[SCR]

Zum Verständnis der Krümmungen der Raumzeit 3

Wie dargelegt bewirkt die Raumexpansion negative, die Gravitation positive Krümmungen des Raums.

Lokal kann entweder eine der beiden Krümmungsarten vorherrschen oder sie können sich gegenseitig aufheben: Letzteres zeigt sich dann in einer topologischen Flachheit des Raums (Nochmals der Hinweis: Es ist unzulässig, den Umkehrschluss zu führen, und aus dem Vorliegen einer topologische Flachheit auf eine zwangsläufig real vorliegende euklidische Geometrie zu schließen).

Diese Aussage gilt global betrachtet für das gesamte Universum in gleichem Sinne.

Während die Raumexpansion ein Wachstum des Raumes darstellt und gleichbedeutend einer negativen Raumkrümmung ist,
stellt Gravitation eine positive Raumkrümmung dar und ist gleichbedeutend einer Schrumpfung des Raums.

Präziser ausgedrückt:
- Raumexpansion bedeutet die Vergrößerung des Abstands zwischen zwei Objekten
- Raumkontraktion bedeutet die Verringerung des Abstands zwischen zwei Objekten

Zitat von SCR

Anmerkung:
Es kann sich bei Krümmungen in physikalischen Räumen nicht um Stauchungs- oder Dehnungs-Effekte handeln.
Würde nämlich z.B. eine positive Krümmung durch Stauchungsvorgänge verursacht verbliebe zwischen zwei Objekten stets (gestauchter) Raum - wie klein dieser auch immer sein möge - der am Ende einen tatsächlichen Zusammenstoß immer verhindern würde.

Die Gravitation unterscheidet sich diesbezüglich von den anderen Grundkräften: Es handelt sich eben um eine lokale WW zwischen Materie und Raum.
- Es sind keine Austauschteilchen zwischen zwei Objekten zur Vermittlung der Kraft erforderlich (und für die dann v(max)=c gelten würde).
- Dies ist der Hintergrund der Nicht-Abschirmbarkeit der Gravitation.
- Dies ist der Hintergrund ihrer unendlichen Reichweite.

Betrachtungen zur Entstehung der Gravitation: Der Urknall

Zitat von wikipedia

Planck-Ära und Beginn der GUT-Ära

Das Universum begann mit einem Zustand, bei dessen Beschreibung die bekannten physikalischen Gesetze versagen. Insbesondere muss man davon ausgehen, dass die Zeit selbst „vor“ der sogenannten Planck-Zeit (etwa 5,4*10^−44 s, der Einfachheit halber wird meist 10^−43 s angegeben) noch nicht ihre Eigenschaften als Kontinuum besaß, so dass Aussagen über einen „Zeitraum“ zwischen einem Zeitpunkt Null und 10^−43 s physikalisch bedeutungslos sind. In diesem Sinn hatte die Planck-Ära keine Dauer. Entsprechendes gilt für den Raum. Für Räume mit einer Längenausdehnung von Null bis zur Planck-Länge (1,6*10^−35 m, der Einfachheit halber wird meist 10^−35 m angegeben) verliert der Raum seine Eigenschaft als Kontinuum. Daher sind Aussagen über die räumliche Ausdehnung für Räume mit Längenausdehnungen von Null bis 10^−35 m sinnlos. In diesem Sinn kann für die Dauer der Planck-Ära keine exakte Angabe zum Volumen des Universums gemacht werden. [...] Erst nach dem Ende der Planck-Ära wird das Universum der physikalischen Beschreibung nach derzeitigem Kenntnisstand zugänglich.

Zitat von wikipedia

Mit dem Beginn der Expansion und damit dem Ende der Planck-Ära spaltete sich die Gravitation als eigenständige Kraft ab. Die drei restlichen Wechselwirkungen bildeten die GUT-Kraft (Grand Unified Theory). Die Natur der meisten Teilchen, die in der GUT-Ära existierten, ist unbekannt.

Zitat von wikippedia

Die [...] freigewordene Energie führte zu einer Phase extrem rascher Expansion, der so genannten Inflation, wobei zwischen den Zeitpunkten 10^−35 s und 10^−33 s eine Ausdehnung um einen Faktor von etwa 10^50 stattfand. Diese überlichtschnelle Ausdehnung des Universums steht nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie, da diese nur eine überlichtschnelle Bewegung im Raum, nicht jedoch eine überlichtschnelle Ausdehnung des Raumes selbst verbietet. Der Bereich, der dem heute beobachtbaren Universum entspricht, hätte dabei der Theorie zufolge von einem Durchmesser, der den eines Protons weit unterschreitet, auf etwa 10 cm expandieren müssen.

Der Auslöser des Urknalls entzieht sich unserer Kenntnis.

Zuerst erfolgte eine (nach unseren heutigen Maßstäben gemessen extreme) Expansion des Raums - Die Entstehung von Raum ist aber nun einmal unabdingbare Voraussetzung für alle nachfolgenden Prozesse und Vorgänge ("Es wird die Bühne bereitet").

In dem entstandenen Raum kann sich nun Materie "manifestieren" und eine gravitative Wirkung entfalten.

Der Inflation (Raumexpansion - negative Krümmung) wird ab diesem Zeitpunkt durch die einsetzende Gravitation (Raumkontraktion - positive Krümmung) entgegengewirkt und dadurch das absolute Wachstum des Universums entsprechend abgeschwächt.

Anmerkung:
In meinen Augen ist es bei der Entstehung eines Universums maßgeblich, wieviel Materie sich im entscheidenden Augenblick manifestiert:
a) Entweder kollabiert ein Universum sofort wieder in einem Big Crunch (Fall "Zuviel Materie"),
b) es "stirbt" bei einer fortgesetzt schnellen Ausdehnung rasch an "Unterkühlung" (Fall "Zuwenig Materie") oder
c) es stellt sich ein relativ stabiles Gleichgewicht ein (Fall "Richtige Menge an Materie").

Längerfristig bestandsfähig sind nur Universen, die zwischen b) und c) angesiedelt sind: Je näher man sich dabei an c) bewegt desto "langlebiger" zeigt sich das entsprechende Universum.

Siehe weiterhin http://www.wissenschaft-online.de/as...dt_i.html#infl:

Zitat von Andreas Müller

Woher stammt die Energie für die Inflation?

Die Energie für die inflationäre Ausdehnung stammt von der Gravitation! Das funktioniert, weil die Gesamtenergie des Gravitationsfeldes nicht definiert ist. Sie kann z.B. beliebig groß und negativ sein und daher als 'Energiespender' fungieren.

Raumexpansion und Raumkontraktion sind genau betrachtet die zwei Seiten der gleichen Medaille - Der Gravitation.
In diesem Sinne wird der Begriff "Gravitation" in der bestehenden Physik eigentlich zu einseitig (nämlich nur bezogen auf die Raumkontraktion) angewendet.
(Alternativ könnte man den geläufigen Begriffsinhalt der Gravitation beibehalten, übernimmt aus dem Urknallmodell den Begriff der Inflation für die Raumexpansion und schafft für beides einen gemeinsamen neuen Überbegriff).

<Break zur Reflektion>

P.S.:
Weiterführende Detail-Betrachtungen zur Raumkontraktion (Ableitung der Gesetzmäßigkeiten, Betrachtungen auf Quantenebene, ...) erfolgen in den nachfolgenden Beiträgen.