Wie kam das Universum ins Dasein?

[Spocky]

@ Halman: Zu deinem Posting #156: Ich hoffe, du begreifst, dass nur in einem kartesischen Kooordinatensystem die Achsen jeweils einen 90°-Winkel bilden, wie dies auch in der von dir geposteten Grafik der Fall ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Raumachsen senkrecht aufeinander stehen, um jeden möglichen Raumpunkt darzustellen und schon gar nicht kann man davon ausgehen, dass dies auch für die Zeit gelten muss, erst Recht nicht, da es sich nicht um eine Raumdimension handelt.

Mag sein, dass dir das auch so schon klar war, ich will nur sicher gehen.

[Agent Scullie]

Du scheinst mir eine Vorliebe für Diskussion über Semantik zu haben.

Aber natürlich leuchtet mir Deine Argumentation ein. Dass für die betrachtete Hyperfläche t = t0 gilt, liegt doch an der abstrakten Betrachtung. Ebensogut könnte man einen "Schnitt" durch die Raumzeit definieren. Dies geschieht ja bereits, wenn man den Raum mit einem Gummituch veranschaulich. In diesem Modell vergeht keine Zeit.

das ist jedoch nicht anders, wenn die raumartige Hyperfläche eine Singularität ist.

Aber natürlich zeigen Uhren die Zeit an - ihre Zeitkoordinaten verändern sich. Sie verweilt also nicht in der Hyperfläche, die durch t = t0 definiert ist. Wäre hingegen die Singularität eine Uhr, würde sie aber immer den selben Zeigerstand haben

was verstehst du du hier unter "immer"? Ich kenne "immer" nur in dem Sinne, dass etwas für alle Zeiten, also zu einer Zeit t = t1, zu einer Zeit t = t2 > t1, zu einer Zeit t = t3 > t2, usw. gilt. Da die Singularität aber eine raumartige Hypefläche ist, auf der t = const gilt, also nur einen einzigen Zeitpunkt entspricht. ist in einer Singularität in diesem Sinne kein "immer" definiert, ebensowenig wie auf einer beliebigen anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche.

- es gibt keine Veränderung und sie verweilt bei t = t0.

Was verstehst du unter "verweilen"? Auf der die die Singularität bildenden raumartigen Hyperfläche ist t = const, genauso wie auf jeder anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche, wie z.B. der, auf der t = jetzt ist. Die Hyperfläche, auf der t = jetzt gilt, "verweilt" in diesem Sinne auch.

[Bakkad Baran]

@ agent

wenn ist etwas schreibe wie zeit fließt dann ist es etwas was eine art beschreibung der zeitrichtung betrifft. nicht umsonst hört man öfters von einem zeitfluss - aber das hat sicher nix mit einem Bach oder fluss zu tun indem fische schwimmen.


so, wenn du nun behauptest das zeit immer dagewesen ist, muss ja auch igendetwas anderes dagewesen sein das unser universum so gestalltet hat wie es heute ist. tatsache ist das in diesem moment die zeit für unser universum anlief ( bevor du wieder argumentierst - nein es hat nix mit einem automotor zu tun der anläuft ! )

daher meine meinung das sich das zeitgefüge eventuell vor und zurückbewegt - nehmen wir mal eine schaukel. sie schwingt vor und zurück - jeweils am oberen punkt aber steht sie still obwohl sie sich bewegt, also der moment wo sie stopt und zurückschwingt.

so, zeit läuft nun vorwärts ( bevor du wieder mit irgendnem vergleich kommst - nein es ist kein jogger der morgens ne runde läuft ) - das universum dehnt sich aus - wir nehmen es so wahr.
dann läuft sie irgendwann wieder rückwärts - unsere wahrnehmung ist dennoch nen linearer ablauf der für uns vorwärts ist. Wir wissen aber das das universum kleiner wird. Niemand sagt das ein Nebel sich wieder zur sonne zurückschrumpft oder ein opa wieder zum baby wird, er wird nach wie vor als alter mann sterben und wurde zuvor jung geboren - nur quasi rückwärts - in einer sliders folge wurde mal soetwas dargestellt, ist jedoch schwierig.

irgendwann stürzt das All wieder zusammen und indem Moment wo die zeit ( wieder ) vom rücklauf zum vorlauf umspringt scheint sie stillzustehen - lassen wir es 1 sekunde dauern. welche dann nach unserer zeitrechnung aber 2 sekunden lang ist -also eine sekunde zurück + eine sekunde vor
rückwärts 3...2....1....0..0....1....2....3 vorwärts usw.
sie scheint bei null stillzustehen , bewegt sich dennoch da sie genau 2 sekunden denselben zeitabschnitt hatte

natürlich könnte sowas auch unendlich lange in eine richtung laufen - wobei es bei unendlich keinen anfang gäbe, denn dann könnte man es auch als ende bezeichnen, und unanfänglich gibts wohl nicht ?


ich jedenfalls kann mir nicht vorstellen das raum und zeit urplötzlich einfach so entstanden und vorher nichts da war, denn wenn etwas anfängt muss diesem etwas ja die zeit für den anfang gegeben werden, daher glaube ich eher an einen immerwiederkehrenden vor und rückablauf mit gleichen oder unterschiedlichen wahrnehmungen - man kann nur das erkennen und wahrnehmen was man wahrnehmen kann. deswegen werden wir wohl auch nie dunkle materie sehen - höchstens mit uns wahrnehmbaren mitteln sichtbar machen, man sieht aber nur unsere mittel, nicht die dunkle materie selbst.
so sehe ich das mit der zeit - man kann spekulieren, eventuell begreifen, aber nie beide zeitgleich wahrnehmen.

die dunkle materie könnte zudem ein völlig anderes universum sein - beide im selben raum aber für keine seite wahrnehmbar ausser das sich beide materiearten beeinflussen mit ihrer existenz und dazwischen dunkle energie und gravitation


ich geh noch ein schritt weiter

beide seiten ziehen und zerren aneinander - das universum dehnt sich aus, die gravitation will aber alles zusammenhalten - sie scheint aber schwächer zu sein und könnte bald zerrissen werden bis nur noch strahlung überbleibt. am ende bleibt ein harmonischer raum zurück und ZACK passiert etwas - der Urknall, und zwar überall zugleich und das spiel beginnt erneut - mit neu gemischten karten

[Agent Scullie]

so, wenn du nun behauptest das zeit immer dagewesen ist, muss ja auch igendetwas anderes dagewesen sein das unser universum so gestalltet hat wie es heute ist.

du sprichst jetzt darauf an, dass ich Lindes Szenario der ewigen Inflation vertrete? Ja, laut Linde existierte das Universum schon immer, eine Anfangssingularität wie im Standardmodell gab es nicht.

tatsache ist das in diesem moment die zeit für unser universum anlief

ähm, jetzt switcht du wieder auf das Standardmodell mit Anfangssingularität zurück? Im Augenblick der Anfangssingularität "lief" die Zeit nicht "an", sie nahm dort ihren Anfang. Am besten stellst du dir das so vor, dass du nicht von einem Fließen der Zeit ausgehst, sondern als Analogie für die Raumzeit die Mantelfläche eines Zylinders nimmst. Auf der gibt es zwei Koordinaten: um die Mantelfläche herum und die Zylinderachse hinauf. Die Zylinderachse hinauf entspricht der Zeit, um die Mantelfläche herum dem Raum. Jetzt ist der Zylinder aber nicht unendlich hoch, er hat ein unteres und oberes Ende. Die Anfangssingularität entspricht nun dem unteren Ende des Zylinders. Die Mantelfläche des Zylinders endet dort, es gibt keine Fortsetzung von ihr über dieses Ende hinaus in einen Bereich "unterhalb" des Endes. Oder, wenn du auf der Mantelfläche von unten nach oben gehst, beginnt die Mantelfläche am unteren Ende. Analog beginnt die Raumzeit an der Anfangssingularität. Das hat nichts mit einem "Anlaufen" zu tun, ebensowenig wie am unteren Ende des Zylinders die den Zylinder hinauf gehende Koordinaten "anläuft".

daher meine meinung das sich das zeitgefüge eventuell vor und zurückbewegt - nehmen wir mal eine schaukel. sie schwingt vor und zurück

die Schaukel schwingt in voranschreitender Zeit vor und zurück. Das Schwingen der Schaukel wird durch die Zeit selbst erst definiert. Daher kann die Zeit selbst nicht schwingen.

Bemühen wir mal ein klein wenig Mathematik. Die Schaukel hat zu jeder Zeit t eine Position x(t), die der Auslenkung aus der Ruhelage entspricht. Wenn die Schaukel schwingt, ist x(t) eine periodische Funktion der Zeit, z.B. eine Sinus-Funktion:

x(t) = x0 sin(2 pi f t)

Dabei ist x0 die Amplitude der Schwingung, also das Maximum der Auslekung der Schaukel aus ihrer Ruhelage. f ist die Frequenz der Schwingung, die angibt, wie oft die Schaukel pro Zeitintervall hin- und herschwingt. Der Faktor 2 pi in der Sinusfunktion kommt daher, dass wir das Argument der Sinusfunktion in Radiant angeben. Wir könnten es auch in Grad angeben, dann stünde da 360° statt 2 pi.

Jetzt überleg mal, die Zeit selbst solle schwingen. Dann müsste sie ja anlog zur Position der Schaukel eine periodische Funktion der Zeit sein, also von sich selbst. Das ist offensichtlich keine sinnvolle Vorstellung.

so, zeit läuft nun vorwärts[...]
dann läuft sie irgendwann wieder rückwärts[...]

"nun... dann..." beschreibt die Situation, dass zunächst, also zu einer früheren Zeit, das eine passiert, und später dann, also zu einer späteren Zeit, das andere. Eine Aussage der Art, zu einer früheren Zeit laufe die Zeit vorwärts, zu einer späteren Zeit dann aber rückwärts, ist aber offensichtlich nicht sinnvoll.

Du sagst "vorwärts laufende Zeit" und "rückwärts laufende Zeit", stellst dir dabei aber offenkundig eine stets voranschreitende Zeit vor, im Widerspruch zum Inhalt deiner Aussage.

und indem Moment wo die zeit ( wieder ) vom rücklauf zum vorlauf umspringt scheint sie stillzustehen

da sieht man es wieder: "in dem Moment (= zu dem Zeitpunkt), in dem die Zeit von Rücklauf auf Vorlauf umspringt". Ganz offensichtlich ist deine Vorstellung, dass wenn t = t0 dieser ominöse Moment ist, die Zeit zur Zeit t < t0 vorwärts läuft und zur Zeit t > t0 rückwärts. Das ist aus den genannten Gründen keine sinnvolle Vorstellung.

ich jedenfalls kann mir nicht vorstellen das raum und zeit urplötzlich einfach so entstanden und vorher nichts da war,

in einem Szenario mit Anfangssingularität ist es ja auch nicht so, dass "vorher nichts da war". Dazu müsste "vorher" ja erst einmal definiert sein, und dazu wiederum müsste die Zeit schon vor der Anfangssingularität da gewesen sein. Die Zeit aber nahm ja erst ihren Anfang in der Anfangssingularität - entsprechend gibt es kein "vorher", im dem "nichts" da gewesen sein könnte.

Kosmologische Szenarien mit Anfangssingularität bereiten allerdings auch Kosmologen Unbehagen, deswegen wurden ja auch mehrere Modelle entwickelt, die ohne Anfangssingularität auskommen. Eine davon ist Lindes ewige Inflation. Andere Modelle gehen z.B. von einem Big Bounce aus. Demnach war das Universum bis vor etwa 13 Mrd. Jahren in einem Prozess der Zusammenziehung begriffen, der seit unbestimmter Zeit anhielt. Bei diesem wurde dann eine kritische Verdichtung erreicht, was dazu führte, dass die Zusammenziehung in eine Expansion umschwang, die bis heute anhält.

Wenn es dir also darum geht, die Implikationen zu vermeiden, die sich aus einer Anfangssingularität ergeben, gibt es andere Möglichkeiten als deine abstruse "schwingende Zeit".

denn wenn etwas anfängt muss diesem etwas ja die zeit für den anfang gegeben werden,

auf den Anfang der Zeit selbst würde das nicht zutreffen. Denn damit einem Entstehungsvorgang Zeit gegeben werden kann, muss die Zeit selbst ja erst einmal da sein.

die dunkle materie könnte zudem ein völlig anderes universum sein

könnte es nicht, denn sie wirkt sich ja in unserem Universum aus.

- beide im selben raum

dann ist es kein völlig anderes Universum.

ich geh noch ein schritt weiter beide seiten ziehen und zerren aneinander - das universum dehnt sich aus, die gravitation will aber alles zusammenhalten - sie scheint aber schwächer zu sein und könnte bald zerrissen werden

wenn es möglich sein soll, die Gravitation zu "zerreißen", müsstest du aber erst eine eigene Gravitationstheorie aufstellen. Newton und die ART kennen kein "Zerreißen" der Gravitation. Was soll ein "Zerreißen" der Gravitation überhaupt sein?

Und schwächer als was soll die Gravitation eigentlich sein? Redest du davon, dass die Gravitationswirkung der gravitativ anziehenden Materie nicht stark genug ist, um die Expansion des Universums jemals anhalten zu können? Das hat aber eigentlich nichts damit zu tun, dass die Gravitation an sich schwächer als etwas bestimmtes anderes wäre.

bis nur noch strahlung überbleibt.

also machen wir mal eine Übersicht über die Aussagen, die die Gravitationstheorie, die du entwickeln willst, machen soll:
- die Gravitation kann "zerreißen"
- wenn die Gravitation "zerreißt", bleibt Strahlung übrig.

Was für Strahlung wäre das eigentlich? Gravitationsstrahlung? EM-Strahlung?

am ende bleibt ein harmonischer raum zurück

eine weitere Aussage deiner Gravitationstheorie:
- es gibt "hamonische" Räume.

Was ist denn das, ein "harmonischer" Raum? Kann ein Raum auch "un-harmonisch" sein?

und ZACK passiert etwas - der Urknall,

dieser "Urknall", den es in deiner Gravitationstheorie geben soll, hat der etwas mit dem zu tun, was man in der konventionellen Kosmologie unter einem Urknall versteht?

[Halman]

@ Halman: Zu deinem Posting #156: Ich hoffe, du begreifst, dass nur in einem kartesischen Kooordinatensystem die Achsen jeweils einen 90°-Winkel bilden, wie dies auch in der von dir geposteten Grafik der Fall ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Raumachsen senkrecht aufeinander stehen, um jeden möglichen Raumpunkt darzustellen und schon gar nicht kann man davon ausgehen, dass dies auch für die Zeit gelten muss, erst Recht nicht, da es sich nicht um eine Raumdimension handelt.

Mag sein, dass dir das auch so schon klar war, ich will nur sicher gehen.

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?

das ist jedoch nicht anders, wenn die raumartige Hyperfläche eine Singularität ist.

Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden. Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?

was verstehst du du hier unter "immer"? Ich kenne "immer" nur in dem Sinne, dass etwas für alle Zeiten, also zu einer Zeit t = t1, zu einer Zeit t = t2 > t1, zu einer Zeit t = t3 > t2, usw. gilt. Da die Singularität aber eine raumartige Hypefläche ist, auf der t = const gilt, also nur einen einzigen Zeitpunkt entspricht. ist in einer Singularität in diesem Sinne kein "immer" definiert, ebensowenig wie auf einer beliebigen anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche.

Dies ist natürlich ein Problem der Semantik, welches im Grunde ähnlich gelagert ist, wie in den Postings von Bakkad Baran. Wir Menschen denken im allgemeinen in den Begriffen von Raum und Zeit, entsprechend ist auch unsere Sprache entwickelt. Daher verfalle ich immer wieder in diese Ausdrucksweise.
Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.
Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft. Eine Singularität tut dies nicht. (Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)

Was verstehst du unter "verweilen"? Auf der die die Singularität bildenden raumartigen Hyperfläche ist t = const, genauso wie auf jeder anderen durch t = const definierten raumartigen Hyperfläche, wie z.B. der, auf der t = jetzt ist. Die Hyperfläche, auf der t = jetzt gilt, "verweilt" in diesem Sinne auch.

Mit "verweilen" beabsichtigte ich im Grunde das Selbe auszudrücken, wie mit "immer".

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt. Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?
Daher meine obige Frage, wie denn die Weltlinie einer Singularität korrekt darzustellen ist.


@Bakkad Baran
Ich denke, Agent Scullie will uns nur helfen, Fehlschlüsse zu erkennen und zu vermeiden, die sich aus der Alltags-Terminologie ergeben können.

[Spocky]

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?

Ich sehe nach wie vor nicht die Notwendigkeit eines rechtwinkligen Systems. Ich sehe auch nicht, weshalb sich bei anderen Winkeln weniger Freiheiten ergeben sollten. Wie gesagt, du kannst selbst bei 1°-Winkeln jeden Punkt darstellen.

[Agent Scullie]

Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

die Singularität tut dies nicht, ganz recht - genauso wie jede andere raumartige Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dinge, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen dabei eine Abfolge solcher raumartiger Hyperflächen, und die allererste Hyperfläche, auf der diese Dinge ihren Durchlauf durch die Abfolge der Hyperflächen starten, ist die Singularität. Die Singularität schreitet nicht in der Zeit voran, ebensowenig wie die übrigen Hyperflächen - sie werden lediglich von Dingen, die in der Zeit voranschreiten, durchlaufen.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden.

und das erste Glied der Kette befindet sich in der Singularität.

Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?

so wie die jeder anderen Hyperfläche, die dem Universum zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht - gar nicht.

Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.

die Frage ist, was der Sinn dieser Aussage sein soll. Die Feststellung, dass sich etwas nicht verändert, impliziert, dass prinzipiell die Möglichkeit bestünde, dass es sich eben doch verändern könnte, und diese Möglichkeit nur eben nicht umgesetzt ist. Bezüglich was soll sich aber die Zeitkoordinate von etwas, das dem Universum zu einem festen Zeitpunkt entspricht, verändern? Bezüglich der Zeit ja nicht, bezüglich dieser ist ja gar keine Änderung definiert.

Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft.

und durchlaufen dabei eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen, von denen die allererste die Anfangssingularität ist.

Eine Singularität tut dies nicht.

so wie die übrigen Hyperflächen, die wir durchlaufen.

(Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)

was meinst du hier mit "von außen betrachtet"? Und wieso ist sie "von außen betrachtet" auch in der Zukunft noch da?

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt.

ach ja? Das wäre mir neu.

Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?

ähm, wir reden hier von einer kosmologischen Singularität, nicht von einer Singularität im Zentrum eines schwarzen Loches.

Wobei es bei der Singularität in einem schwarzen Loch ähnlich ist, zumindest wenn sie raumartig ist, wie bei einem nichtrotierenden, nicht elektrisch geladenen schwarzen Loch. In Schwarzschildkoordinaten scheint die Singularität tatsächlich eine Weltlinie zu haben, die aus der Vergangenheit in die Zukunft verläuft. Das täuscht jedoch, da die Schwarzschildkoordinaten am Ereignishorizont eine Raum-Zeit-Inversion erfahren: die Zeitkoordinate wird raumartig, die Radialkoordinate zeitartig. Ein besseres Bild liefern die Kruskalkoordinaten, dort wird die Singularität korrekt als zukünftige raumartige Hyperfläche dargestellt.

Wenn das schwarze Loch rotiert oder elektrisch geladen ist, kann die Singularität allerdings auch zeitartig sein, dann hat sie tatsächlich eine Weltlinie, auf der die Zeit voranschreitet.

- - - Aktualisiert - - -

@ Halman: Zu deinem Posting #156: Ich hoffe, du begreifst, dass nur in einem kartesischen Kooordinatensystem die Achsen jeweils einen 90°-Winkel bilden, wie dies auch in der von dir geposteten Grafik der Fall ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Raumachsen senkrecht aufeinander stehen, um jeden möglichen Raumpunkt darzustellen und schon gar nicht kann man davon ausgehen, dass dies auch für die Zeit gelten muss, erst Recht nicht, da es sich nicht um eine Raumdimension handelt.

so wie es im Raum kartesische Koordinatensysteme gibt, wo alle Raumachsen senkrecht zueinander stehen, und nicht-kartesische Koordinatensysteme, zu denen u.a. solche gehören, bei denen die Winkel zwischen den Raumachsen ungleich 90° sind, gibt es auch in der Raumzeit Koordinatensysteme, in denen die Raumachsen senkrecht zueinander sind und die Zeitachse senkrecht zu den Raumachsen (statt "senkrecht" sagt man dann allerdings gerne "orthogonal") steht, und solche Koordinatensysteme, bei denen das nicht der Fall ist. In einer flachen Raumzeit gibt es unter den Koordinatensystemen des ersten Typs, den orthogonalen Koordinatensystemen, eine besondere Klasse, die sog. Inertialsysteme. Bei denen sind nicht nur alle Achsen senkrecht bzw. orthogonal zueinander, die Koordinatenlinien sind zudem Geraden. Inertialsysteme entsprechend damit den Bezugssystemen gleichförmig bewegter Beobachter.

Man könnte zwar auch mit anderen Koordinatensystem als Inertialsystemen arbeiten, jedoch sind Inertialsysteme besonders bequem, ebenso wie kartesische Koordinatensysteme in einem flachen Raum. Ist hingegen die Raumzeit gekrümmt, so lassen sich keine Inertialsysteme mehr konstruieren, ebenso wie sich in einem gekrümmten Raum keine kartesischen Koordinatensysteme konstruieren lassen. Es ist dann aber immer noch komfortabel, Koordinatensysteme zu verwenden, bei denen die Achsen senkrecht/orthogonal zueinander sind.

[Liopleurodon]

so wie es im Raum kartesische Koordinatensysteme gibt, wo alle Raumachsen senkrecht zueinander stehen, und nicht-kartesische Koordinatensysteme, zu denen u.a. solche gehören, bei denen die Winkel zwischen den Raumachsen ungleich 90° sind, gibt es auch in der Raumzeit Koordinatensysteme, in denen die Raumachsen senkrecht zueinander sind und die Zeitachse senkrecht zu den Raumachsen (statt "senkrecht" sagt man dann allerdings gerne "orthogonal") steht, und solche Koordinatensysteme, bei denen das nicht der Fall ist. In einer flachen Raumzeit gibt es unter den Koordinatensystemen des ersten Typs, den orthogonalen Koordinatensystemen, eine besondere Klasse, die sog. Inertialsysteme. Bei denen sind nicht nur alle Achsen senkrecht bzw. orthogonal zueinander, die Koordinatenlinien sind zudem Geraden. Inertialsysteme entsprechend damit den Bezugssystemen gleichförmig bewegter Beobachter.

Man könnte zwar auch mit anderen Koordinatensystem als Inertialsystemen arbeiten, jedoch sind Inertialsysteme besonders bequem, ebenso wie kartesische Koordinatensysteme in einem flachen Raum. Ist hingegen die Raumzeit gekrümmt, so lassen sich keine Inertialsysteme mehr konstruieren, ebenso wie sich in einem gekrümmten Raum keine kartesischen Koordinatensysteme konstruieren lassen. Es ist dann aber immer noch komfortabel, Koordinatensysteme zu verwenden, bei denen die Achsen senkrecht/orthogonal zueinander sind.

Die Bevorzugung rechter Winkel hat bei uns Menschen allerdings kulturhistorische Gründe, die hauptsächlich mit unserer bevorzugten Bauweise mit rechtwinkligen Ziegeln zu tun haben. Ich stelle mir gerade eine fremde intelligente Spezies vor, die in Waben baut und daher leichter auf Hexagons und die daraus sich ergebenden Winkel kommt.

[Bakkad Baran]

Danke für den Hinweis, Spocky. Allerdings scheint mir das kartesische Koordinatensystem sinnvoll zu sein, da die Achsen, die Freiheitsgrade der Bewegung in den Dimensionen im physikalischem Raum angeben, indem die Dimensionen senkrecht zueinander stehen. In der vierdimensionalen Ereigniswelt steht die Zeit senktrecht zu den Raumdimensionen.

Stimmst Du damit überein, oder siehst Du hier eine fehlerhafte Definition?



Ja, sicher - mit dem Unterschied, dass das Gummituch-Modell ein reduziertes Modell zur Veranschaulichung ist, in der die Zeit nicht berücksichtigt wird. Komplementiert man das Modell mit der Zeitdimension, so kann es die Realität zutreffender beschreiben, die sich dadurch auszeichnet, dass die meisten Dinge in der Zeit voranschreiten, ihre Zeitkoorditen in der Raumzeit also verändern. Die Singularität tut dies nicht, wenn ich mich nicht sehr irre.

Ein Voranschreiten der Zeit stelle ich mir als "Kette" von Ereignissen vor, welche die Weltlinie eines Objektes bilden. Wie lässt sie die Weltlinie einer Singularität zutreffend beschreiben?


Dies ist natürlich ein Problem der Semantik, welches im Grunde ähnlich gelagert ist, wie in den Postings von Bakkad Baran. Wir Menschen denken im allgemeinen in den Begriffen von Raum und Zeit, entsprechend ist auch unsere Sprache entwickelt. Daher verfalle ich immer wieder in diese Ausdrucksweise.
Die raumzeitliche Betachtung der Welt ist ja sehr verschieden von unserer Altagserfahrung. Mit "immer" wollte ich in diesem Fall ausdrücken, dass sich die Zeitkoordinaten für die Singularität nicht verändern.
Im Unterschied hierzu verändern sie sich aber für andere Objekte, wie uns z.B. - wir "bewegen" uns von der Vergangenheit in die Zukunft. Eine Singularität tut dies nicht. (Obwohl, von außen betrachtet ist sie ja auch in der Zukunft noch da.)


Mit "verweilen" beabsichtigte ich im Grunde das Selbe auszudrücken, wie mit "immer".

Von Außen betrachtet, scheint eine Singularität eine Weltlinie zu beschreiben, die sich von der Vergangenheit in die Zukunft erstreckt. Angenommen, ein Betrachter ruht relativ zu einem Schwarzen Loch, so würde ich das Schwarze Loch in einem Minkoswki-Diagramm als Weltline eintragen, die parallel zum Betrachter verläuft. Verleitet dieses Bild nicht dazu, sie ein Voranschreiten der Zeit der Singularität vorzustellen?
Daher meine obige Frage, wie denn die Weltlinie einer Singularität korrekt darzustellen ist.


@Bakkad Baran
Ich denke, Agent Scullie will uns nur helfen, Fehlschlüsse zu erkennen und zu vermeiden, die sich aus der Alltags-Terminologie ergeben können.

ja mag sein. es gibt eben leute die alles wissenschaftlich und mathematisch und auf fakten basierend sehen - nur ist das auch eine art der wahrnehmung.

die andere sache ist noch der glauben es könnte anders sein und die vorstellung das es anders sein könnte. es muss nicht zwangsläufig alles der physik folgen oder mathematisch berechenbar sein.
und das wir nicht alles wahrnehmen können ist auch klar - vieles kann man nur vermuten.
der mensch hat nicht umsonst ne menge fantasie - und dort ist alles möglich

im grunde könnte man sagen - wir haben zugriff auf ein anderes universum welches wir nicht wahrnehmen aber beeinflussen können - eben mit unserer vorstellungskraft.
aber auch der sind grenzen gesetzt. ein mensch von vor 2000 jahren hätte sich nie dasselbe vorstellen können wie wir heute ( urknall usw. ), wir aber können uns das vorstellen was er konnte ( götter, himmel und hölle usw. )

dasselbe ist mit unserem wissen verknüpft. wir wissen einiges - das erscheint uns viel, dennoch könnte man behaupten das wir noch nichts wissen.
ansonsten müsste man behaupten und mathematisch errechnen können ab wann wir alles über das universum wissen und wieviel man wissen kann.

stellt sich mir die frage, was passiert wenn einestages der punkt erreicht wird wo man wirklich alles weiss ? wonach soll man dann noch streben ?
indem moment könnte man sagen - ab da ist das leben ganz schön öde - nix neues mehr.

[EREIGNISHORIZONT]

ein mensch von vor 2000 jahren hätte sich nie dasselbe vorstellen können wie wir heute ( urknall usw. ), wir aber können uns das vorstellen was er konnte ( götter, himmel und hölle usw. )

Sicherlich hätte sich ein Mensch vor 2000 Jahren nicht die selben Dinge vorstellen können, wie wir es heute tun, aber ob wir uns wirklich alles so vorstellen können, wie es die Menschen vor 2000 Jahren im Bezug auf das All konnten, wage ich zu bezweifeln.
Bis heute ist ein großer Teil der Beobachtungsweise von zB den Mayas noch immer nicht gelöst. Damals hatten die Menschen vielleicht An- und Einsichten, welche wir heute nicht mehr nachvollziehen können.

[Area51 1/2]

1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?
2. Wie kann Zeit und Raum gleichzeitig entstanden sein wenn doch Ziet den Raum braucht und Raum die Zeit um zu existieren?
3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?
4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?
5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?
6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?
7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

Kann mir jemand diese Fragen verständlich beantworten?

[Bakkad Baran]

ich möchte hinzufügen das wenn die zeit stillsteht ist es eine wahrnehmung der still stehenden zeit - still stehen bzw. kein ablaufen der zeit ist ja nicht möglich.

wenn sie z.B. 2 Sekunden oder eine Stunde still steht hat die zeit ja diese zeit benötigt um den stillstand aufrechtzuhalten

sie könnte auch solangsam ablaufen das es milliarden jahre dauert eine bewegung wahrzunehmen bzw. eine veränderung, steht jedoch nicht still auch wenn wir es als stillstand bestätigen würden.

eine andere frage

wenn es theoretisch andere universen gibt ( paralleluniversum z.B. ) aber diese universen nicht miteinander interagieren weil sie nicht im selben raum sind - dann könnten diese auch andere zeitabläufe haben, sprich wie der raum ist auch die zeit mehrfach vertreten da jedes universum doch dann seine eigene raumzeit hat ?
ansonsten wären andere universen zumindest auf der zeitebene miteinander verbunden

[EREIGNISHORIZONT]

Bedingt eigentlich Zeit die Entropie oder umgekehrt?

[Dannyboy]

Bedingt eigentlich Zeit die Entropie oder umgekehrt?

Weder...,noch. Aber da die Entwicklung der Entropie im Universum unidirektional ist,erhält die Zeit eine eindeutige Richtung. Wir können Vergangenheit und Zukunft unterscheiden.

Hier schreibt der Martin Bäker noch etwas interessantes zur Zeit

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012/09/19/warum-die-zeit-nicht-vergeht/

- - - Aktualisiert - - -

3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?

Warum sollte man das tun wollen?

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

Nichts.

5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?

Im Grunde kann es das.

6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?

Mit der Mathematik.

7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

schwarze Löcher befinden sich in einem Raum.

[Agent Scullie]

1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?

der Begriff der Hyperfläche ist eine Verallgemeinerung des Begriffes der Fläche. Eine Fläche hat zwei Dimensionen, eine Hyperfläche kann auch drei oder noch mehr Dimensionen haben. Dass man dann nicht einfach "Raum" sagt, sondern extra de Begriff der Hyperfläche einführt, hängt damit zusammen, dass betont werden soll, dass eine solche Hyperfläche ein Schnitt durch einen höherdimensionalen Raum ist (z.B. ist der 3-dim. Anschauungsraum eine Schnitt durch die 4-dim. Raumzeit), so wie eine 2-dim. Fläche ein Schnitt durch den 3-dim. Raum ist.

2. Wie kann Zeit und Raum gleichzeitig entstanden sein wenn doch Ziet den Raum braucht und Raum die Zeit um zu existieren?

inwieweit man überhaupt davon sprechen kann, dass Raum und Zeit "gleichzeitig" entstanden seien, habe ich ja schon erläutert, siehe Posting #144.

"Vor" der Zeit kann nichts entstehen, da "vor" erst durch deie Zeit selbst definiert wird. Folglich kann auch der Raum nicht "vor" der Zeit entstanden sein. Das einzige, was denkbar wäre, wäre, dass der Raum erst nach der Zeit entstand. Aber nur, wenn die Zeit nicht den Raum benötigt, um zu existieren. Wenn die Zeit den Raum benötigt, um zu existieren, muss der Raum mit der Zeit entstanden sein.

3. Wie lässt sich eine Singularität mit den Spruch, Alles ist in Bewegung, verbinden?

sofern die Singularität raumartig ist, entspricht sie nur einem einzigen Zeitpunkt. Wenn es eine Anfangssingularität ist, verbringt ein Testteilchen, das sich durch die Raumzeit bewegt, nur einen Augenblick in dieser und ist dann woanders (außerhalb der Singularität). Ist es eine Endsingularität, hört die Raumzeit an ihr auf, die Weltlinie eines Teilchens endet an ihr, aber nicht damit das Teilchen von da an unbewegt in der Singularität verbleibt, sondern es gibt dann schlicht kein "von da an", da die Raumzeit dort ja endet.

Ist die Singularität zeitartig - wie in einem rotierenden oder elektrisch geladenen schwarzen Loch - kann sie sich als Ganzes bewegen, außerdem können Teilchen in sie eintreten und sie verlassen.

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

da kann ich dir leider keine Antwort drauf geben, da musst du dich an jemanden wendet, der die Ansicht vertritt, es stünde alles still (oder es gebe Situationen, in denen alles stillstünde).

5. Wieso kann das Phänomen einer Singularität nicht wieder irgendwo und heute auftreten? Was hindert die Erscheinung einer solchen heute?

ein Singularität ist ein Zustand unendlicher Dichte. Es muss also Materie auf ein unendlich kleines Raumvolumen komprimiert werden. Das passiert nicht einfach so. Dazu muss schon ein Himmelskörper zu einem schwarzen Loch kollabieren, oder das Universum als Ganzes muss in sich zusammenstürzen. Derzeit expandiert das Universum ab, und wie es derzeit aussieht, wird es das auf immer tun.

6. Wie kann man ein Bereich wo t=0 ist erforschen oder diesen erfassen?

das ist ganz einfach. Man hat freie Koordinatenwahl. Es hindert einen also niemand daran, einfach den jetzigen Zeitpunkt als t = 0 zu bezeichnen und diesen dann zu erforschen.

Wenn es dir weniger darum geht, dass die Zeitkoordinate den Wert 0 hat, sondern um den Zustand einer Anfangssingularität: ja, so einen zu untersuchen, ist in der Tat schwierig. Die bisherigen kosmischen Beobachtungen erlauben nur Rückschlüsse auf ein Stadium, das im kosmologischen Standardmodell etwa 3 Minuten nach dem Urknall liegen würde.

7. Was ist der Unterschied zwischen schwarze Löcher und die Singularität am Anfang des Universums?

ein schwarzes Loch ist keine Singularität, sondern es hat eine solche in seinem Zentrum. Eine solche Singularität im Zentrum eines schwarzen Loches unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von einer kosmologischen Anfangssingularität wie dem Urknall. Zum einen ist es eine Endsingularität, keine Anfangssingularität. An ihr enden die Dinge, statt dass sie beginnen. Zum zweiten lässt sich bei einer kosmologischen Anfangssingularität jede Weltlinie eines Teilchens im Universum zu ebenjener Anfangssingularität zurückverfolgen, d.h. alles ging aus ihr hervor. In der Singularität in einem schwarzen Loch endet aber umgekehrt nicht die Weltlinie jedes Teilchens, in sie fallen nur Teilchen, die in das schwarze Loch fallen. Wenn du so willst, ist sie lokal, nicht global. Man kann ihr entkommen, sofern man es vermeidet, in das zugehörige schwarze Loch zu fallen. Einer kosmologischen Endsingularität, zu der das Universum eventuell einmal zusammenstürzen wird, könnte man hingegen nicht entkommen. Und noch ein wesentlicher Unterschied ist, dass schwarze Löcher und damit auch die Singularitäten in ihnen auf der Schwarzschildmetrik basieren, d.h. man nimmt eine sphärisch symmetrische Materieverteilung an (deren Radius im Falle einer Singularität halt null ist) mit leerem Raum drum herum. Das Universum als Ganzes, und damit auch die Anfangssingularität des Urknalls, wird hingegen durch die Robertson-Walker-Metrik beschrieben, in der der gesamte Raum homogen mit Materie ausgefüllt ist.

Kann mir jemand diese Fragen verständlich beantworten?

ich hoffe, ich konnte dir ein Stück weit weiterhelfen.

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ich möchte hinzufügen das wenn die zeit stillsteht ist es eine wahrnehmung der still stehenden zeit - still stehen bzw. kein ablaufen der zeit ist ja nicht möglich.

wenn sie z.B. 2 Sekunden oder eine Stunde still steht hat die zeit ja diese zeit benötigt um den stillstand aufrechtzuhalten

sie könnte auch solangsam ablaufen das es milliarden jahre dauert eine bewegung wahrzunehmen bzw. eine veränderung, steht jedoch nicht still auch wenn wir es als stillstand bestätigen würden.

wenn wir uns mal die relativistische Zeitdilatation ansehen (nehmen wir gleich die allgemein-relativistische), dann kann die sich auf zwei Weisen äußeren.

Einmal kann eine Koordinatenzeit gegeben sein, und die von einer Uhr zwischen zwei Ereignissen, die auf der Weltlinie der Uhr liegen, als verstrichen angezeigte Eigenzeit von der Koordinatenzeitdifferenz zwischen beiden Ereignissen abweichen. Beispiel: die Ereignisse sind "Uhr zeigt 10:00 Uhr an" und "Uhr zeigt 11:00 Uhr an", dann ist für die Uhr eine Stunde Eigenzeit verstrichen, die Koordinatenzeitdifferenz zwischen beiden Ereignissen beträgt jedoch vielleicht zwei Stunden. Da die Koordinatenzeit jedoch beliebig wählbar ist, ist diese Form der Zeitdilatation ziemlich bedeutungslos. Man könnte die Koordinatenzeit z.B. auch so wählen, dass die Koordinatenzeitdifferenz der verstrichenen Eigenzeit entspricht, also hier nur eine Stunde beträgt.

Die andere Weise, wie sich die Zeitdilatation äußern kann, ist, dass sich zwei Uhren zweimal begegnen, und für beide Uhren zwischen den beiden Begegnungen unterschiedlich viel Eigenzeit verstrichen ist. Z.B. können bei der ersten Begegnung beide Uhren 10:00 Uhr anzeigen, und bei der zweiten Begegnung zeigt eine Uhr 14:00 Uhr an, die andere hingegen 16:00 Uhr. Bei jeder Uhr für sich betrachtet kann man die Koordinatenzeit so wählen, dass sie stets mit der Eigenzeit der Uhr übereinstimmt, nur für beide Uhren zugleich geht das nicht.

eine andere frage

wenn es theoretisch andere universen gibt ( paralleluniversum z.B. ) aber diese universen nicht miteinander interagieren weil sie nicht im selben raum sind - dann könnten diese auch andere zeitabläufe haben, sprich wie der raum ist auch die zeit mehrfach vertreten da jedes universum doch dann seine eigene raumzeit hat ?

wenn wir nach der ART gehen, würden andere Universen andere Raumzeit-Mannigfaltigkeiten sein, es gäbe also keine gemeinsame in allen Universen gleichermaßen existierende Zeit. Zeit wäre nur pro Einzeluniversum definiert. Nimm als Analogie für eine Raumzeit-Mannigfaltigkeit die Erdoberfläche. Auf der gibt es zwei Koordinaten (=Dimensionen), Längengrad und Breitengrad. Der Längengrad steht jetzt als Analogie für den Raum (die drei Raumdimensionen), der Breitengrad für die Zeit. Ein anderes Universum, im Sinne einer anderen Raumzeit-Mannigfaltigkeit, wäre dann z.B. die Oberfläche des Mondes. Offensichtlich können Längen- und Breitengrad der Erdoberfläche nicht auf die Mondoberfläche angewandt werden, vielmehr hat die Mondoberfläche ihr eigenes Längen- und Breitengrad-Systen. In dem Sinne hat jedes Universum einen eigenen Raum und seine eigene Zeit.