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Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Themen zur Kosmologie, Urknall, inflationärer Kosmologie, Expansion, Entwicklung und Zukunft des Universums
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ralfkannenberg
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von ralfkannenberg » 13. Sep 2019, 16:55

Elvis hat geschrieben:
12. Sep 2019, 19:33
Während dieser sogenannten Inflation dehnte sich das Universum innerhalb von 10−35 bis 10−32 Sekunden um einen Faktor zwischen 1030 und 1050 aus.
Hallo Elvis,

als Zahlentheoretiker wird Dir bekannt sein, dass 10-35 und 10-35, 10-32 und 10-32, 1030 und 1030 sowie 1050 und 1050 nicht so ganz dasselbe sind.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von ralfkannenberg » 13. Sep 2019, 17:00

Elvis hat geschrieben:
12. Sep 2019, 07:55
Gibt es wirklich noch einen Naturwissenschaftler, der heute ernsthaft die These vertritt, das Universum sei unendlich? Das glaube ich nicht. Wenn ein solcher bekannt ist, wüsste ich gerne wer das ist und wie seine Theorie aussieht. (Als Zahlentheoretiker weiß ich genug über unendlich viele unendliche Mengen, aber daraus kann man nichts über das Universum schließen.)
Hallo Elvis,

auch wenn ich gar nicht gerne auf die Wikipedi areferenziere, so doch als Einstieg über das Universum:
Im CDM-Standardmodell (CDM von engl. Cold Dark Matter, „kalte dunkle Materie“) sowie dem aktuelleren Lambda-CDM-Standardmodell, das die gemessene Beschleunigung der Expansion des Universums berücksichtigt, ist das Universum flach; das heißt, der Raum wird durch die euklidische Geometrie beschrieben. Ein solches Universum muss nicht zwingend ein unendliches Volumen haben, da auch kompakte Topologien für den Raum möglich sind. Auf der Basis der verfügbaren Beobachtungen kann derzeit nur eine grobe untere Grenze für die Ausdehnung des Universums angegeben werden. Nach Neil J. Cornish von der Montana State University zeigen Daten des Satelliten WMAP, dass das Universum gemäß den meisten Modellen einen Durchmesser von mindestens 78 Milliarden Lichtjahren besitzen muss. Im Lambda-CDM-Standardmodell wird daher meist eine flache Geometrie mit unendlicher Ausdehnung betrachtet.
Bemerkung: Referenzangaben entfernt


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von ralfkannenberg » 13. Sep 2019, 17:07

Elvis hat geschrieben:
12. Sep 2019, 07:55
Als Zahlentheoretiker weiß ich genug über unendlich viele unendliche Mengen, aber daraus kann man nichts über das Universum schließen.
Hallo Elvis,

auch wenn das hier völlig off-topic ist, so kannst Du mir vielleicht weiterhelfen:

in dieser Zusammenstellung ist im Theorem 15 ein mir nicht allzu schwierig zu führen scheinender Beweis über den Nachweis einer transzendenten Zahl genannt; auch wenn ich ihn noch nicht im Detail nachvollzogen habe so scheint er mir von der Schwierigkeit her zwischen demjenigen des Nachweises der Liouville'schen Zahl und demjenigen der Euler'schen Zahl zu liegen.

Ich bin kein Zahlentheoretiker; weisst Du, wann dieser Nachweis der im Theorem 15 genannten Zahl erstmals geführt wurde und von wem ?


Freundliche Grüsse, Ralf

Elvis
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von Elvis » 13. Sep 2019, 17:57

Die Größenordnungen von Zeit und Raum während der Inflation habe ich aus Wikipedia kopiert, sorry habe nicht auf die Schreibweise geachtet.

Ich weiß noch nicht, dass ich nichts weiß, aber ich weiß schon, dass ich nicht alles weiß. Auf deine Frage habe ich leider keine Antwort.

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ralfkannenberg
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von ralfkannenberg » 14. Sep 2019, 00:00

Elvis hat geschrieben:
13. Sep 2019, 17:57
Die Größenordnungen von Zeit und Raum während der Inflation habe ich aus Wikipedia kopiert, sorry habe nicht auf die Schreibweise geachtet.
Hallo Elvis,

ich weiss, das ist mir auch schon oft genug passiert, deswegen bin ich bei solchen Wikipedia-Copy/Paste immer etwas vorsichtig, weil man das vor allem bei positiven Exponenten so leicht übersehen kann.

Elvis hat geschrieben:
13. Sep 2019, 17:57
Ich weiß noch nicht, dass ich nichts weiß, aber ich weiß schon, dass ich nicht alles weiß. Auf deine Frage habe ich leider keine Antwort.
Schade. Hast Du eine Idee, wo man sich da informieren könnte ?


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von Hansen » 14. Sep 2019, 01:15

Elvis hat geschrieben:
11. Sep 2019, 13:07
Das Universum ist vor ca. 13,8 Milliarden Jahren im Urknall, d.h. nicht viel größer als ein Punkt, entstanden.
Wenn es jetzt schon schwarze Löcher gibt sie Kilometer im Durchmesser haben was wird denn passieren wenn man sie auch eine Punkt zusammendrücken würde?

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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von seeker » 14. Sep 2019, 07:49

Hansen hat geschrieben:
14. Sep 2019, 01:15
Wenn es jetzt schon schwarze Löcher gibt sie Kilometer im Durchmesser haben was wird denn passieren wenn man sie auch eine Punkt zusammendrücken würde?
Die Frage kann so nicht sinnvoll gestellt werden.
Wir sollten denke ich von der Vorstellung von Punkten ablassen, das bringt nichts und verwirrt nur und stattdessen von sehr kleinen und dichten Volumina statt von Singularitäten (im SL und im Urknall) ausgehen, über die wir unterhalb einer gewissen Mindestausdehnung bzw. oberhalb einer gewissen Dichte eh nicht viel mehr sagen können, als dass uns die ART darüber dann keine Auskunft mehr gibt.

So können wir folgendes Szenario als Gedankenexperiment bauen:

Wir stellen uns ein räumlich endliches kontrahierendes Universum vor, in dem es ausschließlich SLs gibt, viele davon.
Bei der Kontraktion des Universums kommen sich die SLs immer näher, sobald sich ihre EH nahe genug kommen, verschmelzen sie, sodass wir immer weniger und dafür immer größere SLs erhalten. Was dann passiert, wenn nur noch ein SL übrig ist, ist m.E. die interessante Frage dabei. Ich vermute, dass hier unsere Kenntnisse zur Beschreibung an eine Grenze stoßen und wir das nicht genau sagen können, mindestens, dass wir hier ein paar weitere Zusatzannahmen und Randbedingungen einführen müssen, weil 'lokal' und 'global' ab hier vermutlich nicht mehr sauber voneinander getrennt betrachtet werden können. Ich vermute aber, dass das Eine dann einfach im Anderen aufgeht, dass wir also eine ganz normale Endknallsingularität als extrem dichtes kleines Volumen erhalten.
Grüße
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von Skeltek » 14. Sep 2019, 10:48

Tom hat damals die Rechnung vorgeführt, dass der 'statische' EH verschwindet, wenn ein bestimmtes Verhältnis von Expansion und SL-Masse erreicht wird. Für mich war es zunächst nicht nachvollziehbar, weil sich die Formeln mit keiner einzigen geometrischen Anordnung in meinem Kopf decken konnten.
@Seeker: Die Frage ist so nicht stellbar, da ein unendlich ausgedehntes Universum nicht schrumpfbar ist sodass es nur noch eine Singularität beinhaltet; das Zeug von Außerhalb unseres kosmologischen Horizontes ist ja auch noch da.
Außerdem sehe ich das kritische mit dieser Anschauung, da man höchstens die Hubble-Konstante schrumpfen lassen kann bzw den Bereich, welcher für uns 'sichtbar' ist, und nicht das Universum als Ganzes auf ein 'kleineres, endliches Volumen' pressen kann.

Ich denke in deinem Fall verschwindet einfach die Existenz von statischen Horizonten, es gibt nur noch 'dynamische Horizonte', welche interagierende Kausalflächen beschreiben ohne irgendeinen klassisch-metrischen Koordinatenzusammenhang. Du hast halt einfach irgendwann SLs, die größer sind als der Radius des kosmologischen Horizonts.
Aber das ist denke ich zu komplex und verwirrend um es in Prosa zu behandeln und zu kompliziert und substanzlos um sich rein formeltechnisch etwas darunter vorstellen zu können.

@ralfkannenberg: Danke für den Link zum PDF, sowas guck ich mir immer gerne an (Zeit haben vorausgesetzt).
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von Skeltek » 14. Sep 2019, 11:01

Nochmal etwas sehr wichtiges:
Der 'Zeitpunkt 0' ist lediglich ein hypotetisch extrapolierter Zeitpunkt, den man sich über Formeln hergeleitet hat. Das Universum war zu keinem Zeitpunkt unendlich dicht. Die Zeichachse ist 'nach Vorne hin' metrisch nicht unendlich bezüglich der Zeitrechnung, jedoch im mathematischen Sinne 'offen', was man auch als eine Art 'unendlich' auffassen kann. Der Zeitpunkt 0 ist nie erreichbar und hat selbst niemals existiert. Man kann sich diesem Punkt immer nur gedanklich 'annähern', ihn jedoch niemals erreichen.
Die Zeit ist ähnlich wie eine Linie von 0 bis Unendlich, bei welcher der Zeitpunkt 0 jedoch nicht dazu gehört. Alle Punkte 'rechts von der Null' existieren, die Null selbst ist jedoch nicht in der Linie enthalten.

Man kann annehmen, dass das Universum immer dichter war, umso näher es am Zeitpunkt Null war, jedoch war es niemals unendlich dicht. Hier verlieren die Begriffe Dichte, Zeit und Raum an Bedeutung.

Das ist fast so, als wäre man damals unendlich zeitdillatiert; zwar ist die Zeitachse 'vorne' unendlich bis zum Zeitpunkt Null, jedoch die erlebbare Eigenzeit der Objekte im Universum nur endlich.

Das ist so wie mit dem eigenen Leben/Bewusstsein. Obwohl es keinen definitiven Anfang/Zeitpunkt gab, ab welchem man anfing zu existieren, ist die Zeit welche man seit der eigenen Existenz erlebt hat (in Jahren gemessen) endlich.
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Re: Was ist die gängige Vorstellung vom Universum?

Beitrag von seeker » 14. Sep 2019, 17:00

Elvis hat geschrieben:
13. Sep 2019, 14:20
Danke, jetzt hab ich es verstanden.
Prima! :)
Elvis hat geschrieben:
13. Sep 2019, 14:20
Das Universum mag endlich oder unendlich sein, im ersten Fall ist es einfacher,
So wie ich es sehe, ist es interessanterweise gerade umgekehrt: Das unendliche Universum ist das einfachere, weil es die einfachere Topologie hat, die einfachere mathematische Beschreibung, die einfacheren Randbedingungen und wohl auch die wenigsten notwendigen Grundannahmen.
Deshalb kann man es verstehen, dass viele sagen: "So lange keine Daten vorliegen, die dem widersprechen, gehen wir nach Ockhams Rasiermesser vor und nehmen vorläufig an, dass das Universum räumlich unendlich ausgedehnt ist - und auch nur, wenn wir für irgendwelche Dinge dahingehend überhaupt etwas annehmen müssen, wenn nicht, nehmen wir hierzu gar nichts an und lassen es einfach offen."
Skeltek hat geschrieben:
14. Sep 2019, 10:48
Die Frage ist so nicht stellbar, da ein unendlich ausgedehntes Universum nicht schrumpfbar ist sodass es nur noch eine Singularität beinhaltet; das Zeug von Außerhalb unseres kosmologischen Horizontes ist ja auch noch da.
Deshalb habe ich mein Gedankenexperiment auch entsprechend gestaltet:
seeker hat geschrieben:
14. Sep 2019, 07:49
Wir stellen uns ein räumlich endliches kontrahierendes Universum vor, in dem es ausschließlich SLs gibt, viele davon.
Das aber nur für eine klare gemeinsame gedankliche Basis, man kann natürlich auch ein entsprechendes Szanario für den unendlichen Fall konstruieren. Im unendlichen Fall würde die SL-Dichte irgendwann auch so hoch sein, dass sich alle EH berühren, womit es ab da in gewisser Weise auch nur noch ein SL gäbe, das dann den gesamten (dort unendlichen) Raum ausfüllt. (Nebenbei: Die kosmologischen Horizonte verkleinern sich in einem kontrahierenden Universum stetig, laufen gegen die Null.)

Das Problematische in beiden Fällen ist: Wir vermischen hier lokale Betrachtungen von Objekten (schwarze Löcher IM Universum) mit einer globalen Betrachtung (Gesamt-Universum kontrahiert). Und da weiß ich dann leider auch nicht mehr genau, was dann Sache ist. Ich glaube aber wie gesagt, dass es für das Schicksal des kontahierenden Universums keine Rolle spielt, ob es mit SLs oder mit gewöhnlicher Masse gefüllt ist, kurz vor dem Ende hast du einfach nur noch einen heißen Energiebrei, ganz ähnlich wie kurz nach dem Urknall, nur umgekehrt und evtl. mit höherer Entropie.

Aber ich will das auch hier nicht allzu weit ausbreiten, das schweift wohl zu weit ab, Thema war eigentlich nicht "kontrahierende Universen", kehren wir dann lieber bald zum Thread-Thema zurück.
Grüße
seeker


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