Wie kam das Universum ins Dasein?

[Halman]

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.

Ja, sicherlich. Dennoch behaupte ich weiterhin, dass die Dimensionen der Raumzeit (Länge, Breite, Höhe und Zeit) senkrecht zueinander stehen. Daher erscheint mir auch ein Koordinatensystem mit senkrecht zueinander stehenden Achsen sinnvoll.

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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.

Ja, danke, Agent Scullie. Diese Erklärung gefällt mir außerordentlich gut.

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

Ja, alle Weltlinien gehen ja aus der Anfangssingularität hervor.

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

Bezogen auf die Anfangssingularität ist dies natürlich korrekt. Bei all den Gedanken, die mir durch den Kopf gingen, habe ich versehendlich vergessen, deutlich zu machen, dass ich von Singularitäten im allgemeinen sprach.

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.

Meine Frage bezog sich auf Singularitäten innerhalb unseres Universums. Sofern ich die allegemeine kosmologische Anfangssingularität meine, werde ich konkret von der Anfangssingularität sprechen, um Missverständnisse zu vermeiden.

Gemäß der ART handelt es sich bei Schwarzen Löchern um Singularitäten, in denen afaik die Zeitdilatation unendlich ist. Im Unterschied zur Anfangssingularität besteht das Schwarze Loch allerdings weiter. Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße ist imho ca. 13 Milliarden Jahre alt. Ist es von unserem Standpunkt aus betrachtet nicht so, dass dieses Schwarze Loch seit seiner Entstehung eine Weltlinie beschreibt? Wenn ich mir dies in einer Grafik vorstelle, könnte mich dies schnell zu den Fehlschluss verleiten, dass es bereits 13. Milliarden Jahre alt sei, dabei altert das Schwarze Loch doch überhaupt gar nicht.
Für mich sind Schwarze Löcher in dieser Hinsicht verwirrender, als die Anfangssingularität, welche ja bereits nach einer Planckzeit nicht mehr existierte.

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

Durchlaufen nicht auch Schwarze Löcher eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen? Wie lässt es sich damit vereinbaren, dass ihre Zeitkoordinate fix ist?

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

Weil ich hier von Schwarzen Löchern innerhalb unseres Universums sprach. Dies hätte ich natürlich deutlicher kenntlich machen sollen.
Natürlich existiert die Anfangssingularität nur am Anfang. Wobei ein Konstrukt, welches nur bei t = t0 existiert, für mich schwerlich greifbar ist.

ach ja? Das wäre mir neu.

Nein, nein, ich sprach hier von Schwarzen Löchern im allgemeinen, nicht von der Anfangssingularität. Diese durchlauf natürlich keinesfalls eine Weltlinie.

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

Ja, Du hast recht. Da habe ich wohl für reichlich Verwirrung gesorgt. Ich wollte ich Dich eben an meiner Verwirrung teilhaben lassen.

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.

Leider übersteigt dies meinen Horizont.

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.

Warum das? Ist denn hier die raumzeitliche Krümmung nicht mehr unendlich?

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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.

Ja, diese Wahrnehmung in Form von Beobachtungen und Messungen ist afaik objektivierbar, da sie unabhängig vom Subjekt verifizierbar ist.

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

Die Fantasie ist sicherlich einer Bereichung, die sinnvoll eingesetzt wichtige Impulse für die Forschung liefern kann.
Einstein soll gesagt haben: „Was wirklich zählt, ist Intuition.“ Auf die Ideen kommt es an, die den Forscher inspirieren. Aus diesen Ideen können mithilfe der Mathematik wissenschaftliche Theorien entspringen.

An dieser Stelle möchte ich an einige Gedanken aus meinem Posting Von der Naturphilosophie zur Naturwissenschaft erinnern:

Zitat aus "Die Evolution der Physik" (Einstein, Infeld), Seite 298:
... Auf die Grundideen kommt es bei der Aufstellung einer physikalischen Theorie in erster Linie an. In wissenschaftlichen Werken wimmelt es zwar von komplizierten mathematischen Formeln, doch entspringt jede physikalische Theorie aus einem Denkvorgang, einer Idee, und nicht etwa aus Zahlengebilden. Später, wenn es an die Ausarbeitung einer quantitativen Theorie geht, müssen diese Gedanken in eine mathematische Form gebracht werden, da sie sich sonst nicht experimentell nachprüfen lassen. ....

Übereinstimmend stellt Honerkamp klar:

Zitat von Prof. Josef Honerkamp:
Die Theorien gewinnen ihre Identität und ihre Überzeugungskraft durch ihren Erfolg auf der formal mathematischen Ebene, nur auf dieser können sie auch experimentell geprüft werden.

Zurecht wies Du darauf hin, dass "nicht zwangsläufig alles ... mathematisch berechenbar sein" müsse, doch erstaunlicherweise lässt sich unsere Welt in der Tat mathematisch beschreiben. Ja, die "Königin der Wissenschaften" erwies sich als ein unverzichtbares Werkzeug bei der Erkenntnisgewinnung. Carl Friedrich von Weizsäcker stellte fest: „Die Natur ist nicht subjektiv geistig; sie denkt nicht mathematisch, aber sie ist objektiv geistig; sie kann mathematisch gedacht werden. Das ist vielleicht das Tiefste, was wir über sie wissen.“

Hierzu mag folgender einstein'sche Gedanke passen: "Das Unverständlichste am Universum ist im Grunde, daß wir es verstehen können." (Leider kenne ich den Kontext nicht, aber ich tippe mal, dass er sich auf die ART bezog.)

Doch am Anfang steht die Vorstellungskraft, die uns ermöglich, Ideen zu entwickeln. Albert Einstein drückte dies so aus:

• "Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited." ("Fantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt.")
• Logic will get you from A to Z; imagination will get you everywhere. (Vernunft wird dich von A bis Z bringen; Fantasie bringt dich überall hin.)

Es ist die Faszination für das "Wunder" Universum, die in uns [hoffentlich] die Neugier weckt, immer weiter Fragen zu stellen. Denn, wie Einstein sagte: "Das Schönste, was wir erleben können, ist das Geheimnisvolle. Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege von wahrer Kunst und Wissenschaft steht. Wer es nicht kennt und sich nicht mehr wundern, nicht mehr staunen kann, der ist sozusagen tot und sein Auge ist erloschen."

Weitere Zitate kannst Du (könnt ihr) in diesen Links finden:
ZITATE-ONLINE.DE +++ Zitate von Albert Einstein
Zitate und Sprüche zur Physik

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.

Dies können wir allenfalls erahnen und auch hierin gehen die Meinungen auseinander. Soweit mir zu Ohr gekommen ist, soll Hawking diesbezüglich bescheidener geworden sein. Möglicherweise werden wir nie zur Weltformel gelangen.

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.

So dachte man in der Tat am Ende des 19. Jahrhundert. Hierzu eine kleine Anekdote von Max Planck:

Zitat aus Skurrile Quantenwelt (Seiten 4 - 5):
MAX PLANCK (1858 - 1947), den man vollkommen zurecht als den Vater der Quantentheorie bezeichnen kann, zweifelte einst als junger Mann daran, ob es überhaupt vielversprechend sein kann, Physik zu studieren, obgleich er ein starkes Interesse für diese fundamentalste aller Naturwissenschaften empfand. Gutmütig riet ihm daraufhin ein bekannter Physikprofessor davon ab, indem er betonte, in der Physik wäre schon alles Wesentliche erforscht und entdeckt worden. PLANCK tat jedoch wahrhaftig gut daran, diesen freundlich gemeinten Rat zu ignorieren, den seine späteren Arbeiten sollten eine grundlegend neue Ära im Kanon der Physik einläuten, ja eine physikalische Revolution auslösen. Im Jahre 1900 schließlich entdeckte PLANCK eine zuvor angeahnte Facette der Natur: die Quantisierung im Mikrokosmos.

Daraus entnehme ich, dass wir nicht so voreilig denken sollten, wir hätten in Kürze alles enträtselt.

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1. Wie definiert sich eine Hyperfläche?

Dies kann Agent Scullie sicherlich viel besser erklären, aber ich versuche es einfach mal. Da die verdimensionale Raumzeit schwerlich vorstellbar ist, lass uns einen einfachen Trick anwenden und den Raum einfach um eine Dimension reduzieren. Dieser 2D-Raum unserer Vorstellung soll stellvertretend für den 3D-Raum stehen.
Da wir nun die Welt räumlich in einer vorgestellen Fläche beschreiben, können wir die dritte Dimension dazu nutzen, die Zeit zu veranschaulichen. Dies könnte man sich wie ein Daumenkino vorstellen. Jede Blatt repäsentiert eine Hyperfläche, der ganze Stapel von Hyperflächen wäre die Raumzeit.

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

Dies erinnert mich an das Problem mit dem Ei und die Henne, mit der Fragestellung, was denn zuerst da war. Beim Ei und der Henne gibt es einen unleugbaren Zusammenhang, dennoch sind das Ei und die Henne eigenständig existente Dinge.

Bei Raum und Zeit verhält es sich anders. Zwar denken wir in diesen Begriffen, doch dank Einstein und Minkowski erkannte man, dass sie keinen eigenständigen Charakter aufweisen, sondern EIN Kontinuum bilden: Raum und Zeit sind nur die "Schatten" der Raumzeit.
Die Anfangssingularität (Urknall) stellt gewissermaßen einen "Rand" der Raumzeit dar (der Schwarze Punkt unten der Grafik).

Die drei Hyperflächen stellen "Schnitte" durch die Raumzeit dar. Daran können wir sehen, dass der Raum expandiert (die Raumzeit kann nicht expandieren, denn sie umfasst ja alle Hyperflächen).

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

Bewegung setzt einen Zeitablauf voraus, d.h. eine Änderung der Zeitkoordinaten. In einer Singularität gibt es keinen Zeitablauf und daher ist dort auch nichts in Bewegung. Allerdings ist keinesfalls gesichert, dass Singularitäten wirklich existieren.

4. Was bedeutet für uns, Alles steht still?

Darf ich Dich bitten, die Frage zu präzisieren?

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

Agent Scullie bezog sich auf die Anfangssingularität und diese gibt es nur am Anfang.

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

Indem man ihn mathematisch definiert. In der relativistischen Physik spielt die Geometrie eine sehr große Rolle. Da die Relativitätstheorie noch klassisch formuliert ist, erlaubt sie auch unendlich große und kleine Werte und damit auch die 0.

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

1. Die Anfangssingularität (unendliche Dichte) lag nur am Anfang t = t0 vor. Mit der Expansion des Raumes wurde die Dichte endlich.
Ein Schwarzes Loch existiert mit seiner Entstehung hingegen weiter. Die Quasare (supermaßive Schwarze Löcher) exisitieren bereits seid mehreren Milliarden Jahren in unserem Universum.

2. ALLES kam aus der Anfangssingularität hervor. Bei Schwarzen Löchern ist dies offentlichtlich nicht der Fall.

3. Die Anfangssingularität hat keine räumliche Umgebung. Dort, wo in der Grafik der Punkt ist, der die Anfangssingularität markiert, gibt es ja nur diese. Diese ist zur Zeit t = t0 das gesamte Universum.
Bei Schwarzen Löchern gibt es hingegen eine Umgebung, in der die Raumzeit gekrümmt ist - das Gravitationsfeld des Schwarzen Loches.

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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.

Das sagt Dir dein gesunder Menschenverstand, richtig? „Der gesunde Menschenverstand ist eigentlich nur eine Anhäufung von Vorurteilen, die man bis zum 18. Lebensjahr erworben hat.“ (Albert Einstein)

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.

Die Zeitdilatation ist experimentell nachgewiesen. Atomuhren laufen schneller, je weiter sie vom Gravitationszentrum der Erde entfernt sind, bspw. auf einen Berg. Näher am Gravitationszentrum schwingen die Atome langsamer.
Bei Schwarzen Löchern wird die raumzeitliche Krümmung (Gravitation) laut der ART so stark, dass sie zu einer unendlichen, gravitativen Zeitdilatation führt - so als wäre die Zeit "eingefroren". Es vergeht gar keine Zeit mehr.

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

Sicherlich könnte man sich andere Universen vortellen, welche topologisch von unserem getrennt sind, sozusagen eine Vielzahl voneinander unabhängiger Raumzeiten. Die Frage ist nur, warum man so eine Hypothese aufstellen sollte.

Gibt es denn Deiner Ansicht nach irgendwas, was dafür spricht?

Falls Du die Absicht hast, diese Thematik nicht nur aus dem physikalischem Blickwinkel zu diskutieren, lade ich Dich ein, meinen Begleit-Thread Warum existieren wir? wieder zu beleben.

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Soeben ist mir aufgefallen, dass bereits die Experten auf die Fragen geantwortet haben, als ich an diesem wohl etwas zu lang geratenem Beitrag gearbeitet habe.

[Spocky]

Ja, sicherlich. Dennoch behaupte ich weiterhin, dass die Dimensionen der Raumzeit (Länge, Breite, Höhe und Zeit) senkrecht zueinander stehen. Daher erscheint mir auch ein Koordinatensystem mit senkrecht zueinander stehenden Achsen sinnvoll.

Genau das ist der Unterschied zwischen uns. Du nimmst das als richtig an, was dir am besten gefällt und ich sage, das kannst du nicht beweisen

[Agent Scullie]

Meine Frage bezog sich auf Singularitäten innerhalb unseres Universums. Sofern ich die allegemeine kosmologische Anfangssingularität meine, werde ich konkret von der Anfangssingularität sprechen, um Missverständnisse zu vermeiden.

Gemäß der ART handelt es sich bei Schwarzen Löchern um Singularitäten, in denen afaik die Zeitdilatation unendlich ist.

eine unendliche Zeitdilatation in Schwarzschildkoordinaten findet sich am EH, nicht in der zentralen Singularität. Der Innenraum eines schwarzen Loches kann mit Schwarzschildkoordinaten gar nicht beschrieben werden, entsprechend ist auch keine auf diese bezogene Zeitdilatation angebbar. In anderen Koordinaten, z.B. Kruskalkoordinaten, bleibt die Zeitdilatation überall endlich, auch an der Singularität. Deswegen kann diese ja in endlicher Kruskal-Koordinatenzeit erreicht werden, im Unterschied zum EH in Schwarzschildkoordinaten, der wird nicht in endlicher Schwarzschild-Koordinatenzeit erreicht.

Im Unterschied zur Anfangssingularität besteht das Schwarze Loch allerdings weiter. Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße ist imho ca. 13 Milliarden Jahre alt. Ist es von unserem Standpunkt aus betrachtet nicht so, dass dieses Schwarze Loch seit seiner Entstehung eine Weltlinie beschreibt?

ein Beobachter außerhalb des schwarzen Loches beobachtet seit 13 Mrd. Jahren ein schwarzes Loch, bzw. dessen gravitative Auswirkungen. Das heißt aber nicht, dass die zentrale Singularität eine zeitartige Weltlinie hätte, auf der 13 Mrd. Jahre Eigenzeit vergangen wären. Die Singularität ist, sofern das schwarze Loch nicht rotiert oder elektrisch geladen ist, raumartig.

Für mich sind Schwarze Löcher in dieser Hinsicht verwirrender, als die Anfangssingularität, welche ja bereits nach einer Planckzeit nicht mehr existierte.

wie kommst du auf die Planck-Zeit? Wir sind hier in der klassischen ART, da spielt die Planck-Zeit keine Rolle. Die kommt erst in der Quantengravitation ins Spiel. Die Anfangssingularität existiert unendlich kurz. Und die Singularität in einem schwarzen Loch, zumindest in den passenden Koordinaten bemessen, tut das ebenfalls. Nur dass an ihr Raum und Zeit enden, statt zu beginnen, wie an der Anfangssingularität.

Durchlaufen nicht auch Schwarze Löcher eine Abfolge von raumartigen Hyperflächen? Wie lässt es sich damit vereinbaren, dass ihre Zeitkoordinate fix ist?

jetzt kombinierst du die Schwarzschildlösung des einzelnen schwarzen Loches mit der FLRW-Metrik des Universums als Ganzem. Das ist eine hochgradig nichttriviale Angelegenheit. Unterschiedliche Lösungen der ART-Feldgleichungen lassen sich nicht so einfach kombinieren.

Warum das? Ist denn hier die raumzeitliche Krümmung nicht mehr unendlich?

doch, sicher, sonst wäre es ja keine Singularität. Aber die Singularität ist eben zeitartig, deswegen können Signale ihr entkommen. Weit kommen sie allerdings nicht, nämlich nur bis zum inneren EH (rotierende oder elektrisch geladene schwarze Löcher haben zwei EHe, einen inneren und einen äußeren).

[Halman]

Genau das ist der Unterschied zwischen uns. Du nimmst das als richtig an, was dir am besten gefällt und ich sage, das kannst du nicht beweisen

Im Minkowski-Diagramm stehen die vier Dimensionen der Raumzeit senkrecht zueinander.

[Agent Scullie]

Im Minkowski-Diagramm stehen die vier Dimensionen der Raumzeit senkrecht zueinander.

in einem Minkowski-Diagramm finden sich nur zwei der vier Dimensionen, und wenn die senkrecht aufeinander stehen, dann liegt das daran, dass man ein Inertialsystem betrachtet. Man könnte in ein Minkowski-Diagramm auch ein nicht-orthogonales Koordinatensystem einzeichnen.

[Halman]

eine unendliche Zeitdilatation in Schwarzschildkoordinaten findet sich am EH, nicht in der zentralen Singularität. Der Innenraum eines schwarzen Loches kann mit Schwarzschildkoordinaten gar nicht beschrieben werden, entsprechend ist auch keine auf diese bezogene Zeitdilatation angebbar. In anderen Koordinaten, z.B. Kruskalkoordinaten, bleibt die Zeitdilatation überall endlich, auch an der Singularität. Deswegen kann diese ja in endlicher Kruskal-Koordinatenzeit erreicht werden, im Unterschied zum EH in Schwarzschildkoordinaten, der wird nicht in endlicher Schwarzschild-Koordinatenzeit erreicht.

Heißt dass, dass gem. dem Schwarzschildkoordinaten ein Objekt unendlich lange braucht, um von dem EH in die Singularität zu stürzen und daher "wie eingegfroren" im EH verbleibt, aber gem. den Kruskalkoordinaten in die Singularität fällt?

Mein Irrtum rührt daher, dass ich mich durch meine Grübelei über die Anfangssingularität dazu verleiten ließ, einige dieser Gedanken auf die Singularität eines Schwarzen Loches zu übertragen. Aber hier scheint mir ein weiterer Unterschied zwischen der allgemeinen kosmologischen Anfangssingularität und der Endsingularität eines Schwarzen Loches zu bestehen.

Die Anfangssingularität (Urknall) besteht eine unendlich kurze Zeit. Ihre Dichte ist unendlich und die Maße für Raum und Zeit sind unendlich klein = 0. Da es durch die Robertson-Walker-Metrik beschrieben wird, gibt es keine räumliche Umgebung und folglich auch keinen Ereignishorizont. Alle Weltlinien kommen aus dem Urknall hervor.

Die Endsingularität eines Schwarzen Loches hat eine undliche Dichte und ist unendlich klein. Im Unterschied zum Urknall hat sie eine Umgebung, in welcher die Raumzeit gekrümmt ist.
Als Schwarzes Loch bezeichnet man den Bereich, der so stark gekrümmt ist, dass aus diesem kein Licht entkommen kann. Der Radius dieses Bereiches ergibt sich bei nichtroutierenden Schwarzen Löchern aus dem geometrischen Maß der Masse in der Singularität.
Die "Oberfläche" des Schwarzen Loches wird als Ereignishorizont bezeichnet.

• Das geometrische Maß der Erde beträgt 4,41 mm; somit hätte das hypothetische Schwarze Loch, welches die Erdmasse in unendlicher Dichte enthält, einen Schwarzschildradius von 8,82 mm.
• Wäre die Sonne zur Singularität verdichtet, würde ihr Schwarzschildradius bei 2952 m liegen.

Das Gravitationsfeld in der Umgebung eines nichtrotierenden Schwarzen Loches kann, wie bei kugelsymmetrischen Massenzentren, zutreffend durch die Schwarzschild-Metrik beschrieben werden.
Die Weltlinien von Objekten, die ins Schwarze Loch fallen, enden dort.

Soweit okay?

ein Beobachter außerhalb des schwarzen Loches beobachtet seit 13 Mrd. Jahren ein schwarzes Loch, bzw. dessen gravitative Auswirkungen. Das heißt aber nicht, dass die zentrale Singularität eine zeitartige Weltlinie hätte, auf der 13 Mrd. Jahre Eigenzeit vergangen wären. Die Singularität ist, sofern das schwarze Loch nicht rotiert oder elektrisch geladen ist, raumartig.

Darf ich daraus folgern, dass das Schwarze Loch nicht gealtert ist?

wie kommst du auf die Planck-Zeit? Wir sind hier in der klassischen ART, da spielt die Planck-Zeit keine Rolle. Die kommt erst in der Quantengravitation ins Spiel.

Ja, natürlich. Mir wollte einfach kein adäquater Ausdruck dafür einfallen, dass die Anfangssingularität nur unendlich kurz existiert und sobald auch nur die geringste Zeit verfließt, nicht mehr besteht.

Die Anfangssingularität existiert unendlich kurz. Und die Singularität in einem schwarzen Loch, zumindest in den passenden Koordinaten bemessen, tut das ebenfalls. Nur dass an ihr Raum und Zeit enden, statt zu beginnen, wie an der Anfangssingularität.

Sobald die Endsingularität des Schwarzen Loches enstanden ist, verfließt also keine Zeit mehr. Somit bleiben Schwarze Löcher ewig jung (wäre da nicht die Hawking-Strahlung).

jetzt kombinierst du die Schwarzschildlösung des einzelnen schwarzen Loches mit der FLRW-Metrik des Universums als Ganzem. Das ist eine hochgradig nichttriviale Angelegenheit. Unterschiedliche Lösungen der ART-Feldgleichungen lassen sich nicht so einfach kombinieren.

Damit habe ich mich wohl zuweit ins "Universum der relativistischen Physik" vorgewagt.

doch, sicher, sonst wäre es ja keine Singularität. Aber die Singularität ist eben zeitartig, deswegen können Signale ihr entkommen. Weit kommen sie allerdings nicht, nämlich nur bis zum inneren EH (rotierende oder elektrisch geladene schwarze Löcher haben zwei EHe, einen inneren und einen äußeren).

Ja, ich entsinne mich. Vor drei Jahren schrieb ich mal hier etwas über den Penrose-Prozess (so gut ich es halt konnte).

in einem Minkowski-Diagramm finden sich nur zwei der vier Dimensionen, und wenn die senkrecht aufeinander stehen, dann liegt das daran, dass man ein Inertialsystem betrachtet. Man könnte in ein Minkowski-Diagramm auch ein nicht-orthogonales Koordinatensystem einzeichnen.

Ja, auch hier entsinne ich mich. In Deinem Posting #14 im T&W-Thread über "Kausalität und Überlichtgeschwindigkeit" beschriebst Du mal die Problematik kausaler Schleifen, mit Hilfe einer Grafik, die auch ein "gekipptes" Diagramm enthält.

Der Grund, dass ich Spocky so vehement widersprach, lag darin begründet, dass ich Dimensionen stehts als senkrecht zueinander stehende Freiheitsgrade der Bewegung kennengelernt habe. Es ist gewissermaßen in meinem Kopf zementiert, dass die Dimensionen Länge, Breite, Höhe und Zeit im Minkoswki-Raum zueinander senkrecht stehen.
Du weist doch, ich habe eben eine Vorliebe für Würfel.

[Thomas W. Riker]

Zu diesem Thema empfehle ich (relativ leicht verständlich) von:

Peter Janich: Euklids Erbe. Ist der Raum dreidimensional? Beck, München 1989.

Zu ähnlichen Themen weitere Texte von ihm und seinen Wissenschaftlichen Mitarbeitern (Umfangreicher wiki-Artikel zum Autor).

Ein Argument für die Dreidimensionalität des Raumes kann man gut zB mit dem Teilen einer Kartoffel zeigen. Mit genau drei senkrechten Schnitten kann man die Zahl der Teile verdoppeln: 2, 4, 8 Teile. Mit einem vierten Schnitt kann man die Kartoffel nicht in 16 Teile zerschneiden. Pürierstab gilt nicht

[Agent Scullie]

Heißt dass, dass gem. dem Schwarzschildkoordinaten ein Objekt unendlich lange braucht, um von dem EH in die Singularität zu stürzen und daher "wie eingegfroren" im EH verbleibt, aber gem. den Kruskalkoordinaten in die Singularität fällt?

ganz recht. Das ist ein Beispiel dafür, welche Bedeutung die Koordinatenunabhängigkeit in der ART hat. Was in den einen Koordinaten zu gelten scheint, muss deswegen noch lange nicht unabhängig von ihnen gelten.

Schau dir mal diese Seite an:

Schwarzschild Geometry

Insbesondere die Raumzeit-Diagramme (Schwarzschild, Free Fall, Eddington-Finkelstein, Kruskal, Penrose).

Die Anfangssingularität (Urknall) besteht eine unendlich kurze Zeit. Ihre Dichte ist unendlich und die Maße für Raum und Zeit sind unendlich klein = 0.

was meinst du mit "Maße für Raum und Zeit"? Der Skalenfaktor ist unendlich klein, den kann man aber allenfalls als Maß für den Raum ansehen, aber keinesfalls für die Zeit.

Darf ich daraus folgern, dass das Schwarze Loch nicht gealtert ist?

du darfst daraus folgern, dass die Fragestellung nichttrivial ist. "Gealtert sein" ist in der ART eine Angabe, die nur in Bezug auf ein Paar von Ereignissen bzw. raumartigen Hyperflächen sinnvoll ist. Außerhalb eines schwarzen Loches ist das kein großes Problem, dort kann man einfach zwei solcher Hyperflächen anhand der Schwarzschildkoordinaten definieren, z.B. t = heute und t = heute - 13 Mrd. Jahre, und dann zwei Beobachter betrachten, von denen der eine zwischen den beiden Hyperflächen z.B. um genau 13 Mrd. Jahre gealtert ist und der andere vielleicht etwas weniger.

Innerhalb des schwarzen Loches sieht es jedoch ganz anders aus. Wenn man danach fragen will, ob die Singularität gealtert ist, muss man erst einmal ein geeignetes Paar von Ereignissen/Hyperflächen auswählen, in Bezug auf die die gefragte Angabe gemacht werden kann. In jedem Fall aber kann, da die Singularität raumartig ist, keine von null verschiedene reelle Alterung herauskommen. Das Ergebnis ist entweder null oder imaginär.

Lediglich für den EH ist eine eindeutige Angabe möglich - der EH ist lichtartig, er altert daher nicht, und das völlig unabhängig vom Koordinatensystem.

Sobald die Endsingularität des Schwarzen Loches enstanden ist, verfließt also keine Zeit mehr.

da muss ich dich erneut fragen: was soll "es verfließt keine Zeit mehr" bedeuten?

Somit bleiben Schwarze Löcher ewig jung

wenn das Bestandteil deines "es verfließt keine Zeit" ist (kann ich nicht beurteilen, da mir nicht bekannt ist, was du damit meinst).

(wäre da nicht die Hawking-Strahlung).

wie wirkt die sich denn darauf aus?

Ja, ich entsinne mich. Vor drei Jahren schrieb ich mal hier etwas über den Penrose-Prozess (so gut ich es halt konnte).

der Penrose-Prozess hat damit nichts zu tun. Bei dem geht es ja darum, dass ein Teilchen aus der Ergosphäre entkommt, also aus einem Bereich außerhalb des äußeren EH. Hier aber geht es um das Entkommen eines Teilchens aus der zentralen Singularität in den Bereich innerhalb des inneren EH.

Ja, auch hier entsinne ich mich. In Deinem Posting #14 im T&W-Thread über "Kausalität und Überlichtgeschwindigkeit" beschriebst Du mal die Problematik kausaler Schleifen, mit Hilfe einer Grafik, die auch ein "gekipptes" Diagramm enthält.

hat damit nichts zu tun. Die Raum- und Zeitachse des gekippten Diagramms sind, da Raum- und Zeitachse eines Inertialsystems, zueinander orthogonal, genauso wie die des ungekippten Diagramms. Das sieht nur in der Zeichnung anders aus, da die ja in einem euklidischen Raum dargestellt ist.

[Spocky]

Ein Argument für die Dreidimensionalität des Raumes kann man gut zB mit dem Teilen einer Kartoffel zeigen. Mit genau drei senkrechten Schnitten kann man die Zahl der Teile verdoppeln: 2, 4, 8 Teile. Mit einem vierten Schnitt kann man die Kartoffel nicht in 16 Teile zerschneiden. Pürierstab gilt nicht

Du musst in diesem Fall eine andere Technik anwenden. Nimm ein breites Küchenmesser und setze dieses neben den 8 Kartoffelstücken an. Schwuppdiwupp hast du 16 (8 davon im "Spiegeluniversum" ).

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Zeit zu nutzen, auf welche Weise auch immer. Entweder, du pflanzt die Teile ein, dann erhältst du deutlich mehr als 16 neue Kartoffeln (zumindest dann, wenn die einzelnen Teile mehr als (IIRC) 3 "Augen" haben), oder du machst nacheinander 2 Fotos, dann hast du auch 16 Teile aus 2 unterschiedlichen Zeiten.

[Area51 1/2]

Ich verstehe was @Agent Scullie sagen will.
Das ist aber nicht mein Thema...
Alles was @Agent Scullie sagt stimmt!

Aber es geht um die Terminologie...

Unser Universum bedeutet das Universum was wir beobachten können...die Vorgänge die man sehen/messen/umfassen kann.
Unsere Zeit bedeutet die Zeit die wir erfahren und auf uns wirkt.
Unsere ART bedeutet das wir diese Anwendung für unser Universum in unsere Zeit am besten klappt.

Hätte @Agent Scullie vor 200-300 Jahren ein Artikel über Fortbewegung schreiben müssen wäre er in etwa so formuliert worden...

Dampf ist der beste Treibstoff um Voran zu kommen. es ist beweisen das er effektiv und billig ist. Zudem kann jeder der ein bisschen Kenntnis über Aktion-Reaktion hat so etwas bauen.
Natürlich gibt es auch Meinungen über andere Treibstoffarten..
Die sind aber bis heute nicht erwiesen worden und niemand hat da empirische Erfahrungen und/oder praktische Anwendungen gefunden.
Zudem ist es nicht machbar für den Menschen schneller als 30 Km/h zu reisen...
geschweige denn Licht als Transportmittel zu benutzen!
Wie denn auch! Licht ist ein Feinstoff das sich nicht erfassen lässt...es gehört in den Äther Bereich der Welt...
Riesige Ballons mit Gas gefüllt sind viel leichter als Eisen oder Holz, viele behaupten aber dass man damit auch fliegen kann...

Schiffe aus Eisen wurden untergehen...weil Eisen auch schwerer ist als Holz.

Man kann natürlich nichts ausschließen jedoch ist uns aus Erfahrung nun mehr bekannt
das man sich nicht darauf stützen sollte was machbar sein kann sondern was machbar ist.

Darum geht es mir...

[Agent Scullie]

Hätte @Agent Scullie vor 200-300 Jahren ein Artikel über Fortbewegung schreiben müssen wäre er in etwa so formuliert worden...

Dampf ist der beste Treibstoff um Voran zu kommen[...]

Deine Analogie passt nicht. Du sprichst von Technologien, nicht von Physik. Die meisten der heute bekannten Technologien, wie z.B. Autos mit Verbrennungsmotor, Flugzeuge oder Schiffe aus Eisen, liegen völlig im Rahmen des physikalischen Kenntnisstandes von vor 300 Jahren. Allenfalls die Strömungsdynamik, die für das Fliegen schwerer als Luft wichtig ist, kannte man damals noch nicht, aber auch die ist letztlich nur eine Anwendung der damals bekannten Physik, keine neue Erkenntnis.

[Spocky]

@ Area51 1/2: Ich glaube, da unterschätzt du unsere Vorfahren.

Nicht nur, dass Pferde schneller als 30 km/h sein können. Das Prinzip des Auftriebs ist seit der Antike bekannt, auch dass Hohlkörper natürlich leichter sind als Vollkörper und somit auch, dass es prinzipiell möglich ist, Schiffe aus Eisen zu bauen. Das Problem damals war schlicht und ergreifend der Preis.

Die Dampfmaschine war damals eine Neuerung. Du kannst davon ausgehen, dass NIEMAND davon ausgegangen ist, dass man etwas neues entwickelt und dann so arrogant ist, zu glauben, das sei das maximale, was prinzipiell möglich sei.

[Area51 1/2]

Deine Analogie passt nicht. Du sprichst von Technologien, nicht von Physik. Die meisten der heute bekannten Technologien, wie z.B. Autos mit Verbrennungsmotor, Flugzeuge oder Schiffe aus Eisen, liegen völlig im Rahmen des physikalischen Kenntnisstandes von vor 300 Jahren.

Da ich über dich spreche werde ich dich fragen...
Was meinst du mit diesem Statz (dick)?
Denn ich schreibe:

Natürlich gibt es auch Meinungen über andere Treibstoffarten..
Die sind aber bis heute nicht erwiesen worden und niemand hat da empirische Erfahrungen und/oder praktische Anwendungen gefunden.

Allenfalls die Strömungsdynamik, die für das Fliegen schwerer als Luft wichtig ist, kannte man damals noch nicht, aber auch die ist letztlich nur eine Anwendung der damals bekannten Physik, keine neue Erkenntnis.

Dieses "damals" fällt mir irgendwie ins Auge...
Was meinst du mit "Anwendung der damals bekannten Physik"?

Damals wusste man auch das die Materie aus Atome besteht hatten jedoch keine Atombomben!

Demokritos wusste schon über das Atom...was muss ich jetzt annehmen?
Das die Zeit zwischen Demokrtios und Einstein eine Pause war?

Natürlich sind unsere Errungenschaften Physikalisch möglich...wie soll es denn anderes sein?
Wir wissen z.B. das wir nicht fliegen können schon seit dem wir denken können...aber die Zeit zwischen dieser Erkenntnis und des "doch" fliegen können (mit Hilfsmittel) ist doch keine kreative Pause, oder?

Willst du mir einreden das ein Mercedes 600 vor 300 Jahren kein Aufsehen erregen würde weil es schon damals "physikalisch möglich" war?
Mit GPS und voll automatisiert, mit Internet, mit 280 Km/h, mit Hardtop, elektrische ALLES?
Pfff! Es ist ja "physikalisch möglich"!

Oder ein Raumschiff mit 0,5 der Lichtgeschwindigkeit heute kein Aufsehen erregen würde weil es "physikalisch möglich" ist?
Oder Terraforming? Nur weil es "physikalisch möglich" ist ist es kein "neues Denken"?
Braucht man dafür nicht neue Sichtweisen und neue Wege der Mathematik?
Neue Formeln und Unbekannte?
Können wir heute Terraforming ansetzen?

Heute gibt es keine Zeitmaschinen...sind wir sicher das wir ALLE mathematische Formeln kennen um zu sagen....unmöglich?
Überlichtgeschwindigkeit? Beamen? Quanten PC´s? biologische PC´s? Antigravitation?
Nur weil wir heute Wissenschaft streng nach Regeln betreiben....können wie wissen was morgen gilt?

[Agent Scullie]

Da ich über dich spreche werde ich dich fragen...
Was meinst du mit diesem Statz (dick)?

ähm, das was da steht?

Dieses "damals" fällt mir irgendwie ins Auge...
Was meinst du mit "Anwendung der damals bekannten Physik"?

Anwendung der Physik, wie sie vor 300 Jahren bekannt war. Also z.B. keine Relativitätstheorie, keine Quantentheorie, keine Kern- und Elementarteilchenphysik, dafür aber klassische Mechanik.

Damals wusste man auch das die Materie aus Atome besteht

nein, das wusste man damals noch nicht. Das heutige Verständnis von Atomen, d.h. als kleinste Einheiten chemischer Elemente, geht auf John Dalton zurück, der es um 1808 begründete.

hatten jedoch keine Atombomben!

grundlegend für Atombomben ist die Kernphysik, die war vor 300 Jahren noch nicht bekannt.

Demokritos wusste schon über das Atom...

wissen tat er das nicht, es vertrat nur die entsprechende Theorie, ohne jegliche Möglichkeit zu ihrer Bestätigung. Zumal er auch noch keine klare Vorstellung über die Natur der Atome hatte, also z.B. Atome noch nicht als kleinste Einheiten chemischer Elemente ansah.

was muss ich jetzt annehmen?
Das die Zeit zwischen Demokrtios und Einstein eine Pause war?

warum?

Natürlich sind unsere Errungenschaften Physikalisch möglich...wie soll es denn anderes sein?
Wir wissen z.B. das wir nicht fliegen können schon seit dem wir denken können...aber die Zeit zwischen dieser Erkenntnis und des "doch" fliegen können (mit Hilfsmittel) ist doch keine kreative Pause, oder?

wenn du das sagst.

Willst du mir einreden das ein Mercedes 600 vor 300 Jahren kein Aufsehen erregen würde weil es schon damals "physikalisch möglich" war?

ich habe nicht die geringste Ahnung, wie du darauf kommst?

Mit GPS und voll automatisiert, mit Internet, mit 280 Km/h, mit Hardtop, elektrische ALLES?

die Elektrizität kannte man vor 300 Jahren noch nicht. Elektrisch betriebene Geräte hätten damals also nicht im Rahmen der bekannten Physik gelegen. Ebenso Computer, die Voraussetzung für die Entstehung des Internet waren. GPS basiert auf Funkwellen, die waren der Physik vor 300 Jahren auch noch nicht bekannt.

Geschwindigkeiten von 280 km/h mit Hilfe von Verbrennungsmotoren zu erreichen, wäre hingegen auch schon mit der vor 300 Jahren bekannten Physik möglich gewesen. Man hätte halt nur ohne elektrischen Anlasser auskommen müssen.

Oder ein Raumschiff mit 0,5 der Lichtgeschwindigkeit heute kein Aufsehen erregen würde weil es "physikalisch möglich" ist?
Oder Terraforming? Nur weil es "physikalisch möglich" ist ist es kein "neues Denken"?
Braucht man dafür nicht neue Sichtweisen und neue Wege der Mathematik?
Neue Formeln und Unbekannte?

da es im Rahmen der bekannten Physik liegt, braucht man dafür keine neue Formeln und keine neuen Wege der Mathematik. Höchstens neue Wege der Ingenieurskunst.

Können wir heute Terraforming ansetzen?

dass wir es nicht können, liegt an der fehlenden Technologie, nicht daran, dass die bekannte Physik es verbieten würde.

Heute gibt es keine Zeitmaschinen...sind wir sicher das wir ALLE mathematische Formeln kennen um zu sagen....unmöglich?

da ist es anders: Zeitmaschinen scheitern nicht nur an der fehlenden Technik, sondern auch an der fehlenden Physik.

Überlichtgeschwindigkeit?

da fehlt ebenfalls nicht nur die entsprechende Technik, sondern auch die entsprechende Physik.

Beamen?

da ist es nicht so ganz eindeutig zu entscheiden. Manche Leute betrachten ja Zeilingers "Quantenteleportation" als Beamen. Da fehlt also nicht die Physik, nur die Technik.

Quanten PC´s? biologische PC´s?

liegt beides im Rahmen der bekannten Physik, nur die Technik fehlt noch.

Antigravitation?

da fehlt die entsprechende Physik.

Nur weil wir heute Wissenschaft streng nach Regeln betreiben....können wie wissen was morgen gilt?

ist die Frage an mich gerichtet?

[Area51 1/2]

Ich greife mal einen Satz heraus.

Anwendung der Physik, wie sie vor 300 Jahren bekannt war. Also z.B. keine Relativitätstheorie, keine Quantentheorie, keine Kern- und Elementarteilchenphysik, dafür aber klassische Mechanik.

Du schreibst "keine ART, keine Quanten, kein Kern-Elementarteilchenphysik".

Heute wissen wir ALLES über die ART, die Quanten, die Kern- Elementarteilchenphysik?
Sind wir soweit zu behaupten "es gibt nichts mehr, alles was es gibt haben wir schon gefunden"?

Ist es so?

Da hilft mir dein Satz:

Anwendung der Physik, wie sie vor 300 Jahren bekannt war.

D.h...damals war das bekannt also hat man danach gehandelt.
Heute ist dieses bekannt also handelt man danach.
Morgen?
Übermorgen?

Natürlich geht ein Wissenschaftler von dem aus was er in der Hand hat, und du wahrscheinlich auch. Aber die Zukunft so ausmalen mit den Farben die wir heute haben...ist nicht wissenschaftlich.


Du schreibst:

...liegt beides im Rahmen der bekannten Physik, nur die Technik fehlt noch.

Wieso, und was genau, fehlt da an Technik?
Wir haben Quanten, Biologische Basen, Maschinen...
Was fehlt da noch um es möglich zu machen?
Etwa mathematische Formeln und neue Denkarten?

da es im Rahmen der bekannten Physik liegt, braucht man dafür keine neue Formeln und keine neuen Wege der Mathematik. Höchstens neue Wege der Ingenieurskunst.

Ach! Du meinst also das es ein paar Eisenstangen und ein paar Bolzen plus einen Industriezeichner nötig sind..und schon fliegen wir mit 0,5% der LG?
Keine Mathematik um die Dicke des Raumschiffs zu finden, die Kollision mit Staub zu überleben, Kurven zu kriegen, Gravitation zu umgehen, bremsen zu können, Kommunikation, Lebensverhältnisse an Bord, Treibstoffberechnung, Größe und Gewicht des Raumschiffs u.s.w.

Dazu braucht man keine Mathematik?

Dann frage ich mich wieso fliegen wir noch nicht?
Was machen die da bei der NASA/ESA?

Da ich, im Gegensatz zu dir, WISSEN tue das "Alles Mathematik ist", kann ich auch wissen warum wir noch nicht fliegen...obwohl du es für "physikalisch möglich" siehst.

Wissen das etwas existiert und praktische Anwendung gehen nicht Hand in Hand.

Du schreibst über Demokritos:

wissen tat er das nicht, es vertrat nur die entsprechende Theorie, ohne jegliche Möglichkeit zu ihrer Bestätigung. Zumal er auch noch keine klare Vorstellung über die Natur der Atome hatte, also z.B. Atome noch nicht als kleinste Einheiten chemischer Elemente ansah.

Und wo ist der Unterschied zwischen Demokritos und uns?
Wissen wir?
Nein...wir theorisieren auch, genau wie er.
Wir fanden zwar die Atome aber merkten gleichzeitig das es dazu noch kleinere Teilchen gibt!
Was nun? Ist das alles? Kannst du mir das unterschreiben?
Ist, in der Teilchenphysik, alles gefunden was es zu finden gibt?
Ist dieser Subraum völlig erforscht worden?

Genialität besteht darin zu erkennen was man alles machen kann aber auch das man nichts kann.

"Ich weiß mit Sicherheit nur eins...das ich nichts weiß."

Alles andere tust du wissen aber du kannst dir nicht sicher sein dass es auch "Alles" ist was man wissen könnte!

So denke ich...
Ich lasse mir immer eine Tür offen. Sei es weil ich nicht gern als Trottel dar stehen will, sei es weil ich hungrig nach neue Sichtweisen bin.
Ob so oder so..ich bin mir sicher da ist noch mehr hinter dem Wissen was wir als solches kennen.
Wo das hinführen wird habe ich keine Ahnung...
Vielleicht erfinden wir etwas was uns alle, und ohne das wir es wollen, vernichten wird.
Vielleicht aber kommen wir damit 100 jahre voran!
Wer weiß es?

Du?

ist die Frage an mich gerichtet?

Schreibe so undeutlich?
Ja, sie ist an dir gerichtet!