Das leere Universum

[richy]

Hi
In bin auf einen interessanten Linkt gestossen, in dem die Dichten verschiedener Objekte verglichen werden. Darunter auch die Dichte des Universums :
http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htm
Dass das Universum vor allem leer ist war mir klar. Aber dass diese Leere so extrem ist nicht.
Dazu hatte ich in einem anderen Thread folgenden Vergleich angestellt :

Wenn ich das ganze Universum in eine Kiste stecke. 1 Meter *1 Meter *1 Meter
Dann wiegt deren Inhalt gerade mal 1u ! Und zwar ziemlich genau.1u=1.66*10^-27 kg
http://de.wikipedia.org/wiki/Atommasse
Da ist das Gewicht eines Atoms. Unvorstellbar diese Platzverschwendung !
Verglichen mit einem ueblichen Festkoerper geradezu eine Fehlkonstruktion gigantischer Ausmaße oder ?

Dazu haette ich noch ein paar Gedanken und auch Fragen.
Sorry im voraus, wenn ich dabei auch das Thema VWT wieder anspreche.

Zuerstmal noch ein Zahlenwert, der auch erstaunlich ist :
Wie gross ist eigentlich der Anteil "schwerer" (nicht H2) Elemente im Universum ?
http://www.joergresag.privat.t-onlin...htm/chap24.htm

Nur ein Atom von 1000 ist nicht Wasserstoff oder Helium!

Wie saehe das im Universum Kistenmodell aus ?
Wir vergroessern die Seitenlaenge der Kiste auf 10 Meter. Also etwa ein 3 stoeckiges Haus mit 100 qm Grundflaeche. Da passen jetzt 1000 Repraesentanten unseres Universums rein. 999 repraesentieren den H2,He Anteil und einer alle anderen Element.
Die Masse der schweren Elemente entspraeche also etwa in einem Mehrfamilienhaus dem Gewicht eines Atoms eines mittleren Elements.
(BTW: Die Verteilung der Elemente entspricht qualitativ einer Zipfverteilung.)
Das nenne ich grosszuegig :-) HORROR VACUI

Wobei die Leere des Atoms schon erstaunlich ist:

HARALD LESCH:
Wir bestehen fast nur aus Nichts, wenn man sich anschaut, wie groß Atome sind, also wie weit die Elektronen vom Atomkern entfernt sind. Es gibt so einen wunderbares Bild vom Olympiastadion in München. Wenn das Atom das Olympiastadion ist und das Elektron sitzt draußen auf der Haupttribüne, dann ist der Atomkern ein kleines Reiskorn am Mittelkreis am Anstoßpunkt. Das heißt dazwischen ist Nichts, gar nichts.

GENAUER (HANS PETER DUERR)
as was für uns greifbar ist, verschwindet,. Was bleibt sind eigentlich nur Beziehungsstrukturen, also Relation, Form, Gestalt - alles Dinge, die für uns immer das Abgeleitete ist. Diese Vorstellung st viel fundamentaler als wir uns das vorstellen. Alles was wir Materie nennen, ist gewissermaßen, dass diese Form des Nichts ab und zu dann gerinnt und Formen macht die wir dann als Materie bezeichnen und auf die konzentrieren wir uns als die eigentliche Basis unserer Wirklichkeit, weil sie so verlässlich auftreten.

Nochmal mein Vergleich :
Eine Kiste 1m^3:
atomare Leere :
***********
Im atomaren ist diese mit einem Festkoerper gefuellt.
astronomische Leere :
***************
Die Kiste ist mit einem Atom des Festkoerpers gefuellt.

Eine Begruendung von mir fuer die Leere im Weltraum war, dass damit gewaehrleistet ist, dass sich lokal kleine Systeme ungestoert entwickeln koennen. Evoutionaeres Wachstum vom Kleinen zum Grossen.
BTW: Waere die Gravitatioskraft staerker waere die Leere wohl noch extremer.

Frage: Wie kann man diese Leere im Universum noch begruenden ?
Wozu ist sie notwenig ?

Warum ist das Universum nicht wie ein Festkoerper aufgebaut ?
***********************************************
Ja, warum eigentlich nicht ?
In einem Kritstall ist alles schoen ordentlich angeordnet. Warum ist das Universum nicht so ordentlich aufgebaut ?
Die Sonnen positiv geladen, die Planeten negativ :-)

Frage : Spielt das 3 Koerperproblem in der QM eine Rolle ?
Die Loesung der Schroedingergleichung laesst sich fuer komplexe Gebilde nur noch simulieren. Inwiefern spielt das 3 Koerperproblem hier anscheinend (k)eine Rolle ? Warum ist auf Quantenebene anscheinend alles stabil ?

Jetzt wie angedroht mein Ausflug zur VWT.
Im Prinzip ist das Atom gar nicht so leer. Die Auftrittswahrscheinlichkeit fuer ein Elektron existiert im ganzen Raum. Koennte man dies nicht so sehen, dass alle Moeglichkeiten hier einfach simultan durchgespielt werden ?

Ein Atom in einer Kubikmeterkiste !
Da draengt sich doch der Gedanke auf die Kiste wenigstens so aufzufuellen, dass sie wenigstens den atomaren Verhaeltnissen entspricht.
Also fuegen wir noch ein paar Paralelluniversen dazu. Um wie im atomaren Bereich mehrere Moeglichkeiten simultan auszuprobieren.
Das Universum als Hyperfestkoerper. Wieviele Paralelluniversen waeren dazu in
etwa notwendig ?
10^3 / 10^-27 = 10^30
10^30 Paralellwelten wurden ein Festkoerperuniversum bilden.
Dann waere die Kiste wenigstens einigermassen mit etwas befuellt.
Eine stattliche Zahl, aber weit unter der Anzahl von Atomen im Universum.

[quick]

Hallo richy,

Zitat von richy

Wenn ich das ganze Universum in eine Kiste stecke. 1 Meter *1 Meter *1 Meter
Dann wiegt deren Inhalt gerade mal 1u ! Und zwar ziemlich genau.1u=1.66*10^-27 kg

Nebenbei, 1 Kubikmeter Universum würde etwa soviel wiegen.

Zitat von richy

Im Prinzip ist das Atom gar nicht so leer. Die Auftrittswahrscheinlichkeit fuer ein Elektron existiert im ganzen Raum. Koennte man dies nicht so sehen, dass alle Moeglichkeiten hier einfach simultan durchgespielt werden ?

Doch schon, aber Du darfst nicht vergessen, dass die Summe der Auftrittswahrscheinlichkeiten im gesamten Raum die Zahl eins nicht übersteigt und es gibt keine homogene Gleichverteilung.
Die erstaunliche Tatsache ist für mich, dass ein Elementarteilchen -wie das Elektron- durch das gleichartige Feld des positiven Kerns eine charakteristische Form (s,p,d,f usw. genannt) bekommt und im freien Zustand quasi eine Null ist.

Zitat von richy

10^30 Paralellwelten wurden ein Festkoerperuniversum bilden.
Dann waere die Kiste wenigstens einigermassen mit etwas befuellt.

Jetzt dämmert es mir, warum die Gravitationskraft so schwach ist, -sie geht gewissermaßen fremd in 10^30 Parallelwelten.

mfg
quick

[Querkopf]

Frage : Spielt das 3 Koerperproblem in der QM eine Rolle ?
Die Loesung der Schroedingergleichung laesst sich fuer komplexe Gebilde nur noch simulieren. Inwiefern spielt das 3 Koerperproblem hier anscheinend (k)eine Rolle ? Warum ist auf Quantenebene anscheinend alles stabil ?

Im typischen Fall (z.B. Festkörperphysik) hat man es mit 10^23 Teilchen zu tun. Entsprechend behandelt man das statistisch oder mit den Methoden der Vielteilchen QM und Quantenfeldtheorie. Dabei kann es in bestimmten Fällen sogar analytische Lösungen geben (allerdings meist in 2D). Ansonsten muss man Störungstheorie oder andere Näherungen nutzen, gegebenenfalls auch mit Computerhilfe. Es gibt natürlich auch Quantenchaos (im Nichtgleichgewichtsfall).

Problematisch wird es weit abseits des thermischen Gleichgewichtes.
Dagegen ist die TOE ein kleiner Furz. Wem es gelingt, allgemeine Gesetzmäßigkeiten in der Nichtgleichgewichtsstatistik weit abseits des GG zu finden, der kann schon mal ein Zimmer in Stockholm buchen. Ein Herr Jarzynski aus Polen wird da meines Erachtens eine Rolle spielen (auch wenn er im Gegensatz z.B. zu den Größen der Stringtheorie in der Öffentlichkeit völlig unbekannt ist).

[richy]

Hi
@quick

Nebenbei, 1 Kubikmeter Universum würde etwa soviel wiegen.

Yepp du hast recht. Das Universum wird nicht leichter wenn ich es in eine Kiste stecke :-) Nur wenn ich alle Groessen im selben Maßstab veraendere.
Ich nehme also 1 Kubikmeter Universum. Vorher ruehre ich aber gut um, damit alles schoen homogen verteilt ist :-)

Doch schon, aber Du darfst nicht vergessen, dass die Summe der Auftrittswahrscheinlichkeiten im gesamten Raum die Zahl eins nicht übersteigt und es gibt keine homogene Gleichverteilung.

Schon klar, aber wenigstens wird der Raum im Gegensatz zur astronomischen Leere genutzt.
Man koennte Argumentieren: Du siehst viele Sterne, also gibt es ueberall im Raum wenigstens Photonen. Stimmt wohl nicht. Ich sehe die Sterne unserer Milchstrasse.
An den meisten Orten ausserhalb einer Galaxie ist es wohl Zappenduster.
Damit auch keine Photonen. Oeder leerer sinnloser Raum.

Das e schirmt die Ladung auch im ueberlagerten Zustand ab.
Und wie ist es aber mit der Masse ? Hat jemand schonmal nachgemessen ob Elektronen als Welle soviel wiegen wie als Teilchen ?
Wieviel wiegt so eine Wahrscheinlichkeitswelle *fg

Jetzt dämmert es mir, warum die Gravitationskraft so schwach ist, -sie geht gewissermaßen fremd in 10^30 Parallelwelten.

Jetzt wo du es sagst
Frau Randall und die M Theorie meinen das ja auch.
Ueber die Dichte des Universums scheint man sich nicht ganz einig :
http://www.thur.de/philo/tanja/expansion/13.htm

So gelangt man letztendlich auf eine Dichte von 10-31 g/cm^3.

Damit gaebe es 10^34 Multiversen

Ha, dann muesste die Gravitationskraft etwa 10^34 mal kleiner sein als z.B. die elektrische Kraft.
http://209.85.129.104/search?q=cache...lnk&cd=4&gl=de

Die elektrische Kraft zwischen Elektron und Proton ist etwa um 40 Größenordnungen (10^40) stärker als die Gravitationskraft zwischen diesen beiden Partnern.

http://www.mufon-ces.org/docs/Gravitation.pdf

Die Schwerkraft ist 10^36 mal schwächer als die elektromagnetische Kraft.

Hey, die Groessenordnung stimmt sogar

@Querkopf

Es gibt natürlich auch Quantenchaos (im Nichtgleichgewichtsfall).

Wie auessert sich dieses ? Zeigen die Orbitale dann chaotisches Verhalten ?
Im Falle eines Sonnensystems verabschiedet sich dieses ins Nirvana des interstellaren Raumes.
Bei einem Festkoerper kann ich mir das Analogon nicht vorstellen.
Waere das Elektronengasmodell eines Leiters solch ein chaotischer Zustand ?

Auf was will ich eigentlich hinaus ?
Atome und Sonnensysteme kann man natuerlich nicht direkt vergleichen.
Aber das Konzept scheint doch aehnlich. Nur: Die Elektronen bewegen sich nicht um den Kern. Und in der Regel scheint das gesamte System stabil. Kann man diese Wahrscheinlichkeitswelle als das Ausprobieren von Moeglichkeiten interpretieren um schliesslich einen stabilen Zustand zu finden ?

Mal anders herum :
Koennte ich das Dreikoerperproblem z.B. eines Sonnensystems nicht so loesen, dass ich diese nicht als Massenpunkte beschreibe sondern in einer Felddarstellung. Z.B. als Dichtediracimpusle. So kann man z.B. auch einen Transportvorgang (Verkehrsfluss) ueber die nichtlineare Transportgleichung, Burgersgleichung beschreiben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Burgersgleichung
Und nun statt der bewegung eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit formulieren.
Also das Konzept der Schroedingergleichung uebernehmen.
Ich denke mal bei einem Planeten waere die Wahrscheinlichkeit ueberall gleich. Bei 3 Planeten aber nicht. Die stabilen Bahnen muesste sich als Orte hoeherer Wahrscheinlichkeit abzeichnen. Ich fuehre einfach paralell oder hintereinander viele 3 Koerper-versuche mit verschiedenen Anfangswerten durch und faerbe die Orte gemaess der Haeufigkeit mit denen sie von Planeten "besucht" wurden.
Hierzu habe ich noch eine Frage :
http://de.wikipedia.org/wiki/Orbital

Die direkte Interpretation von Orbitalen als Wellenfunktionen ist nur bei Einzelelektronensystemen möglich. Bei Mehrelektronensystemen werden aber Orbitale in Slater-Determinanten eingesetzt um Mehrelektronen-Wellenfunktionen zu konstruieren. Solche Orbitale können durch Hartree-Fock-, Kohn-Sham-Rechnungen (siehe: Dichtefunktionaltheorie (Quantenphysik)) oder MCSCF-Rechnungen (MCSCF: Multiconfiguration Self Consistent Field) bestimmt werden, sind aber im Regelfall nicht eindeutig definiert (verschiedene Orbitalsätze repräsentieren die gleiche Mehrteilchen-Wellenfunktion).

Bedeutet dies, dass diese ganzen Orbitalmodelle jweweils nur ein Elekton betrachten ?
Also uebrhaupt kein 3 Koerperproblem ? Was ist mit Mehrelektronensystemen gemeint ?
Nach Herrn Jarzynski muss ich mal weiter googeln :-)
http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=9500

[quick]

Hallo richy,

Zitat von richy

An den meisten Orten ausserhalb einer Galaxie ist es wohl Zappenduster.
Damit auch keine Photonen. Oeder leerer sinnloser Raum.

Das kann so auch nicht stimmen. Du siehst auch sehr weit entfernte Galaxien und die "sehen" auch uns. Manche werden uns in der Zukunft sehen, wie wir von den Bäumen geklettert sind, d.h. die entspr. Photonen sind schon irgendwo dazwischen. Das sichtbare Spektrum ist nur ein kleiner Teil und dann gibts auch noch (nicht wenig) Neutrinos. Sooo leer ist der Raum garnicht...!

Zitat von richy

Das e schirmt die Ladung auch im ueberlagerten Zustand ab.
Und wie ist es aber mit der Masse ? Hat jemand schonmal nachgemessen ob Elektronen als Welle soviel wiegen wie als Teilchen ?
Wieviel wiegt so eine Wahrscheinlichkeitswelle *fg

Interessante Fragestellung, aber da landen wir auch unweigerlich bei Fragen zur relativistischen Masse und Energie-Masseäquivalenz.
Man muß, denke ich, auch unterscheiden, ob man ein Elektron im Potential(topf) eines Kern betrachtet (-> Schrödingergleichung -> Orbitale), oder wenn dieses "frei" ist und ihm nur eine Frequenz nach de Broglie zugeordnet werden kann. Ob dabei wirklich etwas Wellenähnliches/Schwingendes unterwegs ist...?

Zur VWT: Vielleicht gab es mal ein Multiversum und wir verspüren als letzte "Mohikaner" der vergangenen 10 hoch 30 Jahre die Reste der einst gewaltigen Gravitationskraft.

mfg
quick

[richy]

Hi quick

Das kann so auch nicht stimmen. Du siehst auch sehr weit entfernte Galaxien und die "sehen" auch uns.

Naja, mit dem Fernglas sieht man gerade mal mit Glueck den Andromeda Nebel. Wenn ich mir alle Sterne am Himmel wegdenke bleibt von der Intensitaet gesehen wenig. Klar die Galaxien sind da und strahlen. Aber sie sind natuerlich noch weiter entfernt als die Fixsterne. Die Amplitude entspricht der Anzahl von Photonen ? Also hier mal ein Photoenchen, dann noch eines. Wirklich viel waere das nicht.

Und ich dachte eher an ein Elektron im Potentialtopf.

BTW:
Bei den Schornsteinfegern gibt es die Zwangskehrung Die meinen das ernst.
Meine Zwangsbefuellung des Universums ist natuerlich reine Zahlenspielerei.
Naja, schon bischen gegen das "Platzargument" gerichtet.
Auf eine Dimension passen unendlich viele Universen.
Dazu haette ich auch noch ne Frage. Die irrationalen Zahlen sind ueberabzaehlbar.
Passen daher auch ueberabzaehlbar viel maechtige Universen auf eine Zahlengerade ?

Viele Gruesse

[JGC]

Hi..

Ich hoff das passt ein wenig hierher..

Bild1

...zeigt, wie ich mir die volumenradiale Struktur des Grav-Feldes(elektrostatische Ladung?) eines Teilchens gestaltet vorstelle und gleichzeitig durch ungleichgewichtsprozederes eine Dichtewellenschwingung ausführt..(hier leider aus Rechenkapazitäts-Gründen nur 2dimensional dargestellt)

Bild 2

..zeigt das Ganze bei einem "Dreikörperproblem" und ihre jeweils zugehörigen radialen Grav-Feldmustern..

und das dritte, eine Animation, zeigt das Ganze in Bewegung, wobei die ersten 6 Frames die unterschiedlichen Wechselbeziehungen der zugehörigen, statisch linear gestalteten Gravitationsfluß-Strukturen aufzeigen...

Was meint ihr? Trifft das in etwa die Wirklichkeit?

Beim bewegten Teilchen sieht man ganz genau, wie sich die jeweiligen Überlagerungsstrukturen Frame für Frame stetig neu zueinander anpassen..

Und wenn ihr mich fragt, ist genau das Prozedere(die Gravitationsfeld-Resonanzen verändern durch stetige Anpassung kontinuierlich ihre Gestalt..) welches daran schuld ist, das auch bei einem "vieltausend-Körperproblem die Ordnung nicht verloren geht.

Weil meiner Meinung nach in diesem Falle einfach die "statistischen Kräfte" (Gravitations-Ladung, elektrische Ladung und entsprechende Spinausrichtung) um so mehr eine Rolle spielen, je mehr Teile daran beteiligt sind, um sich gegenseitig auf die benötigten Distanzen und deren jeweiligen Bewegungspfade im Gleichgewicht zu halten...



JGC

[richy]

Hi JGC
> Was meint ihr? Trifft das in etwa die Wirklichkeit?
Mich darfs du nicht fragen.Ich weiss selber nicht warum im Gegensatz zum Universum auf Quanteneben alles scheinbar so ordentlich ist.
Hey die Aufloesung deiner Bilder wird immer besser.

[JGC]

Hi Richy..

Das mit der Auflösung..

Ich hab viele Dinge eigentlich in besseren Auflösungen..(die Animation z.B. in doppelter Grösse und 4facher Dateimenge(= 8fache Rechnerleistung beim berechnen der Situation)

Die sind dann meistens gleich als Animation bis zu 15 MB groß und grösser und das sieht sich dann nicht jeder gerne an.. und überstrapaziert meinen kleinen Account..

Und ausserdem ist es halt nicht immer einfach, eine rechnerfreundliche Version zu gestalten..

[quick]

Hallo richy,

Zitat von richy

Also hier mal ein Photoenchen, dann noch eines. Wirklich viel waere das nicht.

Ich zitier mal aus einer von Dir bereits verlinkten Veröffentlichung.
"Die obigen Formeln ermöglichen es uns nun leicht, beispielsweise für die heutige kosmischen Hintergrundstrahlung die Photonendichte und die Energiedichte auszurechnen. Setzen wir T = 2,73 K ein, so erhalten wir 413 Photonen pro Kubikzentimeter mit einer Energiedichte von 0,26 eV pro Kubikzentimeter. Unser gesamtes Universum ist heute mit dieser Photonendichte angefüllt."

Wäre die Energie dieser Photonen etwa 1000 mal größer( da stand vorher 10, war Irrtum)), könnte man sie wahrscheinlich gerade noch sehen, durch die Sammelwirkung eines Feldstechers allemal.
Dazu kommt noch die Strahlung aller Sonnen. Allein unsere "Kleine" soll 5 Mill. Tonnen Massendefekt pro Sekunde in Energie umwandeln. Und das seit Jahrmilliarden.

mfg
quick

PS: Zu Deinen weiteren Fragen andermal mehr, bin gerade in Zeitnot.