Ist die dunkle Energie ein falsches Vakuum?

[Alexander]

War also doch nicht das ganze Universum mit dem falschen Vakuum ausgefüllt?

[tomS]

Ich geb's gleich auf - jetzt hat dich mein Bild von den Bergen irritiert, stimmt's?

Also letzter Versuch:

Wenn ich von einem lokalen Minimum der Energie spreche, dann meine ich nicht lokal, lokalisiert, etc. im Sinne eines Ortes im Universum, sondern im Sinne einer bestimmten Stelle im Energieraum!

Das Inflatonfeld habe im gesamten Universum (besser: innerhalb einer Blase) überall den selben Wert. Nun kann sich dieser Wert aber zeitlich ändern, wobei diese Änderung so erfolgt, dass der Wert weiterhin im gesamten Universum (innerhalb einer Blase) für eine feste Zeit räumlich konstant ist. D.h. der Wert des Inflatonfeldes ist unabhängig von dem jeweiligen Ort im Universum, aber abhängig von der Zeit.

Soweit klar?

Für jeden Wert des Feldes kann man dem Feld eine bestimmte Energie zuordnen; diese Energie ist in deiner (inzwischen gelöschten) Graphik in Abhängigkeit des Wertes des Feldes gezeichnet. Diese Energie ist also - genau wie der Wert des Feldes selbst - unabhängig von dem jeweiligen Ort im Universum, aber abhängig von der Zeit.

Immer noch klar?

Nun nehmen wir an, wir hätten irgendeinen Wert des Feldes und damit auch irgendeine Energie gegeben. Wir überlegen uns, was passiert, wenn wir diesen Wert ein kleines bisschen ändern - wiederum überall im gesamten Universum auf den gleichen, neuen Wert. Wenn nun für jede beliebige kleine Änderung der neue Energiewert größer ist als der alte, dann war der alte Wert ein Minimum. Wenn man dagegen eine win zige Änderung finden kann, so dass der neue Energiewert kleiner ist als der alte, dann war der alte kein Minimum.

Das wäre jetzt das Bild einer "Energielandschaft". Ich schreite durch Energie-Täler und über Energie-Berge, aber in einem gedachten Energieraum.

Im falschen Vakuum habe ich ein lokales Minimum gefunden, das für das gesamte Universum gilt. Eine winzige Veränderung des Wertes des Feldes liefert mir im gesamten Universum eine etwas höhere Energie. Eine genügend große Veränderung des Wertes des Feldes bringt mich aber nun evtl. in eine neues, tieferes Minimum. Dieses tiefste Minimum ist dann das richtige Vakuum. Es ist ein globales Minimum im Energieraum, denn ich kann nirgends im Energieraum einen Wert des Feldes finden, der eine noch niedrigere Energie liefert.

Immer noch klar?

Alle diese Betrachtungen kann ich an irgendeinem beliebigen Punkt des Universums durchführen; was in diesem einen Punkt gilt, gilt im gesamten Universum. Alle Werte des Feldes und der Enerie sind unabhängig vom jeweils betrachtetn Ort im Universum. Das Universum sieht an jedem Punkt gleich aus (es gibt eine zeitliche Abhängigkeit, aber keine räumliche Abhängigkeit).

(erst wenn ich aus meiner Blase heraustreten und in eine neue Blase hineinschauen könnte - was ich nicht kann, da sich die Blasen mit Überlichtgeschwindigkeit voneinander entfernen - würde ich einen anderen Wert des Feldes und der Energie sehen.)

[Alexander]

Ich glaube, jetzt habe ich es verstanden: das Inflatonfeld kann verschiedene Werte annehmen, die dem von dir beschriebenen Energieraum entsprechen. Der jeweilige Wert des Feldes sowie die Energie, die man dem jeweiligen Wert zuordnen kann, sind unabhängig vom Ort, im gesamten Universum wird man den selben Wert des Feldes beobachten können.
Das Inflatonfeld war eine gewisse Zeit lang im falschen Vakuumzustand gefangen. Jedoch war das falsche Vakuum nur ein lokales Minimum (nicht im Sinne von örtlich), es gab einen benachbarten Wert des Feldes, der geringer war als der des falschen Vakuums.

Ist das so richtig?

Irgendwie kommt die von mit zuletzgestellte Frage etwas hirnlos daher, aber ich habe mir schon etwas dabei gedacht, und zwar habe ich weiter vorne schon einmal gefragt gehabt, ob das gesamte Universum vom falschen Vakuumzustand ausgefüllt war. Daraufhin hast du gesagt, dass das so war, aber nur in dem am leichtesten zu erklärenden Modell, auch deshalb habe ich diese Frage nochmal gestellt, aber gut.

Könnte ich eigentlich auch sagen, dass das falsche Vakuum nicht nur als lokal bezeichnet wird, weil es einen kleineren Wert gibt, sondern auch weil das Universum ja für eine gewisse Zeit in diesem Zustand gefangen war?

[tomS]

... es gab einen benachbarten Wert des Feldes, der geringer war als der des falschen Vakuums.

Ist das so richtig?

Fast, deine Verwendung von "benachbart" verwirrt etwas :-)

Mit "benachbart" meine ich, dass der Wert "unendlich nahe dabeneben" liegt. In jedem Vakuum gilt, dass ein Minimum der Energie vorliegt, d.h. wenn man der Wert des Feldes um einen winzig kleinen Wert ändert, dann erhält man immer einen etwas (winzig) höheren Energiewert. So kann man ein Minimum definieren.

Die beiden Vakua sind in diesem Sinne nicht "benachbart", denn um von einem zum anderen zu gelangen reicht eben keine winzig kleine Änderung des Wertes des Feldes aus - man muss schon einen großen Schritt machen. => Jetzt traue ich mich wieder das Beispiel mit dem Gebirge anzuführen (nicht örtlich verstehen - wie gesagt!!!) Wenn du in einem Minimum = Tal stehst, dann führt dich jeder beliebige Schritt immer nach oben. Aber wenn du genügend viele Schritte machst (oder tunnelst), dann gelangst du ggf. doch nach unten, d.h. aber ins nächste Tal!

Aber bis auf diese sprachliche Feinheit sind wir uns einig - "benachbart" ist ein böder und unscharfer Begriff. Der Mathematiker würde "infinitesimal benachbart" vorziehen.

Könnte ich eigentlich auch sagen, dass das falsche Vakuum nicht nur als lokal bezeichnet wird, weil es einen kleineren Wert gibt, sondern auch weil das Universum ja für eine gewisse Zeit in diesem Zustand gefangen war?

"lokal" hat mit der Zeit nichts zu tun; vergiss diesen Gedanken - du hast es verstanden und gut; keine neuen Ideen für's erste; lass die alten erst mal setzen ...

[Alexander]

Da ich das nun anscheinend verstanden habe, kann ich ja mal danach fragen, das liest man auch oft im Zusammenhang mit dem Thema: da heißt es immer wieder "Da sich auch bei einer Expansion des Universums die Energiedichte des falschen Vakuums nicht ändert, wenn der Quantenmechanische Tunnelprozess genügend langsam abläuft, muss der Druck des falschen Vakuums negativ sein".

Warum ist höhere Energie gravitativ abstoßend und was hat das damit zu tun, wie schnell das Feld tunnelt?

[tomS]

Mir fällt keine Erklärung ein - außer der Lösung der Einstein-Gleichungen, aus denen diese Dynamik hervorgeht.

Weiß sonst jemand eine anschauliche Begründung?

[Alexander]

Was von beiden kannst du nicht so richtig erklären, warum höhere Energie abstoßend wirkt oder warum sich die Energiedichte des falschen Vakuums nicht ändert, wenn das Feld genügend langsam tunnelt oder beides?

[tomS]

beides

[Alexander]

Wie sieht diese Lösung der Einsteingleichungen in Worten aus?

[tomS]

Das Universums (bzw. eine typische Längenskala des Universums - sowas wie sein Durchmesser - nicht wörtlich nehmen!) expandiert exponentiell.

[Alexander]

Hat das wirklich was damit zu tun, dass wenn der Tunnelprozess langsam genug von statten geht, sich die Energiedichte des falschen Vakuums nicht ändert?


Das Universum ist expnentiell expandiert aufgrund des negativen Drucks der hohen Energie bzw. des falschen Vakuums, wolltest du das mit deiner Antwort sagen?

[tomS]

ja

[Alexander]

Naja OK, wir können ja mal darauf zurückkommen wenn ich (hoffe ich) irgendwann einmal die Einsteingleichungen verstanden habe.

Es heißt ja, dass die Temperatur des Universums in der GUT-Ära (in der ja die Inflation stattfand) niedriger war, als in der vorhergehenden Planck-Ära, weil das Universum ja expandiert. Aber was hat dazu geführt, dass das Universum schon vor der Inflation (minimal) expandiert ist?

[tomS]

Die Antwort ist immer die gleiche - es handelt sich um die Kopplung (Wechselwirkung) der Raumzeit mit der darin enthaltenen Energie in Form von Materie und Strahlung.

Die genaue Art und Beschaffenheit der Energieform führt zu unterschiedlichen Expansionsgeschwindigkeiten. Aber die grundlegende Eigenschaft, dass das Universum expandiert, ist universell. D.h. aber auch, dass wenn man verstanden hat, warum das Universum expandiert, dass dann alle weiteren Details (GUT-Ära, Inflation, dunkle Energie, ...) eher sekundär sind. Sie führen zwar zu verschiedenen Details der Expansion, finden zu unterschiedlichen Zeiten statt und wurden aufgrund unterschiedlicher Probleme eingeführt bzw. erdacht, aber qualitativ zeigen sie alle das selbe Verhalten.

D.h. es lohnt sich evtl. mal, über diese grundsätzliche Problematik nachzudenken und eine einfache Erklärung zu skizzieren - evtl. hat da jemand eine Idee.

[Alexander]

Die Antwort ist immer die gleiche - es handelt sich um die Kopplung (Wechselwirkung) der Raumzeit mit der darin enthaltenen Energie in Form von Materie und Strahlung.

Ich dachte bis zur Quark-Ära war das Universum nur mit Energie ausgefüllt?


Was ich auch schon immer mal wissen wollte: während der Inflation existierten ja erst zwei Naturkräfte, Gravitation und X-Kraft. Welche Rolle spielten diese beiden Kräfte während der Inflation, vor allem die Gravitation?
Bei der X-Kraft war es doch so, dass als sich von ihr die starke Wechselwirkung abkoppelte das Universum in den falschen Vakuumzustand abdriftete, der dann mit seinem Zerfall das Universum exponentiell expandieren lies. Ist dass das vielfach verwendete Beispiel mit dem Wasser und dem Phasenübergang erster Ordnung?

[tomS]

Ja die Energie muss doch in irgendetwas "enthalten" sein. Pure Energie "ohne Trägermedium" gibt es nicht, es muss immer irgendein Feld die Energie "gespeichert" haben. Im Falle des frühen Universums schreibe ich z.B. Strahlung und meine damit z.B. el.-mag. Strahlung, also Photonen. Andere Felder spielen natürlich ebenfalls eine Rolle, z.B. Quarks und Gluonen in der starken WW. Vor der Vereinigung aller WWs (mit Ausnahme der Gravitation kann man von der sogenannten X-Kraft oder der GUT sprechen (wobei man in beiden Fällen nicht genau weiß, wie diese WW aussah). Aber auch in diesem Falle wäre das X-Feld der Träger der Energie.

Die Abkopplung der starken WW von der el.-schw. WW könnte tatsächlich der Auslöser für einen derartigen Phasenübergang sein. Ein "falsches" Vakuum entspräche in dem Bild z.B. "unterkühltem Wasser", das ist Wasser, das auf deutlich unter 0 Grad abgekühlt wurde, ohne zu gefrieren. Ursache ist eine extrem hohe Reinheit, so dass Kristallisationskeime fehlen. Wie oben gesagt: man weiß heute nicht genau, wie die vereinigte WW / GUT / X-Kraft aussah. Einfache Modelle die eine "naive" Vereinigung dieser WWs vorhersagen sind so gut wie ausgeschlossen (durch experimentelle Befunde). Komplizierte Modelle beruhen auf der sogenannten Supersymmetrie, für die man sich in naher Zukunft Erkenntnisse vom LHC erwartet (bosher gibt es keinerlei Hinweise auf die SUSY).

Die Gravitation spielt zu diesem Zeitpunkt keine andere Role als heute, insbs. benötigt man keine Quantengravitation, da die Planck-Energie, bei der man erste Quantengravitationseffekte erwarte, noch viele Größenordnungen darüber liegt. D.h. die Inflation wird mit denselben Einsteingleichungen beschrieben wie das heutige Universum. Aus neuen Theorien zur Quantengravitation (LQG, LQC) erwartet man, dass deren Quanteneffekte bereits oberhalb einer Größe des Universums von einigen 100 Plancklängen irrelevant werden.

Die LQC sagt übrigens voraus, dass genaue Details der X-Kraft / des Inflatonfeldes o.ä. uninteressant sind. In der LQC scheint die Inflation eine generische Vorhersage des Modells zu sein, unabhängig von den Details der WW der Materiefelder. Das wäre eine sehr interessante Erkenntnis, da dann (nahezu) jede beliebige Art der Materiefelder zur Inflation führen würde! Die Inflation wäre gewissermaßenein ein rein gravitativer Effekt [ähnlich der späteren kosmischen Expansion; zu deren Beschreibung reicht einfach die Anwesendheit von Materie oder Strahlung aus. Details der Expansion hängen natürlich von Details der Materie oder Strahlung ab, aber generell führt jede beliebige Art von Materie oder Strahlung immer zur Expansion]

[Alexander]

Ja die Energie muss doch in irgendetwas "enthalten" sein. Pure Energie "ohne Trägermedium" gibt es nicht, es muss immer irgendein Feld die Energie "gespeichert" haben. Im Falle des frühen Universums schreibe ich z.B. Strahlung und meine damit z.B. el.-mag. Strahlung, also Photonen.

Was dieses Feld im frühen Universum, das die ganze Energie beinhaltete, das Inflatonfeld oder ein elektromagnetisches Feld oder beides oder etwas ganz anderes?
An dieser Stelle würde auch diese Frage dazupassen, hat jetzt zwar nicht wirklich was mit Inflation zu tun, aber das wollte ich schon länger mal wissen: Ist eigentlich ein Elektrisches Feld ein Elektromagnetisches Feld, oder sind das zwei Paar Schuhe?

Ursache ist eine extrem hohe Reinheit, so dass Kristallisationskeime fehlen.

Was hätte im frühen Universum eine Verunreiniung auslösen können?




Das das Abspalten der starken Wechselwirkung von der GUT-Kraft löste ja die Inflation aus. Aber wie kann bei einem Abspalten der starken WW so viel Energie frei werden, ich meine, als sich die anderen drei Kräfte auskristallisierten war das auch nicht so, z. B. die Gravitation, die sich ja schon vor der starken WW abspaltete, die löste doch auch keine Inflation aus? Da liest man dann von einem verzögerten Abspalten, aber wie genau ist das gemeint? Zögern ist ja so "Soll ich jetzt, oder soll ich doch noch nicht...", aber die starke WW kann darüber doch nicht wirklich entscheiden?

Die Gravitation spielt zu diesem Zeitpunkt keine andere Role als heute

Das ist irgendwie nicht kompatibel mit einer deiner früheren Antworten, bessergesagt die allererste, in der du geschrieben hast. Ich zitiere dich mal:"Der Zerfall in einen anderen (den echten) Vakuumzustand und die Expansion hängen ja über irgendeine Dynamik bzw. Kopplung zwischen der Gravitation und einem anderen Feld zusammen."

Weiter untern hast du dann noch gesagt, dass du die Inlation als Ergebnis der WW zwischen der Gravitation und anderen Feldern siehst. Also muss sie doch eine Rolle gespielt haben?

insbs. benötigt man keine Quantengravitation, da die Planck-Energie, bei der man erste Quantengravitationseffekte erwarte, noch viele Größenordnungen darüber liegt. D.h. die Inflation wird mit denselben Einsteingleichungen beschrieben wie das heutige Universum. Aus neuen Theorien zur Quantengravitation (LQG, LQC) erwartet man, dass deren Quanteneffekte bereits oberhalb einer Größe des Universums von einigen 100 Plancklängen irrelevant werden.

Also lassen sich mit den Einsteingleichungen auch die Inflation beschreiben. Ich habe mal gelesen, dass Alan Guth, der Begründer des Inflationären Universums, die Friedmanngleichung genommen hat und umformuliert hat, so, dass sie von Temperaturen und deren Zeitableitungen abhing.
Was haben die Friedmanngleichungen mit den Einsteingleichungen zu tun?

In der LQC...

Was bedeutet LQC in Worten?

[tomS]

Hallo Alex,

ich beantworte gerne deine Fragen, aber irgendwie scheint mir diese Diskussion sehr unübersichtlich zu werden. Hat jemand eine Idee?

War dieses Feld im frühen Universum, das die ganze Energie beinhaltete, das Inflatonfeld oder ein elektromagnetisches Feld oder beides oder etwas ganz anderes?

Lass mal das Inflatonfeld beiseite, denn das ist ja immer noch spekulativ. Also vor der Abspaltung der starken WW handelt es sich um die aus der GUT oder einer SUSY resultierenden X-Kraft, wobei deren genaue Form ebenfalls noch spekulativ ist. Nach der Aufspaltung der GUT handelt es sich um die bekannten WWs, einmal starke und einmal elektro-schwache WW, wobei nochmals später eine Abspaltung der schwachen und der el.-mag. WW erfolgt ist.

Ist eigentlich ein Elektrisches Feld ein Elektromagnetisches Feld, oder sind das zwei Paar Schuhe?

Das el.-mag. Feld ist die allgemeine Erscheinungsform; im Falle von rein statischen elektrischen Feldern und bei gleichzeitiger Abwesendheit von Strömen existiert kein Magnetfeld, sondern ausschließlich ein elektrisches Feld; letzteres ist also ein Spezialfall.

Was hätte im frühen Universum eine Verunreiniung auslösen können?

Nichts. Es geht nur darum, dass ein Phasenübergnag flüssig-fest aus irgendeinem Grund verzögert stattfindet. Auch ohne Kristallisationskeim fände der Phasenübergang aufgrund einer Quantenfluktuation irgendwann statt. War nur ein Beispiel.

Aber wie kann bei einem Abspalten der starken WW so viel Energie frei werden?

Grundsätzlich haben alle Phasenübergänge ähnliche Eigenschaften, d.h. es gibt eine Universalität, die unabhängig davon ist, um welches Mediumes sich handelt. Am Beispiel Wasser: Wenn Wasser verdunstet entsteht Verdunstungskälte, wenn Wasser kondensiert wird über einen umgekehrten Effekt Wärme frei. Auch bei dem Phasenübergang der Abkopplung der starken WW wäre ein vergleichbarer Prozess im Spiel.

Das ist irgendwie nicht kompatibel mit einer deiner früheren Antworten, ... "Der Zerfall in einen anderen (den echten) Vakuumzustand und die Expansion hängen ja über irgendeine Dynamik bzw. Kopplung zwischen der Gravitation und einem anderen Feld zusammen." ... Also muss sie doch eine Rolle gespielt haben?

Ich sage ja auch nicht, dass sie keine Rolle spielt, sondern nur, dass sie keine andere Rolle spielt. Die Kopplung der Gravitation an andere Felder führt generell zur Expansion.

Was haben die Friedmanngleichungen mit den Einsteingleichungen zu tun?

Die Einsteingleichungen sind die allgemeinste Möglichkeit, die Dynamik bzw. Kopplung der Gravitation an andere Felder zu beschreiben. Diese Gleichungen sind extrem komplex und nur in Spezielfällen lösbar. Die Friedmann-Gleichungen entsprechen im wesentlichen den Einsteingleichungen, wobei man zwei Vereinfachungen vornimmt:
1) Man nimmt an, dass zwischen Energiedichte und Druck der Materie ein bestimmter Zusammenhang besteht, d.h. man betrachtet Spezialfälle wie reine Strahlung oder Staub mit geringer Dichte und vernachlässigt verschiedene Materieformen und Energieen.
2) man nimmt an, dass das Universum homogen und isotrop ist, d.h. es sieht überall und in allen Richtungen exakt identisch aus
(insbs. 2 ist natürlich eine extreme Vereinfachung, denn man vernachlässigt jede Formder Klumpung von Materie wie Planeten, Sterne , Galaxien, ...)

Was bedeutet LQC in Worten?

LQC = Loop Quantum Cosmology. Es handelt sich dabei zunächst um eine Näherung ähnlich der o.g. bei den Friedmann-Gleichungen. Diese Gleichungen werden nun in einem bestimmten mathematischen Formalismus quantisiert. Die LQC ist demnach eine Näherung für die Beschreibung von Quanteneffekten der Gravitation in einem hochsymmetrischen Universum.

[gravi]

@Tom:
Den Begriff LQC nehme ich mal mit in unsere Abkürzungen auf. Dieses sinnvolle Thema sollten wir alle unbedingt weiterhin pflegen.
Und Danke für Deine Ausdauer beim Erstellen von Antworten!

@Alexander:
Ich finde es wirklich prima, dass Du uns Löcher in den Bauch fragst! Das sollst Du auch ruhig weiterhin machen, denn dafür ist das Forum da und mit Deinen Fragen trägst Du dazu bei, dass es mit Leben erfüllt wird.
Doch ein klein wenig Disziplin sollten wir uns schon bewahren.
So finde ich Deine Frage nach den elektrischen/elektromagnetischen Feldern hier in diesem Thema eher
Das passt doch besser in die allgemeinen physikalischen Fragen.
Also bitte Deine Fragen auch unter einem passenden Thema stellen. Damit erreichst Du Zweierlei: Einerseits interessieren sich vielleicht auch mehr Leute für Deine Themen, und andererseits werden die einzelnen postings wie hier oben zu sehen nicht ganz so unübersichtlich. Eventuell ist es auch besser, wenn Du nur ein oder zwei Punkte ansprichst, die kann man dann ausführlicher behandeln und Du bekommst tiefergehende Antworten. Wenn Du in einem posting gleich 10 Fragen stellst, hat man manchmal nicht die Zeit und Lust, auf alles einzugehen. Die übrigen Fragen kannst Du ja notieren und zu einem späteren Zeitpunkt stellen, sie gehen dann auch nicht verloren.
Das ist nun alles wirklich nicht böse oder kritisch gemeint, fasse es bitte nur als guten Rat auf, damit wir uns hier nicht in Unübersichtlichkeit verlieren...

Übrigens wie oben angedeutet, haben wir hier eine Sektion "Abkürzungen". Falls Dir wieder mal eine begegnet, zuerst dort nachsehen

Beste Grüße
gravi

[Alexander]

ich beantworte gerne deine Fragen, aber irgendwie scheint mir diese Diskussion sehr unübersichtlich zu werden.

Nein, nein, keine Sorge, die ist schon übersichtlich. Ich versuche gerade nur noch mehr Details zu verstehen, um dann in meinen eigenen Worten zu beschreiben, was bei der Inflation geschah, sowie ich es schon mit den allgemeinen Daten gemacht habe, das fasst dann alle Beiträge seit dem zusammen, also schon übersichtlich, eigentlich.

War dieses Feld im frühen Universum, das die ganze Energie beinhaltete, das Inflatonfeld oder ein elektromagnetisches Feld oder beides oder etwas ganz anderes?

Lass mal das Inflatonfeld beiseite, denn das ist ja immer noch spekulativ. Also vor der Abspaltung der starken WW handelt es sich um die aus der GUT oder einer SUSY resultierenden X-Kraft, wobei deren genaue Form ebenfalls noch spekulativ ist. Nach der Aufspaltung der GUT handelt es sich um die bekannten WWs, einmal starke und einmal elektro-schwache WW, wobei nochmals später eine Abspaltung der schwachen und der el.-mag. WW erfolgt ist.

Also war es ein elektromagnetisches Feld, welches die ganze Energie trug?

Ist eigentlich ein Elektrisches Feld ein Elektromagnetisches Feld, oder sind das zwei Paar Schuhe?

Das el.-mag. Feld ist die allgemeine Erscheinungsform; im Falle von rein statischen elektrischen Feldern und bei gleichzeitiger Abwesendheit von Strömen existiert kein Magnetfeld, sondern ausschließlich ein elektrisches Feld; letzteres ist also ein Spezialfall.

Also das heißt, wenn ein Feld statisch ist, sich also der in ihm enthaltene Strom (oder Phtonen?) nicht fließt, wirkt es nicht magnetisch, habe ich das richtig verstanden?

Was hätte im frühen Universum eine Verunreiniung auslösen können?

Nichts. Es geht nur darum, dass ein Phasenübergnag flüssig-fest aus irgendeinem Grund verzögert stattfindet. Auch ohne Kristallisationskeim fände der Phasenübergang aufgrund einer Quantenfluktuation irgendwann statt. War nur ein Beispiel.

Das ist ja nur ein oft verwendetes Beispiel mit dem Phasenübergang flüssig-fest. Damit meine ich, Energie kann doch nicht als flüssig aufgefasst werden, wie Wasser? Die Energie selbst im frühen Universum machte doch keinen Phasenübergang, außer halt vom höheren zum niedrigeren Energieniveau und dabei für eine kurze Zeit in aus unerklärlichen Gründen in einem höheren Energieniveau gefangen blieb, den das falsche Vakuum darstellt?

Aber wie kann bei einem Abspalten der starken WW so viel Energie frei werden?

Grundsätzlich haben alle Phasenübergänge ähnliche Eigenschaften, d.h. es gibt eine Universalität, die unabhängig davon ist, um welches Mediumes sich handelt. Am Beispiel Wasser: Wenn Wasser verdunstet entsteht Verdunstungskälte, wenn Wasser kondensiert wird über einen umgekehrten Effekt Wärme frei. Auch bei dem Phasenübergang der Abkopplung der starken WW wäre ein vergleichbarer Prozess im Spiel.

Also könnte man das einfach wieder als eine Natur der Natur beschreiben, bei der man zwar sagen kann, dass es so ist, aber nicht, warum es so ist?

Das ist irgendwie nicht kompatibel mit einer deiner früheren Antworten, ... "Der Zerfall in einen anderen (den echten) Vakuumzustand und die Expansion hängen ja über irgendeine Dynamik bzw. Kopplung zwischen der Gravitation und einem anderen Feld zusammen." ... Also muss sie doch eine Rolle gespielt haben?

Ich sage ja auch nicht, dass sie keine Rolle spielt, sondern nur, dass sie keine andere Rolle spielt. Die Kopplung der Gravitation an andere Felder führt generell zur Expansion.

Ist das wieder das, wo du mir nicht so richtig erklären konntest (ein Raum, in dem sich Strahlung oder Materie befindet expandiert immer), da ich noch keine Kenntnisse über die Einsteingleichungen habe, die dir als einzige Möglichkeit einfielen, um mir das näher zu bringen?

Was haben die Friedmanngleichungen mit den Einsteingleichungen zu tun?

Die Einsteingleichungen sind die allgemeinste Möglichkeit, die Dynamik bzw. Kopplung der Gravitation an andere Felder zu beschreiben. Diese Gleichungen sind extrem komplex und nur in Spezielfällen lösbar. Die Friedmann-Gleichungen entsprechen im wesentlichen den Einsteingleichungen, wobei man zwei Vereinfachungen vornimmt:
1) Man nimmt an, dass zwischen Energiedichte und Druck der Materie ein bestimmter Zusammenhang besteht, d.h. man betrachtet Spezialfälle wie reine Strahlung oder Staub mit geringer Dichte und vernachlässigt verschiedene Materieformen und Energieen.
2) man nimmt an, dass das Universum homogen und isotrop ist, d.h. es sieht überall und in allen Richtungen exakt identisch aus
(insbs. 2 ist natürlich eine extreme Vereinfachung, denn man vernachlässigt jede Formder Klumpung von Materie wie Planeten, Sterne , Galaxien, ...)

Das hört sich sehr interessant an, ich freue mich schon darauf, wenn wir mal darüber diskutieren können, und du und vielleicht ein paar andere Forumsmitglieder versuchen, mir zu erklären, wie man sie lösen kann (falls im jeweiligen Fall, wie du sagtest, ein Lösung möglich ist).

[Alexander]

Also bitte Deine Fragen auch unter einem passenden Thema stellen. Damit erreichst Du Zweierlei: Einerseits interessieren sich vielleicht auch mehr Leute für Deine Themen, und andererseits werden die einzelnen postings wie hier oben zu sehen nicht ganz so unübersichtlich. Eventuell ist es auch besser, wenn Du nur ein oder zwei Punkte ansprichst, die kann man dann ausführlicher behandeln und Du bekommst tiefergehende Antworten. Wenn Du in einem posting gleich 10 Fragen stellst, hat man manchmal nicht die Zeit und Lust, auf alles einzugehen. Die übrigen Fragen kannst Du ja notieren und zu einem späteren Zeitpunkt stellen, sie gehen dann auch nicht verloren.
Das ist nun alles wirklich nicht böse oder kritisch gemeint, fasse es bitte nur als guten Rat auf, damit wir uns hier nicht in Unübersichtlichkeit verlieren...

Jetzt habe ich meine letzte (leider) wieder zu lang gewordene Frage schon gepostet, ich werde nun allerdings versuchen, dass das die letzte ihrer Art war, denn so wie von dir beschrieben habe ich das noch gar nicht betrachtet, also danke für den Hinweis, jetzt weiß ich auch, was Tom meinte.

[tomS]

Jetzt werden es zu viele Zitate, da geht wirklich die Übersicht verloren.

Nein - es war nicht nur das el.-mag Feld, das die gesamte Energie trug, sondern die war immer mehr oder weniger auf alle Felder verteilt.

Zum Wesen des el.-mag Feldes bitte wirklich einen eigene Thread aufmachen (bzw. die Suchfunktion benutzen - ich denke Wilfried hat dazu schon Einiges geschrieben).

Zum Begriff des Phasenübergangs: das ist ein extrem allgemeines Konzept; fest-flüssig ist nur ein (gut bekanntes) Beispiel; weitere Phasenübergange sind z.B. magnetisiert-unmagnetisiert bei Temperaturerhöhung eines Ferromagneten Leiter-Supraleiter, Confinement-Deconfinement der Quarks in der QCD. Man kann zeigen, dass bestimmte Objekte, die sogenannten Ordnungsparameter und die kritischen Exponenten sich universell verhalten,. d.h. dass alle Phasenübergänge beliebiger Systeme bestimmte gemeinsame Eigenschaften haben - und seien die Systeme noch so verschieden ... und man kann schon beschreiben, warum es so ist, nämlich im wesentlichen durch die Renormierungsgruppe (das wäre ebenfalls ein eigener Thread).

Zu den Einsteingleichungen: wenn du die verstehen (noch nicht berechnen bzw. lösen!) willst, dann musst du vorher zumindest verstehen, was Funktionen und was Differentialgleichungen sind (wieder eigene Threads)

[Alexander]

Also, dann mache ich das jetzt mal so, wie es Gravi gesagt hat, nämlich immer nur ein, zwei spezielle Themen hinterfragen, auf die dann, falls nötig, tiefer eingegangen werden kann.

In diesem hier ist es nochmals das, was die Gravitation mit der Inflation zu tun hat:

Das ist irgendwie nicht kompatibel mit einer deiner früheren Antworten, ... "Der Zerfall in einen anderen (den echten) Vakuumzustand und die Expansion hängen ja über irgendeine Dynamik bzw. Kopplung zwischen der Gravitation und einem anderen Feld zusammen." ... Also muss sie doch eine Rolle gespielt haben?

Ich sage ja auch nicht, dass sie keine Rolle spielt, sondern nur, dass sie keine andere Rolle spielt. Die Kopplung der Gravitation an andere Felder führt generell zur Expansion.

Ist das wieder das, wo du mir nicht so richtig erklären konntest (ein Raum, in dem sich Strahlung oder Materie befindet expandiert immer), da ich noch keine Kenntnisse über die Einsteingleichungen habe, die dir als einzige Möglichkeit einfielen, um mir das näher zu bringen? Gilt das auch für Felder?

[tomS]

Gegenfrage: was verstehst du unter Materie, Strahlung und Feldern?

[Skeltek]

Lange ist es her dass ich hier war und ich sehe wir haben ein neues Forum, gut.
Leider habe ich kaum Zeit mehr für das Board hier und die 5 Seiten durch zu lesen.
Was mir zum opening Post einfällt wäre:

Vakuum existiert so gesehen nicht. Es gibt keinen leeren Raum. Desweiteren wäre mir kein Teilchen bekannt, von dem man behaupten kann, dass es eine räumliche Grenze hat und von dem ihm umgebenden "Vakuum" völlig abgegrenzt. Der Übergang von einem Teilchen zu seiner Umgebung ist fließend.
Was jedoch ausserhalb des von uns definierten Radius des Teilchens schlagartig stark abnimmt ist die Wirkung, die es beim Interagieren mit anderen Teilchen haben kann.

Desweiteren sehe ich das Problem in der heutzutage herschenden Physik:
Die am meisten anerkannten physikalischen Modelle sehen keine Entropie auf subatomarer Ebene vor. Ein Teilchen, dass eine Wirkung egal welcher Form auf seine Umgebung ausübt, müsste meiner Meinung nach zwangsläufig einen Entropieaustausch mit seiner Umgebung erfahren. So gesehen gibt es eine Wechselwirkung zwischen Teilcheninnerem und dem umliegenden Vakuum.

Ob man also den Grund der Expansion des Vakuums in ihm selbst sucht oder in den Teilchen, die das Universum ausmachen, sind für mich äquivalente Anschauungen desselben.
Das einzige was man definitiv sagen kann ist, dass sich die Relation zwischen Abständen und Objektgrößen verändert. Anders ist die Wellenlängenänderung von Licht auf seiner interstellaren Reise nicht erklärbar.