Stephen Hawking: Vor dem Big Bang

[TomS]

Ich hab das hier kosmologische Expansion - Ameise auf einem Gummiband anhand eines Spielzeugmodells vorgerechnet.

[antaris]

Auch dafür hat die CFS Theorie von Herrn Finster eine (erweiterte Noether-Theorem) Erklärung (ja die CFS Theorie ist sehr umfangreich).
Ob damit nun die Energieerhaltung bei der Expansion gilt oder nicht kann ich aber nicht beurteilen.

https://arxiv.org/abs/1506.09076v2

Einleitung übersetzt mit Google, publiziert 2015:
"Die Verbindung zwischen Symmetrien und Erhaltungssätzen, wie sie das Noethersche Theorem herstellt, wird auf den Kontext kausaler Variationsprinzipien und kausaler Fermionensysteme ausgedehnt. Verschiedene Begriffe kontinuierlicher Symmetrien werden eingeführt. Es ist bewiesen, dass diese Symmetrien zu entsprechenden Erhaltungsgrößen, ausgedrückt durch sogenannte Oberflächenschichtintegrale, führen. In einem geeigneten Grenzfall bilden die Noether-ähnlichen Theoreme für kausale Fermionensysteme die Ladungserhaltung und die Erhaltung von Energie und Impuls im Minkowski-Raum nach. Somit stellen sich Ladungserhaltung und Energie-Impuls als Spezialfälle allgemeiner Erhaltungsgesetze heraus, die kausalen Fermionensystemen innewohnen."

[antaris]

Zitat von Geku

PS: man kann nicht alles wissen, aber schlimm ist es beratungsresistent zu sein. Nochmals herzlichen Dank!

http://www.schattenblick.de/infopool.../npast132.html

So ich habe mal wieder ein paar Tage nachgedacht. Im speziellen zur hier angesprochenen Expansion des Universums und der Verletzung des Energieerhaltungssatzes durch die Expansion. Der Artikel von Spektrum war da sehr gut und verständlich.

Das steht ganz unten, quasi als Fazit:
"Letzten Endes umgibt also kein Rätsel den Energieverlust der Photonen: Die Energien werden von Galaxien aus gemessen, die sich voneinander entfernen, und die Energieabnahme ist nur eine Frage des Standpunkts und der Relativbewegung. Als wir zu klären versuchten, ob die Energie des ganzen Universums erhalten bleibt, stießen wir an eine fundamentale Grenze, denn wir können der Energie des Universums keinen eindeutigen Wert zuweisen. Darum verletzt das Universum den Energieerhaltungssatz nicht; vielmehr liegt es jenseits von dessen Geltung."

Somit ist ein klare Verletzung des Energieerhaltungsatzes gar nicht so klar, wie hier im Beitrag geschildert wurde. Gerade der letzte Satz wirft große Fragen auf.

Woran wurde eigentlich festgemacht, dass im Universum zu jeder Zeit die gleichen unveränderlichen physikalischen Gesetze gegolten haben?
Das würde mich echt mal interessieren. Oder ist das eine Annhame, Aufgrund von...?

[Geku]

Zitat von antaris

Das steht ganz unten, quasi als Fazit:
"Letzten Endes umgibt also kein Rätsel den Energieverlust der Photonen: Die Energien werden von Galaxien aus gemessen, die sich voneinander entfernen...

Hubble ist davon ausgegangen, dass die Rotverschiebung durch die Ausdehnung des Universums entsteht. Durch diese Expansion nimmt auch die Energiedichte ab.

Wird die Energie vielleicht in die Expansion gesteckt?

https://www.heise.de/hintergrund/Mis...b-global-de-DE

[antaris]

Zitat von Geku

Hubble ist davon ausgegangen, dass die Rotverschiebung durch die Ausdehnung des Universums entsteht. Durch diese Expansion nimmt auch die Energiedichte ab.

Wird die Energie vielleicht in die Expansion gesteckt?

https://www.heise.de/hintergrund/Mis...b-global-de-DE

Was ist, wenn dann doch der Raum nicht nur expandiert, sondern tatsächlich an Inhalt (Raum, Energie) zunimmt. Dann würde das Beispiel mit dem Gummiband und der Ameise genauso gelten. Sie müsste so einen längeren Weg laufen. Die Energie, welche die Ameise für das laufen auf der Strecke benötigt, bleibt dabei aber unangetastet, sie wird nur auf die zusätzliche Streckung des Gummibands "verteilt". Im Vergleich zum Licht kann nur die Wellenlänge größer werden, denn die Lichtgeschwindigkeit selber ist ja tatsächlich in allen Inertialsystemen gleich. Das Licht benötigt dennoch aber längere Zeit, da es sich durch den gestreckten und somit längeren Raum bewegen muss.

Im großen und ganzen ist doch aber das Prinzip eines abgeschlossenen Systems (Universum) verletzt. Entweder das Universum verliert an Energie und/oder es gewinnt gleichzeitig mehr Energie hinzu. Die Frage ist doch nicht unbedingt warum das Universum expandiert. Die große Frage ist warum die Expansion sich dabei noch beschleunigt, was ja auf einen Energiezuwachs hindeutet, was mich dann wieder zu einem fallenden Ganzen führt. Denn nur dort würde stetig die Energie anwachsen, je näher sich die Fallgeschwindigkeit c annähert. Das müsste dann aber immer langsamer vonstatten gehen, da es ja eine Annäherung ist. Was aber wenn dennoch der Energiezuwachs durch die steigende Fallenergie noch zusätzlich zu einem weiteren Energiezuwachs gesteigert wird und somit die Expansion beschleunigt wird.

Wenn unser Universum in einem schwarzen Loch eines "Mutteruniversums" existiert, so wäre es doch nicht undenkbar (wenn da ganz klar etwas dagegen spricht, bitte benennen), dass im Kern des schwarzen Lochs stetig neue Energie in das Universum hineinfließt. Sozusagen mit einem gewissen Druck, welches vielleicht der dunklen Energie entsprechen könnte. Die Materie/Strahlung/Energie die in die Singularität des schwarzen Lochs fällt, würde doch sehr wahrscheinlich zu der supersymmetrischen Urkraft des Universums bzw. des BigBangs "zerissen" werden. In der Singularität existiert aber eine, durch die ART und SRT extrem gedehnte, neue Raumzeit. Wenn das schwarze Loch an Masse im Laufe des Lebens gewinnt, so steigt auch die Gravitation der ART des schwarzen Lochs immer weiter an. Die supersymmetrische Energie würde Aufgrund der Dehnung der Raumzeit dekomprimiert/abgekühlt und somit die (Super)Symmetrie gebrochen werden. Genau das, was man seit dem BigBang sieht. Die Energie dekomprimiert sich vom reinen energetischen Zustand in einen komprimierten "reinen" materiellen Zustand.

Ich glaube irgendwie auch dass das Wesen der dunklen Materie ganz entscheidend sein könnte, ob die Energie des Universums erhalten, gesenkt oder sogar gesteigert werden würde. Da ja aber bisher keiner sagen kann, was genau diesen vielfach größeren Löwenanteil an Materie im Universum verursacht, ist doch eigentlich vieles in Frage zu stellen und fast nichts ist in Stein gemeißelt.
Das ist ja keine Neuigkeit, denn echte Beweise gibt es in der Physik ja sowieso nicht, wie ich gelernt habe.
Für mich kommt immer noch stark in Frage, dass die gesamte Raumzeit alles ist aber eben nicht fix oder "nur" durch ART/SRT beeinflusst.
Vielleicht fließt die gesamte Umgebung eines schwarzen Lochs in dessen Singularität (durch das Fallen von alles) hinein und ständig fließt neue Energie aus dem Mutteruniversum nach. Die Bewegungen der Materie und auch die dunkle Energie könnten dadurch ihren Ursprung finden. Eine Kraft zusätzlich zur ART und SRT, welche nur scheinbar eine zusätzliche (dunkle) Materie entspricht. Durch die ART/SRT des schwarzen Lochs wird die, im Vergleich zum Universum, wenige Energie dieses schwarzen Lochs so stark quantisiert, dass auf der anderen Seite ein Universum von fast unendlicher Ausdehnung entsteht.

Ja ich weis, zu viel könnte, hätte, würde drin...trotzdem macht es, zumindest mir, spaß darüber nachzudenken und zu philosophieren.

Mittlerweile glaube ich an mindestens folgende fundamentalen prinzipien:
1. das kausale Wirkungsprinzip tatsächlich in allen Systemen gilt
2. c konstant und damit weder zu zusätzlichen Relativgeschwindigkeiten addiert, noch subtrahiert werden kann
3. die Raumzeit, selbst in Abwesenheit von jeglicher Energie, aus "etwas" und quantisiert aus einzelne Raumzeitpunkte existiert. Somit ein eigenes physikalisches System ist
4. Die Energie eines physikalischen Systems zumindest im gleichen Maße erhalten bleiben muss, um Milliarden Jahre existieren zu können, um somit eine Grundlage für eine Expansion (warum auch immer) zu schaffen

Allein mit diesen "Festlegungen", welche ja nicht so sehr realitätsfern zu sein scheinen, ergeben sich jede Menge Möglichkeiten, welche weit über die Standardmodelle hinausreichen, diese aber gleichzeitig einschließt (zumindest Standardmodell der Teilchenphysik) oder darüber hinaus Theorien jenseits vom Standardmodell nicht ausschließt (z.B. Stringtheorien, Schleifenquantengravitation).
Beim Standardmodell der Kosmologie bin ich mir da nicht so ganz sicher, ob es wirklich komplett die Realität beschreibt.


Ich mein selbst wenn man ein Multiversum vollkommen ausklammert, so muss doch die Energie des BigBangs und des daraus folgenden Universum irgendwo herstammen.
Klar wäre ein "bouncing" des Universums denkbar aber es ist schwierig zu erklären, warum es sich erst beschleunigt ausdehnt und am Ende wieder in einen einzigen Punkt zusammenfallen sollte. "Wozu" dann die supermassiven schwarzen Löcher, welchen gleiche Eigenschaften zugeschrieben werden, wie der Singularität aus der der Big Bang entsprang.

[antaris]

Soviel zu lesen


Auszug aus Geku's letztem Link: https://www.heise.de/hintergrund/Mis...b-global-de-DE

"Zwar gibt es gemäß der Relativitätstheorie kein absolutes Bezugssystem, das aus Sicht aller anderen Systeme übereinstimmend in Ruhe verharrt. Man kann vielmehr jedes beliebige Objekt als ruhenden Bezugspunkt für alle anderen festlegen und die Geschwindigkeiten aller anderen Objekte relativ zu diesem einen Objekt bestimmen. Die Rotverschiebung der kosmischen Hintergrundstrahlung bildet hierbei ein im gesamten Universum verfügbares, ausgezeichnetes Bezugssystem, relativ zu welchem man seine Geschwindigkeit überall leicht feststellen kann: Man ist genau dann in Ruhe zur Hintergrundstrahlung, wenn diese in jeder Richtung dieselbe Rotverschiebung und damit dieselbe Temperatur hat. Das trifft für die Erde zu, wenn man ihre Bewegung um die Sonne sowie deren um die Milchstraße subtrahiert, und ebenso die Bewegung der Milchstraße aufgrund der Gravitation des benachbarten Superhaufens abzieht. Es geht hier um ein paar hundert km/s, sprich, Peanuts."

Ist das ein validierter Fakt oder kann es das nicht falsifiziert werden?
Das würde ja bedeuten, dass das Universum ohne die Bewegungen der Materie an jeder Stelle still stehen würde. Gibt es dazu mehr im Internet? Beim galaktischen Superhaufen bleibt es ja nicht, denn die Superhaufen bilden ja wieder größere Strukturen, bis hin zu einem Universum, an dem die Materie "eng beieinander liegt" und zwischen den Materiestrukturen vielfach größere Distanzen mit "freier" Raumzeit liegen. Trotzdem hat das Universum mit all seinen Galaxien eine gesamte Gravitation, welche auf jede Materie wirkt (sozusagen als Mittelwert).
Irgendwie kann ich daran nicht glauben, da ja die Expansion selber eben nicht durch die Eigenbewegungen der Galaxien entsteht, sondern weil der Raum sich, wie auch immer, durch die Expansion vergrößert.
Wobei eine durchsichtige, fließende Raumzeit sich ja vielleicht gar nicht auf die Rotverschiebung des Lichts auswirken würde oder könnte die Raumzeit da auch einen Einfluss haben? Wenn die Materie auf der Raumzeit "reiten" und so mit ihr mitgezogen werden würde, dann wären das ja auch die Bewegungen, die abgezogen wurden.

Wie kann es eigentlich sein, dass wir die gleichen maximalen Entfernungen im Universum in allen Richtungen messen, mit ca. 13-14 Milliarden Lichtjahre? Wie können wir im Zentrum eines Universums sein, wie groß ist dafür eine Wahrscheinlichkeit?
Oder sind die maximalen Entfernung immer 13-14 Milliarden Jahre, egal an welchem Punkt im Universum ich mich befinde?
Wenn das Licht der Hintergrundstrahlung seit dieser Zeit zu uns unterwegs ist, so muss man doch eigentlich davon ausgehen, dass das Universum viel größer ist, denn wir sehen die Hintergrundstrahlung, wie sie vor 13-14 Milliarden aussah. bis an den Anfang des Universums kann doch eigentlich auch gar nicht geschaut werden, denn das Licht muss schon lange das Universum durchquert haben.

Ich bin etwas ratlos und würde es super finden, wenn mir da jemand ein paar antworten geben könnte.
Ich versuche etwas zu finden, was ein fraktales Multiversum, wie ich es mir vorstelle, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ausschließen würde. Es scheint mir der einzige Weg zu sein, um ein für oder weder mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu benennen. In erster Linie für mich, denn wenn etwas sehr unwahrscheinlich ist, dann lohnt es nicht Energie dafür aufzuwenden. Mir kommen dabei so einige Fragen auf. Die wahre Natur hinter der Expansion des Universums könnte einige Dinge zum stehen oder zum fallen bringen. Wahrscheinlich würde es dann aber auch wieder nur neue Fragen aufwerfen.

[TomS]

Zitat von antaris

“Zwar gibt es gemäß der Relativitätstheorie kein absolutes Bezugssystem, das aus Sicht aller anderen Systeme übereinstimmend in Ruhe verharrt. Man kann vielmehr jedes beliebige Objekt als ruhenden Bezugspunkt für alle anderen festlegen und die Geschwindigkeiten aller anderen Objekte relativ zu diesem einen Objekt bestimmen. Die Rotverschiebung der kosmischen Hintergrundstrahlung bildet hierbei ein im gesamten Universum verfügbares, ausgezeichnetes Bezugssystem, relativ zu welchem man seine Geschwindigkeit überall leicht feststellen kann: Man ist genau dann in Ruhe zur Hintergrundstrahlung, wenn diese in jeder Richtung dieselbe Rotverschiebung und damit dieselbe Temperatur hat. Das trifft für die Erde zu, wenn man ihre Bewegung um die Sonne sowie deren um die Milchstraße subtrahiert, und ebenso die Bewegung der Milchstraße aufgrund der Gravitation des benachbarten Superhaufens abzieht. Es geht hier um ein paar hundert km/s, sprich, Peanuts.“

Ist das ein validierter Fakt oder kann es das nicht falsifiziert werden?
Das würde ja bedeuten, dass das Universum ohne die Bewegungen der Materie an jeder Stelle still stehen würde.

Da hast du etwas falsch verstanden.

Vergiss mal irgendwelche expandieren den Raumzeiten und ähnliche Komplikationen. Stell dir stattdessen vor, du befindest dich in einem mit normaler Atmosphäre gefüllten riesigen, abgeschlossenen Raum – so groß, dass du keine Wände erkennen kannst. Außerdem gebe es außer dir keine weiteren Gegenstände, bezüglich derer du eine Bewegung feststellen kannst. Wann befindest du dich in Ruhe? Wenn du von keiner Seite Wind verspürst.

Nicht anders verhält es sich mit der Bewegung der Erde relativ zur kosmischen Strahlung.

Die Analogie bleibt aus deiner Sicht als Beobachter sogar dann gültig, wenn der Raum sich ausdehnt und die Atmosphäre dünner wird.

Zitat von antaris

… dass das Universum ohne die Bewegungen der Materie an jeder Stelle still stehen würde.

Was meinst du damit? Das und einiges weitere ergibt keinen Sinn.

[antaris]

Zitat von TomS

Vergiss mal irgendwelche expandieren den Raumzeiten und ähnliche Komplikationen. Stell dir stattdessen vor, du befindest dich in einem mit normaler Atmosphäre gefüllten riesigen, abgeschlossenen Raum – so groß, dass du keine Wände erkennen kannst. Außerdem gebe es außer dir keine weiteren Gegenstände, bezüglich derer du eine Bewegung feststellen kannst. Wann befindest du dich in Ruhe? Wenn du von keiner Seite Wind verspürst.

Aber wird dann nicht ein wesentlicher Teil einfach außen vorgelassen? Ich verstehe dein Beispiel mit dem Wind aber die Expansion des Universums ist ja real.

Zitat von TomS

Was meinst du damit? Das und einiges weitere ergibt keinen Sinn.

Hmm ich habe mich auf den Satz "Man ist genau dann in Ruhe zur Hintergrundstrahlung, wenn diese in jeder Richtung dieselbe Rotverschiebung und damit dieselbe Temperatur hat." bezogen.
Ich dachte abzüglich der danach genannten Eigenbewegungen der Materie bedeutet es, dass das gesamte Universum stillsteht.

Was ergibt noch keinen Sinn?

[TomS]

Zitat von antaris

Aber wird dann nicht ein wesentlicher Teil einfach außen vorgelassen? Ich verstehe dein Beispiel mit dem Wind aber die Expansion des Universums ist ja real.

Du hast recht, aber stell das nochmal kurz zurück.

Zitat von antaris

Hmm ich habe mich auf den Satz "Man ist genau dann in Ruhe zur Hintergrundstrahlung, wenn diese in jeder Richtung dieselbe Rotverschiebung und damit dieselbe Temperatur hat." bezogen.
Ich dachte abzüglich der danach genannten Eigenbewegungen der Materie bedeutet es, dass das gesamte Universum stillsteht.

Wenn du dich in dem großen Raum bewegst, spürst du Wind; wenn du stillstehst nicht.

Das gilt sowohl für den expandierenden Raum als auch für den nicht-expandierenden.

D.h. zum einen kannst du immer deine Bewegung gegenüber der Raumluft feststellen, egal ob der Raum expandiert oder nicht, und zum anderen kann sich der Raum ausdehnen und die Luft dünner werden oder auch nicht, ganz egal, ob du da bist oder nicht, oder ob du dich bewegst oder nicht.

Beides ist voneinander unabhängig.

[antaris]

Zitat von TomS

Du hast recht, aber stell das nochmal kurz zurück.


Wenn du dich in dem großen Raum bewegst, spürst du Wind; wenn du stillstehst nicht.

Das gilt sowohl für den expandierenden Raum als auch für den nicht-expandierenden.

D.h. zum einen kannst du immer deine Bewegung gegenüber der Raumluft feststellen, egal ob der Raum expandiert oder nicht, und zum anderen kann sich der Raum ausdehnen und die Luft dünner werden oder auch nicht, ganz egal, ob du da bist oder nicht, oder ob du dich bewegst oder nicht.

Beides ist voneinander unabhängig.

Ok, also kann man über diesen Weg nicht auf den Ursprung der Expansion schließen. Dennoch dieser "Logikfehler" der Verletzung der Energieerhaltung mit scheinbar andauernden Verlust von Energie. Diese dann aber eigentlich doch nicht verloren ist, weil die Gesamtenergie des Universums sowieso nicht ermittelt werden kann, da zu viele Faktoren eine Rolle spielen. Klingt wieder nach einem komplexen System.