Vor dem Urknall

[msueper]

Hallo,
es gibt ja immer mal wieder Artikel zu diesem Thema. So auch unlängst:
http://astronews.com/news/artikel/2010/ ... -016.shtml

Tja, die klassische Sicht ist ja, die Zeit begann mit dem Urknall. So hat man's in der Schule gelernt. Aber da niemand weiss, was Zeit wirklich ist, kann auch niemand sagen, ob die Zeit irgendwann mal anfing und ob sie auch wirklich vergeht.

Wie steht Ihr dazu?
Das Thema ist nicht neu: viewtopic.php?f=3&t=359
Diesmal ist's aber ne Umfrage

Martin

[tomS]

Ich glaube, dass es keinen Urknall gab, sondern nur einen Zustand sehr hoher, aber endlicher Dichte, d.h. keine Singularität. Ob der Begriff "Zeit" bzw. ein "Davor" existiert, weiß ich nicht bzw. möchte ich mich heute noch nicht festlegen.

Ein Beispiel (es stammt von Stephen Hawking). Betrachtet man den Kosmos als expandierenden, eindimensionalen Ring, so scheint er in der Verangenheit einen Urknall zu enthalten. Betrachtet man jedoch die gesamte Geschichte des Universums, so sieht die Raumzeit aus wie eine Kugel (oder Kugelkalotte bis heute); der Urknall entspräche dann z.B. dem Nordpol, wobei dort allerdings keine Singularität vorliegt. Es gibt also keine Singularität, jedoch ist der Begriff "nördlich vom Nordpol" genauso wenig definiert wie "Zeit vor dem Urknall".

Darf ich deine Frage also in diesem erweiterten Sinne interpretieren, oder im engeren Sinne, in dem Zeit eine echte physikalische Eigenschaft meint? Im erweiterten Sinne sage ich "ja, es gab keine Singularität", im engeren Sinne muss ich mich enthalten.

[Timm]

Ein Beispiel (es stammt von Stephen Hawking).

Ein weiteres von Roger Penrose, "Cycles of Time", wonach in fernster Zukunft der die Raumzeit beschreibende Metrik-Tensor verschwindet, sobald es keine Teilchen mit Ruhemasse mehr gibt. Auf eine konforme Umskalierung folgt dann der nächste "aufgeweitete" Urknall. Und so geht es endlos weiter, s. "Bild der Wissenschaft", 12/2010.

Gruß, Timm

[AlTheKingBundy]

Eine interessante Frage ist, ob es nicht doch eine der Expansion entgegenwirkende Kraft gibt, die bisher noch nicht bekannt ist, weil sie erst bei größerem "Expansionsvolumen" anfängt zu wirken.

[belgariath]

http://astronews.com/news/artikel/2010/ ... -016.shtml

Wenn unser Universum Vorgängeruniversen hatte, die zyklisch aufeinander folgten, warum expandiert dann unser Universum beschleunigt? Also, warum ist dann unser Universum das Ende dieser ...-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-Reihe?

[deltaxp]

es gibt auch ein anderes modell in dem der "urknall" nur ein art phasenübergang ist, dort sind sehr wohl zeiten vor dem urknall definiert. aber das sind halt alles theorien. wirklich beweisen kann man ein vor dem urknall gegenwärtig nicht. denn beweisen hiesse ja messen, das heisst es muessten infos vor dem urknall heute noch ablesbar sein, alleine schon durch die inflation (falls es sie denn in der e^60 form gegeben haben sollte) erweisst sich das aufgrund der massiven verdünnung für unmöglich.

[msueper]

Hallo,
genau um solche messabaren Dinge geht es in dem Artikel, den ich oben eingelinkt habe. Die Forscher dort glauben, Gravitationswellen nachgewiesen zu haben, die von einem Crash stammen, der VOR dem Urknall stattgefunden hat.
Martin

[gravi]

Interessant ist die Meldung allerdings!
Jedoch gibt es ja viele verschiedene Hypothesen zur Entstehung des Universums. So z.B. die, dass gleichzeitig mit unserem auch andere Kosmen entstanden, oder dass nach dem ekpyrotischen Modell zwei hochgespannte Branen kollidierten. Auch solche Ereignisse k ö n n t e n vielleicht Gravitationswellenmuster hinterlassen haben.

Doch Vorsicht! Ich bin zwar davon überzeugt dass es sie gibt (wer von uns wollte Einstein anzweifeln!), aber der endgültige Nachweis steht noch immer aus. Allerdings ist Penrose auch ein genialer Mann seines Fachs...

Gruß
gravi

[tomS]

Den indirekten Nachweis von Gravitationswellen führt man über die Änderung der Umlaufdauer von engen Doppelsternen; die Beobachtungen stimmen mit den Vorhersagen der ART überein.

Das exkyrotische Szenario sowie die LQC sagen jeweils spezifische Gravitationswellenspektren voraus; der Nachweis von Gravitationswellen soll natürlich auch direkt geführt werden; insbs. für die primordialen Gravitationswellen erwartet man jedoch, dass sie charakteristische Muster im kosmischen Mikrowellenhintergrund hinterlassen, d.h. dass deren Multipolentwicklung letztlich Informatione über den Urknall enthält

[Timm]

Achtung
heute kommt in 3SAT Scobel 21.00 der Kosmologe Simon White.

[tomS]

Das ist zwar keine beweisbare Theorie, aber ich tendiere auch in diese Richtung

[gravi]

Vorstellen kann ich mir das auch - reell natürlich nicht, wer kann sich schon komplette Kosmen vorstellen! - aber sollte man nicht auch mal auf dem Teppich bleiben:

Ist es nicht ein wenig sehr vermessen, wenn wir einfach behaupten, in einem Multiversum zu leben?
Ich glaube ja auch daran, dass unser Kosmos kein einmaliges Ereignis sein kann, aber wissen tu ich's nicht wirklich...

Gruß
gravi

[tomS]

Wenn unser Universum Vorgängeruniversen hatte, die zyklisch aufeinander folgten, warum expandiert dann unser Universum beschleunigt? Also, warum ist dann unser Universum das Ende dieser ...-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-Reihe?

Gemäß der LQC ist die big-crunch - big bang => big bounce Phase symmetrisch; allerdings handelt es sich dabei a) um eine extreme Näherung hochsymmetrischer Universen, die keine Fluktuationen bzw. Inhomogenitäten zulassen, und b) nur um die Betrachtung eines extrem kurzen Augenblicks. Ich denke, dass hier nicht die konkrete quantitative Vorhersage wichtig ist, sondern eher die Tatsache, dass man einen Mechanismus findet, der prinzipiell die Singularität vermeidet.

In der ART kann man ja unter sehr allgemeinen Bedingungen (Energie-Bedingungen) die zwingende Notwendigkeit der Existenz einer Anfangs-Singularität vorhersagen (Hawking-Penrose Theoreme). Ich erwarte von einer Theorie der Quantengravitation den allgemeinen Beweis, dass es diese Singularitäten nicht gibt, was noch nicht bedeutet, dass man sämtliche Einzefällen exakt berechnen kann.

Vergleicht das mal mit der Quantenmechanik: hier war der Durchbruch die exakte Ableitung des Energeispektrums für das (allereinfachste) Wasserstoffatom sowie die Tatsache, dass die Theore eben ganz zwangslos die Stabilität der Atome erklären konnte; die Berechnung von Spektren komplexer Moleküle wurde erst viel später mit Hilfe von großen Computern möglich.

[Timm]

http://astronews.com/news/artikel/2010/ ... -016.shtml

Wenn unser Universum Vorgängeruniversen hatte, die zyklisch aufeinander folgten, warum expandiert dann unser Universum beschleunigt? Also, warum ist dann unser Universum das Ende dieser ...-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-BigCrunch-BigBang-Reihe?

Darauf gibt ja Roger Penrose eine Antwort in "Cycles of Time", s.o. Eine Expansion in fernste Zeiten ist sogar Vorraussetzung für die Zyklen. Denn nur dann erreicht das Universum einen Zustand, in dem es keine Teilchen mit Ruhemasse mehr gibt. Man darf gespannt sein, wie andere Kosmologen diese Spekulation aufnehmen werden.

Gruß, Timm

[gravi]

Zu befürchten ist, dass alle der verschiedenen Möglichkeiten zutreffen könnten.
Unser Kosmos könnte einmalig sein, ebenso wie es ein Multiversum mit unzähligen anderen Kosmen geben kann, es könnte zyklisch sein und es könnte vielleicht sogar eine Zeit vor dem Urknall gegeben haben. Obwohl ich mir beim Letzteren nicht so sicher bin. Zeit beschreibt die Abfolge von Ereignissen. Wenn aber vor dem Urknall nichts da war, konnte es auch keine Ereignisse und damit keine Zeit gegeben haben.

Gruß
gravi

[Zausel]

Hallo,

ich wage nicht einmal Vermutungen anzustellen, da meine Kenntnisse darüber entweder aus Science Fiction Romanen oder aus zufällig aufgeschnappten Meldungen stammen.
Allerdings gab es da einen Science Fiction Roman der es mir angetan hat, und obwohl er aus der Reihe Star Trek Classic stammt, also mit Kirk und Co, kamen mir die Recherchen der Autorin recht gelungen vor.
Der Roman heißt:"Der verwundete Himmel" von Diane Duane und hat den De Sitter Raum zum Thema.
Eine außerirdische und in Sachen Physik hochbegabte Spezies entwickelt einen neuen Antrieb, genannt Inversionsantrieb, der Energie aus dem Raum zwischen den Universen bezieht. Dieser Raum läßt sich nach De Sitter beschreiben, dort gibt es keine Zeit und auch keine Entropie. In dem Roman wird er als Proto - Universum beschrieben.
Es gibt dort eine Intelligenz, die von Entropie bis zum Einsetzen des Inversionsantriebs noch nie etwas gehört hat, wie auch? Hören setzt Zeit voraus.
Die Enterprise und eine Vertreterin der Architekten Spezies müssen den Riß schließen, der durch den Inversionsantrieb entstanden ist, indem sie einfach Naturgesetze in das Proto - Universum schreiben und somit ein neues Universum erschaffen. Der Intelligenz dort wird sozusagen Leben gegeben, und das macht sie zu einem Proto Gott.
Mal abgesehen davon das es noch schwieriger ist sich vorzustellen wie man Naturgesetze in ein Universum schreibt, als sich vorzustellen was ein Universum überhaupt ist, halte ich diese Geschichte für sehr interessant.
Ich erwähne das deshalb, weil anscheinend viele Autoren ein Multiversum für durchaus im Bereich des Möglichen halten. Wenn Fehler in der Recherche vorhanden sind, sind diese zumindest von Laien nicht schnell zu durchschauen.
Die Autorin hat in den Epilog noch eine Liste von Büchern und Abhandlungen gesetzt, die den De Sitter Raum zum Thema haben. Und bis auf die von Spock und Dr. McCoy herausgegebenen und erwähnten Abhandlungen, (Übrigens eine nette Idee, echte und fiktive Wissenschaft zusammenzubringen.) sind alle real, das habe ich überprüft.

Es wäre natürlich schade, wenn ich jetzt das Thema verfehlt hätte, aber so wie das alles da beschrieben ist könnte man tatsächlich glauben das es Realität, und nicht der Feder einer etwas wissenschaftlich angehauchten Autorin entsprungen ist.

Gruß

Zausel

[deltaxp]

mal gucken:
intelligenz setzt irgendeinen (denk)prozess voraus, und zwar solchen, der zustand a von zustand b (wenn beide gleich wären wäre da ja kein gedanke) ergo müssten die zwei zustände unterschiedliche entropien haben. keine entropie hiesse entropie 0, das bedeute wohl ein "unendlich geordneter zustand" (was auch immer das sein kann), der zustand "b" muesste auch unendlich geordnet sein aber sich vom zustand a unterscheiden, und zwar auch unendlich, sonst könnte man eine endliche entropie-änderung zuweisen, und dann gäbe es ja entropie, was der annahme widerspräche. da streikt langsam meine vorstellungskraft . gibs da irgendnen nen theoretischen physiker der sich dazu äussern kann ?

aber mal im ernst. es gibt multiversen theorien, sei es im rahmen der ewigen inflation, allerdings könnten wir die nocht erreichen, als auch im rahmen der stringtheorie, wenn man die 10^500 vakuumzustandslandschaft mal annimmt, was bedeutet das jedes universum seine eigene naturkonstanten und gesetze hat. und die branen, da gibt es einen sf mit einer sogenenannten elektronenpumpe die aus den unterschiedlich naturgesetzen 2er universen energie zieht. auf die dauer führt sowas aber zur vollständigen vernichtung eines der beiden universen, eines zwingt dem anderen seinen vakuumzustand aus, bzw seine naturkonstante und gesetze.

hoffen wir dass das mit unserm universum nicht passiert, und falls doch, dass unser das ist, was dem anderen seine gesetze aufzwingt

[gravi]

Wenn man über solche Themen sinniert wie diesem hier, kann man natürlich leicht in die SF hinüber geraten. Warum auch nicht? SF- Autoren versuchen doch einfach nur das in Prosa auszudrücken, was Wissenschaftler z.B. mit hochkomplexer Mathematik beschreiben. Ich meine das ist völlig legitim, so lange niemand die Realität kennt.

In meiner uralten Lieblings-SF-Serie "Rhen Dark" ist man auch einmal in eine Art Hyperraum geraten. Die Autoren haben das dermaßen fesselnd beschrieben, dass man beim Lesen glaubte selbst in einem solch verrückten, völlig irrealen "Etwas" gelandet zu sein.

Wie auch immer, eines ist uns doch allen völlig klar: Niemand wird jemals sagen können, was wirklich vor dem Urknall war!

Schönen Gruß
gravi

[Skeltek]

Zum Ende der Zeit:

Angenommen, man nimmt eine Stop-Uhr mit einem Kondensator als Batterie, lädt diesen auf und setzt das ganze in ein separates leeres Universum.
Nach einer gewissen Zeit wird die Uhr anfangen, langsamer zu laufen, da ihre Laufgeschwindigkeit von der Batterieladung abhängt.
Man kann anhand des Kondensatorfüllstandes zu Anfang ziemlich genau feststellen, wie viel "Zeit"(der Uhr nach) in diesem Universum vergehen wird, bevor die Batterie leer ist.
Die Batterie wird, wenn man die Anfangsladung geschickt wählt ziemlich genau nach 12 Stunden stehen bleiben, der Zeiger wird die 12 jedoch niemals erreichen. Für uns und die Uhr muss es so aussehen, als ob der Inhalt und somit auch sein Universum selbst, eine endliche Lebensdauer hat.

Keiner kann sagen, daß die restliche Lebensdauer dieses Universums wirklich nur 12 Stunden betragen wird.


So ähnlich sehe ich den Urknall. Nur weil theoretisch alle Prozesse und Uhren zum Urknall hin aufgrund der gravitativen Dichte immer langsamer laufen und sich die Uhren einer bestimmten "Zeit Null" annähern, bedeutet noch lange nicht, daß man sich die Dauer dieses fast unendlichen dichten Zustandes auch auf eine endliche Zeitdauer gestaucht vorstellen muss.

Die Dauer, die das Universum vor dem Ausflocken von Materie erlebt hat, ist vielleicht unendlich lang, nur daß rein theoretisch in dem Zeitsegment davor alle Prozesse die wir heute kennen praktisch zum Stillstand kommen würden.

Wellentechnisch betrachtet würde alles zum Urknall hin hochfrequent werden mit einer exponentiell hohen Dichte hochfrequenter Phänomene. Man könnte auch behaupten, daß in diesem "kurzen" Zeitabschnitt vor dem Ausflocken der ersten Elementarteilchen interferenztechnisch unendlich viel passiert sei.

Unsere Art Zeit zu messen ist abhängig davon, wieviel während einer Zeitperiode passiert. Wenn diese fehl schlägt müsste man etwas anderes finden, woran man sich orientieren kann.
Wenn in einem für uns endlichen Zeitrahmen unendlich viel passiert, können wir dann immer noch davon sprechen, daß dieser Zustand endlich lang ist?

[gravi]

Wie sollte in einem endlichen Zeitabschnitt unendlich viel geschehen? Kann ich mir nicht wirklich vorstellen.

Deine Betrachtungsweise des Universums aus wellentechnischer Sicht finde ich allerdings sehr treffend. Immerhin besteht der Kosmos, wenn wir uns den Anfängen stark nähern, ja nur noch aus hochenergetischen Photonen, also damit aus höchstfrequenten Wellen. Das passt!
Klar, da kann in einem solchen Zustand eine Menge passieren, ob da allerdings Interferenzen noch eine Rolle spielen kann wohl niemand sagen. Ich schätze, auch da stößt unsere Physik an eine Grenze, hinter der nichts mehr beschreibbar ist.

Gruß
gravi