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Expansion des Universums

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von seeker » 7. Mär 2011, 12:23

In dieser Richtung wollte ich mehr erfahren.

Wie groß sind eigentlich die Fehlergrenzen bei dem heutigen Ergebnis der Flachheit des Universums?
Also: Falls das Universum doch nicht flach wäre und eine Kugeltopologie hätte, wie ausgedehnt müsste es dann mindestens sein?
Es ist ein bedeutender Unterschied, ob wir von einem sehr großen oder von einem unendlichen Universum ausgehen.
Timm hat geschrieben:Es gibt auch keinen punktfoermigen Anfangszustand. Bei der dem sichtbaren Universum zuzuordnenden Urknall-Domaene ist man bei der Planckskala. Ist das Universum unendlich - in aller Strenge euklidische Geometrie vorausgesetzt - dann ist auch der Urknall unendlich. Plancklaenge * unendlich = unendlich. So winzig "unsere" Urknall-Domaene gewesen sein mag, ihre Geometrie war perfekt euklidisch.
Dieser Punkt interessiert mich. Ist das so? Tom? Bedeutet ein heute unendliches Universum, dass es schon zu seinem Beginn unendlich gewesen sein muss?
Mir scheint, wir sind hier auch gar nicht mehr weit von Skelteks Szenario entfernt. Denn ob sich nun ein Skalenfaktor vergrößert oder der Raum oder die Fluchtgeschwindigkeit pro Abstand der beteiligten Objekte bleibt sich doch im Prinzip gleich?

Aber wichtiger:
Dieses Szenario würde bedeuten, dass ein unendlich ausgedehntes Universum mit einem unendlichen Energieinhalt und einer endlichen Dichte in die Existenz geworfen wurde, um sich dann anschließend auszudehnen.
Vermutete Quantenfluktuationen scheiden als Urknall-Grund dann aber aus, weil m.E. keine Fluktuation unendliche Werte annehmen kann - oder?
Timm hat geschrieben:Denn die Inflation um den Faktor ca. 10^60 haette jede Abweichung entsprechend dramatisch verstaerkt.
Hier bin ich etwas verwirrt. Hat man die Inflation nicht eingeführt um die beobachtete Homogenität des Universums im Rahmen des Standardmodells erklären zu können?
Wäre es dann nicht genau umgekehrt, dass sie Abweichungen nicht verstärkt, sondern abgeschwächt hätte? Wie abgesichert ist die Inflationsthese eigentlich, besonders durch weitere Belege aus anderen Richtungen?

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 7. Mär 2011, 13:07

seeker hat geschrieben:
Timm hat geschrieben:Es gibt auch keinen punktfoermigen Anfangszustand. Bei der dem sichtbaren Universum zuzuordnenden Urknall-Domaene ist man bei der Planckskala. Ist das Universum unendlich - in aller Strenge euklidische Geometrie vorausgesetzt - dann ist auch der Urknall unendlich. Plancklaenge * unendlich = unendlich. So winzig "unsere" Urknall-Domaene gewesen sein mag, ihre Geometrie war perfekt euklidisch.
Dieser Punkt interessiert mich. Ist das so? Tom? Bedeutet ein heute unendliches Universum, dass es schon zu seinem Beginn unendlich gewesen sein muss?
Ja, bedeutet es.Tom hat genau das ausgedrückt was ich sagen wollte.
Den Anfangszustand als Punkt zu bezeichnen ist etwas irreführend. Den Anfangszeit"punkt" gibt es so gesehen auch nicht.
Das Universum existiert(angenommen es gab einen Urknall) ausschließlich in der Zeit ]t=0, unendlich]. Der Zeitpunkt t=0 gehört nicht dazu.

Alles was wir sehen oder innerhalb einer endlichen Entfernung existiert war zwar auf einen Punkt komprimiert, jedoch kann man als Betrachter der sich "innerhalb" dieses Punktes zum Zeitpunkt t=0 befindet(wenn das möglich wäre) nicht beurteilen, ob er sich im Nichts befindet oder Teil eines unendlich großen, unendlich dichten Volumens ist das anfängt zu expandieren.
Das meinte ich damit, als ich meinte, daß es irrelevant sei, ob der Urknall als punktförmig angesehen wird, oder als Deflation eines bereits zu Anfang unendlich großen Volumens. Von einem "Ort" an dem der Urknall statt fand, lässt sich in beiden Fällen nicht sprechen.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 7. Mär 2011, 22:04

seeker hat geschrieben:
Timm hat geschrieben:Denn die Inflation um den Faktor ca. 10^60 haette jede Abweichung entsprechend dramatisch verstaerkt.
Hier bin ich etwas verwirrt. Hat man die Inflation nicht eingeführt um die beobachtete Homogenität des Universums im Rahmen des Standardmodells erklären zu können?
Wäre es dann nicht genau umgekehrt, dass sie Abweichungen nicht verstärkt, sondern abgeschwächt hätte? Wie abgesichert ist die Inflationsthese eigentlich, besonders durch weitere Belege aus anderen Richtungen?
Zu recht, denn ich habe mich falsch ausgedrueckt, tut mir leid. Abweichungen von der kritischen Dichte haetten sich bei "normaler" Expansion verstaerkt. Durch die Inflation erfolgte Glaettung und damit die Loesung des Flachheitsproblems. Auch fuer die Homogenitaet, die der CMB zeigt, liefert die Inflation eine Erklaerung. Denn dann ist die Domaene des Urknalls unseres sichtbaren Universums so klein, dass sie im thermischen Gleichgewicht war. Die Inflation ist unter Kosmologen unumstritten. Die Geister scheiden sich bei den Ursachen der Inflation. Muss mich kurz fassen, Zeitproblem.

Gruesse, Timm

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Gepakulix » 10. Mär 2011, 19:51

Timm hat geschrieben:Die Inflation ist unter Kosmologen unumstritten.
Das gilt heute wahrscheinlich schon. Nur ist es so, dass Theorien manchmal recht schnell an Anhängerschaft verlieren können, wie es zurzeit gerade mit SUSY geschieht.
Meine Vermutung: Bei einer Umfrage hier würde heute wahrscheinlich kaum die Hälfte noch auf SUSY wetten.

Die Theorie der Inflation kann mehrere Probleme lösen (Beobachtungen erklären). Allerdings habe ich den Eindruck, dass unterschiedliche Personen eine stark unterschiedliche Priorisierung dieser Vorteile machen.
So liegt für mich der Hauptvorteil in der Lösung des Problems "Gleichzeitigkeit".

Denn bei anderen Theorien würde die relativ-Bewegung der weitentfernten Galaxien (Rotverschiebung) zu uns auch der RT unterstehen.
Damit meine ich, dass in diesen Galaxien eine andere Gleichzeitigkeit gelten würde, als wir sie bei uns definieren.
Ereignisse welche Universell stattfinden (z.B. Zeitpunkt des Beginns der "beschleunigten Ausdehnung infolge dunkler Energie") würden dann einem völlig anderen Zeitpunkt zugeordnet.
Somit wäre es dann so, dass je nach Himimelsrichtung der Beginn der "beschleunigten Ausdehnung infolge dunkler Energie" zu einem anderen Zeitpunkt stattgefunden hätte.
Dieses Problem sehe ich nur mit der Inflations-Theorie gelöst.

Gruss, Gepakulix

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 12. Mär 2011, 16:51

Gepakulix hat geschrieben:
Timm hat geschrieben:Die Inflation ist unter Kosmologen unumstritten.
Das gilt heute wahrscheinlich schon. Nur ist es so, dass Theorien manchmal recht schnell an Anhängerschaft verlieren können, wie es zurzeit gerade mit SUSY geschieht.
Beim Vergleich von SUSY mit Inflation wäre ich vorsichtig, denn die Anhängerschaft orientiert sich nach den experimentellen Belegen. Im ersten Fall bleiben sie aus, im zweiten haben sie sich von Jahr zu Jahr verdichtet.
Gepakulix hat geschrieben: Die Theorie der Inflation kann mehrere Probleme lösen (Beobachtungen erklären). ...So liegt für mich der Hauptvorteil in der Lösung des Problems "Gleichzeitigkeit".

Denn bei anderen Theorien würde die relativ-Bewegung der weitentfernten Galaxien (Rotverschiebung) zu uns auch der RT unterstehen.
Damit meine ich, dass in diesen Galaxien eine andere Gleichzeitigkeit gelten würde, als wir sie bei uns definieren.
Was verstehst Du unter "eine andere Gleichzeitigkeit"? In der SRT ist die Gleichzeitigkeit von Ereignissen beobachterabhängig. In kosmologischen Maßstäben - "weit entfernte Galaxien" - sind aber keine Inertialsysteme definierbar, weil sich trägheitsfreie Massen voneinander entfernen.
Man könnte eine Art kosmologische Gleichzeitigkeit definieren indem man sagt, in beliebig voneinander entfernten Galaxien sind Ereignisse dann gleichzeitig, wenn diese denselben Skalenfaktor, also denselben Expansionszustand sehen und somit auch dieselbe Wellenlänge des CMB. Diese Gleichzeitigkeit ist im Raumzeitdiagramm des Universums (den Link habe ich schon mehrmals gezeigt) durch eine waagrechte Linie repräsentiert. Sie kann im Gegensatz zur SRT von kausal getrennten Ereignissen handeln.
Aber auch eine so definierte kosmologische Gleichzeitigkeit steht mit der Inflation in keinem Zusammenhang. Mir ist nicht klar, welches Problem Du siehst.

Gruß, Timm

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Gepakulix » 12. Mär 2011, 19:24

Timm hat geschrieben:Aber auch eine so definierte kosmologische Gleichzeitigkeit steht mit der Inflation in keinem Zusammenhang. Mir ist nicht klar, welches Problem Du siehst.
Bei der Theorie der Inflation sehe ich auch kein Problem mit der Gleichzeitigkeit: Das ist ja aus meiner Sicht gerade der Grund, welcher für die Theorie der Inflation spricht.

Andernfalls (also bei anderen Theorien) sehe ich das Problem hier:
Nach Messungen setzte vor rund 3-6 Mia Jahren eine beschleunige Expansion ein, welche man der Dunklen Energie zuschreibt.
Dieses Resultat wird unabhängig der Himmelsrichtung gemessen: Egal in welcher Richtung man miss im All, scheint sich etwa dasselbe Mess-Resultat zu ergeben: etwa 3-6 Mia Jahre.
Anders ausgedrückt: weitentfernte Galaxien im Osten und weit entfernte Galaxien im Westen haben etwa "gleichzeitig" begonnen sich beschleunigt von uns wegzubewegen.

Das beruht aber auf der Gleichzeitigkeit basierend auf dem Bezugssystem "Erde".
Wenn heute ein sehr schnelles Raumschiff (z.B. 0.9c) an der Erde vorbeifliegen würde und ebenfalls diese Messungen machen würde, dann ergäbe sich für deren Besatzung ein völlig anderes Resultat.
z.B. vor 10 Mia Jahre im Blickrichtung Flugrichtung, und vor 1 Mia Jahre in der gegenüberliegenden Blickrichtung.

Jetzt gibt es aber sehr viele Galaxien, welche relativ zur Erde solch eine grosse Geschwindigkeit haben (und somit etwa dieselbe Definition von Gleichzeitigkeit wie beim Raumschiff).
All diese Galaxien müssten dann ebenfalls ein Messresulat erhalten, welches Blickwinkelabhängig wäre.
Es wäre dann doch recht unwahrscheinlich, dass gerade wir keine Blickwinkelabhängige Messungen machen würde.

Aber nocheinmal: All diese Gedanken oben gelten aus meiner Sicht nicht bei der Theorie der Inflation.

Gruss, Gepakulix

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 12. Mär 2011, 22:42

Ich bin mir nicht sicher, ob die Inflation etwas mit diesen Fragestellungen zu tun hat. Ohne die Inflation ist unklar, wieso das Universum global beinahe flach sein sollte, d.h. man würde eine im Mittel große Raumkrümmung erwarten. Eine isotrope Expansion des Kosmos würde man trotzdem erwarten.

Auch die Betrachtung des Kosmos aus einem schnell bewegten Raumsschiffshat nichts mit der isotropen Expansion zu tun. Tatsache idt, dass es im Universum tatsächlich sowetwas wie ein ausgezeichnetes Bezugssystem zu geben scheint. In diesem Bezugssystem ist die Hintergrundstrahlung näherungsweise isotrop, die Galaxien erscheinen im Mittel als "mitbewegt".

Und ewas meinst du im Bezug auf Kosmologie und Inflation genau mit "Gleichzeitigkeit"?
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 13. Mär 2011, 07:15

Bin mir nicht ganz sicher, aber ich glaube er meint, daß dann seit dem Urknall überall unterschiedlich viel Zeit vergangen wäre.

ist es aber nicht so, daß es von winzigen Dichteschwankungen abhängig gewesen wäre, ob irgendwo Materie früher und irgendwo später ausflockt?
Damit, daß seit dem Urknall an verschiedenen Orten unterschiedlich viel Zeit vergangen sein könnte, sehe ich eigentlich keine Probleme.

Im übrigens ist es völlig irrelevant, ob man die durchschnittlichen Sternbewegungen oder den CMB betrachtet. Wenn Materieverteilung als auch Inflation im Universum auch nur halbwegs homogen und gleichverteilt sind, dann wird sich der von der Materie verursachte CMB als Bezugssystem auch automatisch ungefähr mit der ihn verursachenden Materie mitbewegen.

Es ist meiner Meinung nach unmöglich, durch die Sternbewegungen noch den CMB darauf zu schließen, ob unsere Hubblesphäre relativ zur Umgebung in Bewegung ist. Erst wenn durchschnittliche Sternbewegung und CMB-"Bezugssystem" eine leichte Abweichung voneinander haben, wäre das für mich ein Hinweis, daß die Inflation auf einer Seite der Hubblesphäre etwas stärker ist als auf der anderen.
(Die Entdeckung des Dark Flows hat mich trotzdem verblüfft)

Wobei es beim Dark Flow ja nette Spekulationen gibt. Was wäre, wenn der SH eines SLs, größer wäre als eine Hubblesphäre? Ist sowas vorstellbar da draußen "hinter" unserem Horizont?
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 13. Mär 2011, 11:08

Gepakulix hat geschrieben:
Timm hat geschrieben:Aber auch eine so definierte kosmologische Gleichzeitigkeit steht mit der Inflation in keinem Zusammenhang. Mir ist nicht klar, welches Problem Du siehst.
Bei der Theorie der Inflation sehe ich auch kein Problem mit der Gleichzeitigkeit: Das ist ja aus meiner Sicht gerade der Grund, welcher für die Theorie der Inflation spricht.

Andernfalls (also bei anderen Theorien) sehe ich das Problem hier:
Nach Messungen setzte vor rund 3-6 Mia Jahren eine beschleunige Expansion ein, welche man der Dunklen Energie zuschreibt.
Dieses Resultat wird unabhängig der Himmelsrichtung gemessen: Egal in welcher Richtung man miss im All, scheint sich etwa dasselbe Mess-Resultat zu ergeben: etwa 3-6 Mia Jahre.
Anders ausgedrückt: weitentfernte Galaxien im Osten und weit entfernte Galaxien im Westen haben etwa "gleichzeitig" begonnen sich beschleunigt von uns wegzubewegen.
Soweit ist das richtig, ohne allerdings ein Problem zu sein. Du sprichst ganz offensichtlich von kosmologischer Gleichzeitigkeit in dem weiter oben im Thread definierten Sinn. Man nimmt an, daß vor etwa 5 Mrd Jahren überall "gleichzeitig" eine zusätzliche Abstoßung einsetzte, die man dann einer unbekannten, der Dunklen Energie zuschrieb. Überall gleichzeitig wegen des kosmologischen Prinzips der Homogenität und Isotropie des Universums, wie schon von Tom geschrieben.
Gepakulix hat geschrieben: Das beruht aber auf der Gleichzeitigkeit basierend auf dem Bezugssystem "Erde".
Wenn heute ein sehr schnelles Raumschiff (z.B. 0.9c) an der Erde vorbeifliegen würde und ebenfalls diese Messungen machen würde, dann ergäbe sich für deren Besatzung ein völlig anderes Resultat.
z.B. vor 10 Mia Jahre im Blickrichtung Flugrichtung, und vor 1 Mia Jahre in der gegenüberliegenden Blickrichtung.

Jetzt gibt es aber sehr viele Galaxien, welche relativ zur Erde solch eine grosse Geschwindigkeit haben (und somit etwa dieselbe Definition von Gleichzeitigkeit wie beim Raumschiff).
Nun wirfst Du aber Eigengeschwindigkeiten mit kosmologischen Fluchtgeschwindigkeiten in einen Topf und hast deshalb ein Problem. Die Erde bewegt sich mit einer hohen Eigengeschwindigkeit in Richtung des "Großen Attraktors", was sich in einer Dipolanisotropie des CMB äußert. Rechnet man das heraus, ist der CMB isotrop. Solche Eigengeschwindigkeiten kann man bei kosmologischen Betrachtungen aber vernachlässigen. Hohe Fluchtgeschwindigkeiten weit entfernter Galaxien beruhen nicht auf Eigengeschwindigkeiten, sondern auf der Expansion des Raumes.
Objekte ohne Eigengeschwindigkeiten nennt man mitbewegt, auch darauf hat Tom schon hingewiesen. Übertragen auf das Raumzeitdiagramm der Entwicklung des Universums bewegen sich mitbewegte Objekte auf vertikalen Weltlinien, während solche mit Eigengeschwindigkeiten davon abweichen.

Deine relativistische Rakete bewegt sich mit einer Eigengeschwindigkeit und ist folglich mit einer weit entfernten Galaxie, die sich ebenfalls mit relativistischer Geschwindigkeit entfernt, nicht vergleichbar. Die Rakete sieht scheinbar eine richtungsabhängige Dunkle Energie. Sobald sie ihre Eigengeschwindigkeit herausrechnet, ist die beschleunigte Expansion isotrop. Es dürfte klar sein, daß eine überall gleich große Expansionsrate nicht von lokalen Eigengeschwindigkeiten abhängen kann.

Gruß, Timm

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Gepakulix » 13. Mär 2011, 13:19

o.k, ich verstehe jetzt, wieso ich den Eindruck hatte dass wir aneinander vorbei redeten:

Ich hatte fälschlicherweise den Begriff "Inflation" verwendet für die gesamte Theorie der "Expansion des Raumes". Also nicht nur für den Teil der "extrem beschleunigte Expansion des Raumes direkt nach dem Urknall". Sorry.
:oops:

Deshalb jetzt eine Frage an Skeltek:
Skeltek hat geschrieben:Ich war früher eher ein Anhänger der Inflationstheorie, von dem "punktförmigen" Urknall halte ich immer noch nicht viel. Allerdings fällt es mir immer schwerer einen Unterschied zwischen beiden Modellen zu erkennen.
Beinhaltet das 2te erwähnte Modell ebenfalls eine "Expansion des Raumes"?

Gruss, Gepakulix

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von deltaxp » 14. Mär 2011, 11:37

für eine expansion des raumes benötigt man keine inflationstheorie. die kommt schon aus der art alleine raus. das inflationsmodell wird nur gaaaaanz am anfang eingesetzt (irgendwas zwischen 10-36 und 10-34 sekunden oder so, quasi als urknall modell himself), um die homogenität und flachheit zu erklären. der expansionsverlauf seit dem hängt "ganz normal" von energiedichte und kosmologischer konstante ab.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 14. Mär 2011, 15:42

deltaxp hat geschrieben:für eine expansion des raumes benötigt man keine inflationstheorie. die kommt schon aus der art alleine raus.
Die Inflationstheorie wurde aus der Teichchenphysik heraus entwickelt. Danach wurde beim GUT-Phasenübergang eine gewaltige Energiemenge frei, die das Universum inflationär expandieren ließ.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 14. Mär 2011, 16:24

Vielleicht mal eine Zusammenfassung:
-Inflation: Phasenübergang im sehr frühen Universum mit exponentieller Expansion auf das 10[up]x[/up]-fache innerhalb von Sekundenbruchteilen
- Friedmann-Modelle: (über die Zeit) abgebremste Expansion des Universums auf langen Zeitskalen
- Friedmann-Modelle + kosmologische Konstante: nach der abgebremsten langfristig beschleunigte Expansion des Universums
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 14. Mär 2011, 17:10

Wie schätzt Du das Potential der LQG für eine alternative Theorie der Inflation? Bojowald hat soche Andeutungen gemacht.

Gruß, Timm

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 14. Mär 2011, 17:54

Aus der LQC (wichtiger Unterschied: das ist nur eine Näherung an die LQG!) folgt neben einer Vermeidung der Urknall-Singularität ein inflationäres Szenario ohne künstliche Annahmen bzgl. Inflatonfeld sondern ausschließlich durch Kopplung an praktisch irgendein Skalarfeld - einschließlich "graceful exit" = Ende der Inflation. Das klingt sehr vielversprechend.

Allerdings sehe ich, dass sich der Fortschritt bei der LQG deutlich verlangsamt und dass sich die Forschungsrichtung stärker diversifiziert. D.h. man braucht Geduld!
Gruß
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 14. Mär 2011, 18:21

Ich werd hier noch was hinzufügen, wenn ich von meinem Date wieder komme.
Wollt nur kurz sagen, daß jede Entwicklung möglich ist, die als Grenzwert eine flache Raumzeit hat. Die einfachsten Modelle und Assoziazionen sind halt die wahrscheinlichsten/elegantesten.
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von deltaxp » 15. Mär 2011, 08:24

Timm hat geschrieben:
deltaxp hat geschrieben:für eine expansion des raumes benötigt man keine inflationstheorie. die kommt schon aus der art alleine raus.
Die Inflationstheorie wurde aus der Teichchenphysik heraus entwickelt. Danach wurde beim GUT-Phasenübergang eine gewaltige Energiemenge frei, die das Universum inflationär expandieren ließ.
ich weiss, das war die anfängliche e^60 ausdehnung, die alles flachbügelte irgendwann in der 10 hoch -30s skala (also sehr sehr früh, sehr sehr schnell). aber die die expansion auf großen zeitskalen, die wir heute beobachten hat mit den inflationsmodellen wenig zu tun und ist ein ganz anderer prozess. das wollte ich zum ausdruck bringen

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Timm » 15. Mär 2011, 09:20

deltaxp hat geschrieben:ich weiss, das war die anfängliche e^60 ausdehnung, die alles flachbügelte irgendwann in der 10 hoch -30s skala (also sehr sehr früh, sehr sehr schnell). aber die die expansion auf großen zeitskalen, die wir heute beobachten hat mit den inflationsmodellen wenig zu tun und ist ein ganz anderer prozess. das wollte ich zum ausdruck bringen
Ja, das sehe ich auch so. Und es ist durchaus bemerkenswert, daß im kosmologischen Standardmodell, das die Inflation ja beinhaltet, Quantentheorie und Einsteinsche Feldgleichungen gleichermaßen beteiligt sind. Wobei die Rolle der Quantentheorie bei der Inflation noch spekulativ ist, s. die Bemerkung hins. LQG von Tom hierzu.

Gruß, Timm

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von deltaxp » 15. Mär 2011, 10:02

in der tat, es ist ein modell, was sehr gut die gegenwärtigen beobachtungen natürlich generiert, zu lasten der einführung des ominösen inflatonfeldes und "vorgabe" der potentialform. die lqc scheint das natürlicher zu generieren, aber unabhängig von der genauen ursache des prozesses generieren beide theorien eine inflation.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Barde » 18. Mär 2011, 17:32

Edit: Hat sich erledigt. (Könnte also gelöscht werden.)
Zuletzt geändert von Barde am 23. Mär 2011, 21:01, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 22. Mär 2011, 22:15

Ich möchte eine hier früher von mir vertretene These korrigieren, nämlich die, dass nur die Newtonsche Mechanik keine homogene und isotrope Expansion erlaubt. Zunächst ist natürlich anzumerken, dass in der Newtonschen Mechanik keine Expansion des Raumes, sondern nur eine Expansion einer Materieverteilung im Raum existeren kann. Diese kann jedoch durchaus homogen und isotrop sein, d.h. von jedem beliebigen Punkt aus betrachtet identisch aussehen.

Wir betrachten eine exponentiell expandierende Staubwolke und bezeichnen einge Staubteilchen darin mit Nummern i = 1, 2, 3, .... Die Expansion folge dem Gesetz





d.h. die Expansion erfolgt (aus Sicht des Beobachters im Ursprung) umso schneller, je weiter das betrachtete Staubteichen entfernt ist.

Nun betrachten wir die Expansion aus Sicht eines beliebigen anderen Staubteilchens, dessen Index wir jetzt zu 0 setzen. Die neuen Koordinaten und Geschwindigkeiten eines Teilchens i bezogen auf das Teilchen 0 (d.h. in einem mit diesem Teilchen mitbewegten Koordinatensystems) lauten





D.h. dass die Expansion aus Sicht dieses beliebig herausgegriffenen Teilchens identisch aussieht. Homogenität und Isotropie sind also auch in der Newtonschen Mechanik möglich.

Allerdings kann nur genau eines dieser Teilchen kräftefrei sein, alle anderen würden, da die Expansion beschleunigt verläuft, eine Beschleunigung spüren!
Gruß
Tom

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Re: Expansion des Universums

Beitrag von deltaxp » 23. Mär 2011, 09:54

bei der kleinheit von lambda, muessten aber selbst im newtonschen fall (also ausbreitung von materie im raum statt ausbreitung des raumes zwischen der materie) die teilchen dann sehr sensibel sein, um die zu bemerken :P

wie sähe es mit der rotverschiebung aus, würde die sich gleichverhalten ? ich glauub nicht. ich hab da mal nen gedanken-experiment gelesen: selbst wenn wir ne ferne galaxis an unserer festketten würden und sie sich nicht von uns weggbewegen würde, würde es zu einer rotverschiebung kommen, da eben der raum sich dehnt auf dem weg des lichtes hier her.

zudem würde eine explosionsannahme von materie auch die fernsten galaxien stehts im unterlichtbereich halten, was bestimmt zu anderen eigenschaften als den beobachteten im universum führte (stichwort olbersches paradoxon vielleicht?), von den altbekannten erklärungsnotständen der homogenität und isotropie mal abgesehen.

Skeltek
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von Skeltek » 23. Mär 2011, 12:13

Dachte ein beschleunigtes Teilchen spürt seine eigene Beschleunigung nicht? Kannst du den Punkt nochmal erläutern Tom?

Was wäre, wenn man die Geschwindigkeit von Photonen an die regionale Materiedichte koppeln würde? Was passiert dann mit Photonen und Molekülen(als Wellenpackete aufgefasst)?

@deltaxp: dachte c ist nur lokal konstant?
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  • Unentscheidbarkeit - Dieser Satz ist wahr.
  • Unvollständig - Aussage A: Es existiert nur ein Element A.
  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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tomS
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von tomS » 23. Mär 2011, 12:57

Es existiert eine Beschleunigung bzgl. Nicht-Inertialsystemen und man wird deshalb mittels dieser Lösung keine generell kräftefreien Teilchen beschreiben können. Die Gleichungen sind zwar form-invariant, aber es gibt da noch den absoluten Raum bzgl. dessen Beschleunigungen und damit Kräfte existieren.

Eine Methode zur Bestimmung des Expansionszentrums sähe wie folgt aus: Der Beobachter muss in der Wolke herumfliegen und dabei Staubteilchen für Staubteilchen abklappern. Mit jedem Staubteichen fliegt er eine gewisse Strecke mit und misst dabei seine Beschleunigung (ggü. dem absoluten Raum). Wenn er ein Staubteilchen gefunden hat, mit dem er mitfliegen kann, ohne eine Beschleunigung zu spüren, dann hat er das Zentrum der Expansion gefunden.

In der ART kann der Beobacher dagegen mit jedem beliebigen mitbewegten Staubteilchen mitfliegen und wird niemals eine Beschleungung spüren.
Gruß
Tom

Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper

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belgariath
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Re: Expansion des Universums

Beitrag von belgariath » 23. Mär 2011, 13:13

tomS hat geschrieben:[...]

[...]

[...]
Es ist gemeint:

und


Ansonsten ;i
Der harmonische Oszillator ist die Drosophila der Physiker (Carsten Honerkamp)
Eine Welle ist, was so wackelt (Andrei Pimenov)
Elektrodynamik ist ein Schlauch vieler Hamsterkäfige (Haye Hinrichsen)

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