22 Antworten in diesem Thema

[leibowitz]

Ich habe 2 Frage zum Universum: Mein Kenntnisstand ist, es ist endlich, expandiert und schafft den neuen Raum durch seine Expansion. Wenn das schon falsch ist, bitte ich mich eben auf den aktuellen Stand zu bringen Wenn das stimmt, dann 1. Annahme: Das Universum expandiert um x m/sek. Mein Raumschiff schafft x+1 m/sek, und versucht, das (expandierende) Universum zu verlassen. Kann es das? Schafft es dann auch dadurch neuen Raum? 2. Falls die Annahme falsch wäre, hieße das dann, wenn ich in eine bestimmte Richtung ins Universum losflöge (idealerweise mit einem unrealistisch schnellen Schiff), würde ich dann das "Ende" des Universums überhaupt erreichen oder käme ich aus einer ganz anderen Richtung wieder, so wie auf der Erde, wo ich, wenn ich immer gegen Westen wandere, ich aus dem Osten wieder zum Ausgangspunkt zurückkomme?

[Naut]

Ich habe 2 Frage zum Universum:

Mein Kenntnisstand ist, es ist endlich, expandiert und schafft den neuen Raum durch seine Expansion.
Wenn das schon falsch ist, bitte ich mich eben auf den aktuellen Stand zu bringen

Stimmt, soweit ich weiß.

Wenn das stimmt, dann

1. Annahme: Das Universum expandiert um x m/sek. Mein Raumschiff schafft x+1 m/sek, und versucht, das (expandierende) Universum zu verlassen. Kann es das? Schafft es dann auch dadurch neuen Raum?
2. Falls die Annahme falsch wäre, hieße das dann, wenn ich in eine bestimmte Richtung ins Universum losflöge (idealerweise mit einem unrealistisch schnellen Schiff), würde ich dann das "Ende" des Universums überhaupt erreichen oder käme ich aus einer ganz anderen Richtung wieder, so wie auf der Erde, wo ich, wenn ich immer gegen Westen wandere, ich aus dem Osten wieder zum Ausgangspunkt zurückkomme?

Das weiß keiner, denn es hängt von der Topologie des Universums ab (die man nicht kennt). Stell Dir das Universum als Luftballonoberfläche vor: Eine Ameise kann auf der Oberfläche entlanglaufen, auch wenn der Ballon dabei aufgeblasen wird. Sie kommt nie an eine Grenze, egal wie schnell sie läuft, sie "schafft" keinen zusätzlichen Raum, weil jede Kurve auf der Oberfläche die Oberfläche nicht verlässt.

Das Universum ist vielleicht ein höherdimensionales Äquivalent des Ballons (nicht notwendigerweise eine Hypersphäre - wie der Ballon - vielleicht ein Hypertorus oder so), dann gibt es keinen Rand, den man erreichen könnte.

Wäre das Universum berandet (also so etwas wie eine "offene" Gummimembran, die immer breiter gezogen wird), dann würde wohl alles, was den Rand erreicht aufhören zu existieren, denn Existenz ist ja an Raumzeit gekoppelt, oder?

[Konrad]

1. Annahme: Das Universum expandiert um x m/sek. Mein Raumschiff schafft x+1 m/sek, und versucht, das (expandierende) Universum zu verlassen. Kann es das? Schafft es dann auch dadurch neuen Raum?

Zenon läßt grüßen.

Wenn man an den Urknall denkt, darf man sich das nicht als Explosion mit dadurch verursachte Eigenbewegung der Atome vorstellen.
Die Expansion des Raumes ist keine Bewegung der Raumobjekte im normalen Sinne, sondern eine kontinuierliche Veränderung des Weges zwischen den Objekten.
Um ein anderes Raumobjekt zu erreichen, muß man grundsätzlich schneller als x m/sek sein.

Bearbeitet von Konrad, 06 September 2011 - 21:28.

[Konrad]

Das weiß keiner, denn es hängt von der Topologie des Universums ab (die man nicht kennt).

Ich dachte, die stehende Welle der Hintergrundstrahlung wäre der Beweis, daß das Universum randlos ist.

[Harald Giersche]

Ich dachte, die stehende Welle der Hintergrundstrahlung wäre der Beweis, daß das Universum randlos ist.

Die Hintergrundstrahlung ist nach der gängigen Theorie das 'Relikt' des heißen Urzustands - nur eben in der Lebenszeit des Universums maximal 'rotverschoben', da sich das Universum (wahrscheinlich) ausdehnt. Es ist bis auf die kleinen Abweichungen, die die Forscher gerne erforschen, nahezu isotrop (überall aus allen Richtungen gleich).
Eine stehende Welle wäre im Gegenteil nur bei einem 'begrenztem' Universum möglich, da die Welle ja Irgendwo reflektiert werden muss. Davon ab ist der Unterschied von Universum-Größe und Licht-Wellenlänge so irrsinnig groß, dass da kaum Resonanzen dieser Art wahrscheinlich sind,

[Konrad]

Eine stehende Welle wäre im Gegenteil nur bei einem 'begrenztem' Universum möglich, da die Welle ja Irgendwo reflektiert werden muss.

Eine stehende Welle braucht keine Reflektion, wie die Elektronenhüllen unserer Atome beweisen.

[My.]

Eine stehende Welle braucht keine Reflektion, wie die Elektronenhüllen unserer Atome beweisen.

Ja, nur, daß die Elektronenhüllen unserer Atome keine Wellen sind
(Wir geraten im nächsten Post in die Welle-Teilchen-Dualitäts-Diskussion.)

My.

[Konrad]

Ja, nur, daß die Elektronenhüllen unserer Atome keine Wellen sind
(Wir geraten im nächsten Post in die Welle-Teilchen-Dualitäts-Diskussion.)

My.

Muß ich jetzt auch in den "Ich halte..."-Thread abwandern?
Wohl noch nie was von Materiewellen gehört?

Aber wenn dir das Beispiel nicht behagt, gibt es auch andere Beispiele, wo keine Totalreflektion für eine stehende Welle erforderlich ist.
Es genügt ein ringförmige Struktur in einer Faseroptik.
In einem in sich geschlossenen gekrümmten Raum kann sich auch eine stehende Welle ausbilden.

Bearbeitet von Konrad, 06 September 2011 - 22:14.

[leibowitz]

Zenon läßt grüßen.

Um ein anderes Raumobjekt zu erreichen, muß man grundsätzlich schneller als x m/sek sein.

Das verstehe ich nicht, sorry. Kannst du mir das noch genauer / einfacher erklären? A) weiß ich mit Zenon nichts anzufangen, B ) verstehe ich nicht, wieso man grundsätzlich schneller als x Meter pro Sekunde sein muss, wenn ich für x jeden Wert einsetzen kann den ich will.

Bearbeitet von leibowitz, 06 September 2011 - 22:18.

[Konrad]

Das verstehe ich nicht, sorry. Kannst du mir das noch genauer / einfacher erklären? A) weiß ich mit Zenon nichts anzufangen, B ) verstehe ich nicht, wieso man grundsätzlich schneller als x Meter pro Sekunde sein muss, wenn ich für x jeden Wert einsetzen kann den ich will.

A- Deine Frage hat mich an das Zenon-Paradoxon erinnert, auch bekannt als "Achilles und die Schildkröte".
B- Ich dachte, du meintest mit x die dir unbekannte Expansionsrate des Universums, die sogen. Hubblekonstante.

Bearbeitet von Konrad, 06 September 2011 - 22:25.

[yiyippeeyippeeyay]

(Da es hier größtenteils um MÖGLICHE Randbedingungen des Universums geht, habe ich den Thread nach "nebenan" - unter die Spekulanten - verschoben. /Mod,ausnahmsweise)

[Konrad]

(Da es hier größtenteils um MÖGLICHE Randbedingungen des Universums geht, habe ich den Thread nach "nebenan" - unter die Spekulanten - verschoben. /Mod,ausnahmsweise)

Solange du ihn nicht über den Rand des Universums schiebst ist das ok.

[Konrad]

Die Hintergrundstrahlung ist nach der gängigen Theorie das 'Relikt' des heißen Urzustands - nur eben in der Lebenszeit des Universums maximal 'rotverschoben', da sich das Universum (wahrscheinlich) ausdehnt. Es ist bis auf die kleinen Abweichungen, die die Forscher gerne erforschen, nahezu isotrop (überall aus allen Richtungen gleich).
Eine stehende Welle wäre im Gegenteil nur bei einem 'begrenztem' Universum möglich, da die Welle ja Irgendwo reflektiert werden muss. Davon ab ist der Unterschied von Universum-Größe und Licht-Wellenlänge so irrsinnig groß, dass da kaum Resonanzen dieser Art wahrscheinlich sind,

Von Zeit zu Zeit sollte man doch mal wieder einen Blick in seine alten Physiklehrbücher werfen.
Von einer stehenden Welle bei der Hintergrundstrahlung zu sprechen ist natürlich Unsinn, da es sich ja um ein Frequenzgemisch mit einer bestimmten Spektralverteilung handelt.
Ich habe nur schon früher nicht verstanden, woher man wissen will, daß es sich um die direkte Wellenfront des Urknalls und keine "Faltungswiederholungen" handelt.

[Naut]

Von Zeit zu Zeit sollte man doch mal wieder einen Blick in seine alten Physiklehrbücher werfen.
Von einer stehenden Welle bei der Hintergrundstrahlung zu sprechen ist natürlich Unsinn, da es sich ja um ein Frequenzgemisch mit einer bestimmten Spektralverteilung handelt.
Ich habe nur schon früher nicht verstanden, woher man wissen will, daß es sich um die direkte Wellenfront des Urknalls und keine "Faltungswiederholungen" handelt.

Zunächst mal kann es stehende Wellen (Resonanzen) natürlich in jedem beliebigen Raum mit Riemannscher Metrik geben, das hat absolut nichts mit der Existenz von Rändern oder dem Genus zu tun.

Was mir aber nicht klar ist, ist wie man aus der Hintergrundstrahlung Rückschlüsse auf die Geometrie ziehen will. Ich kann mich erinnern, dass ich mal in einer P.M. etwas gelesen habe, dass das Universum vermutlich eine hyperbolische Metrik haben soll, ich weiß aber nicht mehr, ob sie damit nur den Raum oder die ganze Raumzeit meinten (weil meine Mutter leider alle P.M.s verschenkt hat).

Kennt jemand Argumente, die für bestimmte Topologien sprechen? Ich fände ja einen flachen 3-Torus witzig.

[Harald Giersche]

Zunächst mal kann es stehende Wellen (Resonanzen) natürlich in jedem beliebigen Raum mit Riemannscher Metrik geben, das hat absolut nichts mit der Existenz von Rändern oder dem Genus zu tun.

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Ja, hier hat mich wohl die Schallwelle getroffen ... kommt vor.
Aber die Hintergrundstrahlung als Resonanz wäre schon deshalb schwierig aufrechtzuerhalten, weil der Raum, in dem das stattfindet, sich ständig ausdehnt.

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Was mir aber nicht klar ist, ist wie man aus der Hintergrundstrahlung Rückschlüsse auf die Geometrie ziehen will. Ich kann mich erinnern, dass ich mal in einer P.M. etwas gelesen habe, dass das Universum vermutlich eine hyperbolische Metrik haben soll, ich weiß aber nicht mehr, ob sie damit nur den Raum oder die ganze Raumzeit meinten (weil meine Mutter leider alle P.M.s verschenkt hat).
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Naja. Peter Mosleitners interessantes Magazin, ja ja, oh oh ..
Davon ab, das will mir auch nicht klar werden, wie die Geometrie, also Kugel, Schale, Torus etc, daraus gesehen werden könnte, da reell doch nur ein zwei-dimensionales projiziertes Bild bei uns ankommt. Oder?
Ist mit dieser hyperbolischen Metrik nicht eher die (eindimensionaler) Raum-Zeit Kurve der Ausdehnung gemeint. Also hyperbolisch wäre dann sozusagen, dass es sich ewig ausdehnt, aber die Größe nachher praktisch nicht mehr zunimmt? Sowas?

Achja, zum ersten Post fällt mir noch ein, dass, wenn mann schneller als die in unserem Universum erkennbare Ausdehnung reisen könnte, man lediglich überhaupt die theoretische 'Chance' hätte, in einem geschlossenen Universum wieder am Ausgangspunkt anzukommen. Angenommen, die Lebensdauer des Probanden und des Universum lassen das zu

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Kennt jemand Argumente, die für bestimmte Topologien sprechen? Ich fände ja einen flachen 3-Torus witzig.

Was auch immer das ist, so kann nur ein Mathematikus sprechen ...

[Konrad]

Zunächst mal kann es stehende Wellen (Resonanzen) natürlich in jedem beliebigen Raum mit Riemannscher Metrik geben, das hat absolut nichts mit der Existenz von Rändern oder dem Genus zu tun.

Ich sagte ja schon, die stehende Welle war ein Irrtum meinerseits.

Was mir aber nicht klar ist, ist wie man aus der Hintergrundstrahlung Rückschlüsse auf die Geometrie ziehen will. Ich kann mich erinnern, dass ich mal in einer P.M. etwas gelesen habe, dass das Universum vermutlich eine hyperbolische Metrik haben soll, ich weiß aber nicht mehr, ob sie damit nur den Raum oder die ganze Raumzeit meinten (weil meine Mutter leider alle P.M.s verschenkt hat).

Ich bekomme es leider nicht mehr zusammen.
Aber die Physiker ziehen aus der gemessenen Anisotropie die tollsten Schlußfolgerungen.

[Naut]

Ah, okay, jetzt habe ich's kapiert:

http://www.schattenb...m/nafor377.html

Kurze Zusammenfassung: Den Urknall kann man sich als einen gewaltigen Impuls, als einen Trommelschlag vorstellen, der das Universum zum Schwingen bringt. Die Schwingung manifestiert sich in der Hintergrundstrahlung. Die einzelnen "Töne", das Klangspektrum dieser Strahlung setzt sich aus den Eigenfrequenzen, den sog. Modi, des Universums zusammen. Diese Modi kann man im Spektrum der Strahlung sehen. Jede Form hat ihren eigenen "Fingerabdruck" von Modi, daran kann man sie eindeutig erkennen (na ja, nicht ganz eindeutig, aber fast; siehe auch meine Dissertation zu dem Thema ). Aus der Beobachtung der Modi des Universums schließen die Physiker auf die Form des Universums. das klappt nicht 100%, weil man eigentlich alle Modi haben müsste (das sind aber unendlich viele) & die auch noch 100% genau gemessen, zudem kennt man natürlich nicht die Spektren aller denkbaren Formen (das sind noch viel mehr als unendlich viele ).

Zitat: "Ein neueres Exempel bietet der von Frank Steiner und seinem Team analysierte Drei-Torus mit flachem endlichem Raum."
Und da kommen die erst jetzt drauf? Die Idee hatte ich schon 1987 ...

[Morn]

Die kosmische Hintergrundstrahlung entstand vor ca. 300000 - 400000 Jahren nach dem Urknall, als Photonen anfingen, sich im Universum frei bewegen zu koennen, da sich Elektronen zu der Zeit an die Protonen koppelten und so atomaren Wasserstoff bildeten (Rekombination). Die Temperatur des Universums betrug zu der Zeit ca. 3000 Kelvin.

Zur Zeit der Rekombination breiteten sich Dichtefluktuationen als Schallwellen aus. Sie fuehren zu Temperaturunterschieden in der Hintergrundstrahlung. Im Multipolspektrum dieser Anisotropien lassen sich Maxima beobachten (die ungefaehr Resonanzen zur Zeit der Rekombination entsprechen), aus denen sich Verschiedenes bestimmen laesst: die Gesamtdichte des Universums (sehr nahe an der kritischen Dichte, bei der das Universum gerade nicht wieder kollabieren wird, woraus auch folgt, dass der Raum (fast) flach (euklidische Geometrie) ist), der Anteil der baryonischen Dichte an der Gesamtdichte, der Anteil der Materie (baryonische und dunkle Materie) an der Gesamtdichte und der Anteil der Dunklen Energie an der Gesamtdichte.

Zum Angangspost :

Da sich der Raum ausdehnt, haengt die Geschwindigkeit, mit der sich zwei Punkte voneinander entfernen, von der Entfernung zwischen den Punkten ab. Der Proportionalitaetsfaktor ist die Hubble-Konstante, deren Wert zwischen 70 und 80 km/s/Mpc liegt. Also entfernen sich zwei Punkte, die ca. 4000 Mpc entfernt sind, ungefaehr mit Lichtgeschwindigkeit voneinander. (Geschwindigkeiten groesser als die Lichtgeschwindigkeit sind hierbei uebrigens kein Widerspruch zur allgemeinen Relativitaetstheorie).

EDIT: Zeitangabe korrigiert (siehe Lucardus' Post unten).

Bearbeitet von Morn, 07 September 2011 - 16:04.

[Lucardus]

Die kosmische Hintergrundstrahlung entstand vor ca. 300000 - 400000 Jahren, als Photonen anfingen, sich im Universum frei bewegen zu koennen, da sich Elektronen zu der Zeit an die Protonen koppelten und so atomaren Wasserstoff bildeten (Rekombination).

Das ist nicht ganz korrekt. Du meinst sicher, sie entstand ca. 300 000 bis 400 000 Jahr NACH dem Urknall.

[Morn]

Das ist nicht ganz korrekt. Du meinst sicher, sie entstand ca. 300 000 bis 400 000 Jahr NACH dem Urknall.

Ja, natuerlich... Ich korrigiere es oben.

[Konrad]

Die kosmische Hintergrundstrahlung entstand vor ca. 300000 - 400000 Jahren nach dem Urknall, als Photonen anfingen, sich im Universum frei bewegen zu koennen, da sich Elektronen zu der Zeit an die Protonen koppelten und so atomaren Wasserstoff bildeten (Rekombination). Die Temperatur des Universums betrug zu der Zeit ca. 3000 Kelvin.

Hat eigentlich das Lichtspektrum zu diesem Zeitpunkt eine ideale Planck-Verteilung, oder gibt es da schon Störungen? Später werden ja durch die frequenzselektive Wechselwirkung mit den Atomen bzw. Molekülen einzelne Spektrallinien beeinflußt.
Wobei die Rotverschiebung des Spektrums durch die weitere Expansion auch Einfluß auf die Nachbarschaft der Wasserstoff-Linien haben muß. Sozusagen eine Schleifspur.

Bearbeitet von Konrad, 08 September 2011 - 17:03.

[Konrad]

Sehr interessant. Das Phänomen wurde schon von Gunn und Peterson bei der Untersuchung von Quasar-Spektren vermißt und führte zum Schluß, daß der Wasserstoff relativ schnell wieder ionisiert wurde. Es ist unglaublich, wieviel es zum Thema Kosmologie im Internet gibt.

[leibowitz]

Ich habe 2 Frage zum Universum:

Ein großartiges Buch dazu ist http://www.amazon.de...31847588&sr=8-1

Hier habe ich das zum ersten Mal nachvollziehen können, wie es sein kann, dass das Universum keinen Rand hat ...