Größe des Universums

[Ipsissimus]

die, mit der sich die Entfernung zwischen uns und dem Objekt vergrößert. Ich sage nicht "mit der sich das Objekt von uns wegbewegt",

Das scheint genau der Knackpunkt zu sein. Es ist schwer vorstellbar, dass sich das Objekt mit maximal Lichtgeschwindigkeit von uns wegbewegt, wenn sich gleichzeitig die Entfernung mit viel mehr als Lichtgeschwindigkeit erhöht, aber ich verstehe, das eine ist Objekt-Eigengeschwindigkeit, das andere Raumzeitausweitung. Ich verstehe auch, dass die Notwendigkeit besteht, diese beiden Sachverhalte konzeptionell zu trennen, da die Formeln nichts anderes hergeben; trotzdem frage ich mich - wenngleich um einiges milder als bei der Stringtheorie^^ - wieviel davon Mathematik ist, und wieviel reales physikalisches Verhalten des Universums, also inwieweit die Struktur der Raumzeit tatsächlich den Unterschied macht zwischen "wegbewegen" und "Abstand vergrößern". Und inwieweit das für uns einen Unterschied macht, denn die Resultierende beider Sachverhalte scheint doch reale und beobachtbare Überlichtgeschwindigkeit von informationstragenden Objekten zu sein.

Der Warpantrieb würde eben wie ein Staustrahltriebwerk funktionieren^^

[Traitor]

Der Unterschied ist durchaus ein physikalischer. Die Relativitätstheorie heißt zwar Relativitätstheorie und wird bekanntlich mit der Aussage "es gibt kein absolutes bzw. ausgezeichnetes Bezugssystem" verbunden - das ist aber nur eine rechnerische Aussage und gilt praktisch nur so lange, wie es keinen physikalischen Prozess gibt, der eben doch eine Auszeichnung vornimmt - und in unserem Universum gibt es einen solchen Prozess, die Expansion. Damit gibt es ein naheliegendes Standardbezugssystem, das "mitbewegte" System der Expansion, in dem also die Raumausdehnung herausgerechnet wird und nur "Eigen"bewegungen übrig bleiben.
Viele wichtige Observablen, u.a. die Rotverschiebung des Mikrowellenhintergrunds, hängen nun genau von der Umrechnung eines lokalen in dieses mitbewegte System ab - bei WMAP/Planck sieht man z.B. einen starken Dipol entsprechend der galaktischen Eigenbewegung, den man abziehen muss, bevor man die kosmologischen Fluktuationen sieht. Wenn die Aufteilung in Expansion und Eigenbewegung nun eine rein willkürlich-rechnerische wäre und man Geschwindigkeitsanteile beliebig zwischen den beiden umherschieben könnte, würden sich diese Observablen ändern. Wir können den Unterschied also konkret überprüfen, er ist physikalisch.

denn die Resultierende beider Sachverhalte scheint doch reale und beobachtbare Überlichtgeschwindigkeit von informationstragenden Objekten zu sein.

Beim Lichtgeschwindigkeitsgrenzwert der Relativitätstheorie geht es aber um die Ausbreitungsgeschwindigkeit informationsübertragender Objekte. Licht, das Informationen zwischen zwei Galaxien überträgt, bewegt sich nur lichtschnell, egal, ob die beiden Galaxien sich dank Expansion überlichtschnell voneinander entfernen. Dass in den beiden Galaxien jeweils auch Information existiert, ist für diese Frage egal, und die "Information in Galaxie A" bringt einem Beobachter in Galaxie B auch herzlich wenig, wenn sie nie zu ihm gelangt.

[Ipsissimus]

hmm, aber offenbar sind doch Informationen von anderen Galaxien bei uns eingetroffen, obwohl die sich infolge der Raumausdehnung sehr viel schneller voneinander wegbewegen als das Licht?

[Traitor]

Das ist wieder die Frage mit den Lichtkegeln. Das Licht ist bei uns angekommen, also war die Anfangsentfernung und die in der (expansionsabhängigen) Laufzeit aufgelaufene Expansion insgesamt klein genug, um im Alter des Universums mit Lichtgeschwindigkeit überwindbar zu sein. Aber wenn der Raum zwischen A und B sich jetzt schon überlichtschnell ausdehnt, dann werden wir nie das Licht, das A "gerade jetzt" aussendet, empfangen können, sondern es ist sozusagen nur noch ein begrenzer Vorrat Licht / Information über die Vergangenheit von A zu uns unterwegs, der uns noch erreichen kann.

[Ipsissimus]

ach so, ja, stimmt ja ... hmm^^ trotzdem, ich habe immer mehr das Gefühl, dass wir verdammt wenig über alles wissen^^ wir starren auf den kleinen Ausschnitt, den uns unsere kleine Dachluke zeigt, postulieren, das alles so sein müsse, wie es uns die Dachluke zeigt und hoffen, dass die riesige Welt dahinter, die wir zwar ahnen, aber für wissenschaftlich unzugänglich erklären, uns nicht auslacht mit unseren ganzen Axiomen^^

[janw]

Wie das mit dem Urknall gehen soll - überlichtschnelle Expansion ist überhaupt kein Problem, schon konventionell nicht (man betrachte die per naiver Dopplerinterpretation berechneten "Fluchtgeschwindigkeiten" hochrotverschobener Galaxien) und in der Inflationsära schon gar nicht.

Nun dehnt sich da aber "etwas" aus, als Folge von Naturkräften, also nicht Nichts.
Wie kann dafür dann die Begrenzung auf die Lichtgeschwindigkeit nicht gelten?
Oder ist es irgendein "Feld", das das "darf"?

Multiple Urknälle braucht es dafür auch nicht, die Expansion geht ja nicht radial von einem Punkt aus vonstatten, sondern in alle Richtungen.

Also von einem Punkt aus kugelförmig?

[Ipsissimus]

na ja, die Raumzeit breitete sich der Theorie zufolge mindestens in der Planckzeit und der Inflationsära überlichtschnell aus, um sich später bis zur Hubble-Konstanten zu verlangsamen. Das heißt wohl, die Theorie nimmt an, dass die Raumzeit selbst nicht der Restriktion der Lichtgeschwindigkeit unterliegt, was wohl impliziert, dass mit der Ausbreitung der Raumzeit kein Informationstransport, also weder Energie noch Materie, verknüpft ist. Was sich da allerdings dann noch "ausbreiten" kann, ist mir auch eher ein Rätsel.

Und noch etwas bleibt mir unklar. Die Inflation hat eine überichtschnelle, gigantische Ausweitung bewirkt. Nach Ablauf dieser Phase, etwa war das Universum dann ungefähr einen Meter im Durchmesser, danach ging auch die Raumzeitausdehnung nur noch mit höchstens einfacher LG. Aus meinem begrenzten Verständnis heraus erklärt das hinten und vorne nicht die heutigen Distanzen

[janw]

War vielleicht in der Planckzeit noch keine Materie und Energie im klassischen Sinne vorhanden, sondern eine Art Plasma, das dann zu Materie kondensiert ist, und galt für diesen Zustand die LG-Beschränkung noch nicht?
Oder eine andere Überlegung: Gilt die LG-Beschränkung für die Ausbreitung in einer Richtung, so daß sie überschritten werden kann, wenn sich etwas in zwei entgegen gesetzte Richtungen ausbreitet?

Ist vielleicht die Raumzeit nur eine Matrix, auf der sich an Materie/Energie gekoppelte Information ausbreitet, vergleichbar einem Chromatographie-Gel?

Mit den Distanzen habe ich auch meine Probleme - 13 Mrd Jahre sind nun keine Unendlichkeit^^

[Ipsissimus]

Soweit mir bekannt, gibt es für die Planckzeit zwar jede Menge Vorstellungen, aber keine richtige Theorie. Eine Möglichkeit, mit der mein begrenzter Verstand ganz gut klar kommt, ergibt sich aus der überlichtschnellen Raumausdehnung: wenn die wirklich vom exakten Augenblick null an gewirkt hat, hat sich der Raum vielleicht so schnell ausgedehnt - und dabei die Materie mit sich genommen - dass die Gravitation, die ja nur lichtschnell wirkt, einfach hinterherlaufen musste, ehe sie die Materie teilweise einholte. Aber bei dieser Erklärung dürfte Traitor graue Haare bekommen^^

nein, die Grenze von "c" ist richtungsunabhängig; zwei Geschwindigkeiten addieren sich vektoriell und nicht wie zwei natürliche Zahlen, letzteres ist nur eine Annäherung, die nur dann funktioniert, wenn ihre "natürliche" Summe deutlich unter "c" liegt. Die genaue Formel und ihre Herleitung kannst du z.B. hier nachlesen

ich denke schon, dass die Raumzeit als so eine Matrix aufgefasst werden kann; die Rede ist ja auch von ihrer "Metrik".

13 Mrd Jahre sind nun keine Unendlichkeit

tja^^ Traitor wird dir sagen, dass da alles mit rechten Dingen zuging^^

[janw]

Wenn ich das mit der Planckzeit jetzt richtig verstehe, könnte es da wenig Erklärungsprobleme geben: Unterhalb dieser Zeitspanne gibt es kein Zeitkontinuum, alle Prozesse laufen in diskreten Sprüngen ab. D.h., daß es in der Planckzeit nach dem Urknall noch keine Raumzeit gab und damit auch keine Geschwindigkeitslimitierung. Gab es da überhaupt schon Photonen?

Mir kommt der Gedanke, daß "Ausbreitung" vielleicht anders zu verstehen sein könnte. Vielleicht eher wie die Entstehung einer Eisschicht nach Kondensation aus zusammenwachsenden Eiskristallen, die gewissermaßen in das "Nichts" zwischen sich hinein wachsen?
Aber dann müsste das Nichts irgendwann aufgebraucht sein... es sei denn, es wird durch die beschleunigte Ausdehnung immer wieder auseinander gezogen.

[Ipsissimus]

So wie du es beschreibst, formulierst du eine Vorstellung vom "Nichts" als "etwas". Es ist schwierig, vom Nichts nicht als von einem immer weiter reichenden Vakuum, also leerem Raum zu denken, aber das führt meines Erachtens in die Irre. Vakuum verfügt immer noch über Raumzeit-Struktur, und darinnen brodelt es vor virtuellen Paarbildungen. Das primordiale Nichts darf aber nicht im Kontext einer Raumzeit betrachtet werden. Entweder es existiert gar nicht - was der Name schon irgendwie nahelegt^^ - zumindest nicht im Sinne eines "etwas" namens "Nichts", oder aber, wenn es tatsächlich ein reales "Nichts" als primordiales Trägermedium der Existenz geben sollte, existiert es in deutlich anderer Weise als eine Raumzeit. Es müsste über weniger Eigenschaften verfügen. Im Grunde braucht es nur über eine einzige Eigenschaft zu verfügen, es muss "etwas" hervorbringen können und wäre in dieser Eigenschaft deutlich vom philosophischen Konzept von "Nichts" verschieden.

alle Prozesse laufen in diskreten Sprüngen ab

Zeit ist ein Kontinuum diskreter Sprünge

[janw]

Hm, das Nichts bingt "etwas" hervor? Ich habe es bisher immer so verstanden, daß das Universum, also der Raum des Seienden, in Nichts vordringt. Die Glasfläche auch als Nichts verstanden, wo etwas entsteht, wenn die Eisblumen wachsen.

Zeit ist ein Kontinuum diskreter Sprünge

Klar, sie erscheint als Kontinuum, weil wir sie nicht weiter auflösen können. Ist vielleicht das Universum auch nur homogen, weil es hinreichend unaufgelöst betrachtet wird?

[Ipsissimus]

Ich habe es bisher immer so verstanden, daß das Universum, also der Raum des Seienden, in Nichts vordringt.

das ist wohl auch eher die Interpretation, der sich ein Physiker anschließen würde. Wobei es interessant wäre zu fragen, wohin es denn dann vordringt^^ Ich versuche halt nebenbei immer noch zu verstehen, wieso überhaupt etwas existiert, ohne dafür eine Gottheit ins Spiel zu bringen oder das anthropische Prinzip zu bemühen^^ Universenmassen, die es vorher gar nicht gibt, fluktuieren nicht mal so eben aus dem Nichtssein ins Sein^^

Ist vielleicht das Universum auch nur homogen, weil es hinreichend unaufgelöst betrachtet wird?

yepp, nach Stand der Dinge kann räumlich nichts kleiner sein als die Plancklänge

[janw]

Universenmassen, die es vorher gar nicht gibt, fluktuieren nicht mal so eben aus dem Nichtssein ins Sein^^

Wobei aber doch nichts Neues entsteht - iirc wird die Temperatur im All immer niedriger, weil die Materie sich verdünnt.

[Ipsissimus]

Worauf bezieht sich der zweite Teil deines Einwands, Jan?

Der erste Teil, das ist ja gerade mein Problem. Ex nihil nihil, um mit Parmenides zu sprechen. Aber wenn die Materie vor dem Urknall schon existierte, wo war sie? Und ist sie zeitlich seit minus unendlich vorhanden, oder wurde sie, durch Autogenese (wie), als Schöpfung (wie und vom wem oder was geschaffen)? Oder ist Zeit eine Schleife? Oder ist das Universum eine Zeitschleife? Wenn ja, warum existiert überhaupt irgendetwas?

Oder eben, die Materie existierte vor dem Urknall noch nicht. Dann nehmen wir entweder einen Schöpfer an. Oder eben ein nicht absolutes, sondern reales Nichts mit Hervorbringungspotenzial. Letztlich eine Art Feld, wobei das auch Autogenese wäre, die aber sowohl die Schwierigkeit mit unendlich langen Zeiträumen als auch mit Zeitlosigkeit, "während" der trotzdem was passiert, vermeidet.

[janw]

Nach meinem Verständnis war all die Materie am Beginn des Urknalls in diesem unendlich kleinen, sagen wir, locus komprimiert, wobei die Materiestrukturen wie Atome, Protonen, Elektronen, Neutronen, wahrscheinlich auch die Quarks usw. aufgelöst waren. Nach dem Urknall sind diese Strukturen durch eine Art Kondensation entstanden und haben sich danach zu größeren Strukturen verdichtet.
Seitdem dehnt sich der von der Materie erfüllte Raum aus, wobei sich die Materie allmählich verdünnt, messbar an der sinkenden Temperatur des Alls. Darauf bezog sich mein zweiter Einwand.
Wobei ein Rauminhalt, der keine Materieteilchen mehr enthält, aber immer noch Teil des Raumzeit-Kontinuums ist, also nicht Nichts ist.

In dem locus war also reine Energie, oder vielleicht auch reines Potential.
Meine Phantasie kreist darum, ob aus diesem Potenzial auch anderes hätte werden können als die Materie, die wir kennen, eine andere Konfiguration des Kondensats.

[Ipsissimus]

Nach meinem Verständnis war all die Materie am Beginn des Urknalls in diesem unendlich kleinen, sagen wir, locus komprimiert

Das ist eine Möglichkeit, wobei ich mich frage, woher dieser locus die Kraft nimmt, die Masse eines Universums auf einen Punkt zu halten, und warum dann trotzdem plötzlich die Explosion erfolgte. Oder anders gesagt, solch ein locus gebiert neue Fragen, denn er muss über Eigenschaften verfügen, die es ihm erlauben, eine derartige Masse zu bändigen. Welche Eigenschaften sind das? Woher kommen sie? Und selbst auf einen derartigen Punkt begrenzt: Wo kommt die Materie her?

Für "mein" "reales Nichts" nehme ich nach wie vor eine Verallgemeinerung der Unschärferelation als Grundphänomen - wenn du so willst als "Gottesphänomen" - an. Ein Ortsvektor kann demgemäß niemals exakt null werden, also muss es eine Grundeigenschaft, eingewoben in das Gewebe des realen Nichts sein, dass permanent etwas entsteht und vergeht, wie schon die virtuellen Paarbildungen im Vakuum, nur ohne automatisch den Charakter von Raumzeit zu haben. Sagen wir, es entstehen materielle Sets von Eigenschaften. Die allermeisten dürften instabil, da inkonsistent sein. Der Rest entwickelt Raumzeit. Das heißt auch, ich gehe nicht von der Annahme eines von einem einzelnen Punkt ausgehenden Urknalls aus.

[janw]

Das ist eine Möglichkeit, wobei ich mich frage, woher dieser locus die Kraft nimmt, die Masse eines Universums auf einen Punkt zu halten, und warum dann trotzdem plötzlich die Explosion erfolgte. Oder anders gesagt, solch ein locus gebiert neue Fragen, denn er muss über Eigenschaften verfügen, die es ihm erlauben, eine derartige Masse zu bändigen. Welche Eigenschaften sind das? Woher kommen sie? Und selbst auf einen derartigen Punkt begrenzt: Wo kommt die Materie her?

Tja, woher nimmt ein Schwarzes Loch die Kraft, alles in seiner Reichweite anzuziehen? Vielleicht reichte die Kraft irgendwann nicht mehr aus, und der locux explodierte folglich.

Vielleicht war "Materie" nur eines von mehreren möglichen Kondensationsprodukten.

[Ipsissimus]

Die Kraft kann bei der Materiedichte eigentlich nur die vereinheitlichte Kraft sein, und damit stellt sich die Frage, wodurch sie plötzlich instabil wird. Ich könnte mir auf dieser Grundlage ein pulsierendes Universum vorstellen, als ein Schwarzes Loch, das sich ausweitet und wieder zusammenzieht, in einem fortwährenden Zyklus, aber das steht und fällt mit der Frage nach der Kraft, die die Auseinandertreibung bewirkt, weil eigentlich sollte in einem SL, das bereits alle Materie in der Singularität konzentriert hat, nichts gegen den Gravitationssog ankommen können. Eng damit verbunden ist die Frage, ob Informationen aus einem Zyklus in den Folgezyklus gelangen können.

Von der erweiterten Unschärferelation hältst du nichts?

[janw]

Ich muss diesen Ansatz erstmal richtig durchblicken.