glaubt Ihr an den Urknall ?

[matty2580]

@Photon:
", dass die Nullpunktenergie der Quantenfeldtheoretiker ca. 120 Größenordnungen größer sein müsste, als die Dunkle Energie der Kosmologen."
Also handelt es sich hier um einen Dissens zwischen Athomphysikern und Astronomen.
Und 120 Größenordnungen sind kein kleiner Unterschied.
Was denkst Du? Bringt die Teilchenforschung den entscheidenen Durchbruch?

 

[Photon]

TStarGermany: Was hat denn Faschismus hier verloren? Islam hat mit den heutigen Regimes genauso viel zu tun wie Christentum mit den Kreuzzügen und Judentum mit hohen Zinsen: Alles lokale Phänomene, die nichts mit dem Kern der jeweiligen Religion zu tun haben. hamsi61's Aussage kommt mir zwar auch reichlich suspekt vor, aber ich kann nicht beweisen, dass er unrecht hat.

matty2580: 120 Größenordnungen, das ist die größte Zahl, die mir in der Physik je untergekommen ist! Ich weiß nicht aus welcher Ecke die Auflösung kommen wird und wie lange es dauern wird. Leider kenne ich das Problem nur aus der Perspektive der Kosmologie, hab von der Quantenfeldtheorie absolut keine Ahnung. Die Bestimmung der Materieverteilung im Universum wirkt ziemlich rein: Es gibt drei unabhängige Methoden, die alle den gleichen Bereich der Dichteverteilung nahelegen:

Omega_Lambda ist dabei die Dichte der Dunklen Energie, Omega_M die gemeinsame Dichte der Dunklen und sichtbaren Materie (kosmologisch gesehen verhalten sich beide letztere Materiearten gleich). Ich kenne leider nur eine der drei Messmethoden, die SNIa-Messungen (blau), relativ gut. Dort scheint alles ordentlich gemacht zu werden, bin aber zuversichtlich, dass die beiden anderen Messmethoden auch nicht ganz vom Himmel gefallen sind. Aber das Gleiche können die Quantenfeldtheoretiker wohl von ihren Ergebnissen erzählen...

 

[matty2580]

@Photon:
Dein Wissen in diesem Bereich ist beeindruckend.
Hast Du Physik studiert? Oder bist Du Physikstudent?
Welcher Wissenschaftsbereich könnte denn nun am schnellsten eine Antwort auf diese Frage finden?
Oder wird die Urknalltheorie in absehbarer Zeit nicht vollständig beweisbar sein?

 

[Photon]

Ach, mit meinem Wissen ist es nicht so weit her, ist wohl mehr Schein als Sein. Bin tatsächlich Physikstudent und möchte mich gerade auf Kosmologie spezialisieren, daher weiß ich da ein bisschen Bescheid.

Ich denke, was den Ursprung der Dunklen Energie und Materie angeht, werden die Elementarteilchenphysiker und Quantenfeldtheoretiker schuften müssen, für die Kosmologie als solche sind die Materiearten (genauer gesagt die Dichten der Materiearten) im Universum nur Parameter in den Gleichungen. Natürlich interessieren sich Kosmologen brennend für die Zusammensetzung der Materie im Universum, aber es gehört sozusagen nicht zum Kerngeschäft - so zumindest mein Eindruck.

Die Elementarteilchenphysiker arbeiten hingegen am "Teilchenzoo", ihre Modelle liefern Kandidaten für die Zusammensetzung der Dunklen Materie; die Quantenfeldtheoretiker beschäftigen sich mit Feldern und damit auch mit möglichen Kandidaten für die Dunkle Energie, hier wird also wahrscheinlich die Lösung des Rätsels gefunden werden.

Was die Beweisbarkeit der Urknalltheorie (oder jeder anderen physikalischen Theorie) angeht, sieht es düster aus, Anspruch auf Richtigkeit erheben physikalische Theorien allgemein nicht. Man wird sich also damit zufrieden geben müssen, dass die aktuellen Theorien mehr oder weniger widerspruchsfrei sind und noch nicht durch Beobachtungen widerlegt wurden - was aber auch bei der überzeugendsten Theorie jederzeit passieren kann.

 

[matty2580]

@Photon:
"was aber auch bei der überzeugendsten Theorie jederzeit passieren kann."
D.h. selbst Einsteins Relativitätstheorie kann sich in ferner Zeit als falsch herausstellen.
Ich dachte immer das physikalische Gesetzte universell sind.
Danke für die Grafik und die sehr ausführlichen Erklärungen.
Das hilft einem Laien wie mir, dass Thema zu verstehen.

 

[Photon]

Sie sind universell in dem Sinn, dass man annimmt, dass sie immer und überall gelten. Diese Annahme kann aber im Einzelfall nicht bewiesen, sondern höchstens widerlegt werden. Ganz falsch sollte eine Theorie, die schon mehrere Jahrzehnte überlebt hat, nicht sein, sie kann sich aber als Näherung an ein noch exakteres Modell herausstellen. So war das zum Beispiel bei der Newtonschen Mechanik: Sie ist ein Grenzfall der Speziellen Relativitätstheorie für eine unendlich große Lichtgeschwindigkeit. Wenn man also in den Formeln der speziellen Relativitätstheorie c gegen unendlich gehen lässt, erhält man die Newtonsche Mechanik.

Vor allem angesichts der Tatsache, dass die Allgemeine Relativitätstheorie (also die Theorie der Gravitation) immer noch nicht mit den Theorien der anderen drei Kräfte vereinbar ist, könnte es sein, dass sie angepasst werden muss.

 

[Magellan]

Genau daher ist die Fragestellung eigentlich nicht optimal - im gegensatz zur Religion geht es hier nicht darum an etwas zu glauben sondern nur darum welches die plausibelste Theorie ist welche man kennt und noch nicht widerlegt wurde.
Praktisch jede Theorie in der Physik wurde bisher entweder irgendwann widerlegt oder durch eine umfassendere ersetzt.

Folglich ist der Urknall für mich eine gute Theorie um die Entstehung des bekannten Universums zu erklären, nicht mehr und nicht weniger.

 

[TStarGermany]

Naja.. die Frage nach Beobachtung/Glaube/Wissen spielt nach der Einbindung der Information als "trittfeste Grundlage" im eigenen Leben keine rechte Rolle mehr. Da wird jede noch so dynamische Theorie zur statischen Information.

- Der Urknall ist "Allgemeinwissen" (obwohl ja "Allgemeinglauben" richtiger waere"), den kennt jeder als Ursprung unseres Universums, weil die Leute keinen Bock haben, sich tagtaeglich mit ner Frage rumzuplagen, auf die sie selber keine Antwort erringen koennen. Wer die Frage anders beantworten will, der muss darauf einen Grossteil seiner Energie verwenden und das mit fragwuerdigen Erfolgsaussichten.

- Astronauten muessen sich darauf verlassen, dass die 3 bloss beobachteten Jahres-Zyklen fuer erhoehte Sonnenaktivitaet zuverlaessig sind und sie nicht durch unerwartet hohe Abstrahlung in ihrer Raumstation gegrillt werden.

- Das gleiche gilt fuer die Leute, die am Boden die Nordlichter beobachten und sich darauf verlassen muessen, dass der Magnetfeld der Erde zuverlaessig so arbeitet, wie es die Modelle aussagen.

- Und obwohl wir gerade erstmal ne Idee davon bekommen, was am Rande unseres Sonnensystems so an Geroell und Brocken rumfliegt, verlassen wir uns darauf, dass Ausbuechser die Erde niemals erreichen und dort massivsten Schaden anrichten koennen. Und haetten wir ueberhaupt eine Moeglichkeit zur Gegenwehr ?

- Und die meisten von uns verlassen sich darauf, dass die Hersteller in China so verantwortungsvoll sind, eine Mikrowelle, die wir in unserere Kueche aufstellen, baulich so abzuschirmen, dass bei Inbetriebnahme des Magnetrons keine gefaehrlichen Dosen freigesetzt werden.

- Und uns bleibt ja fast nichts anderes, als zu glauben, dass die Abstrahlung bei Mobiltelefonen ungefaehrlich ist; wie wuerden wir sonst unseren privaten und wirtschaftlichen Alltag umgestalten muessen ?

Nene, unsere Realitaet besteht mitnichten nur aus "angewandtem Wissen", das waer schoen, ist aber ne Illusion.

 

[Magellan]

Ich finde das hat nichts damit zu tun, dass man sich auf eine Physikalische theorie verlässt - wir haben die nordlichter schon bewundert als wir noch nicht wussten was sie verursacht und wir haben uns auch draußen rumlaufen getraut als wir nicht wussten dass ein Magnetfeld und die Atmosphäre uns schützen.

Man macht sich nunmal keine Gedanken über etwas das erfahrungsgemäß nicht gefährlich ist oder das man gar nicht kennt.

Der Vergleich mit der Mikrowelle oder dem Handy passt da nicht ganz.

Eine Theorie wie die des Urknalls ist keine Grundlage auf der wir unser Leben aufbauen sondern lediglich eine Information mit der wir uns mehr oder weniger beschäftigen (und die genug Leute nichtmal kennen).

 

[TStarGermany]

Meine Aufstellung ging dermassen ueber das Spielfeld, um zu zeigen, dass es alle Bereiche des Lebens betrifft, egal wie wichtig oder unwichtig sie fuer den Alltag sind.

Wir verlassen uns ueberall auf wissenschaftliche Annahmen und deren korrekte Umsetzung im Alltag, ohne dass es der jeweils einzelne wirklich ueberpruefen koennte; er also nichts "weiss". Ueberall bauen wir auf Gewissheiten, die garkeine sind und das funktioniert nur deswegen, weil diese Dinge bisher im grossen und ganzen dem entsprochen haben, was wir von ihnen annehmen.

 

[Marius]

Wir wissen nichtmal warum man ein Glas auf einen Tisch stellen kann und warum das Wasser aus dem Glas nicht rausläuft und warum das Glas durchsichtig ist, der Tisch aber nicht.
Immerhin besteht ALLES nur aus schwingenden "Teilchen", glaubt man zumindest, wobei der Leerraum in den Atomen ungefähr zu vergleichen ist mit den Leerräumen im Sonnensystem, hab ich wo aufgeschnappt.

Wir wissen eigentlich immer weniger gesichertes, weil wir immer mehr in die Materie eindringen(wortwörlich)
Und es scheint ins innere der Materie kein Ende zu geben.
Immer neue kleinste "Teilchen" werden gefunden, mit den absurdesten Eigenschaften, bezogen auf unsere Alltagspysik.(Hammer/Nagel/Hebel/Rolle...).

Zum Urknall:
Den mag es wohl gegebenhaben, eventuell, aber.... wo zum Kuckuck kam die Materie her die da auseinandergeflogen ist?

Kosmologie ist eigentlich auch geil... wenn man 10 Milliarden Lichtjahre weit weg schaut, schaut man ja 10 Milliarden Jahre in die Vergangenheit... man schaut also was an, das es schon gar nicht mehr gibt.

Lichtgeschwindigkeit ist auch so eine Sache... kommt ganz aufs Medium drauf an.
Je nach dem sind andere "Teilchen" teils sehr viel schneller als die "Lichtteilchen"
Im Wasser z.B.

 

[Magellan]

Was ist unter Wasser schneller als Licht?

Wir verlassen uns ueberall auf wissenschaftliche Annahmen und deren korrekte Umsetzung im Alltag, ohne dass es der jeweils einzelne wirklich ueberpruefen koennte;

Ich bemängele ja nur deine Beispiele - wenn ich aus dem Haus gehe verlasse ich mich eben nicht auf irgend eine Wissenschaftliche Annahme sondern auf (teils) Jahrtausende lange Erfahrung. Bei der genannten Microwelle ist es was anderes, da verlässt man sich auf Aussagen der Hersteller, der Prüfstellen sowie der Erfahrung dass die dinger nun seit einiger Zeit scheinbar ohne Probleme genutzt werden.

Aber wir schweifen damit auch langsam etwas weit vom eigentlichen Thema ab.

 

[John Connor]

ist bei der lichtgeschwindigkeit das letzte worte gesprochen? was passiert, wenn sie doch höher ist? in cäsium ist licht schneller als in vakuum. ok...die information, die übertragen wird, ist dennoch nicht schneller. irgendein däne knackt die lichtgeschwindigkeitsgrenze, die meinen es ernst damit

 

[ThomasK_7]

Das spannende ist meines Erachtens nicht, ob die Lichtgeschwindigkeit höher ist, sondern ob auf Grund weiterer Dimensionen oder weiterer Effekte die Informationsgeschwindigkeit bzw. Raumlage sich schneller ändern kann als die Lichtgeschwindigkeit im dreidimensionalen Raum vermuten lässt.

 

[John Connor]

nach der urknall-theorie dehnte sich der raum zu beginn viel schneller als mit lichtgeschwindigkeit aus. besitzt der raum selbst information?

 

[Photon]

Nun ja, man kann sich ja überlegen, ob man mittels Expansion des Raums mit Überlichtgeschwindigkeit Informationen vom Punkt A zum Punkt B übertragen kann. Ich wüsste nicht wie. Es ist sogar umgekehrt so, dass man keine Informationen aus Gebieten, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns wegbewegen, erhalten kann (daher existiert auch ein Rand des _beobachtbaren_ Universums).

 

[John Connor]

woher können wir dann überhaupt wissen, dass sich etwas mit überlichgeschwindigkeit von uns weg bewegt?

 

[Photon]

Extrapolation. Man beobachtet Rotverschiebungen, die auf ein Gesetz der Form v=H*r hindeuten (r ist der Abstand des Objekts, v seine Fluchtgeschwindigkeit). Für hinreichend große r ist v>c.

Das ist natürlich grottenfalsch, hier wird weder die allgemeine noch die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigt. Schaltet man die spezielle Relativitätstheorie dazu, dann ergibt sich tatsächlich eine v(r)-Abhängigkeit bei der v immer kleiner c ist.

Aber auch das ist noch falsch, man betrachtet die Situation immer noch so, als würden sich entfernte Objekte im Raum von uns wegbewegen, richtig ist aber, dass sich der Raum selbst ausdehnt. Um das zu beschreiben, muss man die allgemeine Relativitätstheorie verwenden. Dort steckt man als Annahme rein, dass das Universum homogen (überall gleich) und isotrop (in jeder Richtung gleich) ist und bekommt als Ergebnis, dass es tatsächlich Bereiche gibt, die sich überlichtschnell von uns wegbewegen.

Ist in diesem PDF ganz gut zusammengeschrieben (interessant sind schon die Bilder): http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808v2 Vor allem ist die zweite Grafik (Seite 7) interessant. Ich stelle sie mal hier rein:

Die Punkt-Linie v=cz entspricht der naiven linearen Näherung (man sieht dass die Geschwindigkeiten schnell über c steigen), die fette gestrichelte Linie der Formel aus der speziellen Relativitätstheorie (sie wird von v=c begrenzt), alles andere sind Ergebnisse aus der allgemeinen Relativitätstheorie für unterschiedliche Zusammensetzungen des Universums. Die aktuell favorisierte Dichtezusammensetzung ist die zweitfetteste durchgezogene Linie, die mit Omega_M=0,3; Omega_Lambda=0,7 in der Legende aufgeführt wird.

 

[John Connor]

warum wird gerade diese linie favorisiert? ist das universum symmetrisch? dehnt sich der raum gleichmäßig in alle richtungen? wie kann man sich das veranschaulichen?

 

[Photon]

Zur Bestimmung der Dichteparameter siehe meinen Post #482 etwas weiter oben.

Das Universum ist wie gesagt homogen, aber natürlich nur auf sehr großen Skalen jenseits von 100MPc. Das heißt: Wenn man sich "ein Stück Universum" mit einer Seitenlänge von über 100MPc herausschneidet und seine mittlere Dichte bestimmt, dann ist es egal, wo man sich dieses Stück rausgeschnitten hat, die so gemittelte Dichte ist überall die gleiche. Das ist übrigens nicht selbstverständlich, auf Skalen von, sagen wir, einigen Lichtjahren ist das Universum noch sehr inhomogen (ein Stück Universum mit einer Seitenlänge von wenigen Lichtjahren kann so gut wie leer sein oder aber viele Sterne beinhalten).

Für die Isotropie gilt das gleiche: Schaut man in eine bestimmte Richtung und mittelt die Dichte, die man in dieser Richtung sieht, dann werden sich lokal große Unterschiede ergeben (in der einen Richtung sehe ich einen nahen Stern, in der anderen nicht), schaut man aber tiefer rein, dann pendelt sich alles ein und die richtungsabhängigen Dichteschwankungen werden vernachlässigbar.

Daraus folgt auch die gleichmäßige Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums: Nachdem alles schön symmetrisch und homogen ist, gibt es keinen Grund, warum sich das Universum an bestimmten Stellen oder in bestimmte Richtungen schneller ausdehnen sollte als in andere.