Stephen Hawking: Vor dem Big Bang

[TomS]

Zitat von antaris

Ok, also kann man über diesen Weg nicht auf den Ursprung der Expansion schließen.

Es gibt keinen Ursprung im Sinne eines Ortes oder Zentrums. Jeder ruhende Beobachter sieht um sich herum die Expansion so, wie wenn sie von ihm als Zentrum wegführen würde; aber da das jeder so sieht, existiert kein ausgezeichnetes Zentrum.

Zitat von antaris

Dennoch dieser "Logikfehler" der Verletzung der Energieerhaltung mit scheinbar andauernden Verlust von Energie. .

Der Fehler steckt in den zu simplen Ideen, wie man die bekannten Konzept der Energie und deren Erhaltung auf eine gekrümmte und expandierende Raumzeit übertragen möchte.

Zunächst wird das Konzept des „Energieinhaltes eines Raumbereiches“ mathematisch problematisch. Darüberhinaus geht bei der Expansion eine Voraussetzung des Energieerhaltungsatzes verloren.

Es gibt jedoch eine eher abstrakte jedoch streng gültige Aussage zur gemeinsamen und lokalen Erhaltung von Energie- und Impulsdichte. Mathematisch ist damit alles konsistent, nur eben nicht mehr so anschaulich.


Man kann sich ja mal die Energie eines Photons der kosmischen Hintergrundstrahlung ansehen. Diese ist homogen und isotrop, d.h. sie sieht orts- und richtungsubsbhängig überall gleich aus. Dabei muss man jedoch zusätzlich voraussetzen, dass die Beobachter relativ zu ihr ruhen (andernfalls siehe oben … der Wind im geschlossenen Raum). Gegeben seien zwei derartige Beobachter 1 und 2, die am Ort der Entstehung 1 bzw. der Messung 2 eines Photons diesem die Energie E1 bzw. E2 zuordnen. Aufgrund der Expansion ist E2 < E1; man spricht von Rotverschiebung. Diese kann man recht leicht aus der Expansion berechnen. Insgs. ist das mathematisch völlig ok, die Problematik ist lediglich die, dass man meint, Energieerhaltung sei ein universell gültiges Dogma, ohne zu beachten, dass sie an Voraussetzungen geknüpft ist.

[antaris]

Zitat von TomS

die Problematik ist lediglich die, dass man meint, Energieerhaltung sei ein universell gültiges Dogma, ohne zu beachten, dass sie an Voraussetzungen geknüpft ist

Ok, das hab ich verstanden. Danke für die Erläuterungen.

[Geku]

Zitat von TomS

Es gibt keinen Ursprung im Sinne eines Ortes oder Zentrums. Jeder ruhende Beobachter sieht um sich herum die Expansion so, wie wenn sie von ihm als Zentrum wegführen würde; aber da das jeder so sieht, existiert kein ausgezeichnetes Zentrum

Wenn man auf der Erde, egal wo man steht, in die Ferne blickt glaubt man den Horizont überall in der gleichen Entfernung zu sehen. Man steht deshalb nicht im Mittelpunkt.

Wenn man einen Ballon aufbläst, dann entfernt sich auf der Gummihaut, jeder Punkt von jedem. Und je weiter der Punkt entfernt ist umso schneller. Jeder auf der Gummihaut glaubt im Mittelpunkt zu stehen. Jeder sieht nur bis zu seinem eigenen Horizont und stellt sich die Frage wie es dahinter weiter gehen mag.

Was der Beobachter in seiner 2 dimensionalen Welt (Gummihaut) nicht sieht ist die Krümmung seiner Welt in der nächsten Dimension. Wenn sich die Gummihaut ausdehnt könnte diese Dimenson auch die Zeit sein.

Der wahre Mittelpunkt ist dann der Beginn der Raumzeit. Trotzt der Ausdehnung ist jeder Punkt im Gummihautuniversum ein Teil dieses Mittelpunkts geblieben. Der Mittelpunkt hat sich nur in wundersamer Weise auf der Gummihaut vervielfälltigt und ist zur Fläche geworden.

Auf unsere 3 dimensionale Welt umgelegt könnte man sagen: jedes Stückchen Raum ist aus dem Punkt des Urknalls entstanden. Jeder kann in Richtung des Punktes schaun, man muss dabei nur in die Vergangenheit blicken.

[TomS]

Zitat von Geku

Wenn man auf der Erde, egal wo man steht, in die Ferne blickt glaubt man den Horizont überall in der gleichen Entfernung zu sehen. Man steht deshalb nicht im Mittelpunkt.

Wenn man einen Ballon aufbläst, dann entfernt sich auf der Gummihaut, jeder Punkt von jedem. Und je weiter der Punkt entfernt ist umso schneller. Jeder auf der Gummihaut glaubt im Mittelpunkt zu stehen. Jeder sieht nur bis zu seinem eigenen Horizont und stellt sich die Frage wie es dahinter weiter gehen mag.

Danke, dass du das Beispiel noch anführst.

Zitat von Geku

Was der Beobachter in seiner 2 dimensionalen Welt (Gummihaut) nicht sieht ist die Krümmung seiner Welt in der nächsten Dimension. Wenn sich die Gummihaut ausdehnt könnte diese Dimenson auch die Zeit sein.

Mathematisch wird die dritte Dimension weder benötigt und noch verwendet, weder um die Krümmung der Ballonoberfläche zu beschreiben, noch deren Expansion „in die dritte Dimension hinein“.

[Geku]

Zitat von TomS

Mathematisch wird die dritte Dimension weder benötigt und noch verwendet, weder um die Krümmung der Ballonoberfläche zu beschreiben, noch deren Expansion „in die dritte Dimension hinein“.

Kannst du das näher erleutern. Ich hätte gerne die Grenzen des Ballonmodell durchschaut.

[Timm]

Zitat von Geku

Auf unsere 3 dimensionale Welt umgelegt könnte man sagen: jedes Stückchen Raum ist aus dem Punkt des Urknalls entstanden.

Mit Urknall ist der heiße dichte Anfang gemeint (kein Punkt) und wird - gemäß Standardmodell der Kosmologie - bezogen auf das beobachtbare Universum mit der Größe einer Melone verglichen.
Der Punkt ist ein Artefakt der Theorie.

[antaris]

Zitat von Timm

Mit Urknall ist der heiße dichte Anfang gemeint (kein Punkt) und wird - gemäß Standardmodell der Kosmologie - bezogen auf das beobachtbare Universum mit der Größe einer Melone verglichen.
Der Punkt ist ein Artefakt der Theorie.

Ok aber wir befinden uns hier ja jenseits des Standardmodells. Es ging ja im Grunde darum, ob es wissenschaftlich sinnvoll sein könnte das Universum räumlich von außen und zeitlich davor zu betrachten.

Ich bin lange Zeit vom Anfang der Raumzeit im Urknall ausgegangen. Als ich mich mit der Welt der komplexen Systeme intensiver befasste, kamen mir aber Zweifel auf. Aktuell konnte mir noch keiner einen Grund nennen, warum nicht vor dem Urknall schon eine Raumzeit existiert haben könnte. Die komplexen Systeme sind allgegenwärtig aber meist nicht sehr offensichtlich. Wenn ich über die Realität nachdenke, dann erscheint mir diese aber mittlerweile wie ein einziges großes komplexes System.

Warum spielen die komplexen Zahlen im Makrokosmos kaum eine Rolle und genau zur "kleinsten Grenzen" des Mikrokosmos ist eine Beschreibung ohne gar nicht denkbar. Es verhält sich ähnlich wie mit den Relativitätstheorien und der Quantenmechanik, denn die Quantenmechanik ist mit ihren Wellenfunktionen absolut den komplexen Zahlen bzw. besser noch den vierdimensionalen Quaternionen zuzuordnen. Die betreffenden physikalischen Gesetze sind in einer höheren Ordnung von Dimensionen angesiedelt. Dabei ist die Algebra der Quaternionen nicht identisch zur reellen Algebra des Makrokosmos.

Die String- bzw. M-Theorie ist in den hyperkomplexen und achtdimensionalen Oktonionen beheimatet.

Die nächst komplexeren Zahlen mit insgesamt 16 Dimensionen, die Sedenionen sind mathematisch schon definiert aber man hat noch keine Anwendung gefunden. Mittels Verdopplungsverfahren können immer weitere Zahlensysteme mit immer doppelt so viele Dimensionen wir vorher gebildet werden. Die Algebra weicht dabei immer weiter von der reellen Algebra ab, je höher die Dimensionen sind. Die Naturgesetze dieser Systeme differenzieren sich sozusagen immer weiter vom Bereich der reellen Zahlensysteme.

Wenn das Universum selbst aus Teilmengen besteht, warum sollte es nicht auch selbst eine Teilmenge einer größeren Menge sein, welche dann selbst wieder eine Teilmenge einer noch größeren Teilmenge ist, usw.
Das wäre eine sich unendlich wiederholende Selbstähnlichkeit und ergibt am Ende ein "multiversales" Fraktal. Alles was sich darin befindet, ist ein Teil dieses einen großen Fraktals.

[Timm]

Zitat von antaris

Ich bin lange Zeit vom Anfang der Raumzeit im Urknall ausgegangen. Als ich mich mit der Welt der komplexen Systeme intensiver befasste, kamen mir aber Zweifel auf.

Dass es diesen heißen und dichten Anfangszustand gab, läßt sich kaum bestreiten. Und den nennt man Urknall. Dieser wiederum markiert das Ende der sog. Inflation, für die es indirekte Belege gibt. Aber von dort weiter zurück in der Zeit wird immer spekulativer und wir sind bei der Theorie der ewigen Inflation. Kann sein, kann nicht sein. Und dann ist es nicht mein Ding, darüber zu räsonieren.

[antaris]

Zitat von Timm

Dass es diesen heißen und dichten Anfangszustand gab, läßt sich kaum bestreiten. Und den nennt man Urknall. Dieser wiederum markiert das Ende der sog. Inflation, für die es indirekte Belege gibt. Aber von dort weiter zurück in der Zeit wird immer spekulativer und wir sind bei der Theorie der ewigen Inflation. Kann sein, kann nicht sein. Und dann ist es nicht mein Ding, darüber zu räsonieren.

Um den heißen Anfangszustand unseres Universums geht es mir nicht. Ich glaube an den Big-Bang, genauso wie du. Dennoch wird ja selbst der BigBang in machen Kreisen als unwissenschaftlich angesehen, da er anscheinend aus dem nichts entstanden ist.

Es ist müßig darüber nachzudenken was sein könnte. Dennoch macht es vielleicht Sinn, denn wenn in unserem Universum die Bedingungen in den supermassiven Schwarzen Löchern, den Bedingungen während der Urknall-Singularität gleich kommen, so finde ich das dies ein nicht wenig gewichtetes Argument, eben für eine Verschachtelung ist. Dass die ART/SRT gemeinsam bei einer supermassiven Singularität, durch nahezu unendlich komprimierter und gleichzeitig nahezu mit Lichtgeschwindigkeit fallender Energie eine neue, von Annäherungen getrennte Raumdimension "erschaffen" kann, erscheint zumindest mir als nicht so ganz abwegig.
Zumal Verschachtelungen in der Physik ja nichts unbekanntes sind.

Die Standardmodelle sind ja nur Standard, weil sie am besten auf Beobachtungen und Experimente zutreffen, welche bisher durchgeführt werden konnten und somit mit einer gewissen hohen Wahrscheinlichkeit richtig sind. Aber da beißt der Hund sich in den Schwanz, denn genauso wissen ja alle, dass die Standardmodelle eben nur einen Teil darstellen, da wesentliche Phänomene nicht mal ansatzweise erklärt und darum als dunkel benannt werden.

Ich glaube der dunklen Materie und Energie kann man erst einen richtigen Namen geben, wenn das Universum als ein großes Ganzes betrachtet wird. Dahinter steckt eine der oder sogar die größte Frage überhaupt. Nämlich warum ist das alles entstanden? Das hat sich bestimmt schon jeder Mensch mindestens einmal gefragt. Ja es ist Metaphysik und Philosophie aber Innovationen entstanden sehr oft erst durch philosophische Denkansätze, welche den Horizont erweiterten.

Nur was man sich vorstellen kann, kann auch untersucht werden.
Man kann ja auch kein Bild malen, wenn man sich das Motiv dazu nicht vorstellen kann. Das kann mitunter an Desinteresse, Ignoranz oder auch die Unfähigkeit liegen, sich etwas bestimmtes vorstellen zu können.
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Auf der anderen Seite gebe ich dir recht, denn in unserem Universum gibt es so noch genügend andere Rätsel zu lösen, bei denen wenigstens irgendwann eine Chance bestehen könnte, diese experimentell zu untersuchen.

[Timm]

Zitat von antaris

Um den heißen Anfangszustand unseres Universums geht es mir nicht. Ich glaube an den Big-Bang, genauso wie du. Dennoch wird ja selbst der BigBang in machen Kreisen als unwissenschaftlich angesehen, da er anscheinend aus dem nichts entstanden ist.

Anscheinend nicht aus aus dem Nichts, sondern als Endprodukt der Inflation, google "inflation reheating".

Zitat von antaris

Dennoch macht es vielleicht Sinn, denn wenn in unserem Universum die Bedingungen in den supermassiven Schwarzen Löchern, den Bedingungen während der Urknall-Singularität gleich kommen, so finde ich das dies ein nicht wenig gewichtetes Argument, eben für eine Verschachtelung ist.

Im SL und beim Urknall ist die Materie hochverdichtet und ihr Zustand nicht bekannt. Ganz und gar nicht vergleichbar sind jedoch die Raumzeiten, FLRW vs. Schwarzschild. Verschachtelung? Schwarze Löcher in der FLRW Raumzeit haben eine lokal andere Geometrie. Ich sehe nicht, was es da hinein zu geheimsen gibt.