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Rotverschiebung am Rand vom Universum

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
aldi
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Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von aldi » 5. Mai 2017, 13:41

Ich bin Laie, wage mich trotzdem Fragen zu stellen. Es ist reine Neugierde.
Viele Dinge sind schwierig zu verstehen.
Nun offene Fragen zur Rotverschiebung. Insbesondere interessiert mich die Rotverschiebung im Grenzbereich am Rand vom Universum.

Interessant:
Abenteuer Universum Foren-Übersicht Kosmologie
Unter Thema
Expansion und Wellenlänge, Verlauf?
….
Gegen 0 würde er bei erhaltener Flachheit, also ΩT=ΩR+ΩM+ΩK+ΩΛ=1, konvergieren wenn es keine dunkle Energie ΩΛ gäbe. Da die dunkle Energie ca. 70% beträgt ist ΩΛ=0.7, und nach Friedmann mit H(a)=H0√(ΩR/a⁴+ΩM/a³+ΩK/a²+ΩΛ) wobei a der Skalenfaktor ist, wird in der Zukunft wenn a sehr groß ist unter der Wurzel nur noch ΩΛ übrigbleiben, das heißt der Hubbleparameter konvergiert auf √(0.7)=84% des heutigen Wertes zu. Dessen ist man sich ziemlich sicher, die anderen Konfigurationen werden eher aus theoretischem Interesse gelehrt.
1.Davon besonders:
… Da die dunkle Energie ca. 70% beträgt ist ΩΛ=0.7, ….
DE wird in die Berechnung mit einbezogen, obwohl DE im Detail nicht direkt erklärbar ist, ähnlich der Gravitation.
Deshalb die Frage:
1. Ab welcher Zeit wirkt die DE aufdie Rotverschiebung/ Licht, gemeint vor während oder nach der Inflation?
2. In welcher Zone am Rand vom Kosmos wirkt die DE, gemeint ist, ob die DE unabhängig vom Higgsfeld auf das Universum wirken kann?
3. Licht gibt verliert Energie, indem Licht die Wellenlänge verändert. Verliert Licht Energie durch die DE?
4. Oder das Gegenteil, gewinnt Licht Enerie durch DE?

Wohlgemerkt, alle Fragen sollen sich ausschließlich auf den Grenzbereich beziehen, also am Rand vom Universum.

astrop hat geschrieben: ↑
26. Mär 2017, 19:43
Die Fluchtgeschwindigkeit v mal 365,25*24*3600s gerechnet und noch multipliziert mit der Dauer, die das Licht unterwegs war (13,2 Mrd Jahre).

Das bringt nix, das Licht hat in 13.8 Mrd. Jahren ja nicht 13.8 Mrd Lichtjahre sondern 46 Mrd. Lichtjahre zurückgelegt.

2 .Davon besonders:
… das Licht hat in 13.8 Mrd. Jahren ja nicht 13.8 Mrd Lichtjahre sondern 46 Mrd. Lichtjahre zurückgelegt.

Das verstehe ich nicht.
Steht es im Zusammenhang der Überlichtgeschwindigkeit durch die Inflation?

Nachtrag
Wohlgemerkt, alle Fragen sollen sich ausschließlich auf den Grenzbereich beziehen, also am Rand vom Universum.
Grenzbereiche sind schwierig, deshalb sind es offene Fragen.
Thesen oder Links als Antwort und/ oder Hinweis, für Hilfe allgemein etwas besser zu verstehen, gerne doch.

MfG
Aldi

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seeker
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 5. Mai 2017, 14:45

Hallo aldi,
erst einmal herzlich willkommen!

Bei den Dingen, die sich auf kosmologische Modelle beziehen, hoffe ich auf eine präzisere Antwort von unseren Leuten mit mehr mathematisch-theoretischem Verständnis, die können das besser.

Ein paar mehr saloppere Dinge kann ich dir aber sagen.

Zunächst einmal aber eine Frage:

Was meinst du mit "Rand des Universums"?
Meinst du damit "den "Rand" des für uns gerade noch sichtbaren Universums"?

Ansonsten hat das Universum nach allem was wir heute wissen in dem Sinne keinen "Rand", zumindest keinen räumlichen (entweder ist der Raum in sich geschlossen, wie z. B. die Oberfläche einer Kugel oder er ist unendlich), allerdings mindestens einen zeitlichen Rand, namentlich den Zeitpunkt des Urknalls, ein nicht-offenes, irgendwann wieder kollabierendes Univerum hätte dann zwei zeitliche Ränder (Big Bang und Big Crunch), nach heutiger Meinung leben wir aber wahrscheinlich nicht in einem solchen.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
2 .Davon besonders:

… das Licht hat in 13.8 Mrd. Jahren ja nicht 13.8 Mrd Lichtjahre sondern 46 Mrd. Lichtjahre zurückgelegt.


Das verstehe ich nicht.
Steht es im Zusammenhang der Überlichtgeschwindigkeit durch die Inflation?
Das steht im Zusammenhang mit dem Umstand, dass sich der Raum dehnt/gedehnt hat, während das Licht zu uns unterwegs war.

Besipiel:

a) Eine Galaxie G habe einen konstanten Abstand zur Erde E von 1 Mrd Lichtjahren.
Sie habe vor 1 Mrd Lj einen Lichtstrahl zu uns losgeschickt, er kommt heute an. Also können wir sagen "A ist heute 1 Mrd LJ von uns entfernt".

b) Eine Galaxie G habe vor 1 Milliarde Jahre einen Abstand zur Erde E von 1 Mrd Lichtjahren gehabt, zu diesem Zeitpunkt werde auch ein Lichtsignal in Richtung zu uns losgeschickt. Während das Licht aber zu uns unterwegs ist, soll sich der Raum zwischen G und E mit konstanter Geschwindigkeit dehnen (also vergrößern, z.B. eine Verdoppelung alle 1 Mrd Jahre).
Frage: Wie weit ist die Galaxie von uns entfernt, wenn das Lichtsignal gerade bei uns eintrifft? Wann trifft es bei uns ein?

Um diese Frage zu beantworten, muss man berücksichtigen, dass für die Zeit, die das Licht für die Strecke braucht, stets nur der Restweg wichtig ist, der noch zurückzulegen ist, nicht aber der schon zurückgelegte Weg. Wenn das Lichtsignal also z.B. schon die halbe Strecke zurückgelegt hat, dann spielt die Raumdehnung nur noch für den Restweg (die restliche Hälfte) eine Rolle und das hat Einfluss darauf, wie lange das Signal zu uns braucht, auf diese Weise aber nicht darauf, wie weit die Galaxie von uns entfernt sein wird, wenn das Signal bei uns eintrifft. Auf diese Entfernung ist die zwischenzeitliche Dehnung der gesamten Strecke relevant.

D.h.:
Wenn wir heute z.B. sagen "Wir sehen hier eine Galaxie, die heute 40 Mrd Lj von uns entfernt ist, deren Licht aber nur 13,8 Mrd Jahre zu uns unterwegs war", dann liegt das daran, dass sich der schon durchquerte Raum des Lichtsignals auch nach der Durchquerung weiter gedehnt hat, was man berechnen kann.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
1. Ab welcher Zeit wirkt die DE aufdie Rotverschiebung/ Licht, gemeint vor während oder nach der Inflation?
Direkt wirkt hier nicht die DE, sondern die Raumdehnung. Auf die Raumdehnung wirkt allerdings die DE als eine unter mehreren Einflussgrößen.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
3. Licht gibt verliert Energie, indem Licht die Wellenlänge verändert. Verliert Licht Energie durch die DE?
4. Oder das Gegenteil, gewinnt Licht Enerie durch DE?
Energie ist nur lokal definierbar, nicht global (=auf das Gesamtuniversum bezogen).
Das Licht verliert durch die Rotverschiebung in dem Sinne auch keine Energie, stattdessen wird seine Energie durch die Dehnung auf einen größeren Raumbereich verteilt.
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von positronium » 5. Mai 2017, 17:51

aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
Insbesondere interessiert mich die Rotverschiebung im Grenzbereich am Rand vom Universum.
Soweit ich weiss, kennt das Standardmodell, weder der Kosmologie noch der Teilchenphysik, einen Rand. Man müsste künstlich Randbedingungen einführen, aber wie sollten die aussehen, wenn man solche heute nicht braucht... und experimentell ist ein Rand, wenn er denn existiert, ohnehin nicht zugänglich.
Deshalb sehe ich nicht, wie man etwas zur Rotverschiebung in diesem Bereich aussagen könnte.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von aldi » 6. Mai 2017, 02:46

seeker hat geschrieben:
5. Mai 2017, 14:45
Hallo aldi,
erst einmal herzlich willkommen!
....

Zunächst einmal aber eine Frage:

Was meinst du mit "Rand des Universums"?
Meinst du damit "den "Rand" des für uns gerade noch sichtbaren Universums"?

Ansonsten hat das Universum nach allem was wir heute wissen in dem Sinne keinen "Rand", zumindest keinen räumlichen (entweder ist der Raum in sich geschlossen, wie z. B. die Oberfläche einer Kugel oder er ist unendlich), allerdings mindestens einen zeitlichen Rand, namentlich den Zeitpunkt des Urknalls, ein nicht-offenes, irgendwann wieder kollabierendes Univerum hätte dann zwei zeitliche Ränder (Big Bang und Big Crunch), nach heutiger Meinung leben wir aber wahrscheinlich nicht in einem solchen.
Danke für Deine Begrüßung!
Und vielen Dank für die ausführlichen Antworten.

Unter Rand vom Universum verstehe irgendeine ungefähr abschätzbare äußerste Zone, oder Abschnitt, Bereich oder Sektor einer äußersten Zone vom sichtbaren Universum.
Ein theoretisch unsichtbares Universum darf dazu gehören, mehr oder weniger. Insofern ob DE in unserem Universum entstehen konnte, also deshalb direkter zu Universum gehören könnte oder auch nicht, es wäre dann eine kaum abschätzbare Größe, oder eine nicht abschätzbare Größe als nicht sichtbares Universum.

Nachtrag
Pendant, direkt vom Urknall selbst gibt es keine Kenntnis.
Offene Frage:
Was könnte DE in dieser Rolle spielen?
Bringt es auf den Weg nach Frage von Universen?
http://diepresse.com/home/science/49935 ... -Universen

MfG
Aldi

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von tomS » 6. Mai 2017, 09:57

Ich rate dazu, die dunkle Energie nicht als mystisches Gebilde zu verstehen, sondern zunächst einfach von der kosmologischen Konstante zu sprechen; dabei handelt es sich um eine zweite Konstante - zusätzlich zur Newtonschen Gravitationskonstanten - und um eine von prinzipiell unendlich vielen möglichen Konstanten- im Rahmen der Feldtheorie des Gravitationsfeldes = der Geometrie der Raumzeit.
Gruß
Tom

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 6. Mai 2017, 11:40

aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 02:46
Unter Rand vom Universum verstehe irgendeine ungefähr abschätzbare äußerste Zone, oder Abschnitt, Bereich oder Sektor einer äußersten Zone vom sichtbaren Universum.
Es sieht im Moment danach aus (d.h. es gibt einige Indizien dafür), dass unser Universum (räumlich) sehr viel größer als der(von uns) davon beobachtbare Teil ist - und zwar schon ganz ohne andere Multiversums-Raumzeitblasen per ewiger Inflation oder dergleichen. Zeitlich können wir derzeit scheint's schon fast bis zum Rand schauen, namentlich bis ca. 400.000 Jahre nach dem Urknall (also dem "Zeitpunkt Null"): bis zur CMB.

Zum beobachtbaren Universum:
https://de.wikipedia.org/wiki/Beobachtbares_Universum

Wir können also etwa 13,8 Mrd Jahre in die Vergangenheit schauen und direkt ca. 40 Millionen Lichtjahre in den Raum hinaus, indirekt ca. 46,6 Milliarden Lichtjahre.
Wir haben keine direkte Kenntnis über Objekte, die vor 13,x Mrd LJ weiter als 40 Millionen LJ von uns entfernt waren.

Das hier...
http://diepresse.com/home/science/49935 ... -Universen
... ist philosophische Reflektion. Möchtest du eine solche Diskussion führen? Falls ja: Können wir gerne tun.

Zur DE:
Die dunke Energie heißt derzeit "dunkel", weil man nicht weiß, was das ist. Man weiß nicht einmal genau, ob sie überhaupt existiert.
Deshalb können wir nur dann sinnvoll über DE und ihre Auswirkungen sprechen, wenn wir die Richtigkeit eines heute noch nicht genügend abgesicherten Modells voraussetzen - eines unter vielen, zumindest unter vielen möglichen Varianten. Welches sollen wir da wählen, ohne Willkür?
Man kann das, man muss nicht. Wichtig ist hier aber zu verstehen, dass ein Modellbezug bei einer solchen Betrachtung unabdingbar ist.

Tom sagte, dass man zunächst besser von der kosmologischen Konstante und ihren Auswirkungen sprechen sollte, weil man sich in dem Bereich noch nicht so weit aus dem Fenster lehnen muss, besser abgesicherte und gleichzeitig weniger weitreichende Modelle als Bezug wählen kann. Das macht die Sache dann weniger spekulativ, wobei wir selbst dort um gewisse, unbewiesene Grundannahmen nicht herumkommen.

Meine Frage an dich ist daher im Moment:
Möchtest du hier lieber ein weniger abgesichertes Modell (DE) voraussetzen oder lieber ein besser abgesichertes Modell (KK) - und welches?
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von aldi » 6. Mai 2017, 12:41

positronium hat geschrieben:
5. Mai 2017, 17:51
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
Insbesondere interessiert mich die Rotverschiebung im Grenzbereich am Rand vom Universum.
Soweit ich weiss, kennt das Standardmodell, weder der Kosmologie noch der Teilchenphysik, einen Rand. Man müsste künstlich Randbedingungen einführen, aber wie sollten die aussehen, wenn man solche heute nicht braucht... und experimentell ist ein Rand, wenn er denn existiert, ohnehin nicht zugänglich.
Deshalb sehe ich nicht, wie man etwas zur Rotverschiebung in diesem Bereich aussagen könnte.
Besonders:
... Man müsste künstlich Randbedingungen einführen, ...
Konkret ist Rand immer nur relativ ...
Behauptung:
1. Es gibt keinen Rand kann bedeuten, dass das Universum unendlich ist. Das bedeutet möglicherweise oder theoretisch, der Urknall hat das Universum nicht erschaffen, allenfalls einen quasi unendlich kleinen Teil davon.
2. Es ist kein Rand lokalisierbar. Es bedeutet Ungewissheit.
3. Es gibt keinen Rand weder in der Kosmologie usw. bedeutet auch unbekannte und/ oder offene, fehlende Definition.

Fazit
Sich festlegen wäre eigentlich im gewissen Sinn Willkür, oder der Beweis ist nicht möglich.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von positronium » 6. Mai 2017, 12:50

aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
1. Es gibt keinen Rand kann bedeuten, dass das Universum unendlich ist. ...
Unendlich oder geschlossen.
aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
... Das bedeutet möglicherweise oder theoretisch, der Urknall hat das Universum nicht erschaffen, allenfalls einen quasi unendlich kleinen Teil davon.
Das sehe ich anders, weil der Urknall ja auch unendlich weit ausgedehnt gewesen sein kann.
aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
2. Es ist kein Rand lokalisierbar. Es bedeutet Ungewissheit.
Ja.
aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
3. Es gibt keinen Rand weder in der Kosmologie usw. bedeutet auch unbekannte und/ oder offene, fehlende Definition.
Man weiss es einfach nicht; von daher: Ja.
aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
Fazit
Sich festlegen wäre eigentlich im gewissen Sinn Willkür, oder der Beweis ist nicht möglich.
Ich denke, dass im Rahmen mancher Modelle eine Festlegung auf Grundlage theoretischer Betrachtungen möglich ist. Ob das aber der Natur entspricht, steht auf einem anderen Blatt.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 6. Mai 2017, 13:18

positronium hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:50
Das sehe ich anders, weil der Urknall ja auch unendlich weit ausgedehnt gewesen sein kann.
Genau, das ist ein häufiges Missverständnis: "Urknall" bedeutet nicht nowendig einen extrem kleinen Beginn, sondern einen extrem dichten Beginn.
Es ist durchaus im Bereich der Möglichkeit, dass das Universum schon zu Beginn im Urknall unendlich ausgedehnt war.

Falls es das nicht war und wir dennoch einen Rand postulieren würden, müssten wir das kosmologische Prinzip opfern, denn so ein Rand wäre ein ausgezeichneter Bereich des Universums, also nix mit Isotropie und Homogenität. Theoretisch wär sowas auch nicht leicht zu modellieren, ohne äußerst gekünstelt zu wirken.
Deshalb geht man von folgendem aus: Falls das Universum räumlich endlich ist, dann ist der Raum in sich geschlossen, also randlos.
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von Pippen » 6. Mai 2017, 14:50

seeker hat geschrieben:
5. Mai 2017, 14:45
Ansonsten hat das Universum nach allem was wir heute wissen in dem Sinne keinen "Rand", zumindest keinen räumlichen (entweder ist der Raum in sich geschlossen, wie z. B. die Oberfläche einer Kugel oder er ist unendlich)
Wenn das Universum in sich geschlossen wäre, dann hätte es - von außen gesehen - doch sehr wohl einen Rand, oder? Eine Kugeloberfläche (in einem angenommenen 3D-Koordinatensystem) hat zwar keinen Rand, aber - von außen betrachtet - hätte sie den natürlich sehr wohl, nämlich: die Grenze zwischen den Punkten der Kugeloberfläche und den Punkten außerhalb. Das Problem ist dann: Dürfen wir uns das Universum "von außen" vorstellen, so wie wir uns die Kugeloberfläche von außen vorstellen können? Ich sehe keinen Grund, warum wir nicht so tun können, als ob.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 6. Mai 2017, 15:06

Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Wenn das Universum in sich geschlossen wäre, dann hätte es - von außen gesehen - doch sehr wohl einen Rand, oder?
In dem Fall: Einen 3D- oder (je nach dem) 4D-Rand ja, aber kein Objekt im Raum könnte diesen Rand erreichen oder sehen, IM Raum existierte dieser Rand schlichtweg nicht.
Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Das Problem ist dann: Dürfen wir uns das Universum "von außen" vorstellen, so wie wir uns die Kugeloberfläche von außen vorstellen können? Ich sehe keinen Grund, warum wir nicht so tun können, als ob.
Ja. Es gibt aber umgekehrt auch keinen stichhaltigen Grund, warum wir das tun sollten (außer als Krücke zur Imagination). Im Rahmen unserer modellhafter Beschreibung der Natur gibt es jedenfalls derzeit und m.W.n. keinen das zu tun, unser Universum in einen Hyperraum einzubetten (der ja eh unbeobachtbar wäre), obwohl möglich.

In dieser Situation schlägt Ockhams Razor zu: Keine Annahmen machen, die nicht unbedingt nötig sind!
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von positronium » 6. Mai 2017, 15:09

Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Wenn das Universum in sich geschlossen wäre, dann hätte es - von außen gesehen - doch sehr wohl einen Rand, oder?
Das kann, aber muss nicht sein.
Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Eine Kugeloberfläche (in einem angenommenen 3D-Koordinatensystem) hat zwar keinen Rand, aber - von außen betrachtet - hätte sie den natürlich sehr wohl, nämlich: die Grenze zwischen den Punkten der Kugeloberfläche und den Punkten außerhalb.
Das hängt davon ab, wie der Raum formuliert ist, nämlich ob ein Zusammenhang in diese Richtung, also senkrecht zu unseren 3+1 Dimensionen besteht.
Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Das Problem ist dann: Dürfen wir uns das Universum "von außen" vorstellen, so wie wir uns die Kugeloberfläche von außen vorstellen können? Ich sehe keinen Grund, warum wir nicht so tun können, als ob.
Ich denke, dass es dabei weniger um ein Dürfen oder Können, sondern vielmehr um die Sinnhaftigkeit geht. Bis jetzt gibt es keinen Hinweis darauf, dass der oben angesprochene Zusammenhang existiert; es können auch alle natürlichen Phänomene in 3D beschrieben werden.
Um bildlich zu bleiben: Man könnte sich das Universum als einzelne Zwiebelschale auf einer unendlich dick mit Schalen bewachsenen Zwiebel vorstellen, wobei auf der Zwiebel in radialer Richtung, also zwischen Schale und Nachbarschale keine Wechselwirkung stattfindet. Warum sollte man sich alle Schalen vorstellen, wenn man sein eigenes Universum/seine Schale widerstandslos von den anderen trennen kann.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von Pippen » 6. Mai 2017, 16:02

@seeker, positronium: Nehmen wir uns eine Einheitskugel, Nullmittelpunkt (0,0,0), und tun sie in ein 3-dimensionales Koordinatensystem. Jetzt können wir doch genau den Rand dieser Kugel bestimmen, nämlich alle (P)unkte P_kugelrand der Kugeloberfläche. Alle P > P_Kugelrand wären damit außerhalb der Kugel. Genauso können wir so den Rand der Kugeloberfläche bestimmen, auch der wäre P_kugelrand (d.h. die Kugeloberfläche wäre gleichzeitig ihr Rand) und hier wären alle P >/< P_kugelrand außerhalb der Kugeloberfläche. Beim Universum wird's nun etwas komplizier, weil dort die Kugel/Donut/Sattel/... selbst ein Raum wäre, so dass unser Koordinatensystem ein Überraum sein müsste, in dem der Subraum (Universum) ein Objekt wie eine Kugel wäre, aber das Prinzip bleibt doch gleich, oder? Damit könnte es bei allen geschlossenen Formen ein "außerhalb" geben, auch beim Universum, und damit einen Rand. Das führt rein theoretisch sofort zu einem unendlich-unbegrenzten Universum, weil man dieses Spiel endlos fortsetzen könnte, wobei dann eben die Frage wäre, ob die Realität dem Denken irgendwo eine Grenze setzt. Ich kann mir ja schließlich auch eine unendlich breite Angela Merkel vorstellen, die aber dennoch nicht unendlich breit ist.

(Ich will vor allem wissen, ob mein Gedankengang theoretisch vernünftig ist, mit normaler Physik ist das ohnehin alles unbeweisbar.)

positronium
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von positronium » 6. Mai 2017, 16:28

Theoretisch/mathematisch möglich ist das bestimmt, aber es bringt keinen Mehrwert, dafür wird aber alles komplizierter.

Timm
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von Timm » 6. Mai 2017, 18:50

aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
Behauptung:
1. Es gibt keinen Rand kann bedeuten, dass das Universum unendlich ist. Das bedeutet möglicherweise oder theoretisch, der Urknall hat das Universum nicht erschaffen, allenfalls einen quasi unendlich kleinen Teil davon.
2. Es ist kein Rand lokalisierbar. Es bedeutet Ungewissheit.
3. Es gibt keinen Rand weder in der Kosmologie usw. bedeutet auch unbekannte und/ oder offene, fehlende Definition.

Fazit
Sich festlegen wäre eigentlich im gewissen Sinn Willkür, oder der Beweis ist nicht möglich.
Weshalb Willkür? Das auf dem kosmologischen Prinzip (Universum homogen und isotrop, kein Rand) beruhende LambdaCDM Modell ist durch die Beobachtung recht gut bestätigt.

aldi
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von aldi » 7. Mai 2017, 01:13

Keine Willkür durch Fakten.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von tomS » 7. Mai 2017, 11:21

Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 16:02
@seeker, positronium: Nehmen wir uns eine Einheitskugel ...
Pippen, bzgl. des geschlossenen Universums und der Kugel liegt ein Missverständnis vor: es geht nicht um eine 3-dim. Kugel sondern um den 3-dim. Rand einer 4-dim. Kugel.

Analogie für einen 2-dim. Raum: betrachte eine 3-dim. Kugel und deren 2-dim. Oberfläche. Letzteres ist die 2-dim. geschlosse Fläche.

Wenn Mathematiker und Astrophysiker von einem 3-dim. geschlossen Raum ohne Rand sprechen, dann ist immer die 3-dim. Oberfläche einer 4-dim. Kugel gemeint, nie eine 3-dim. Kugel mit Rand.
Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 14:50
Wenn das Universum in sich geschlossen wäre, dann hätte es - von außen gesehen - doch sehr wohl einen Rand, oder? Eine Kugeloberfläche ... hat zwar keinen Rand, aber - von außen betrachtet - hätte sie den natürlich sehr wohl ...
Mathematiker und Physiker betrachten eine Mannigfaltigkeit nicht in diesem Sinne als eingebettet in einem höherdimensionalen Raum. Man könnte dies tun, aber es ist überflüssig, denn man erfährt damit nicht mehr über die Mannigfaltigkeit selbst, sondern nur über deren Einbettung. Astophysiker empfinden das als unphysikalisch (vergiss jet mal die Spekulationen zur M-Theorie).

Deshalb gibtbes dieses "von außen" in der Astrophysik und in der ART nicht.
Gruß
Tom

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von tomS » 7. Mai 2017, 11:36

aldi hat geschrieben:
6. Mai 2017, 12:41
Konkret ist Rand immer nur relativ ...
Behauptung:
1. Es gibt keinen Rand kann bedeuten, dass das Universum unendlich ist. Das bedeutet möglicherweise oder theoretisch, der Urknall hat das Universum nicht erschaffen, allenfalls einen quasi unendlich kleinen Teil davon.
2. Es ist kein Rand lokalisierbar. Es bedeutet Ungewissheit.
3. Es gibt keinen Rand weder in der Kosmologie usw. bedeutet auch unbekannte und/ oder offene, fehlende Definition.

Fazit
Sich festlegen wäre eigentlich im gewissen Sinn Willkür, oder der Beweis ist nicht möglich.
Du hast ein falsches Verständnis der Mathematik und des Begriffes "Rand". Siehe auch die Diskussion mit Pippen.

Zunächst mal ist der Begriff "Rand" in der Topologie eindeutig und keinesfalls relativ definiert.

Zu 1.: ja, ein unberandetes Universum könnte unendlich sein, muss jedoch nicht; nein, deine Aussage zum Urknall trifft nicht zu, da du ihn dir wohl falsch vorstellst. Der Urknall nimmt den gesamten Bereich der räumlichen Mannigfaltigkeit ein.
Zu 2.: verstehe ich nicht; was bedeutet "lokalisierbar"? und was soll ungewiss sein?
Zu 3.: eben gerade nicht; "Rand" bzw. "kein Rand" ist präzise definiert.

Man legt sich in der Kosmologie nicht fest, sondern man untersucht Modelle mit unterschiedlichen Geometrien / Topologien, und man versucht tatsächlich, aus den Spektren der kosmischen Hintergrundstrahlung zu ermitteln, welche Modelle zutreffen können und welche nicht. Dazu muss man keineswegs das gesamte Universum überblicken können, da man aus den Spektren auf die primordialen Gravitationswellen zurückschließen und damit die Geometrie rekonstruieren kann. Analogie: man kann aus den Eigenfrequenzen einer Trommel auf die Geometrie der Trommel schließen.
Gruß
Tom

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seeker
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 7. Mai 2017, 12:45

aldi hat geschrieben:
7. Mai 2017, 01:13
Keine Willkür durch Fakten.
Was da ganz im Hintergund noch herumschwebt sind gewisse Prinzipien, wie das kosmologische Prinzip, das kopernikanische Prinzip, das Prinzip, dass die Naturgesetze überall und immer gleich sind, usw.

Solche Prinzipien sind aber nicht willkürlich, im Sinne von völlig frei/willkürlich gewählt.
Stattdessen sind sie maximal einfach gewählt, unter der Voraussetzung und Akzeptanz der derzeitigen Datenlage, gerade noch dazu konsistent.
D.h.: Jede alternative Prinzipienwahl wäre weniger einfach und würde keinen zusätzlichen Erkenntnisgewinn bringen.
D.h. auch: Man wird so ein Prinzip dann aufgeben, bzw. erweitern bzw. verfeinern bzw. aufweichen, sobald es die Datenlage erfordert - aber nicht vorher!
Auf keinen Fall darf man das vorher tun, das würde in die Irre führen, weil dann der Wegweiser in der Unzahl der dann offenen Möglichkeiten fehlt.

Das perfekte kosmologische Prinzip (welches auch eine zeitliche Homogenität verlangt -> Steady-State-Kosmologie) hat man z.B. schon aufgegeben, nicht auf's Geratewohl, sondern weil es irgendwann nicht mehr bzw. nur noch sehr schlecht zur Datenlage passte. Man hat es dann durch das heutige kosmologische Prinzip ersetzt, welches weniger einfach ist, aber gerade noch einfach genug, ohne zu Widersprüchen zu führen.
Pippen hat geschrieben:
6. Mai 2017, 16:02
Ich will vor allem wissen, ob mein Gedankengang theoretisch vernünftig ist
Er ist es, aber das ist nicht der Punkt.
Grüße
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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 7. Mai 2017, 14:51

Glaube ich nicht.
Es ging doch um das perfekte kosmologische Prinzip, also auch zeitliche Homogenität, also ob das Universum zu jedem Zeitpunkt gleich ausschaut.
... the density of matter in the expanding universe remains unchanged due to a continuous creation of matter, thus adhering to the perfect cosmological principle, a principle that asserts that the observable universe is basically the same at any time as well as at any place.
https://en.wikipedia.org/wiki/Steady_State_theory

Wir könnten jetzt abschweifen und uns darüber unterhalten, bei welchen Modellen das inwiefern/inwieweit noch gegeben ist oder nicht, aber das ist ja hier eh ein Nebenschauplatz, es ging mir bei meinem letzten Beitrag ja um die Grundannahmen in der Physik bzw. Kosmologie und wie die gewählt werden und wie sie sich entwickeln und dass das nicht willkürlich ist.
Und ich hoffe es kam in der Argumentation dennoch rüber, was ich meinte?
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von Timm » 7. Mai 2017, 18:38

seeker hat geschrieben:
7. Mai 2017, 14:51
Glaube ich nicht.
Es ging doch um das perfekte kosmologische Prinzip, also auch zeitliche Homogenität, also ob das Universum zu jedem Zeitpunkt gleich ausschaut.
Das FRW-Modell (Dynamik des Universums hängt vom den Energiedichten ab) beruht auf dem kosmologischem Prinzip. Unabhängig von der zeitlichen Entwicklung des Skalenfaktors ist das Universum "zu jedem Zeitpunkt" homogen und isotrop. Mit anderen Worten, eine Änderung der Materiedichte geht in keiner Weise mit einer Änderung des Homogenität einher. Homogen bedeutet überall zu einem bestimmten Zeitpunkt dieselbe Dichte.

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von tomS » 7. Mai 2017, 20:42

Es gibt immer wieder den Fall, wo ein theoretisch ausgedachtes perfektes Prinzip durch eine praktische, funktionierende Theorie ersetzt wurde. Neben den Themen hier z.B. das Machsche Prinzip; oder evtl. die SUSY.
Gruß
Tom

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von Pippen » 7. Mai 2017, 21:43

tomS hat geschrieben:
7. Mai 2017, 11:21
Analogie für einen 2-dim. Raum: betrachte eine 3-dim. Kugel und deren 2-dim. Oberfläche. Letzteres ist die 2-dim. geschlosse Fläche.

Wenn Mathematiker und Astrophysiker von einem 3-dim. geschlossen Raum ohne Rand sprechen, dann ist immer die 3-dim. Oberfläche einer 4-dim. Kugel gemeint, nie eine 3-dim. Kugel mit Rand.
Aha, aber in einem höherdimensionalen Raum wäre dieser 3-dim. geschlossene Raum ja auch nur ein begrenztes Objekt, so wie ja auch die 2-dim. Oberfläche einer Kugel in einem 3D-Raum, wo sie quasi ihr eigener Rand wäre. Denkbar wäre das, oder? Man könnte dann unendlich "hochschachteln", oder? Und so wie ich auf einer Kugeloberfläche ja auch merke, dass sie endlich ist, weil ich immer wieder an meine Ausgangspunkte zurückkomme, so wäre es ja dann auch bei einem geschlossenen Universum, wenn wir genug Zeit hätten es zu erforschen und dann würde sich die Frage stellen: War's das, oder ist da noch eine Dimension "drüber" und gibt es Hinweise auf solche Dimensionen. Solche Frage finde ich sehr spannend, wenn auch fruchtlos...obwohl: SL/BigBang könnten da sehr interessante Objekte werden. Für ein 2D-Lebewesen äußert sich zB die 3D-Welt auch nur durch sehr "komische" Wirkungen und genau so "komisch" verhält sich bei uns ein SL bzw. der Urknall, vllt. also ein Indiz für höhere Dimensionen?

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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von seeker » 7. Mai 2017, 23:43

Luckhurst hat geschrieben:
7. Mai 2017, 21:29
Sicher. Man muss nur zwischen dem verallgemeinerten perfekten kosmologischen Prinzip, dem perfekten kosmologischen Prinzip und dem normalen kosmologischen Prinzip unterscheiden.
Ja, ja, schon. Und man kann das wohl auch immer weiter aufdröseln.

Was man dabei aber sehr schön sehen kann ist, wie Wissenschaft funktioniert:
Zuerst formuliert man ein Prinzip möglichst höchster Einfachheit und damit meist auch Symmetrie und dann versucht man angestrengt genau dieses anzugreifen, sucht nach Schwachstellen.
Dadurch wird es dann verfeinert.
Das hat etwas Ähnlichkeit, wie wenn man zuerst einen Steinklotz vor sich hat und daraus dann ein Modell der Erde heraushauen will.
Zuerst formt man eine perfekte Kugel aus dem Brocken, dann merkt man, dass die echte Erde doch nicht so perfekt kugelförmig ist sondern eher leicht ellipsoid, also macht man das auch mit der Steinkugel, dann kommen die Oberflächenstrukturen dran, immer feiner und feiner, usw.
Grüße
seeker


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Re: Rotverschiebung am Rand vom Universum

Beitrag von aldi » 8. Mai 2017, 01:28

Luckhurst hat geschrieben:
6. Mai 2017, 02:56
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
1. Ab welcher Zeit wirkt die DE aufdie Rotverschiebung/ Licht, gemeint vor während oder nach der Inflation?
Immer, jedoch früher schwächer und heute stärker. Zwar war ihre Energiedichte früher genau so hoch wie heute; allerdings war die Dichte von Strahlung und Materie damals sehr viel höher als heute, so dass die Wirkung der dunklen Energie im Verhältnis ziemlich unterging. Da sich Strahlung und Materie in einem expandierenden Universum immer weiter ausdünnen während die dunkle Energiedichte konstant bleibt macht sie heute bereits 70% aus, während sie am Anfang nur bei ein paar Promill lag. Die durch die dunkle Energie verursachte Schubumkehr anhand derer wir gemerkt haben dass sie überhaupt da ist war jedenfalls ziemlich genau 8 Mrd Jahre nach dem Urknall.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
2. In welcher Zone am Rand vom Kosmos wirkt die DE, gemeint ist, ob die DE unabhängig vom Higgsfeld auf das Universum wirken kann?
Die wirkt im gesamten beobachtbaren Universum, und höchstwahrscheinlich auch darüber hinaus.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
3. Licht gibt verliert Energie, indem Licht die Wellenlänge verändert. Verliert Licht Energie durch die DE?
Nein, die Vergrößerung der Wellenlänge würde auch in einem expandierenden Universum ohne dunkle Energie auftreten.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
4. Oder das Gegenteil, gewinnt Licht Enerie durch DE?
Auch das nicht. Immerhin wird es ja langwelliger, also energieärmer, und zwar um den selben Faktor wie der Skalenfaktor größer wird.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
Wohlgemerkt, alle Fragen sollen sich ausschließlich auf den Grenzbereich beziehen, also am Rand vom Universum.
Laut dem kosmologischen Prinzip ist es egal welchen Bereich man betrachtet, weder am Ereignishorizont noch am Partikelhorizont ist es besser oder schlechter als hier.
aldi hat geschrieben:
5. Mai 2017, 13:41
Steht es im Zusammenhang der Überlichtgeschwindigkeit durch die Inflation?
Das steht bereits im Zusammenhang mit der ganz normalen Expansion. Zwei Ameisen die auf einem Luftballon der gerade aufgeblasen wird auseinandergehen werden sich ebenfalls schneller voneinander entfernen als normalerweise.
Besonders:
5. Mai 2017, 13:41
2. In welcher Zone am Rand vom Kosmos wirkt die DE, gemeint ist, ob die DE unabhängig vom Higgsfeld auf das Universum wirken kann?

Die wirkt im gesamten beobachtbaren Universum, und höchstwahrscheinlich auch darüber hinaus.
Faktisch gilt:
DE drückt Galaxien auseinander.
Wie kommt man zu diesem Schluss?

Meine offene hypothetische Frage (wegen Pendant):
Könnte DE das Universum von außen auseinanderziehen?
Ich denke da an Wirkung, ähnlich wie Vakuum, allerdings ein besonderes Vakuum (es bleibt hier eine hypothesische Option wegen < besonders> < quasi "ohne Higgsfeld".
Man könnte sich auch hypothetisch vorstellen, wo kein Higgsfeld wirkt DE.

Aber meine Frage gilt bitte mehr folgendem: "...höchstwahrscheinlich darüber hinaus ..."
Ist das nur eine Vermutung?
Oder sogar etwas mehr?

MfG
Aldi

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