Wie kam das Universum ins Dasein?

[Halman]

Unendlich gibt es einmal positiv und einmal negativ. Was man mit unendlich klein meint, sollte man immer erst genau erläutern, damit auch alle das gleiche darunter verstehen.

Irrigerweise ging ich davon aus, dass klar ist, was mit "unendlich klein" gemeint ist.

Dein Würfel hat ja 3 Dimensionen. Wenn du die Ausdehnung nach oben immer weiter halbieren würdest, hättest du eine Scheibe, die eine zwar sehr geringe Dicke hätte, aber nicht null wäre und damit auch nicht zweidimensional wird. Warum sollte also dein Würfel zu einem nulldimensionalen Punkt schrumpfen können?

Du sprichst Zenos Paradoxon an, welches Agent Scullie erwähnt hat. Vielleicht betrachtete Lemaître aufgrund dieser Überlegung die Nullwerdung des Skalenfaktors, die sich aus der Friedmann-Lösung ergibt, nur als mathematisches Konstrukt.

Stephen Hawking bewies mit 23 Jahren (dies müsste um 1965 gewesen sein), dass sich aus den Gleichungen von Roger Penrose ergibt, dass die zentrale Masse im Inneren eines Schwarzen Loches auf unendliche Dichte schrumpft und damit unendlich klein wird. Hawking übertrug dies auf das Urknall-Modell, welches ja auf der ART basiert, und bewies, dass in dieser Theorie der Skalenfaktor null war. Damit war die nulldimensionale, allgemeine Anfangssingularität nicht nur eine mathemtische Idealisierung, sondern bekam physikalische Realität (gem. der Theorie).

Agent Scullie kann sicher (sofern er möchte ...) aufzeigen, warum die ART nicht am Zenon-Paradoxon scheitert.

[...] Das ist ja kein Problem der Vorstellungskraft, sondern ein wiederholt klares Zeichen, dass Mathematik ein Werkzeug ist, dass man zu bedienen erlernen muss und nicht alles, was mathematisch ermittelt wird auch physikalisch sinnvoll sein muss.

Danke für Deine Erläuterung.

[Liopleurodon]

Also muss auch die Expansion postuliert werden. Daraus ergeben sich mMn drei Fragen:

• Warum existierte überhaupt die Anfangssingularität?
• Warum expandierte sie?
• Wie kam dabei ausgerechnet unser Universum mit den fein abgestimmten Naturkonstanten heraus?

Aus meiner Sicht ergibt sich zunächst eine zentrale Frage: Können wir überhaupt Ereignisse erforschen, die sich außerhalb unseres Universums abgespielt haben? Die Frage nach dem "Warum?" hinter dem Urknall ist solch eine Frage. Wenn wir den Urknall als den Beginn der Raumzeit und unserer physikalischen Welt ansehen, dann ist die Frage nach dem "Warum" und "Vorher" bedeutungslos, denn ein "Vorher" gab es nicht und selbst wenn, so hätten wir keine Werkzeuge, um es zu beschreiben.

[Bakkad Baran]

ich für meinen teil denke das raum und mathematik nichts miteinander zu tun haben, jedoch kann man den raum mittels mathematik berechnen.

wenn man etwas ewig berechnen kann wie z.b. PI dann könnte man von unendlich sprechen, jedoch nur mathematisch und nicht räumlich.
und wenn man einen punkt als unendlich klein ansieht dann vermutlich auch nur mathematisch, weil irgendwann ist ja kein raum mehr da der kleiner werden könnte - esseiden er geht in eine andere richtung weiter wo er wächst so wie der raum unseres universums - jedoch scheint es für uns immer kleiner zu werden.

dieser punkt könnte auch der übergang zu einem anderen oder vorgängeruniversum sein.
was wenn unser universum sich quasi jedesmal umstülpt wie ein socken den man dreht. eine gewisse zeit dreht man ihn in eine richtung, irgendwann ist schluss und man fängt an ihn wieder zu drehen. das universum könnte sich also irgendwann wieder zusammenziehen und in die entgegengesetzte richtung expandieren. für uns hätte es keinen unterschied da jeder raum positiv expandiert und nur vom anderen aus gesehen negativ kleiner wird

[bozano]

Irrigerweise ging ich davon aus, dass klar ist, was mit "unendlich klein" gemeint ist.

Das ist ein Problem, dass man öfter antrifft. Ein Begriff wird nicht von allen gleichermaßen begriffen.

Du sprichst Zenos Paradoxon an, welches Agent Scullie erwähnt hat. Vielleicht betrachtete Lemaître aufgrund dieser Überlegung die Nullwerdung des Skalenfaktors, die sich aus der Friedmann-Lösung ergibt, nur als mathematisches Konstrukt.

Es ging mir nicht um das Zenon Paradoxon, obwohl sich das mathematisch ähnelt. Friedman und Lemaitre sagen mir nichts und ich habe mich auch nicht auf sie bezogen.

Danke für Deine Erläuterung.

Gern geschehen.

[Halman]

ich für meinen teil denke das raum und mathematik nichts miteinander zu tun haben, jedoch kann man den raum mittels mathematik berechnen.

Meines Wissens wurde der physikalische Raumbegriff der Geometrie entlehnt und sie gehört zur Mathematik.

und wenn man einen punkt als unendlich klein ansieht dann vermutlich auch nur mathematisch, weil irgendwann ist ja kein raum mehr da der kleiner werden könnte - esseiden er geht in eine andere richtung weiter wo er wächst so wie der raum unseres universums - jedoch scheint es für uns immer kleiner zu werden.

dieser punkt könnte auch der übergang zu einem anderen oder vorgängeruniversum sein.

Ein Vorgängeruniversum liegt in der Vergangenheit. Der "Punkt" müsste also raumzeitlich in die Vergangenheit führen. Denkst Du dabei an eine kausale Schleife, in der die Raumzeit so stark gekrümmt ist, dass die fernste Zukunft in die fernste Vergangenheit mündet?
Vielleicht so ähnlich, wie hier im FAZ-Artikel Sind Zeitreisen möglich? beschrieben?

uwas wenn unser universum sich quasi jedesmal umstülpt wie ein socken den man dreht. eine gewisse zeit dreht man ihn in eine richtung, irgendwann ist schluss und man fängt an ihn wieder zu drehen. das universum könnte sich also irgendwann wieder zusammenziehen und in die entgegengesetzte richtung expandieren. für uns hätte es keinen unterschied da jeder raum positiv expandiert und nur vom anderen aus gesehen negativ kleiner wird

Dies wäre in etwa vergleichbar mit einer Ausdehung in "entgegengesetzer" Richtung. Diese wäre, wie Du bereits selbst festgestellt hat, positiv. Die kleinste Größe wäre beim Nullpunkt erreicht, dieser wäre auch in Deinem Modell weiterhin unendlich klein, wohingegen die Expansionen in beiden "Richtungen" größer als Null wären.

Gibt es noch eine andere Motivation, ein "Socken-Univesum" zu ersinnen, als den verzweifelten Versucht, unbedingt eine "negative Expansion" darzustellen?

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Friedman und Lemaitre sagen mir nichts und ich habe mich auch nicht auf sie bezogen.

Sie waren die Begründer der Urknall-Theorie. Für weitere Information habe ich Dir hier den Heise-Artikel Väter der Urknall-Kosmologie verlinkt.

[xanrof]

Die "mathematische" Diskusion wurde verschoben:

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/74628-bedeutung-unendlich-null-3.html#post2848404

[Liopleurodon]

Ein Vorgängeruniversum liegt in der Vergangenheit.

Gab es denn eines? Ist unser Konzept von Zeit und Raum über den Urknall hinaus überhaupt anwendbar? Ich habe da meine Zweifel.

[Halman]

Aus meiner Sicht ergibt sich zunächst eine zentrale Frage: Können wir überhaupt Ereignisse erforschen, die sich außerhalb unseres Universums abgespielt haben?

Da Du hier auf die Urknall-Theorie Bezug nimmst, nehme ich an, dass Du mit "außerhalb" jenseits der Raumzeit meinst. Dies dürfte unserer Erforschung unzugänglich sein.

Die Frage nach dem "Warum?" hinter dem Urknall ist solch eine Frage.

Meine Fragen formulierte ich bewusst so, dass sie nicht zwingend auf ein "hinter dem Urknall" abzielen. Meine Warum-Fragen nach der Anfangssingularität und der Expansion können durchaus als Fragen aufgefasst werden, die nach der theoretischen Herleitung innerhalb des Geltungsbereiches der Urknalltheorie fragen. Afaik liefert die Theorie hierfür keine Antworten, sondern setzt diese vielmehr als Anfangsbedingungen voraus, die postuliert werden müssen, damit die Urknalltheorie überhaupt funktioniert.
Meine Fragen machen imho deutlich, worin der Urknall "unelegant" erscheint.

Wenn wir den Urknall als den Beginn der Raumzeit und unserer physikalischen Welt ansehen, dann ist die Frage nach dem "Warum" und "Vorher" bedeutungslos, denn ein "Vorher" gab es nicht und selbst wenn, so hätten wir keine Werkzeuge, um es zu beschreiben.

Dennoch liegt es in der Natur des Menschen, immer nach einen "Warum" zu fragen und immer weiter zu bohren. Die Frage nach einem "Vorher" mag bedeutungslos sein, da die Zeit mit dem Urknall begann, aber die Frage danach, wieso überhaupt der Beginn stattfindet, erscheint mir keineswegs bedeutungslos. Andere kosmologische Modelle versuchen darauf eine Antwort zu finden.

- - - Aktualisiert - - -

Gab es denn eines? Ist unser Konzept von Zeit und Raum über den Urknall hinaus überhaupt anwendbar? Ich habe da meine Zweifel.

Laut der klassischen Urknalltheorie gibt es KEIN Vorgängeruniversum. Modelle mit einem zyklischen Universum kennen aber ein Vorgängeruniversum. Laut dem Big Bounce (in diesem gibt es im Unterschied zum Big Bang KEINE Anfangsingularität) entstand unser Universum aus einem Vorgängeruniversum. So ein Universum, wie es Bakkad Baran voraussetzte, liegt allerdings in der Vergangenheit.

[EREIGNISHORIZONT]

Dennoch liegt es in der Natur des Menschen, immer nach einen "Warum" zu fragen und immer weiter zu bohren. Die Frage nach einem "Vorher" mag bedeutungslos sein, da die Zeit mit dem Urknall begann, aber die Frage danach, wieso überhaupt der Beginn stattfindet, erscheint mir keineswegs bedeutungslos. Andere kosmologische Modelle versuchen darauf eine Antwort zu finden.

Sehe ich auch so.
Zumal die Frage nach dem "Warum" auch nicht an eine Zeit oder einen Raum gekoppelt ist, wie halt die temporären Aspekte.

Ich habe mir mal Gedanken um den Begriff "Ursache" gemacht, also was in diesem Wort eigentlich enthalten ist.
"Ur" bezeichnet ja quasi den Anfang, oder besser das "reine uund unbeeinflusste". "Sache" ist klar, was auch eine Begebenheit darstellen kann.
Also suchen wir mit dem Begriff "Ursache" den unbeeinflussten, von sich selbst erzeugten Zustand, welcher widerum all das weitere ermöglicht. Hat ja fast was göttliches, dieser Begriff.

[Halman]

Kosmische Inflation

möglicherweise stellst du dir das insgeheim so vor, dass unmittelbar nach dem Urknall des Universum eine endliche Gesamtgröße hatte, und wunderst dich dann, wie diese endliche Gesamtgröße irgendwann zu einer unendlichen Größe anwachsen konnte.

Genau, so stellte ich es mir vor.

In Modellen mit aktual unendlichem Universum war die Gesamtgröße aber zu keinem Zeitpunkt nach dem Urknall endlich. Zu jeder Zeit was das Universum unendlich groß, egal wie kurz nach dem Urknall die jeweilige Zeit war. Es ist also keine endliche Größe irgendwann zu einer unendlichen Größe angewachsen, vielmehr war die Größe stets unendlich, von Anfang an. Die Expansion des Universums definiert sich in solchen Modellen nicht global als Anwachsen des Gesamtvolumens, sondern lokal durch die Zunahme der Abstände zwischen den Galaxien, oder, auf die Ära vor der Galaxienbildung bezogen, der Abstände zwischen Testteilchen.

Wenn ich dies recht verstehe, enstand durch den Urknall aus der unendlich kleinen Anfangssingularität, die eine unendlich kurze Zeit bestand, ein unendlicher Raum mit verschwindener Krümmung.

Wenn ich an den Urknall denke, kommt mir immer der Luftballon in dem Sinn. Je größer dieser aufgeblasen wird, je kleiner ist die Krümmung des Gummi-Raumes. Eine unendlich kleine - d.h. verschwindene Krümmung hätte also einen unendlich großen Raum zur Folge.

Aber wie kann es sein, dass sich die Anfangssingularität instantan zum unendlichen und expandierenden Raum wandelt?

nein, mit der Inflation hat das überhaupt nichts zu tun. Das flache und offene Friedmann-Modell, also jene beiden Modelle mit aktual unendlichem Universum, gab es schon lange vor dem Aufkommen der inflationären Szenarien. Insbesondere wird ein anfänglich endliches Universum (geschlossens Friedmann-Modell) auch durch die Inflation nicht unendlich.

Hm - in einem Artikel Kosmische Inflation auf dem Prüfstand aus "Spektrum der Wissenschaft 8/11 - August 2011" wird dies aber anders dargestellt (es sei denn, ich habe ihn falsch verstanden):

Die potenzielle Energie des Inflatons kann eine beschleunigte Expansion des Universums verursachen und es dabei glätten und »verflachen« - vorausgesetzt, das Feld bleibt lange genug (10^-30 Sekunden) auf dem Plateau, um das Universum in jeder Richtung um einen Faktor von mindestens 10²⁵ zu strecken. ...

Die Inflation glättet das Universum ähnlich einem Gummituch, das bei straffer Spannung seine Falten verliert - zumindest weit gehend. ...

[...]

Zweitens erklärt die Inflation, warum das All heute so gleichförmig und geometrisch »flach« ist. Niemand weiß, wie es unmittelbar nach dem Urknall aussah, aber wegen der Inflation muss man das gar nicht wissen, denn die Phase der beschleunigten Expansion dehnte das Universum in die richtige Form.

[Agent Scullie]

Wenn ich dies recht verstehe, enstand durch den Urknall aus der unendlich kleinen Anfangssingularität, die eine unendlich kurze Zeit bestand, ein unendlicher Raum mit verschwindener Krümmung.

im flachen und offenen Fall ist die Vorstellung eben nicht richtig, dass die Anfangssingularität unendlich klein gewesen wäre. Vielmehr lässt sich über ihre räumliche Größe gar keine Aussage machen. Man kann nur feststellen, dass der Skalenfaktor null war. D.h. zwei Testteilchen, die nach dem Urknall eine endliche Entfernung voneinander haben, haben im Augenblick der Anfangssingularität die Entfernung null. Man sieht hier wieder, was für nichttriviale Gebilde Singularitäten in der ART sind.

Wenn ich an den Urknall denke, kommt mir immer der Luftballon in dem Sinn. Je größer dieser aufgeblasen wird, je kleiner ist die Krümmung des Gummi-Raumes.

dieses Bild ist eben nur im geschlossenen Fall brauchbar. Nicht mit flachen und nicht im offenen.

Aber wie kann es sein, dass sich die Anfangssingularität instantan zum unendlichen und expandierenden Raum wandelt?

das hat sie nicht. Sie war nicht unendlich klein.

Hm - in einem Artikel Kosmische Inflation auf dem Prüfstand aus "Spektrum der Wissenschaft 8/11 - August 2011" wird dies aber anders dargestellt

nein, das wird es nicht. Da steht lediglich, dass die Inflation das Universum geglättet hat, nicht aber, dass der Glättungsfaktor unendlich groß gewesen wäre. Als Vergrößerungsfaktor wird 10^25 genannt - das ist viel, aber eben nicht unendlich viel.

[Psi-Warden]

Ich glaube das Univerum wurde von einer höheren transzendalen Macht erschaffen, damit wir darin Spaß haben können, wahrscheinlich, indem es aus einem unglaublich dichten und heißen Punkt der angefangen hat zu expandieren entstanden ist oder einfach so auftauchte (und sich ausdehnt, wohin auch immer). Dass es schon immer da war und unendlich ist kann ich mir aber keineswegs vorstellen.

[EREIGNISHORIZONT]

Dass es schon immer da war und unendlich ist kann ich mir aber keineswegs vorstellen.

Warum nicht?
Mich würde das schon interessieren, warum du dieses auschließt, bzw. nicht dir vorstellen kannst.

[Halman]

im flachen und offenen Fall ist die Vorstellung eben nicht richtig, dass die Anfangssingularität unendlich klein gewesen wäre. Vielmehr lässt sich über ihre räumliche Größe gar keine Aussage machen. Man kann nur feststellen, dass der Skalenfaktor null war. D.h. zwei Testteilchen, die nach dem Urknall eine endliche Entfernung voneinander haben, haben im Augenblick der Anfangssingularität die Entfernung null. Man sieht hier wieder, was für nichttriviale Gebilde Singularitäten in der ART sind.

Das verstehe ich nicht. Wenn die Entfernung von Testteilchen null beträgt, wieso folgt daraus nicht, dass die Singularität nulldimensional ist?

nein, das wird es nicht. Da steht lediglich, dass die Inflation das Universum geglättet hat, nicht aber, dass der Glättungsfaktor unendlich groß gewesen wäre. Als Vergrößerungsfaktor wird 10^25 genannt - das ist viel, aber eben nicht unendlich viel.

Danke für den Hinweis.

Bedeutet dies für Lindes Modell von der ewigen Inflation, dass der Raum global im ganzen Mulitversum zwar flach ist, aber in der Domäne, von der unser beobachtbares Universum ein Teil ist, gekrümmt ist (wenn auch nur schwach).

Was hälst Du eigentlich von der Kritik, die Paul J. Steinhardt gegen die Inflations-Theorie im Artikel vorträgt?

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Ich glaube das Univerum wurde von einer höheren transzendalen Macht erschaffen, damit wir darin Spaß haben können, wahrscheinlich, indem es aus einem unglaublich dichten und heißen Punkt der angefangen hat zu expandieren entstanden ist oder einfach so auftauchte (und sich ausdehnt, wohin auch immer).

Das unser Universum einen Anfang hat, dürfen wir afaik als gesichert betrachten.

Dass es schon immer da war und unendlich ist kann ich mir aber keineswegs vorstellen.

Kannst Du dir die transzendale Macht vorstellen, die imstande ist, das Universum zu erschaffen?

Unser begrenztes, menschliches Vorstellungsvermögen scheint mir kein geeigerter Maßstab für die Bewertung dessen zu sein, was möglich ist und was nicht.

[Area51 1/2]

Nur ein kleiner zwischengeschobener Satz von mir....

Das unser Universum einen Anfang hat, dürfen wir afaik als gesichert betrachten.

Wie schön dieser Satz ist!!!!

Er zeigt genau auf das Problem welches wir behandeln.
Da ist ein Wort drin der unsere Fragen neu definiert.."Unser"!

Da wir mit unserem Universum zu tun haben....und das reichlich, sollten wir uns darauf konzentrieren Dieses Universum zu verstehen. Alle andere Universen, die davor oder danach kommen könnten oder gewesen sind, sollten wir vorerst zwar andeuten aber nicht "auf Teufel komm raus" erkennbar machen wollen.