Urknall-Theorie: Verhalten der Urteilchen während der Inflationsphase

[Valuator]

Die Urknall-Theorie besagt, dass einerseits der Big Bang aus einer sehr dichten, aber winzig kleinen, sehr energiereichen Singularität hervorging, aber nicht als Explosion in einem bestehenden Raum, sondern als gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit und andererseits dieser Vorgang überall gleichzeitig stattfand. Wie habe ich mir das vorzustellen? Konnten sich die in der Singularität enthaltenen Energieteilchen zusammen während der inflationären Schaffung des Raums überall im Universum etablieren, um so am Ende der Inflation unter extrem hohen Temperaturen die ersten Kernfusionen zu erzeugen? Irgendwie mussten sich ja dazu die ursprünglichen Energieteilchen in den neu geschaffenen Raum verteilen. Dass der Raum sich mit x-facher überlichtgeschwindigkeit ausdehnte, ist schon kaum zu verstehen. Aber dass die Urteilchen das in der gleichen Zeit schafften, will mir überhaupt nicht einleuchten. Gibt es darauf eine Antwort?

[Alex74]

sehr energiereichen Singularität hervorging

Das ist nicht korrekt, die Theorie macht keine Angaben darüber wie der Zustand zu t=0 nun genau war oder hätte sein können. Da offenbar die Dichte des Universums umso größer ist es näher man sich zeitlich am Urknall befindet, ist die gängige Nomenklatur lediglich "ein äußerst dichter, heißer Zustand zu Beginn".

[Infinity]

Hallo Valuator,

Die Urknall-Theorie besagt, dass einerseits der Big Bang aus einer sehr dichten, aber winzig kleinen, sehr energiereichen Singularität hervorging, aber nicht als Explosion in einem bestehenden Raum, sondern als gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit

so kann man sich das vorstellen.

und andererseits dieser Vorgang überall gleichzeitig stattfand.

Wenn Du damit den Urknall meinst, dann ja.

Wie habe ich mir das vorzustellen? Konnten sich die in der Singularität enthaltenen Energieteilchen zusammen während der inflationären Schaffung des Raums überall im Universum etablieren, um so am Ende der Inflation unter extrem hohen Temperaturen die ersten Kernfusionen zu erzeugen? Irgendwie mussten sich ja dazu die ursprünglichen Energieteilchen in den neu geschaffenen Raum verteilen.

Wie Du schon selbst sagtest, war der Urknall zum Teil die Dehnung des Raumes selbst. Jetzt male auf eine kleine, dehnbare Gummioberfläche einen schwarzen Punkt in die Flächenmitte, welcher dem "Ort des Urknalls" entspricht. Ist die Fläche unendlich klein zu einer Singularität komprimiert, fallen schwarzer Punkt und Gesamtoberfläche zusammen. Und nun dehne das Gummi anschließend aus. Was siehst Du? Der schwarze Punkt vergrößert sich ebenfalls, das heißt, der "Ort des Urknalls" vergrößert sich praktisch mit. Da wir davon ausgehen, dass das Universum aus einem singulären Zustand entstand, entspricht das Universum analog zum Gummiexperiment einem einzigen schwarzen Punkt.

Nun setze den schwarzen Punkt nicht als "Ort des Urknalls", sondern als "Ort der Materie". Lichtgeschwindigkeit entspräche einer ganz bestimmten Dehngeschwindigkeit des Gummis. Dehnst Du das Gummi aber inflationär schnell aus, so wird sich der schwarze Punkt auch mit einer Geschwindigkeit ausdehnen können, die größer als Lichtgeschwindigkeit entspricht. Für diese Geschwindigkeit muss keine Arbeit aufgewendet werden, ergo hat die Materie auch keine kinetische Energie. Dass sich gewöhnliche Materie im Raum mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, heißt so viel wie: es muss unendlich viel Arbeit aufgewendet werden. Da die relative Bewegung aber nicht durch andere Materie oder Feldern im Raum verursacht wird, braucht die Materie, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit im Raum verteilt, nicht der kursiv gedruckten Regel zu folgen.

Dass der Raum sich mit x-facher überlichtgeschwindigkeit ausdehnte, ist schon kaum zu verstehen.

Was spricht denn gegen Überlichtgeschwindigkeit des Raums?

[Butik]

Ich frage immer wieder wenn der Urknall Stattfand warum sind die Galaxien so ähnlich die müssten unterschiedlich sehr unterschiedlich sein.

[galileo2609]

die müssten unterschiedlich sehr unterschiedlich sein.

Warum?

Grüsse galileo2609

[Infinity]

Hallo Butik,

im Grunde sind die Galaxien einander unterschiedlich. Nur nicht nach Klasse, sondern auch nach Durchmesser, Masse, Gasen und damit Farben, Temperatur, Anzahl der Sterne und ihre Vorkommnisse nach ihren Klassen (siehe das Hertzsprung-Russel-Diagramm) und was alles innerhalb des Sternensystems dazugehört, Position, Geschwindigkeit, Drehimpuls, Art der elektromagnetischen Wellen, Alter und Leuchtkraft. Jede Galaxie hat in diesen und vielleicht noch mehreren Variablen seine eigenen Werte. Ich finde, das macht jede Galaxie einzigartig.

[Alex74]

Ich verstehe nicht wieso die sich stark voneinander unterscheiden sollten. Wenn überall die gleichen Gesetze wirken und überall die gleiche Materie war, dann sollten sie sich natürlich auch recht ähnlich sein da dann natürlich überall auch die gleichen Mechanismen wirken.
Die Galaxien sind sich daher halt recht ähnlich, die Unterschiede die wir sehen kommen daher daß sie unterschiedlich große Schwarze Löcher beherbergen und unterschiedlich oft mit anderen Galaxien interagiert haben. Das war's eigentlich schon.

[Heiner Prahm]

Wie Du schon selbst sagtest, war der Urknall zum Teil die Dehnung des Raumes selbst. Jetzt male auf eine kleine, dehnbare Gummioberfläche einen schwarzen Punkt in die Flächenmitte, welcher dem "Ort des Urknalls" entspricht. Ist die Fläche unendlich klein zu einer Singularität komprimiert, fallen schwarzer Punkt und Gesamtoberfläche zusammen. Und nun dehne das Gummi anschließend aus. Was siehst Du? Der schwarze Punkt vergrößert sich ebenfalls, das heißt, der "Ort des Urknalls" vergrößert sich praktisch mit. Da wir davon ausgehen, dass das Universum aus einem singulären Zustand entstand, entspricht das Universum analog zum Gummiexperiment einem einzigen schwarzen Punkt.

Hierbei stellt sich mir immer die Frage nach der Modelldarstellung von Gravitationseffekten von Massen und Objekten, also dem Klassiker mit der zweidimensionalen Gummifläche mit der schweren Masse in der Mitte, um die dann die leichtere Masse kreist, oder dem Ballon der aufgeblasen wird um die Expansion des Universums zu verbildlichen.

Aber das entspricht ja nicht mal ansatzweise dem, was in einem dreidimensionalen Raum geschieht, denn dort wird ja der Raum nicht in eine Richtung beeinflusst (in den Modellbeispielen wird die Gummifläche durch die Masse nach unten gedehnt), sondern in einem dreidimensionalem Grid verbiegt sich der gesamte um das Objekt herum vorhanden Raum in Richtung der Masse (Bilder sagen mehr als tausend Worte):

http://www.youtube.com/watch?v=a7uTK...eature=related

Das Gleiche wird auch der Fall bei der für den Urknall verantwortlichen Singularität gewesen sein, weshalb es auch (zumindest in unserem Universum) am Anfang keinen dreidimensionalen Raum und kein Materie und keine Zeit geben konnte und demnach müsste ein Urknall, welcher den für uns heute sichtbaren dreidimensionalen Raum geschaffen hat, auch ungefähr so ausgesehen haben (und eben nicht wie das Luftballonmodell oder andere Darstellungen die ein Zielrichtung aufweisen):

http://www.youtube.com/watch?v=YJJK9...eature=related

... aber so schön diese Animation auch ist sie zeigt nicht das was beobachtet wird, also eine kosmische Inflation, ein eher flaches und sich drehendes Universum, das eventuell aus einem Bounce hervorgegangen ist, also entstanden aus einem sich zu einer Singularität kontrahierenden Vorläuferuniversum und das eventuell nur eines von vielen Universen ist mit denen es Kollisionen gab.

http://arxiv.org/abs/1012.3667

http://www.scienceblogs.de/astrodict...ultiversum.php

http://www.focus.de/wissen/wissensch...id_678699.html

Irgendwie mussten sich ja dazu die ursprünglichen Energieteilchen in den neu geschaffenen Raum verteilen. Dass der Raum sich mit x-facher überlichtgeschwindigkeit ausdehnte, ist schon kaum zu verstehen. Aber dass die Urteilchen das in der gleichen Zeit schafften, will mir überhaupt nicht einleuchten. Gibt es darauf eine Antwort?

Da dieses alles derzeit niemand genau sagen kann, bleibt letztlich auch diese Frage offen und kann nicht wirklich beantwortet werden, denn wenn es ein Vorläuferuniversum und einen Bounce gegeben hat, dann expandierte unser Universum, als eines unter vielen, meiner bescheidenen Meinung nach, am Anfang nach dem Urknall in einen Teil des bestehenden, vom Vorläuferuniversums geschaffenen leeren Raum hinein und wie sich bei großen sich drehenden Spiralgalaxien zeigt, in deren Zentrum sich supermassive Schwarze Löcher befinden, scheinen massereiche Singularitäten dazu zu neigen sich zu drehen, das ist also auch bei der Urknall Singularität zu erwarten, und da so ein Drehmoment nicht verloren geht, dreht sich unser Universum heute eventuell innerhalb einer größeren Struktur in einen bestehenden Raum, dehnt sich dabei aus und kollidiert an den Rändern mit anderen Universen. (aber wer weiß das schon genau ,) )

Viele Grüße
Heiner

[lisha3]

Hallo Infinity,

Hallo Valuator,

Was spricht denn gegen Überlichtgeschwindigkeit des Raums?

ist es nicht der Satz, dass sich absolut nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegt, der dagegen spricht? Das ist eine Frage von mir, keine rtetorische. Ich verstehe es so, dass z. B. die "Entweichgeschwindigkeit" eines schwarzen Loches zwar größer als Lichtgeschwindigkeit ist, doch diese besagt ja nur die "benötigte" Geschwindigkeit, um das Entkommen zu schaffen, nicht aber eine tatsächlich vor sich gehende Geschwindigkeit. Demnach, was ich hier las oder (evtl. falsch) verstehe, existieren also doch Bewegungen, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit sind?

In dem Moment, wo nach der Teilchenbeschleunigung der Zusammenknall der Teilchen stattfindet, in welcher Geschwindigkeit bewegen sich die neu entstehenden Teilchen überhaupt das kleine Stück vorwärts, wie es auf den Fotos zu sehen ist? Ausgehend vom Ort des Zusammenpralls bis zu dem Moment, wo diese neuen Teilchen hervorblitzen, (Beispiel Wunderkerze, wie bei der kleinen Strecke zwischen der Wunderkerze selbst und dem Entstehen der Blitze bzw. deren kurzes streckenmäßiges Auslaufen.)

Findet diese Aktion jeweils ebenfalls in Überlichtgeschwindigkeit statt? Dann würde aber der Satz von Einstein nicht mehr passen, dass es nichts gebe, was sich schneller als das Licht bewege.
Das Passieren dieses kleinen Abschnitts betreffend (vom Aufprall der beschleunigten Teilchen bis zum sichtbaren Erscheinen der wie Blitze entstehenden Unterteilchen, interessiert mich, welche Geschwindigkeit da vorliegt?

Gruß Lisha3

[Infinity]

Hallo lisha3,

ist es nicht der Satz, dass sich absolut nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegt, der dagegen spricht?

streng genommen gibt es diesen Satz nicht, zumindest nicht in dieser Form. Genauer heißt es, dass keine Materie oder Information schneller als das Licht im Vakuum sein kann. In dem Teil aber, den Du von mir zitiert hast, sprach ich vom Raum selbst.

Das ist eine Frage von mir, keine rtetorische. Ich verstehe es so, dass z. B. die "Entweichgeschwindigkeit" eines schwarzen Loches zwar größer als Lichtgeschwindigkeit ist, doch diese besagt ja nur die "benötigte" Geschwindigkeit, um das Entkommen zu schaffen, nicht aber eine tatsächlich vor sich gehende Geschwindigkeit.

Ja, jedenfalls für Orte ab dem Ereignishorizont.

Demnach, was ich hier las oder (evtl. falsch) verstehe, existieren also doch Bewegungen, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit sind?

Zum Beispiel? Werden diese Bewegungen auch hier behandelt?