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Unendlich großer Urknall?

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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Unendlich großer Urknall?

Beitrag von FKM » 16. Dez 2013, 22:19

Da dies mein erster Beitrag hier in diesem Forum ist, möchte ich eine Frage loswerden, die ich mir schon vor 20 bis 30 Jahren gestellt habe, aber in den von mir gelesenen, populärwissenschaftlichen Büchern über Kosmologie nie eine Antwort gefunde habe:

Schon vor 30 Jahren war es eine allgemein bekannte Theorie, dass das Universum aus einem Urknall, im Sinne eines "Uratoms" entstanden sein soll. Nach der ART ist das Universum dann entweder positiv gekrümmt, geschlossen und damit endlich groß, oder negativ gekrümmt, offen und damit unendlich groß. Auch bei Krümmung 0 ist es unendlich groß. Als noch niemand an dunkle Energie, dunkle Materie dachte und die kosmologische Konstante nur als "Einsteins größte Eselei" bekannt war, hing diese Frage an der Materiedichte. Die Krümmung ist offensichtlich nahe oder gleich null, und demenstprechend die Materiedichte.

Was mich immer gewundert hat, dass nach dieser Theorie eine winzige Änderung in der Materiedichte über die Frage entscheidet, ob das Universum endlich oder unendlich groß ist.

Was ich bis heute überhaupt nicht verstehe: wenn das Universum unendlich groß sein soll, wie kann es dann aus einem endlich großem Urknall, also einer "Quantenfluktuation", in endlicher Zeit entstanden sein? Oder soll es sich über unendliche Weiten, unermesslich "heiß", gekrümmt und das auch noch homogen und isotrop, ersteckt haben?. Das kommt mir als Laie unendlich unwahrscheinlich vor.

Die Konsequenz eines unendlich großen Urknalls bei einem unendlich großem Universum wird in der mir bekannten Literatur fast nirgends angesprochen, eine Ausnahme ist eine Stelle aus "Brian Greene. Der Stoff, aus dem der Kosmos ist". An einer anderen Stelle (S.355) macht er aber die Rechnung auf, dass aus einem 10[up]-26[/up] cm großen Inflatonfeld mit einem "Gewicht" von 10kg unser heutiges Universum entstanden sein könnte.

Oder müsste man bei einem unendlich großen, isotropen und homogenen Universum die Urknalltheorie aufgeben und auf alternative Erklärungsmodelle wie die Conformal Cyclic Cosmology von Penrose zurückgreifen?

;?

Joachim

Das Thema "Weltall unendlich oder endlich" wird ja auch gerade in dem Thread http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... =79&t=2521 diskutiert.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von positronium » 16. Dez 2013, 22:44

FKM hat geschrieben:Was ich bis heute überhaupt nicht verstehe: wenn das Universum unendlich groß sein soll, wie kann es dann aus einem endlich großem Urknall, also einer "Quantenfluktuation", in endlicher Zeit entstanden sein?
Meines Wissens nach wird davon nicht ausgegangen. Entweder entstand es aus einem "Punkt" und ist endlich gross oder es war schon immer unendlich gross.
FKM hat geschrieben:Oder soll es sich über unendliche Weiten, unermesslich "heiß", gekrümmt und das auch noch homogen und isotrop, ersteckt haben?. Das kommt mir als Laie unendlich unwahrscheinlich vor.
Das halte ich auch für unwahrscheinlich. Mathematisch ist das aber natürlich möglich, nur physikalisch...?
FKM hat geschrieben:Oder müsste man bei einem unendlich großen, isotropen und homogenen Universum die Urknalltheorie aufgeben...
Um einen wie auch immer gearteten Urknall kommt man nicht herum. Die Beobachtung zeigt nun einmal, dass sich das Universum ausdehnt.

Ohne Physiker oder Mathematiker zu sein, will ich trotzdem schreiben, dass man meiner Meinung nach die "extrapolierten" Konsequenzen der ART nicht zu eng sehen sollte. Ich denke, man kann nicht behaupten, der Raum sei eine Mannigfaltigkeit, sondern vielmehr lässt er sich durch eine beschreiben. Insofern sind rein auf Mathematik basierende Schlussfolgerungen nicht unbedingt real.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 16. Dez 2013, 23:59

Hallo FKM!
Erst einmal herzlich willkommen hier!

Ja, mit einigen der interessanten Fragen, die du hier stellst, ringe ich auch (siehe auch den anderen Thread :wink: ).
FKM hat geschrieben:Was mich immer gewundert hat, dass nach dieser Theorie eine winzige Änderung in der Materiedichte über die Frage entscheidet, ob das Universum endlich oder unendlich groß ist.
Genau! Und inzwischen denke ich, dass JEDE Antwort darauf sehr erklärungsbedürftig sein wird.
FKM hat geschrieben:Was ich bis heute überhaupt nicht verstehe: wenn das Universum unendlich groß sein soll, wie kann es dann aus einem endlich großem Urknall, also einer "Quantenfluktuation", in endlicher Zeit entstanden sein? Oder soll es sich über unendliche Weiten, unermesslich "heiß", gekrümmt und das auch noch homogen und isotrop, ersteckt haben?. Das kommt mir als Laie unendlich unwahrscheinlich vor.
Genau!
Von der Logik her sehe ich folgende Möglichkeiten:

1) Das Universum war schon in der Urknallsingularität unendlich ausgedehnt... wobei man sich hier immer herausreden kann: Über diese Singularität selbst lässt sich als prinzipielle Grenze unserer Erkenntnis nichts Sicheres aussagen.

2) Es müsste einen Prozess geben, der aus etwas Endlichem (Urknall) in endlicher Zeit etwas Unendliches (heutiges Universum) zaubern kann. Ich halte diese Möglichkeit für logisch widersprüchlich.

Homogen und isotrop wird das Universum durch die Inflation (dafür wurde sie ja als Modell entwickelt). So weit ich weiß, kann aber auch sie ein endlich-kleines, dichtes Universum nur sehr sehr groß "aufblasen", nicht aber tatsächlich aktual unendlich groß werden lassen.

3) Das Ding "Ausdehnung" als Raum/Zeit existierte im Urknall schlichtweg nicht. Die Frage, ob das Universum im Urknall endlich oder unendlich ausgedehnt war, wird damit sinnlos.
"Ausdehnung" entstand erst 'später' und war dann aber bereits im Entstehen unendlich. Ich stelle mir das als ein scharf-werdendes Emergieren von etwas vor, das 'vorher' so völlig unscharf war, dass es vorher gar nicht existierte.
(Der Vorgang Nicht-Existenz --> Existenz ist sozusagen immer ein Unendlichkeitsübergang.)

Möglichkeit 3) halte ich für die plausibelste Möglichkeit (falls man der Vorstellung eines aktual unendlichen Universums überhaupt anhängen möchte - ich möchte das nur ungern).

Beste Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 17. Dez 2013, 09:14

Beim schnellen Überfliegen Eurer Diskussion sticht mir sofort etwas ins Auge. Der Begriff "unendlich".

Das Universum ist nicht unendlich, war nie unendlich und wird nie unendlich sein.
Die Größe und auch das Alter des Universums sind zu jedem beschreibbaren Zeitpunkt endlich und gegen unendlich strebend.

So ist unser heutiges beschreibbares Universum nur so groß, wie sich das Licht in 13,xx Milliarden Jahren ausbreiten konnte.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 17. Dez 2013, 10:04

Hallo Fuzzlix,
ich habe ja selbst auch gesagt, dass ich dem Gedanken eines aktual unendlichen Universums kritisch gegenüberstehe.
Dennoch ist es eine Option, die man betrachten kann - und als Option sogar sollte, wenn man sich einen vernünftigen Überblick verschaffen will.
Darum geht es hier.

Deine Aussagen sind hingegen im Moment nur Behauptungen. Das mag sein oder auch nicht...
Wichtig ist aber deine Unterscheidung zwischen aktual unendlich und potentiell unendlich.

Und nein, unser Universum ist viel größer als 13,7 Mrd LJ - schon wegen der gemessenen Expansionsrate.
Hinzu kommen die Schlussfolgerungen aus der gemessenen Flachheit des Universums.
Schau dazu auch mal hier hinein: http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... =79&t=2521
... das heißt aber noch lange nicht, dass es unendlich groß sein muss, das stimmt.

Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 17. Dez 2013, 12:05

seeker hat geschrieben:Dennoch ist es eine Option, die man betrachten kann - und als Option sogar sollte, wenn man sich einen vernünftigen Überblick verschaffen will.
Ich kann mir auch vorstellen ohne Skier von einer Schanze zu springen oder ohne Fallschirm auf einem Flugzeug zu springen. Doch machen würde ich das nie. Die frage für mich ist: Was kann ich beschreiben? Alles andere ist orakelei, an der ich mich nicht beteiligen werde.
seeker hat geschrieben:Deine Aussagen sind hingegen im Moment nur Behauptungen. Das mag sein oder auch nicht...
Wichtig ist aber deine Unterscheidung zwischen aktual unendlich und potentiell unendlich.
Alle Aussagen sind behauptungen und müssen einer Überprüfung standhalten. Wenn aber begründeter Weise Aussagen nicht überprüfbar sind, dann kann ich sie auch wegen Sinnfreiheit weglassen
seeker hat geschrieben:Und nein, unser Universum ist viel größer als 13,7 Mrd LJ - schon wegen der gemessenen Expansionsrate.
Entschuldige bitte dass ich nicht die genaue Zahl im Kopf hatte. Jeder mag die Zahl einsetzen, die er für die aktuelle Größe des Universums ansieht. Das ändert nichts an meiner Aussage.

viele Grüße
Fuzzlix.
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von positronium » 17. Dez 2013, 17:28

Fuzzlix hat geschrieben:Die frage für mich ist: Was kann ich beschreiben?...
Das lässt sich beschreiben. Man muss nur jeweils einen Ausschnitt einer unendlich grossen Mannigfaltigkeit betrachten. - Es besteht ja kein Zwang, das ganze Universum in ein Koordinatensystem zu legen.
Fuzzlix hat geschrieben:...Alles andere ist orakelei, an der ich mich nicht beteiligen werde.
Soweit ich weiss, wird ein unendlich grosses Universum durch keine experimentellen Daten ausgeschlossen und ist theoretisch mit unserem Wissen verträglich.
Deine Überlegungen in Deinem Modell sind hingegen weder bewiesen noch überhaupt widerlegbar. Insofern verstehe ich obige Aussage nicht.
Fuzzlix hat geschrieben:Wenn aber begründeter Weise Aussagen nicht überprüfbar sind, dann kann ich sie auch wegen Sinnfreiheit weglassen
Ob man so weit gehen sollte? Ich finde es schon wegen der möglichen Schlussfolgerungen wichtig zu wissen, ob das Universum unendlich oder endlich gross, ob geschlossen oder offen ist. Ist es endlich und offen, hat es einen Rand, ist also nicht überall exakt gleich beschreibbar.
Fuzzlix hat geschrieben:
seeker hat geschrieben:Und nein, unser Universum ist viel größer als 13,7 Mrd LJ - schon wegen der gemessenen Expansionsrate.
Entschuldige bitte dass ich nicht die genaue Zahl im Kopf hatte. Jeder mag die Zahl einsetzen, die er für die aktuelle Größe des Universums ansieht. Das ändert nichts an meiner Aussage.
Doch. Die Grösse des Universums entspricht nicht der Lichtlaufzeit. Man kann höchstens sagen, der Radius r des Universums entspricht: r = Expansion + 13Mrd.Lj.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von gravi » 17. Dez 2013, 18:43

Vielleicht sollte man einfach mal unterscheiden zwischen Universum und Kosmos, um einmal vom Begriff der Unendlichkeit weg zu kommen.

Aber erst mal ein herzliches Willkommen an FKM!

Also, ich definiere das mal so, weil es meiner persönlichen Vorstellung entspricht: Das Universum ist das Ganze, Allumfassende oder anders ausgedrückt das Quantenvakuum, aus dem durch eine Fluktuation unser Kosmos hervor ging. Wenn es dieses Quantenvakuum gibt, wovon nun nicht nur ich ausgehe, so stelle ich es mir dimensionslos vor. Es ist ja "nur" ein Vakuum, in welchem es nicht möglich ist, Längen zu messen oder Zeitpunkte für Ereignisse festzulegen. Wenn ich aber nichts messen kann, so ist doch der Begriff "Unendlich" weder für den Raum noch die Zeit sinnvoll, da beides nicht zu definieren ist.

So, und in diesem Quantenvakuum entstand nun aus einem winzigen Punkt unser Kosmos, der sich seit nunmehr 13,82 Milliarden Jahren (gemäß aktuellen Planck- Messungen) ausdehnt. Genau diese Entfernung in Lichtjahren entspricht dem minimalen Radius, in Wirklichkeit wird er a) durch die Inflation und b) durch Expansion mit mehr als c allerdings größer sein. Wie groß genau, kann wohl niemand berechnen.

Na, ist das Bild nicht schön und einleuchtend? :sp:

Gruß
gravi
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 17. Dez 2013, 19:50

Gut dann will ich es noch einmal anders versuchen zu formulieren:
Unser Universum war urprünglich viel kleiner und die kleinste beschreibbare Größe (wo all unsere Naturgesetze noch beschreibbar sind) ist die Planck-Welt. Soweit sind wir uns doch einig, oder?
Nun können wir den Raum ausgehend von dieser Planckwelt beschreiben, sagen wir beispielhaft einen 10 Plancklängen großen und 10 planck-Zeiten alten Raum - ein ziemliches "Mini-Universum". Nun können wir uns natürlich fragen, was ausserhalb dieses Universums ist. Oder besser: Was ist da ausserhalb und was bekommen wir davon mit?

Beispielhaft könnten wir also fragen: was ist da in 20 Planck-Längen Entfernung von unserem 10 Planck-Längen großen Universum und was bekommen wir davon mit?
Dazu beschreiben wir einfach den Raum immer weiter, bis wir an dem entfernten Objekt angekommen sind. (Das können wir theoretisch mit jedem beliebig weit ausserhalb unseres Universums befindlichen Objekt machen.)
Der Knackpunkt ist: Diese Beschreibung braucht Zeit! Also wenn meine Raumbeschreibung an dem 20 planck-Längen entfernten Objekt angekommen ist, dann ist mein Universum gealtert! Es ist nicht mehr nur 10 Planckzeiten alt sondern eben 20 Planckzeiten.

Deshalb sage ich:
1) Ein 10 Planckzeiten altes Universum kann nur das beschreiben was innerhalb 10 Plancklängen ist und NICHT beschreiben/wissen/... was in größeren Entfernungen ist.
2). Ja theoretisch können wir alles in größerer Entfernung beschreiben wenn wir unserem Universum genügend Zeit geben bis zu dieser Entfernung zu expandieren.

Gehe ich aber von einer Geometrie wie in meiner Theorie aus, so ist auch Aussage 2) falsch, da von "aussen" das Universum nicht expandiert sondern sich nur "innerlich" immer feiner strukturiert.

Wie auch immer, ich kann in einem "zu kleinen/jungen" Universum nicht beschreiben was sich ausserhalb des Universums befindet, da ich damit (noch) nicht wechselwirken konnte ( und vielleicht nie können werde).

Viele Grüße
Fuzzlix.
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von FKM » 17. Dez 2013, 22:47

positronium hat geschrieben:
FKM hat geschrieben:Was ich bis heute überhaupt nicht verstehe: wenn das Universum unendlich groß sein soll, wie kann es dann aus einem endlich großem Urknall, also einer "Quantenfluktuation", in endlicher Zeit entstanden sein?
Meines Wissens nach wird davon nicht ausgegangen. Entweder entstand es aus einem "Punkt" und ist endlich gross oder es war schon immer unendlich gross.
Das ist für mich sozusagen der springende Punkt. Unter dem Begriff Urknall verstehe ich die Entstehung aus einem "Punkt" und dann müsste das Universum (oder "Kosmos" nach der Definition von gravi) auch endlich sein. Unter der Annahme, dass das Universum kugelsymmetrisch und für alle Beobachter gleich aussieht (so wie es in den Heidelberger Vorträgen formuliert wurde), folgt eine positive Krümmung (und sei sie wegen der Inflation noch so nahe bei 0).
Umgekehrt: nimmt man, dass das Universum die Raumkrümmung 0 hat, also flach ist, dann muss es unter diesen Voraussetzung doch unendlich groß sein? (Oder ist eine Topologie, wie die eines Fußballs, denkbar, in der der Raum endlich und trotzdem flach, homogen und isotrop ist?)
Dann kann das Universum aber nicht mehr aus etwas entstanden sein, was man üblicherweise unter einem Urknall versteht. Der Begriff "unendlich großer Urknall" ist ja eigentlich ein Widerspruch in sich.
seeker hat geschrieben:...
3) Das Ding "Ausdehnung" als Raum/Zeit existierte im Urknall schlichtweg nicht. Die Frage, ob das Universum im Urknall endlich oder unendlich ausgedehnt war, wird damit sinnlos.
"Ausdehnung" entstand erst 'später' und war dann aber bereits im Entstehen unendlich. Ich stelle mir das als ein scharf-werdendes Emergieren von etwas vor, das 'vorher' so völlig unscharf war, dass es vorher gar nicht existierte.
(Der Vorgang Nicht-Existenz --> Existenz ist sozusagen immer ein Unendlichkeitsübergang.)

Möglichkeit 3) halte ich für die plausibelste Möglichkeit (falls man der Vorstellung eines aktual unendlichen Universums überhaupt anhängen möchte - ich möchte das nur ungern).
Zu den Punkten 1 und 2 sehe ich mich bestätigt. Deswegen antworte ich nur auf 3):
Mir "gefällt" die Vorstellung eines unendlichen Universums auch nicht, aber das kann ja keine Argument sein, wenn Beobachtungen genau das nahe legen.
Mit der Cylic Conformal Cosmology (CCC) von Roger Penrose gibt es ja eine alternative Theorie, die ohne Punkt-Urknall auskommt und nach meinem Verständnis ungefähr auf deinen Punkt 3 passt: Die Idee ist, dass in einem Vorgängeruniversum nach 10[up]100[/up] Jahren alle Materie zerfallen ist und nur noch massenlose Teilchen, die mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, übrig bleiben. Dann verlieren Raum- und Zeitskalen ihren Sinn, ein 10[up]100x[/up] Lj. großes Universum* wird äquivalent bzw. geht über in ein Universum, dass dem eines 10[up]-32[/up] Sekunden alten Universums nach dem Urknall und dem Ende der inflationären Phase entsprechen soll (Penrose. Zyklen der Zeit, S. 249). Für mich eine faszinierende Idee, auch wenn ich nicht beurteilen kann, ob die Theorie sich halten lässt.

Gruß
Joachim


*) Oder ein entsprechend großer Ausschnitt eines unendlich großen Universums

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 18. Dez 2013, 09:00

Der CCC haben wir hier auch schon einen Thread gewidmet.
Mein Eindruck dabei war: Faszinierende, vielleicht brilliante Idee, aber auch nicht ganz unproblematisch und natürlich auch sehr spekulativ (wer hätte von Penrose auch anderes erwartet? :wink: ).
Die Details müsste ich dem erwähnten Thema erst wieder nachlesen - und den Thread heraussuchen (falls du ihn nicht findest, kann ich das tun).
FKM hat geschrieben:Das ist für mich sozusagen der springende Punkt. Unter dem Begriff Urknall verstehe ich die Entstehung aus einem "Punkt" und dann müsste das Universum (oder "Kosmos" nach der Definition von gravi) auch endlich sein. Unter der Annahme, dass das Universum kugelsymmetrisch und für alle Beobachter gleich aussieht (so wie es in den Heidelberger Vorträgen formuliert wurde), folgt eine positive Krümmung (und sei sie wegen der Inflation noch so nahe bei 0).
Umgekehrt: nimmt man, dass das Universum die Raumkrümmung 0 hat, also flach ist, dann muss es unter diesen Voraussetzung doch unendlich groß sein? (Oder ist eine Topologie, wie die eines Fußballs, denkbar, in der der Raum endlich und trotzdem flach, homogen und isotrop ist?)
Dann kann das Universum aber nicht mehr aus etwas entstanden sein, was man üblicherweise unter einem Urknall versteht. Der Begriff "unendlich großer Urknall" ist ja eigentlich ein Widerspruch in sich.
Der Punkt der dich in die gedankliche Sackgasse führt ist aus meiner Sicht folgender:

Du betrachtest das Universum gedanklich von außen und bewertest dann:
"Ah, das ist ein Punkt, das ist endlich und so und so gekrümmt und das hier ist unendlich, usw. ..."

Es ist aber so, dass es mathematisch keinen zwingenden Grund gibt ein "Außen" annehmen zu müssen.
Falls aber kein "Außen" existiert, verschwindet auch die damit zusammenhängende Perspektive und auch alle damit zusammenhängenden Eigenschaften.
Außerdem gibt es logische Gründe, die uns als Einwohner dieses Universums verbieten ein "real-für-uns-existierendes-Außen" sinnvoll annehmen -oder auch nur denken zu können.
Ob unser Universum also überhaupt -von außen gesehen- existierende Eigenschaften hat ist unklar - und falls diese existieren, können sie sich von den Inneneigenschaften völlig unterscheiden.
Deshalb darf ich sagen: Vergiss die Außenperspektive! Richte deine Gedanken alleine auf die Innenperspektive!

Demzufolge sind alle Eigenschaften unseres Universums, incl. seiner Ausdehnung, seinem Alter und seinem Zustand im Urknall zunächst einmal von innen zu sehen, als rein intrinsische Eigenschaften.
Und genau deshalb ist es möglich, dass das Universum schon in seinem Urknall unendlich ausgedehnt war - von innen gesehen! (Von außen gesehen kann es genau dort wiederum auch endlich oder auch ein Punkt sein, oder... Es muss aber nicht!)
"Unendlich" bedeutet in dem Zusammenhang ja nur das Fehlen der inneren Eigenschaften "räumliches Ende" und "zyklisch in sich geschlossen sein" (wie z.B. eine Kugeloberfläche).
Das ist z.B. auch dann möglich, wenn von innen gesehen noch gar kein Raum bzw. Abstand als eindeutig fixierbare Messgröße beobachtbar ist.
"Urknall" bedeutet dann nur "sehr dichter Zustand" mit sehr kleinem Skalenfaktor. (An "unendlich dicht" glaubt in dem Zusammenhang heute kaum noch einer.)
Dieser Skalenfaktor, der als intrinsische Eigenschaft auftaucht, ist in seiner Existenz jedoch unabhängig davon, ob das Universum im Urknall endlich oder unendlich ausgedehnt war.

Ich denke, das ist der springende Punkt.

Zu deiner Frage zur Topologie:
Soweit ich weiß, ja!

Beste Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Skeltek » 18. Dez 2013, 09:46

Kann mich da Seeker nur anschließen.
Stelle dir einen nach unten geöffneten Kegel vor in dem du dich befindest und eigentlich nur nach unten oder nur ganz leicht schräg fallen kannst.
Obwohl die gegenwärtige Querschnittsfläche nur endlich ist, kannst du den Rand nie erreichen, da du eher zur "Öffnung" unten fällst als seitlich fliegen kannst.
Jede "Richtung" die du fliegen könntest ist gleichzeitig in die Zukunft gerichtet. Man kann keinen Rand erreichen oder erkennen, der sich mit c von einem weg bewegt.
Man könnte sich jetzte fragen, was mit den Sternen usw ist, die sich bereits in der Nähe des Randes befinden, allerdings würde dieser Ort zeitlich hinterherhinken, da er sich in der Vergangenheit befindet(nimmt man an, daß an diesem Rand selbst eine Kegelspitze ist, befände sich der Abschnitt des Universums selbst in einem Stadium der weit in der Vergangenheit nahe dem Urknall liegt).
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 18. Dez 2013, 10:37

Noch kurz an dich Fuzzlix:
Deinem ersten Beitrag hier hat ja schon positronium geantwortet.
Ich stimme dort völlig mit ihm überein.

Mit deinem zweiten Beitrag habe ich keine Probleme. Das erscheint mir schlüssig.

Und noch an dich, gravi:
gravi hat geschrieben:Na, ist das Bild nicht schön und einleuchtend?
Ja, ist es! Zumindest ist es schon gut untermauert. Stimmen muss es deshalb natürlich noch lange nicht.
Aber so ist das nun mal in dem Bereich...

Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 18. Dez 2013, 11:13

Und noch ein kurzer Nachtrag:
FKM hat geschrieben:Unter dem Begriff Urknall verstehe ich die Entstehung aus einem "Punkt" und dann müsste das Universum (oder "Kosmos" nach der Definition von gravi) auch endlich sein.
Zu bedenken ist hier, dass selbst der Übergang "Punkt->endlich ausgedehntes Universum" schon ein Unendlichkeitsübergang ist (denn ein Punkt hat die Ausdehnung Null und 0*x ist stets Null).
Damit ist auch diese Vorstellung schon so problematisch, dass das so nicht sein kann.

Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von positronium » 18. Dez 2013, 14:29

Fuzzlix hat geschrieben:Nun können wir den Raum ausgehend von dieser Planckwelt beschreiben, sagen wir beispielhaft einen 10 Plancklängen großen und 10 planck-Zeiten alten Raum - ein ziemliches "Mini-Universum". Nun können wir uns natürlich fragen, was ausserhalb dieses Universums ist. Oder besser: Was ist da ausserhalb und was bekommen wir davon mit?
Wenn das Universum offen ist, ja. Dann muss man nur unterscheiden zwischen dem Bereich des Raumes, in dem bereits Felder angekommen sind, und dem übrigen, falls letzteres überhaupt "etwas" ist.
Wenn es geschlossen ist, muss es kein ausserhalb geben, bzw. man kann nicht unbedingt über Entfernungen einen Punkt dort bestimmen.
Fuzzlix hat geschrieben:Der Knackpunkt ist: Diese Beschreibung braucht Zeit! Also wenn meine Raumbeschreibung an dem 20 planck-Längen entfernten Objekt angekommen ist, dann ist mein Universum gealtert! Es ist nicht mehr nur 10 Planckzeiten alt sondern eben 20 Planckzeiten.
Das verstehe ich nicht. Eine Beschreibung ist kein Prozess. Wie sollte sie Zeit brauchen?

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von positronium » 18. Dez 2013, 14:38

FKM hat geschrieben:Der Begriff "unendlich großer Urknall" ist ja eigentlich ein Widerspruch in sich.
Nein, "Urknall" heisst ja nur, dass etwas von einem bestimmten Zeitpunkt an zu expandieren begann. Der Begriff sagt nichts darüber aus, welche Eigenschaften dieser "Gegenstand" hatte.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 18. Dez 2013, 15:55

positronium hat geschrieben:
Fuzzlix hat geschrieben:Der Knackpunkt ist: Diese Beschreibung braucht Zeit! Also wenn meine Raumbeschreibung an dem 20 planck-Längen entfernten Objekt angekommen ist, dann ist mein Universum gealtert! Es ist nicht mehr nur 10 Planckzeiten alt sondern eben 20 Planckzeiten.
Das verstehe ich nicht. Eine Beschreibung ist kein Prozess. Wie sollte sie Zeit brauchen?
Gut, gehen wir also von einer Fragestellung aus, dass wir wissen wollen, was da oder dort ausserhalb unseres Universums sei. Nun können wir die verschiedensten Theorien aufstellen was da sei - es bleiben vorerst im besten Falle Theorien und im schlimmsten Fall einfach Unfug und Spinnerei. Wie können wir nun eine gute Theorie von einer weniger guten Spinnerei unterscheiden? Indem wir die Theorie testen und überprüfen!
Stellen wir beispielhaft die Theorie auf, dass nicht weit ausserhalb unseres Universums lauter Weltraumflöhe existieren. Das ist eine scheinbar gute Theorie, denn ich kann sie nicht falsifizieren. Warum nicht? Weil von da wo ich die Flöhe vermute, noch keinerlei Information (sprich: Licht) bis zu uns gedrungen ist (und vielleicht nie dringen wird). Auf jeden fall wird jede Information über die Weltraumflöhe eine gewisse Zeit brauchen um bis zu uns zu gelangen. und schneller als mit Lichtgeschwindigkeit geht es nun einmal nicht.

Zurück zu Deiner Frage:

a) natürlich kann ich wie Du es wohl tust, das Universum einem Schnappschuss gleich eingefrohren betrachten und beschreiben und dann auch "ausserhalb" des Universums irgendwelche Dinge annehmen. Mir persönlich gelingt es aber nicht, solche Theorien von Spinnereien zu unterscheiden, da ich sie nicht überprüfen kann.

b) Stelle ich die Forderung auf, dass meine in a) getroffene Aussage (Theorie) wissenschaftlichen Kriterien standhalten soll, so muss ich die Überprüfbarkeit der Aussage fordern. Ich muss also mit meinen Weltraumflöhen wechselwirken dürfen und das braucht nun einmal Zeit. Und nach dieser Zeit ist unser Universum nicht mehr das Universum von heute - es ist gealtert.

Viele Grüße
Fuzzlix.
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von positronium » 18. Dez 2013, 16:07

Eine Überprüfung einer Theorie braucht Zeit, da stimme ich Dir zu. Das ist aber die Überprüfung, also ein Prozess, nicht die Beschreibung selbst.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 18. Dez 2013, 16:27

Fuzzlix, ich glaube du begibst dich ein wenig aufs Glatteis...

Deiner Argumentation entnehme ich einfach das, was ich schon gesagt habe: Was außerhalb des Universums ist, ist uns verschlossen.
Daher kann man sich auf den Standpunkt stellen, dass es recht sinnlos ist sich darüber zu unterhalten.
Das akzeptiere ich. Aber viel mehr ist dort auch nicht für mich.

Du musst aber aufpassen, wenn du Aussagen triffst, wie "es braucht Zeit, bis Informationen von außerhalb des Universums zu uns vordringen können".
Damit argumentierst du doch auf gerade der Ebene, die du ablehnst, nicht?
Es braucht keine Zeit, weil dort keine Zeit IST und auch kein Raum (zumindest nicht für uns nachweisbar) und dort IST auch Nichts (zumindest ebenso nicht für uns nachweisbar), keine Weltraumflöhe, aber auch sonst nix!

Grüße
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 18. Dez 2013, 18:00

seeker hat geschrieben:Deiner Argumentation entnehme ich einfach das, was ich schon gesagt habe: Was außerhalb des Universums ist, ist uns verschlossen.
Daher kann man sich auf den Standpunkt stellen, dass es recht sinnlos ist sich darüber zu unterhalten.
Das akzeptiere ich. Aber viel mehr ist dort auch nicht für mich.
Da sind wir ja bei einander. Auch für mich ist diese Frage sinnfrei.
seeker hat geschrieben:Du musst aber aufpassen, wenn du Aussagen triffst, wie "es braucht Zeit, bis Informationen von außerhalb des Universums zu uns vordringen können".
Damit argumentierst du doch auf gerade der Ebene, die du ablehnst, nicht?
Richtig. Deshalb habe ich ja auch versucht mich so vorsichtig wie möglich auszudrücken nach dem Motto: "Unter der Annahme, dass estwas von aussen in unser Universum vordringen kann". Ich halte diese Annahme auch für sehr fragwürdig.
seeker hat geschrieben:Es braucht keine Zeit, weil dort keine Zeit IST und auch kein Raum (zumindest nicht für uns nachweisbar) und dort IST auch Nichts (zumindest ebenso nicht für uns nachweisbar), keine Weltraumflöhe, aber auch sonst nix!
kein Widerspruch meinerseits :)

Viele Grüße.
Fuzzlix.
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von gravi » 18. Dez 2013, 19:09

Ich möchte auch noch einmal kurz auf das "Außerhalb" zurück kommen:

Claro, ob es das gibt lässt sich nicht überprüfen/nachweisen - alles sind nur Mutmaßungen im Rahmen unserer Vorstellungen. Vielleicht aber, um auf mein obiges "schönes Bild" zurück zu greifen, gibt es gar kein Außerhalb, wir sind einfach mitten drin. Und zwar in dem, aus dem unser Kosmos entstand.
Was ist denn unser All, eine nach "außen" hin geschlossene Blase mit einer Haut wie ein Luftballon, in den die Weltraumflöhe nicht eindringen und wir Erdlinge nicht durchdringen können?

Der Urknall hat doch einfach in dem "ETWAS" ein Gebilde erzeugt, dass sich nur durch die Anwesenheit von ein wenig Materie/Energie unterscheidet. Zu deren Anwesenheit gehören dann die Eigenschaften Raum und Zeit. In einem flachen Kosmos, in welchem wir uns scheinbar befinden, ist in Äonen alle Materie aber wieder verschwunden, hat sich aufgelöst. Damit verschwinden auch Raum und Zeit - und es gibt auch keine "Blase" mehr - die gab es nie.

Okay, das ist auch nur eine Spinnerei von mir, niemand kann sagen wie es in der Realität ist. Aber dieses "Modell" lässt dann auch andere Kosmen zu, die unabhängig von unserem entstehen und vergehen. Ebenso könnte auch unserer eine einmalige Sache sein. Ich befürchte, wir werden es nie erfahren.

Nun könnte man ja noch behaupten, dass der Urknall zwar aus einer Winzigkeit entstand in diesem "ETWAS", also eine geringe, endliche Größe hatte, aber gleichzeitig in diesem unendlichen "ETWAS" schwimmt. Da man aber darin nicht messen kann, weil es nichts gibt oder wir es nicht können, kann es auch nicht unendlich sein.
Ich denke, die Natur kennt den von uns geprägten Begriff "unendlich" überhaupt nicht. Den haben wir erfunden um etwas so Großes/Kleines zu beschreiben, das wir mit unserem Vermögen nicht mehrerfassen können. Dieser Begriff ist einfach unsinnig. Oder kann sich jemand etwas unter der Zahl 10[up]googol[/up] noch etwas Sinnvolles vorstellen, das in der Natur verwirklicht ist? Und diese Zahl ist noch verdammt klein gegenüber unendlich...

Schönen Gruß
gravi
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von Fuzzlix » 18. Dez 2013, 19:31

@Gravi
Da kann ich dir nur zustimmen. Woher kam der Begriff des Unendlichen überhaupt? aus der Philosophie?. Auf jeden Fall hat diesen Begriff irgendwann die Mathematik übernommen und sich damit geschickt um den Begriff der Unbestimmtheit "gemogelt". (Zur Verteidigung der Mathematiker muss ich sagen, dass dem Begriff der Unbestimmtheit vor der Quantenmechanik wohl auch nicht sonderlich viel Bedeutung beigemessen wurde.)

viele Grüße.
Fuzzlix.
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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von FKM » 18. Dez 2013, 22:21

seeker hat geschrieben:Du betrachtest das Universum gedanklich von außen und bewertest dann:
"Ah, das ist ein Punkt, das ist endlich und so und so gekrümmt und das hier ist unendlich, usw. ..."
..
Deshalb darf ich sagen: Vergiss die Außenperspektive! Richte deine Gedanken alleine auf die Innenperspektive!
Ich weiß nicht, ob sich hier jemand 4- oder gar 10-dimensionale gekrümmte Raumzeiten vorstellen kann. Ich kann es jedenfalls nicht, und mir fehlt auch das mathematische Rüstzeug zum rechnen. Also bin ich auf Bilder und Modelle angewiesen, wie sie ja in der Literatur und auch auf der Website abenteuer-universum.de verwendet werden, also zum Beispiel der aufgeblasene Luftballon, die elastische Gummidecke, der Fußball, Donat, Trichter. Das heißt ja nicht, dass ich annehme, man (oder ein fliegendes Spaghettimonster) könne das Universum von "außen" "beobachten". Die Bilder und Modelle dürfen dann halt nicht mit der "Wirklichkeit" verwechselt werden, sondern müssen wieder in die "intrinsische" Perspektive zurück übersetzt werden, sind aber hilfreich und auch notwendig für ein erweitertes Verständnis, aus dem sich neue Fragestellungen ergeben, die dann auch wieder aus der intrinisischen Perspektive überprüft werden können.

Die Frage, ob das Universum unendlich ist, hängt ja eng zusammen mit der Geometrie und Topologie, ich darf da mal hinweisen auf:
http://abenteuer-universum.de/kosmos/ltopo.html hat geschrieben:. "Das Standard- Urknallmodell geht von einem flachen, euklidischen Universum aus, welches sich bis in alle Ewigkeit ausdehnt und damit möglicherweise unendlich groß wird. Wenn dem so ist, müssten Strukturen der Hintergrundstrahlung auch beliebig groß sein können. Nicht so im Luminetschen (Fußball) Universum: es ist endlich und es kann deshalb auch keine Fluktuationen in der Temperatur der Hintergrundstrahlung geben, die größer als das Universum selbst wären."

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von FKM » 18. Dez 2013, 23:06

seeker hat geschrieben:Zu bedenken ist hier, dass selbst der Übergang "Punkt->endlich ausgedehntes Universum" schon ein Unendlichkeitsübergang ist (denn ein Punkt hat die Ausdehnung Null und 0*x ist stets Null).
Damit ist auch diese Vorstellung schon so problematisch, dass das so nicht sein kann
Mit dem Begriff "Punkt" war auch kein mathematischer Punkt gemeint, sondern dass das Universum am Anfang, wenn es zum erstem Mal sinnvoll ist, eine Ausdehnung zu definieren, wirklich winzig groß (in der Größenordnung von Planck-Längen?), aber endlich war. Sogar Harald Lesch hat einmal den Begriff "Punkt" verwendet: http://www.br.de/fernsehen/br-alpha/sen ... _x100.html
positronium hat geschrieben:
FKM hat geschrieben:Der Begriff "unendlich großer Urknall" ist ja eigentlich ein Widerspruch in sich.
Nein, "Urknall" heisst ja nur, dass etwas von einem bestimmten Zeitpunkt an zu expandieren begann. Der Begriff sagt nichts darüber aus, welche Eigenschaften dieser "Gegenstand" hatte.
Laut Wikipedia bezeichnet der Urknall "die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität". Ich gebe zu, dass ich bisher dachte, damit sei die Entstehung eines winzigen endlich großen, salopp formulierten "Punktes" gemeint, der dann zunächst unvorstellbar schnell expandierte. Denn das ist das Bild, das die allermeisten Bücher, Artikel und Videos, die ich kenne, vermitteln. Doch damit lag ich falsch. Die Urknall-Singularität ist (rechnerisch) ein Zustand unendlicher Dichte und Temperatur, ohne Aussage über oder Beschränkung der räumlichen Ausdehnung (also anders als die Singularität in schwarzen Löchern). Jetzt habe ich auch wieder die Stelle in Brian Greenes "Der Stoff, aus dem der Kosmos ist" gefunden, in der es heißt:
Brain Greene, S.287-288 hat geschrieben:Doch wenn das Universum räumlich unendlich ist, gab es im Augenblick des Urknalls bereits eine räumlich unendliche Ausdehnung.

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Re: Unendlich großer Urknall?

Beitrag von seeker » 19. Dez 2013, 08:08

FKM hat geschrieben:Ich weiß nicht, ob sich hier jemand 4- oder gar 10-dimensionale gekrümmte Raumzeiten vorstellen kann. Ich kann es jedenfalls nicht, und mir fehlt auch das mathematische Rüstzeug zum rechnen. Also bin ich auf Bilder und Modelle angewiesen, wie sie ja in der Literatur und auch auf der Website abenteuer-universum.de verwendet werden, also zum Beispiel der aufgeblasene Luftballon, die elastische Gummidecke, der Fußball, Donat, Trichter. Das heißt ja nicht, dass ich annehme, man (oder ein fliegendes Spaghettimonster) könne das Universum von "außen" "beobachten". Die Bilder und Modelle dürfen dann halt nicht mit der "Wirklichkeit" verwechselt werden, sondern müssen wieder in die "intrinsische" Perspektive zurück übersetzt werden, sind aber hilfreich und auch notwendig für ein erweitertes Verständnis, aus dem sich neue Fragestellungen ergeben, die dann auch wieder aus der intrinisischen Perspektive überprüft werden können.
Ich denke du siehst das schon richtig.
Wir sind auch irgendwo auf Bilder angewiesen, wenn wir uns irgendetwas vorstellen (können) wollen, dürfen aber nicht vergessen, dass diese alle z.T. richtig und z.T. falsch sind, heißt:
Wenn man mit Bildern arbeitet besteht die Kunst darin, das Richtige vom Falschen im Bild unterscheiden zu können.

Mein Gedankengang war folgender:
Wenn du nun diese verschiedenen möglichen Außen-Vorstellungsbilder vom Universum nimmst, dann bemerkst du sicher, dass du von unendlich ausgedehnten Universen kein Außenbild erzeugen kannst, von endlich ausgedehnten aber schon (natürlich muss man dabei immer eine bis mehrere Dimensionen gedanklich weglassen).

Wenn du nun daraus schlussfolgerst, dass es keine unendlich ausgedehnten Universen geben kann, dann liegst du aber falsch.
Du hast in dem Fall das Außenperspektive-Bild einfach überstrapaziert.

Genauso ist es beim Urknall:
Du kannst dir diesen von außen z.B. als kleinen Punkt oder kleine Kugel vorstellen, nicht aber als etwas unendlich Ausgedehntes.
Wenn du nun daraus schlussfolgerst, dass es keinen unendlich ausgedehnten Urknall geben kann, dann liegst du genauso falsch.
Auch hier hast du das Außenperspektive-Bild einfach nur überstrapaziert.

Wenn du aus dieser Sackgasse entkommen willst, ist es nötig die Innenperspektive zu bemühen.
Das war eigentlich schon alles, womit ich dir weiterhelfen wollte.
(OK, das mit "vergiss die Außenperspektive VÖLLIG" war vielleicht etwas übertrieben formuliert... :wink: )
FKM hat geschrieben:Die Frage, ob das Universum unendlich ist, hängt ja eng zusammen mit der Geometrie und Topologie...
Sicher!

Das Problem, das ich bei den derzeit untersuchten Topologien vermute ist:
Wir können derzeit nur hoffen manche Topologien ausschließen zu können, die nicht zur Datenlage passen.
Damit ist man aber noch lange nicht fertig.
Bei den dann übrig-gebliebenen Topologien - uns sei es im Idealfall nur eine - wäre ja dann noch ein Modell zu erstellen, das uns (kausal) sagt, warum gerade diese Topologie entstanden ist und keine andere. Ich glaube, dass wir noch weit davon entfernt sind, das zu können.

Beste Grüße
seeker
Grüße
seeker


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