Einige Klarstellungen in Sachen Physik [Diskussion]

[Cu Chulainn]

Das Erstaunliche an der von Phoenix genannten Theorie ist ja,dass das Universum nur an seinen Rändern zu beschleunigen scheint.Man kann das mit einem umgedrehten Strudel vergleichen,denn ein Strudel beschleunigt innen schneller als aussen.

[notschefix]

Originalnachricht erstellt von Cu Chulainn
Das Erstaunliche an der von Phoenix genannten Theorie ist ja,dass das Universum nur an seinen Rändern zu beschleunigen scheint.Man kann das mit einem umgedrehten Strudel vergleichen,denn ein Strudel beschleunigt innen schneller als aussen.

Ist aber vernünftig, denn im inneren des Alls gibt es ja auch mehr Materie, die der Expansion entgegen wirkt, sn den Rändern nstürlich weniger, deshalb ist dort die Fluchtgeschwindigkeit größer!

Zum Lambda-Glied, beziehungsweise der Kosmologischen Konstante: Als Einstein seine Feldgleichungen aufstellte bemerkte er, das diese auf ein expandierendes universum hinauslaufen würden, er wolllte das abern icht akzeptieren, da in seinem Weltbild das universum statisch war. Deshalb fügte er die kosmologische Konstante hinzu, eine Art Gegenkraft, die die Expansion stoppen sollte!
Heute weiß man vom qunantemechanischen Vakuum und einer seltsamen Eigenart, in kleinen Dimensionen gibt es eine Kraft, die Partikel zum auseinanderdriften zwingt, quasi eine Art Anti-Gravitation, diese hatte auch zur Folge, das sich da universum am Anfang verdammt schnell ausbreitete.

[Cu Chulainn]

Das Problem der Beschleunigung am Rand des Universums ist,dass es dor nicht genug Materie gibt,um der Gravitationskraft des Zentrums zu entfliehen.Eigentlich müsste das Universum an seinen Rändern schneller in sich zusammen fallen.

[Bynaus]

Ähm... das Universum hat keinen "Rand". Das Universum ist geometrisch in sich geschlossen und nicht etwa eine riesige dreidimensionale Blase.
Wahr ist, dass sich das Universum umso schneller ausdehnt, je weiter sich die Galaxien von uns weg befinden, was den Eindruck entstehen lässt, alle Galaxien würden von uns Reissaus nehmen. In Wirklichkeit entfernen sich zwei beliebige Punkte im Raum stets voneinander, so dass sich die Bewegung über grosse Distanzen addiert und den bereits beschriebenen Eindruck entstehen lässt.

Das Universum lässt sich modellmässig sehr gut durch einen Luftballon beschreiben, der aufgeblasen wird, wobei sich der Weltraum so verhält wie die Oberfläche des Ballons. (alles um eine Dimension reduziert)

[Cu Chulainn]

Das Universum ist eine Hyperkugel.(Will nur mal protzen )Der "Rand" des Universums ist sozusagen die Oberfläche dieser Hyperkugel.Das Universum endet irgendwo auch räumlich,ergo es hat einen Rand!

[Bynaus]

Eben nicht! Das Universum ist eine Hyperkugel, korrekt. Der Ballon, den ich beschrieben hatte, ist ein Bild für diese Hyperkugel, nur 3-dimensional, da wir uns 4dimensionale Objekte nicht vorstellen können. Eine Hyperkugel ist eine vierdimensionale Kugel, daher ist ihre "Oberfläche" 3-dimensional. Einen "Rand", wie du dir das vorstellst, kann die Hyperkugel daher nicht haben, weil die Begrenzung eines 3-dimensionalen Raumes zwangsweise 2-dimensional ist: daher kann die Oberfläche der Hyperkugel nicht der "Rand" des Universums sein, weil die beiden nicht einmal in der Dimension übereinstimmen.

Fakt ist folgendes: (immer zum Universum und im Ballon-Modell formuliert) Um von den Dimensionsangaben im Universum (n) zu den Dimensionsangaben im Modell zu kommen, rechne man n-1.

- Das Universum ist eine 4dimensionale Hyperkugel.
- Modell: 4-1=3dimensionaler Ballon.

- Der Raum im Universum ist 3dimensional
- Modell: Der Raum ist 3-1=2dimensional, daher entspricht der Raum im Universum der 2dimensionalen Oberfläche des 3dimensionalen Ballons.

- Der 3dimensionale Raum des Universums hat keinen 2dimensionalen Rand. (also keine "Wand")
- Modell: Die 3-1=2dimensonale Oberfläche hat keinen 2-1=1dimensionalen Rand (also kein Strich, der die Fläche begrenzt. Die Fläche läuft in sich selbst zurück.)

Daher ist das Universum endlich gross (wie die Oberfläche des Ballons auch), aber unbegrenzt (egal in welche Richtung man geht, man wird nie auf eine Wand, bzw. (im Modell) einen Strich treffen, der den bisherigen Raum begrenzt.) Faktisch bedeutet das, dass man, wenn man lange genug in eine beliebige Richtung fliegen würde, zur Erde zurückkommen würde.

[Cu Chulainn]

Rand ist für mich die Bezeichnung der räumlichen Begrenzung des Universums.Da das Universum expandiert muss es auch räumlich begrenzt sein.Mann kann es sich durchaus als Ballon denken,allerdings,wenn die 4.Dimension abgezogen wird,ist der Ballon(=Universum)räumlich,sprich die Galaxien wuseln sich auch im Innern,denn eine Hyperkugel ist immer 4Dimensional,also kann man kein 3D Objekt zum Vergleich heranziehen.(So hab ich es jedenfalls verstanden)

[Pepper]

ich werd noch blöde mit der Sch****

Das kann ja sein das das ganze Star Trek ein Humbug ist, jedoch hat man vor einigen Jahren noch geglaubt, Farbfernsehen sei unmöglich. Es ist auch bewiesen das die Relativitätstheorie einige Fehler enthält. Bestimmte Wissenschaftler setzten daher eher auf die Chaos-Theorie. Ich denke das wir nicht GENAU z.B. das Holodeck oder Beamen in ferner Zukunft haben werden, sonder vielleicht eine abgeänderte Art davon. Man wird vermutlich lieber auf eine Direkte Verbindung ins Gehirn zugreifen, als in ein Raum wo einem mit Kraftfeldern und Hologrammen etwas vorgegaukelt wird. Danke fürs lesen. War mein erster Beitrag hier.

[Bynaus]

NEIN. (wiederholen, aber nicht böse verstehen)
Das Universum ist begrenzt (das stimmt) aber es hat keinen Rand. (wenn du mein oberes Posting gelesen hast, siehst du, dass das kein Wiederspruch ist)
Das Universum ist eine vierdimensionale Hyperkugel. Der dreidimensionale Raum, den wir Weltraum nennen und in dem sich alle Galaxien befinden ist jedoch klar dreidimensional, er hat also eine Dimension weniger als das Universum. Beim Ballonmodell ist es dasselbe, der dreidimensionale Raum wird durch die Kugeloberfläche dargestellt, da er wieder eine Dimension weniger als das ganze Universum (Ballon) aufweisen muss. Die Galaxien wuseln also nicht im Inneren herum, sondern sind über die Oberfläche verteilt. Wenn nun der Ballon expandiert, entfernen sich alle Galaxien voneinander - ohne dass dabei ein Rand existieren muss.

[Cu Chulainn]

Dann kann das Universum aber am RAND nicht schneller expandieren(was so gut wie erwiesen ist).

[Bynaus]

Das KANN nicht erwiesen sein, da das Universum, wie bereits gesagt, keinen RAND hat. Nun kann es aber sein, dass der Autor des Textes, aus dem du diese Information hast, etwas falsch verstanden hat (oder du, ich will dir aber nichts unterstellen): da das Universum expandiert, bewegen sich alle Galaxien voneinander weg (wie eingezeichnete Punkte auf einem Ballon), je schneller, je weiter die Distanz dazwischen ist. Jeder Punkt auf der Ballonoberfläche kann für sich beanspruchen, in der Mitte zu sein, da sich alle anderen Punkte von ihm weg bewegen. Wenn das Universum nun beschleunigt expandiert, dann bewegen sich die weit entfernten Punkte proportional schneller von einem einzelnen Punkt weg als die nahen. Also haben sie nicht nur die aufaddierte Geschwindigkeit der Distanz, sondern noch mehr. Das lässt den Eindruck entstehen, dass das Universum weit weg von einem bestimmten Punkt schneller beschleunigt als nahe an diesem Punkt. Wenn man sich nun selbst ins Zentrum setzt, könnte ein dreidimensionaler Beobachter sagen, dass sich das Universum am Rand einer ihn umgebenden Kugel schneller beschleunigt ausdehnt als nahe bei ihm, oder, im Modell gesprochen: ein zweidimensionaler Betrachter kann sagen, dass sich die Galaxien am Rand eines ihn umgebenden Kreises auf der Kugeloberfläche proportional schneller von ihm wegbewegen als die nahen. So kam vielleicht dieser Text zustande. Da das Universum aber kein Zentrum und keinen Rand hat (wie die Oberfläche des Ballons auch), wäre es falsch, diese Begriffe einzuführen.

[Cu Chulainn]

Das gilt für ein 3 Dimensionales Universum,aber in einem 3 Dimensionalen Universum(Wir haben ja die 4.Dimension erstmal ausser Acht gelassen)nicht!Ein §dimensionales Universum ist räumlich begrenzt,daher hat es einen Rand.So habe ich es bei einer Wissentschaftssendung "nano"(läuft auf allen drit´ten)und bei Space View verstanden.So hat es der Wissentschaftler vom MIT erklärt.

[Bynaus]

es ist nicht räumlich begrenzt, das ist genau der Punkt. Es ist endlich, aber räumlich unbegrenzt. Diese Dimensionsbetrachtungen sind ineinander übertragbar, das heisst, man kann sehr wohl ein System um eine Dimension reduzieren (was wir mit dem Ballonmodell getan haben) und immer noch gültige Aussagen dafür anstellen, wenn es nur auf den Dimensionsunterschied an kommt. (hier: 1)

Der 3dim Raum des Universum expandiert in einen 4dim Raum. Das Universum ist in sich geschlossen. Daher kann man nur eine begrenzte Strecke zurück legen, bis man wieder an den Ursprung zurück kommt, aber man kommt nie an eine Begrenzung, weil es keine gibt. Könnte man in die 4. räumliche Dimension vorstossen, sähe man unseren Raum als Oberfläche eine Hyperkugel. Dann könnte man sich Gedanken darüber machen, was ausserhalb dieser Oberfläche ist.

Wir können das ganze ja mal mit einem Flussdiagramm angehen. Nein führt stets zum Anfang zurück, ja führt zur nächsten Aussage. Da jede Aussage wahr ist, solltest du am Schluss zum selben Ergebnis wie ich kommen.

Das Universum ist eine Hyperkugel.
ja nein

Eine Hyperkugel ist eine vierdimensionale Kugel.
ja nein

Eine Kugel ist ein Volumen, das durch eine Fläche begrenzt wird.
ja nein

Eine Hyperkugel ist demnach ein Hypervolumen, dass durch eine Hyperfläche (=ein Volumen) begrenzt wird.
ja nein

Eine Fläche ist ein zweidimensionales Gebilde, das durch eine Linie begrenzt wird.
ja nein

Eine Hyperfläche (=ein Volumen) ist ein dreidimensionales Gebilde, das durch eine Fläche begrenzt wird.
ja nein

Der Raum, den wir täglich erleben, hat 3 Dimensionen. Locker überprüfbar durch ein Koordinatensystem.
ja nein

Wenn das Universum eine Hyperkugel ist, hat es 4 Dimensionen.
ja nein

Damit hat der Raum, den wir täglich erleben, eine Dimension weniger als das Universum.
ja nein

Eine Fläche hat eine Dimension wengier als eine Kugel.
ja nein

Eine Hyperfläche (=ein Volumen) hat eine Dimension weniger als eine Hyperkugel.
ja nein

In einem Modell 1 können wir also davon sprechen, dass eine Hyperfläche (3dim) ein Hypervolumen (4dim) umschliesst.
ja nein

In einem Modell 2 können wir also davon sprechen, dass eine Fläche (2dim) ein Volumen (3dim) umschliesst.
ja nein

Diese beiden Modelle unterscheiden sich nur um das Wort "Hyper", sie können also als äquivalent bezeichnet werden, da Hyper nichts anderes als einen Dimensionsunterschied angibt.
ja nein

Das Universum (eine Hyperkugel) mit seinem 3-dim Raum passt gut zu dem Modell 1, wir können also mit grosser Wahrscheinlichkeit das Universum so beschreiben.
ja nein

Da das Modell 2 zum Modell 1 äquivalent ist, können wir ein Modell des Modells erstellen, wenn dies nötig ist.
ja nein

Da wir uns ein Hypervolumen nicht vorstellen können, nehmen wir Modell 2, um Modell 1 und damit das Universum zu beschreiben.
ja nein

Die Aussagen, die wir also zum Modell 1 treffen, gelten auch für das Modell 2, und mit grosser Wahrscheinlichkeit genauso auf das Universum zu.
ja nein

Die Oberfläche einer Kugel hat keine Begrenzung, die eine Dimension kleiner ist als sie selbst. (auf deutsch: die Oberfläche einer Kugel wird nicht durch einen Strich begrenzt)
ja nein

Die Hyperoberfläche einer Hyperkugel hat keine Begrenzung, die eine Dimension kleiner ist als sie selbst. (die Hyperoberfläche (=Volumen) einer Hyperkugel wird nicht durch einen Hyperstrich (=Fläche) begrenzt)
ja nein

Der Raum im Universum hat keine Begrenzung, die eine Dimension kleiner ist als er selbst. (Der dreidimensionale Raum des Universums wird nicht durch einen Rand ("Wand") begrenzt.
ja nein

Also hat das Universum keinen Rand!

Ausserdem lässt sich noch sagen:

Die Oberfläche einer Kugel ist endlich gross.
ja nein

Die Hyperoberfläche einer Hyperkugel und endlich gross.
ja nein

Das Volumen des Universums ist endlich gross.
ja nein

Also ist das Universum endlich gross!

Kombiniere die beiden fetten Aussagen und du hast meine Behauptung.

[Cu Chulainn]

Wir können nur 3 Dimensionen wahrnehmen,ergo erleben wir das Universum als 3 Dimensionales Volumen.Wenn ich in diesem Volumen immer gerade aus fliege,gelange ich irgendwann an die räumliche Begrenzung dieses Volumen.Der Raum der vor dieser räumlichen Begrenzung liegt entfernt sich schneller vom Ausgangspunkt des Urknalls als der übrige "innere" Teil des Universums.Darauf will ich hinaus.Bei einer Hyperkugel ist dies nicht der Fall,weil es keine räumliche Begrenzung gibt.Dies wäre auch der Fall wenn das Universum in seinen 4 Dimensionen ein Möbiusbang wäre.Wir würden es trotzdem als 3 Dimensionales sich gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnendes Volumen wahrnehmen!(Ich glaube wir einfach nur aneinander vorbei geredet )

[Bynaus]

Ja, ich das glaube ich mittlerweile auch.
Das Universum ist nicht einfach nur dreidimensional, denn ansonsten müsste es, wie du sagst, eine Begrenzung, eine Wand haben. Es ist eben vierdimensional, darum hat es keine Begrenzung in drei Dimensionen.
Um damit auf die Frage vom Anfang zurück zu kommen: da das Universum nicht dreidimensional sein kann, kann es also auch keinen Rand haben, nicht?
Stimmst du da mit mir überein?

-->Wenn das Universum eine Hyperkugel ist, hat es keinen Rand<--
(falls nicht kannst du nochmals mein Flussdiagramm durchlaufen :-) )

Dann kann man aber nicht behaupten, die Beschleunigung sei am Rand grösser, wenn es doch gar keinen Rand gibt.