Jetzt ist mir aber nicht klar, was hier durch eine Barriere tunneln sollte und wie daraus ein (Multi)Universum entstehen können soll?

Weis jemand weiter?

Alexander

Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 27. Mai 2010, 11:33

Weis daswirklich niemand?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 28. Mai 2010, 08:07

Ich erlaube mit zunächst mal, den Beitrag hier reinzukopieren:
Wolfgang Silvanus, 06.02.2009 hat geschrieben:Die kosmische Inflation

Lange galten Theroien abseits des Urknalls als verpönt und wurden belächelt. Nun aber vermuten Astrophysiker, dass unser Universum nur eines unter vielen in einem so genannten „Multiversum“ ist.

Die Weltall-Aufnahme zeigt den „Tarantel-Nebel“ in der Großen Magellan'schen Wolke. Der Sternhaufen ist 170 000 Lichtjahre von der Erde entfernt. (Bild: dpa)Warum sind wir hier? Und: Warum gibt es überhaupt etwas und nicht einfach nichts? Seit Jahrhunderten grübeln Naturforscher über diesen wohl tiefsten Fragen der Menschheit. Jetzt liefern Kosmologen einige Antworten. Sie entwickelten neue Theorien, die weit über das uns bekannte Weltall hinaus führen. Dabei gewähren sie einen Einblick in die Unendlichkeit. Denn möglicherweise gibt es nicht nur unseren Kosmos. Er könnte nur einer unter vielen sein, die sich unablässig in einem endlosen Raum entfalten, wie Dampfblasen in einem Topf kochenden Wassers. „Multiversum“ nennen die Forscher diese Landschaft zahlloser Universen.
Lange Zeit galt es unter den Himmelsforschern als ausgemacht, dass unser Universum das einzige seiner Art ist, hervorgegangen aus einem Schöpfungsakt, dem Urknall. Ideen von Paralleluniversen waren verpönt, sie galten als Tummelplatz von Mystikern und Phantasten. Das hat sich in den vergangenen Jahren gründlich geändert. Die Kosmologen rückten das Multiversum ins Zentrum ihrer Überlegungen. Insbesondere ein Modell gewann immer mehr Anhänger: die „ewige Inflation“. Es gründet sich auf die Hypothese der kosmischen Inflation (von lateinisch inflare = aufblähen), die der Physiker Alan Guth vom Massachusetts Institute of Technology bereits 1980 entwickelte.

Geheimnisvolle Energie

Das Universum, so Guths Idee, dehnte sich in den ersten Sekundenbruchteilen seiner Existenz mit rasendem Tempo aus, und zwar weit überlichtschnell. Zugleich war diese Expansionsphase extrem kurz. Treibende Kraft der rasenden Expansion ist ein geheimnisvolles Energiefeld, das die Physiker „Inflaton“ tauften. Es steht mit der Vakuum-Energie in Zusammenhang. Der leere Raum ist in Wahrheit nicht absolut leer, sondern wird von einem See so genannter virtueller Teilchen erfüllt. Sie entstehen, den Gesetzen der Quantenmechanik folgend, fortwährend aus dem Nichts und vergehen auch sogleich wieder, indem sie sich gegenseitig zerstrahlen. Doch die damit verbundenen wilden Energieschwankungen verleihen dem Raum eine fest stehende Menge an Energie. Sie erzeugt eine abstoßende Kraft, die den Raum auseinander treibt. Albert Einstein fügte sie als „Kosmologische Konstante“ in die Gleichungen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie ein.

Zu Beginn, als sich unsere Raumzeitblase bildete, war die Vakuumenergie darin immens hoch. Forscher sprechen von einem hochenergetischen oder auch „falschen“ Vakuum. Dieser Zustand war indes instabil, und in einer Art explosivem Phasenübergang - so wie Wasser zu Eis gefriert - nahm das Vakuum einen viel geringeren Wert an, der nahe bei Null liegt. Jetzt war das „echte“ niederenergetische Vakuum erreicht. Der Zerfallsprozess löste die kosmische Inflation aus, dann zündete er einen heißen Feuerball, der die Teilchen der Materie hervorbrachte. „Dieses Ereignis signalisiert das Ende der Inflation und den Beginn der normalen kosmischen Evolution“, erklärt der Kosmologe Alex Vilenkin von der Tufts University in Massachusetts. „Aus einem winzig kleinen Keim wird somit ein gewaltiges, heißes und expandierendes Universum.“ Das bedeutet, dass der Urknall in Wahrheit erst auf die kosmische Inflation folgte. Erst danach verlangsamte sich die Ausdehnung des Universums auf den heute beobachteten Wert.

Ein sich selbst ewig reproduzierendes Universum

Vilenkin hatte sich früh mit Guths Idee beschäftigt. Dabei machte er eine erstaunliche Entdeckung: Die Expansion kann immer nur an bestimmten Stellen der kosmischen Urblase enden, nicht aber als Ganzes. „Das bedeutet“, sagt er, „dass sich die Inflation im gesamten Universum ewig fortsetzt und das Volumen expandierender Regionen endlos anwächst.“ Manche Teile dieses Raums sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt mit falschem Vakuum gefüllt, dort beginnt die Inflation erst jetzt. Bei anderen, wie vor 13,7 Milliarden Jahren in unserer Region des Kosmos, endete diese Phase bereits. Sie bilden „Insel-Universen“ im Ozean des sich endlos ausdehnenden Raums. Der Raum zwischen ihnen expandiert so schnell, dass es immer mehr Platz für neue Inseln gibt. Diese Erkenntnis gewann Vilenkin bereits 1983. Seither haben er und viele seiner Fachkollegen die Theorie von der „ewigen Inflation“ weiter ausgebaut. Den gegenwärtigen Forschungsstand zeigt der gebürtige Russe in seinem neuen Buch „Kosmische Doppelgänger“. Auf einem anderen Weg kam auch sein Landsmann Andrei Linde, der heute ebenfalls in den USA forscht, zum Weltbild eines sich ewig selbst reproduzierenden Universums.

Insbesondere traten immer mehr Konsequenzen des in die Unendlichkeit reichenden Schöpfungsakts zutage. So zeigte sich, dass in diesen Myriaden von Räumen des inflationären Multiversums jede erdenkliche Konstellation von Teilchen möglich ist, außerdem kann es völlig andere Arten von Naturkräften geben wie diejenigen, die wir aus unserem Kosmos kennen. Es sollten demnach Räume mit mehr oder weniger als vier Dimensionen der Raumzeit existieren, vielleicht auch solche mit zwei Zeitrichtungen oder einer besonderen Chemie, die höchst fremdartige Lebensformen hervorbringt. „Dies erklärt, warum die Naturkonstanten in unserer Blase gerade so fein abgestimmt sind, dass Leben entstehen konnte“, urteilt Vilenkin. „Dies kann nur in den seltenen Gebieten geschehen, in denen die Physik und Chemie dazu geeignet sind. Der Rest des Multiversums bleibt lebensfrei, es gibt dort aber niemand, der sich darüber beschweren könnte.“

Kosmische Lotterie

Damit wird das so genannte anthropische Prinzip glänzend bestätigt. Es besagt, dass unser Kosmos für die Entwicklung intelligenten Lebens geeignet sein muss, da wir andernfalls nicht hier sein, es beobachten und physikalisch beschreiben könnten. Viele Physiker hatten diese Idee als „unwissenschaftlich“ angefeindet, da sie dazu führe, die Suche nach einer physikalischen Herleitung der Naturkonstanten zu verzichten.

Doch andere Forscher wie Steven Weinberg von der University of Texas - er wurde durch sein Buch „Die ersten drei Minuten“ berühmt, in dem er den Beginn des Universums schildert -, wiesen früh darauf hin, dass es in einem Multiversum solche unwahrscheinlichen Orte geben müsse, weil jeder Urknall andere Werte für die Naturkräfte erzeugt. „Die von der Theorie der ewigen Inflation beschriebene Situation passt genau zu den anthropischen Überlegungen“, so Weinberg. Unsere Existenz wäre demnach kein Zufall, unseren Platz im Multiversum aber bestimmte eine gigantische kosmische Lotterie.

In einem unendlichen All aber sollte sich die Geschichte jeder beliebigen Region unendlich oft wiederholen. Diese Idee hat eine bizarre Konsequenz: Es müsste in riesigen Abständen kosmische Blasen geben, die der unseren bis aufs Haar gleichen. Dort existiert also eine wunderschöne Spiralgalaxis, die ein exaktes Abbild unserer Milchstraße ist. Darin leben auf einem blauen Planeten, der um eine kleine, gelbe Sonne kreist, Menschen. Es sind Kopien unserer selbst, und zahllose dieser Doppelgänger halten ein Magazin in der Hand und lesen diesen Artikel.

Bis jetzt lässt sich nicht einmal die Existenz anderer Inseluniversen beweisen. Dennoch lassen sich Vorhersagen aus der Inflationstheorie überprüfen, und diesen Test hat sie mit Bravour bestanden. So zeigen astronomische Beobachtungen, dass sich unser Universum immer rascher ausdehnt. Beschleunigt wird es von der so genannten Dunkle Energie. Dahinter steckt, wie die Forscher vermuten, die Vakuumenergie, die dem Raum selbst innewohnt. Die beschleunigte Expansion des Raum wäre somit ein Relikt der frühen Inflationsphase des All.

Eine winzige Urblase?

Woher aber kam die kosmische Urblase, mit der die ewige Expansion des Universums begann? Darüber streiten die Gelehrten. Andrei Linde etwa glaubt, das Multiversum bestehe schon ewig. Andere Forscher, darunter Vilenkin und Guth, glauben, dass auch ein in alle Zukunft expandierendes All einen Anfang hatte, in Form einer winzigen Urblase. Diese könnte buchstäblich aus dem Nichts entstanden sein - nämlich durch einen speziellen Quantenprozess, das so genannte Tunneln. „Der Anfangszustand vor dem Tunneleffekt ist ein Universum mit einem verschwindenden Radius - also überhaupt kein Universum“, beschreibt Vilenkin diesen Prozess.

Doch Nichts, auch dies erkennt der Kosmologe, ist nicht mit einem absoluten Nichts gleichzusetzen. Denn da das Tunneln ein Quanteneffekt ist, müsse auch das Nichts den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegen. Diese müssten also schon vor dem Kosmos „da“ gewesen ein. Könnten sie folglich eine unabhängige, eigene Existenz besitzen, in Form reiner Mathematik? Mathematik aber werde über den Geist vermittelt. Vilenkin: „Bedeutet dies, dass vor dem Universum der Geist steht?“ Zwar könne eine Erschaffung der Welt aus dem Nichts, so sie sich bestätigt, einen Schöpfer von der Bildfläche verdrängen. Doch angesichts dieser letzten noch ungelösten Frage, spottet Vilenkin, sei dessen Arbeitsplatz noch nicht unmittelbar gefährdet.
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Maclane » 28. Mai 2010, 10:05

Nun, ich nehme an, mit dem "Tunneln" ist das Tunneln vom "falschen Minimum" zum "echten Minimum" im Inflatonfeld gemäß der Standard-Inflationstheorie gemeint?

Dann ist wäre halt nicht, wie wir das kennen, ein einzelnes Teilchen, sondern der Embryo eines ganzen Universums durch irgendeine Barriere getunnelt.

Gruß
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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 28. Mai 2010, 11:05

Also ich habe diesen letzten Abschnitt so aufgefasst, dass da berichtet wurde, wie das Multiversum, von dem unser Universum ja nur ein Teil ist (wenn das stimmen sollte) entstanden sein soll. Da wurde ja auch gesagt, dass das Universum vor dem Tunneln ein Universum mit verschwindendem Radius war. In der Inflationshypothese fand das Tunneln ja schon in einem Universum statt, das mindestens 10[up]-35[/up] Meter durchmesser hatte. Darum habe ich das so verstanden.

Aber was soll da nun schon vor dem eigentlichen Multiversum getunnelt sein, wenn das stimmt, was ich dachte?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 28. Mai 2010, 19:12

Wenn es sich denn um die "eternal inflation" handelt, dann gab es immer schon ein "vorher"; zwar ist "unsere Zeit" in unserem Universum erst mit dem "Urknall" entstanden - was eben dem Tunnelprozess entspricht, aber der Tunnelprozess entstand eben aus dem "vorher" bereits existierenden Multiversum.

Für den Versuch einer graphischen Darstellung siehe hier http://www.google.de/imgres?imgurl=http ... s%3Disch:1 - nicht besonders gut gelungen, aber was besseres finde ich gerade nicht.
Gruß
Tom

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von Alexander » 29. Mai 2010, 19:50

Also heißt das, dass in dem Artikel auf jeden Fall nicht von der Entstehung des Multiversums am Ende die Rede war, sondern nur von unserem Universum?

Habe ich das so also richtig verstanden, dass es im Rahmen der Eternal Inflation keinen Anfang des sich ewig selbst reproduzierenden Multiversums gibt?

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Re: Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

Beitrag von tomS » 29. Mai 2010, 21:11

Alexander hat geschrieben:Also heißt das, dass in dem Artikel auf jeden Fall nicht von der Entstehung des Multiversums am Ende die Rede war, sondern nur von unserem Universum?
Davon gehe ich aus, wobei ich mich da weniger auf den Artikel als auf die Theorie des Multiversums selbst beziehe (der Artikel ist auch nur von einem Laien geschrieben)

Alexander hat geschrieben:Habe ich das so also richtig verstanden, dass es im Rahmen der Eternal Inflation keinen Anfang des sich ewig selbst reproduzierenden Multiversums gibt?
Ja
Gruß
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