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Gesamtenergie des Universums?

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Gesamtenergie des Universums?

Beitrag von Maclane » 19. Apr 2006, 11:55

Hallo

Ich fand gerade einen netten Betrag im inet, wo auch einige Zusammenhänge erläutert werden:

http://hpfrs6.physik.uni-freiburg.de/A/ ... n-Emc2.pdf

Aber auf Seite 36 steht dort:
Prof. Gregor Herten hat geschrieben: Wie groß ist die Gesamtenergie des Universums?

E = Masse + kinetische Energie - Gravitationsenergie = 0
Kann mir einer erklären, wieso man die Gravitationsenergie abziehen soll? Ich versteh den Zusammenhang leider nicht. :(
Gravitationsenergie ist doch keine negative Energie, ich dachte immer sowas gibt es nicht. :roll: :?:

Danke schonmal

Gruss Mac
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Beitrag von breaker » 19. Apr 2006, 14:34

hmmm...
Das ist echt komisch. Vielleicht meint er eben, dass die Gravitationsenergie immer genau so groß sein muss wie Masse+kinetische Energie, sonst stimmt was nicht. Wenn man die Gleichung umstellt bekommt man ja Masse + Ekin = Gravitation
So könnt ich's mir zumindest vorstellen, aber wirklich wissen tu ichs auch nicht.
Zuletzt geändert von breaker am 19. Apr 2006, 18:28, insgesamt 1-mal geändert.

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Beitrag von Stephen » 19. Apr 2006, 17:00

Die Gesamtenergie des Universums ist gleich Null? Ist das eine Vermutung oder durch Formeln belegt? Also ich stehe dieser Aussage sehr skeptisch gegenüber...

Gruß, Steffen
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Beitrag von Maclane » 19. Apr 2006, 18:12

Danke tensor, das hast du sehr gut erklärt. :)

Aber jetzt hab ich dazu nochmal ne Frage:

Wenn unser Universum beschleunigt expandiert, dann müsste doch diese "Energieformel" irgendwann ungleich Null werden, oder? Weil wenn sich die Massen und Energien im Universum immer weiter von einander entfernen, dann haben sie ja, wie du oben gesagt hast, mehr Energie. Und es kommen ja wohl schlecht zusätzliche Massen und Energien in unser Universum rein um diesen Effekt wieder auszugleichen.
Wenn also die gesamte positive Energie des Universums gleich bleibt, sich die Abstände aber vergrößern, dann wird die Gesamtenergie E über die wir hier reden positiv und immer größer. Richtig?

Gruss Mac
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Beitrag von breaker » 19. Apr 2006, 18:35

hm, ich überlege gerade auch, ob das so sein kann. Nach meinem einfachen Newton-Denken müsste das auch so sein, wenn r (Abstand) zunimmt, wird FG kleiner.
Aber ist das dann nicht ein riesengroßer Zufall, dass sich diese Energie gerade jetzt aufhebt?
Außerdem müsste sie ja dann vorher kleiner gewesen sein und wie gesagt später größer. Würde das nicht gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen?

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Beitrag von msueper » 19. Apr 2006, 19:10

Hallo,
der Gesamtenergiewert muß 0 zum Zeitpunkt des Urknalls gewesen sein, wenn man unser aktuelles Weltbild zugrundelegt. Nimmt man doch an, dass das Universum aus einer Vakuum-Fluktuation entstanden ist.
Durch den Energie-Erhaltungssatz, der auch in der Quantenwelt gilt, folgt, dass der aktuelle Energiewert auch noch null ist.
Zumindest wäre das mein Verstandnis (inkl. Induktionsschluß).
Grüße, Martin

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Beitrag von Maclane » 19. Apr 2006, 19:21

tensor hat geschrieben: Dies geschieht aber nicht bei der normalen Ausdehnung des Universums, in deren Verlauf die Dichte der Massen- und Energiefelder geringer wird...
Heisst das jetzt, ich hab recht? :)
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Beitrag von msueper » 19. Apr 2006, 19:45

Hallo,
da muß ich jetzt auch nachfragen: Heisst dass, das der Energie-Erhaltungssatz jetzt nicht mehr gilt?
Martin

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Beitrag von Maclane » 19. Apr 2006, 20:11

Hehe tensor, ich find das ja immer wieder schön, wenn du versuchst dich rauszureden - erwischt. ;)

Also die Gravitationsenergie bleibt auch noch die nächsten 10 Mrd. Jahre die gleiche.
tensor hat geschrieben:Wenn das Universum sich ausdehnt, nimmt die negative Gravitationsenergie nicht zu.
Masse und Energiefelder in Universum bleiben grundsätzlich auch gleich.
tensor hat geschrieben:Bei der normalen Expansion ändert sich nichts am Massengehalt des Universums.
Aber weil die Massen und Energiefelder sich immer weiter von einander entfernen, besitzen sie mehr und mehr Energie.
tensor hat geschrieben:Die im Universum enthaltenen Massen und Energieen sind der Gravitationskraft unterworfen und ziehen sich mittels derer an. Zwei Körper oder Energieeinheiten, die nahe beieinander sind, besitzen weniger Energie als die gleichen Stücke, wenn sie sich in größerer Entfernung voneinander befinden, weil man Energie aufwenden muß, um sie gegen den Widerstand der Gravitationskraft zu trennen, die bestrebt ist, die Objekte aufeinander zuzubewegen. In gewissem Sinne besitzt das Gravitationsfeld also negative Energie.
Folglich ist E > 0

mit zwinkernden Grüssen ;)
Mac

Edit: Ah Moment, wir haben ja gar nicht tensor widerlegt sondern sogar Stephen Hawking. :lol: Hier fand ich nämlich das Zitat aus dem tensor wortgenau die Erklärung bezogen hat:
http://www.physiologus.de/null.htm
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Beitrag von Maclane » 19. Apr 2006, 21:19

Moment, irgendwas stimmt hier nicht. Ich bin verwirrt. :( :?:
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Beitrag von breaker » 20. Apr 2006, 09:23

Vielleicht meint er, dass, wenn die positive Energie der Körper im Universum zunimmt, auch deren Masse zunimmt (wegen E=mc²) und somit die Geavitation. Andes kann ichs mir im Moment auch nicht erklären.
@tensor: Das Hauptproblem ist, dass du gesagt hast, die positive Energie nimmt zu und die negative auch. Wie nimmt da die negative Energie zu?

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Beitrag von Maclane » 20. Apr 2006, 11:39

Das kann nicht stimmen (sagt mir eine innere Stimme).
Der Massenzuwachs durch die größere Entfernung dürfte nur marginal sein, weil Δm = ΔE/c² .
ΔE ist, wenn ich das Zitat von Hawking richtig interpretiere, die Differenz der kinetischen Energien, die für die jeweilige Fluchtgeschwindigkeit abhängig vom Radius, nötig sind.


Und ich bin immer noch verwirrt. :(
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Beitrag von Maclane » 20. Apr 2006, 12:03

Aber jetzt kommt mir ein Gedanke....

Vielleicht ist das ja nur analog gemeint zu der Sache mit der Bindungsenergie und dem Massendefekt in Atomkernen.

Die Summe zweier Massen ist dort ja geringer als die einzelnen Massen für sich genommen. Die fehlende Masse steckt in der Bindungsenergie der Teilchen. Um die Teilchen zu trennen, muss ich Energie aufwenden. Man könnte die Kernkräfte also auch als "negative Energie" bezeichnen.

Aber diese Energie ist ja nicht negativ. Sie ist die ganze Zeit schon da gewesen. Sie wirkt nur negativ (scheinbar halt, weil die Gesamtmasse kleiner wird).

Und analog das ganze bei der Gravitation, wenn auch in anderen Dimensionen.
Damit zwei Körper sich nähern können, müssen sie Energie nach aussen abgeben. Zwei sich umkreisende Sterne machen das z.B. indem sie Gravitationswellen "abstrahlen".

Der Energieerhaltungssatz wird also zu keiner Zeit verletzt.

Lieg ich damit richtig oder muss ich mir langsam Sorgen machen? :D

Gruss Mac
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Beitrag von breaker » 20. Apr 2006, 18:08

Was stimmt jetzt? Heißt das, dass, wenn die Massen weiter auseinander sind, ihnen genau die Egergie zugeführt worden ist, die nötig ist, um die fehlende Gravitationsenergie aufzubringen?

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Beitrag von Maclane » 20. Apr 2006, 19:47

"Jede Energieform also auch Masse wirkt gravitativ."

Wenn ich mir jetzt so eine Energieform (sei es z.B. Masse) isoliert betrachte, dann erzeugt sie eine Gravitation, und zwar in alle Richtungen gleich und mit dem Quadrat des Abstandes abnehmend.
Wenn ich nun die Gravitationskraft für jeden Punkt des Raumes innerhalb und außerhalb meiner Energieform zusammenaddiere, dann erhalte ich als Energie den gleichen Wert (Gravitationsenergie=negative Energie) wie für die Gesamtenergie meiner Energieform (Masse + kinetische Energie = positive Energie).

Nicht dass ich das ausrechnen könnte, aber lieg ich jetzt wenigstens richtig??

Gruss Mac
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