Universum unendlich?

Orion-Burger

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Was wäre wenn man mit einem Raumschiff nahe an der LG bis zum heute bekannten Rand des Universums fliegen würde?
Man wäre dann 14 Milliarden Jahre unterwegs, während im Raumschiff z.B. nur eine Stunde vergangen wären.
Blickt man dann in Flugrichtung hat sich das Universum natürlich um weitere 14 Milliarden LJ ausgedehnt!
Den Flug kann man beliebig oft wiederholen....
Somit würde man niemals einen "Rand" erreichen, das Universum ist in diesem Sinne unendlich?
 

julian apostata

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Das mit den Zahlen ist komplizierter.
Herzliche Grüße

MAC

So kompliziert nun auch wieder nicht. Das Applet mit dem Partikelhorizont hab ich ja schon vorgestellt.

https://www.geogebra.org/material/show/id/2413281

Man muss sich jetzt nur noch vorstellen, dass sich rechts von der Erde noch mal eine Galaxie befindet. Ob das Photon diese Galaxie nun erreicht oder nicht, hängt davon ab, wie viel Vorsprung diese hat.

Beim nächsten Applet ist eine kleine Warnung angebracht. Wegen der vielen Tabellenwerte kann es schon mal ein bis zwei Minuten dauern, bis es geladen ist. Vielleicht wollt ihr ja zwischendurch noch etwas erledigen.

https://www.geogebra.org/material/show/id/2593029

Den Vorsprung der Galaxie könnt ihr selber einstellen. Der einzige Unterschied zum Mann-Zug-Szenario ist der, dass sich der Zug (Hubblesphäre der Galaxie) während des Laufes noch etwas vergrößert. Wenn ihr den Vorsprung ermittelt habt, bei dem das Photon diese Sphäre nicht mehr erreicht, braucht ihr nur noch 47 Mrd Lichtjahre*(f-1) rechnen und ihr habt den Ereignishorizont.
 

threepwood

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Nur mal eine (vermutlich doofe) Verständnisfrage, die halbwegs zum Thema passt:

Gibt es theoretisch eine Galaxie, bei der man in einer "Himmelsrichtung" keine anderen Galaxien mehr sieht, weil sich dort der "Rand" des Universums befindet? Falls das nicht so ist, wie ich annehme, warum ist das so?
 

ralfkannenberg

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Gibt es theoretisch eine Galaxie, bei der man in einer "Himmelsrichtung" keine anderen Galaxien mehr sieht, weil sich dort der "Rand" des Universums befindet? Falls das nicht so ist, wie ich annehme, warum ist das so?
Hallo threepwood,

Naturwissenschaft geht von Prinzipien bzw. Postulaten aus, aus denen man Schlussfolgerungen ziehen kann, welche sich mit dem Experiment bewerten lassen.

Im Falle des Urknalles wird das Kosmologische Prinzip vorausgesetzt, welches aus 2 Postulaten besteht:


1. Prinzip der Homogenität (kopernikanisches Prinzip):
Das Weltall ist homogen – das heißt, es stellt sich einem Beobachter unabhängig von dem Punkt des Raumes, in dem er sich befindet, immer gleich dar.

2. Prinzip der Isotropie:
Das Weltall ist isotrop – das heißt, es stellt sich dem Beobachter unabhängig von der Beobachtungsrichtung im Raum immer gleich dar.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

threepwood

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Hallo threepwood,

Naturwissenschaft geht von Prinzipien bzw. Postulaten aus, aus denen man Schlussfolgerungen ziehen kann, welche sich mit dem Experiment bewerten lassen.

Im Falle des Urknalles wird das Kosmologische Prinzip vorausgesetzt, welches aus 2 Postulaten besteht:


1. Prinzip der Homogenität (kopernikanisches Prinzip):
Das Weltall ist homogen – das heißt, es stellt sich einem Beobachter unabhängig von dem Punkt des Raumes, in dem er sich befindet, immer gleich dar.

2. Prinzip der Isotropie:
Das Weltall ist isotrop – das heißt, es stellt sich dem Beobachter unabhängig von der Beobachtungsrichtung im Raum immer gleich dar.


Freundliche Grüsse, Ralf

Hallo Ralf,

danke für die Antwort (welche mir auch geläufig ist); aber leider geht diese nicht speziell auf meine Fragestellung ein, bzw. begründet nicht, warum es so einen Fall nicht geben kann (-> leerer Himmelsausschnitt).
 

ralfkannenberg

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danke für die Antwort (welche mir auch geläufig ist); aber leider geht diese nicht speziell auf meine Fragestellung ein, bzw. begründet nicht, warum es so einen Fall nicht geben kann (-> leerer Himmelsausschnitt).
Hallo threepwood,

wie soll es möglich sein, einen "leeren Himmelsauschnitt" zu sehen, wenn das Universum in alle Richtungen gleich aussieht ?

Wenn Du auf einem gleichmässig gepunkteten Luftballon spazieren gehst wirst Du auch keinen Punkt auf dem Luftballon finden, in dem es ungleichmässig gepunktete Bereiche gibt.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Ich

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...wobei das kosmologische Prinzip zwar den (meisten) Universumsmodellen zugrunde liegt, selbst aber einer Erklärung bedarf.
Gibt es theoretisch eine Galaxie, bei der man in einer "Himmelsrichtung" keine anderen Galaxien mehr sieht, weil sich dort der "Rand" des Universums befindet? Falls das nicht so ist, wie ich annehme, warum ist das so?
Wie gesagt gibt es das in der Standardkosmologie nicht. Es ist aber nicht grundsätzlich undenkbar.
Nach allem, was man heute weiß, ändern sich die Eigenschaften des Universums wenn überhaupt nur auf Längenskalen, die größer sind als das beobachtbare Universum. Plausibler wäre also ein Szenario, wo in eine Himmelsrichtung etwas weniger Galaxien zu sehen wären und sich das über riesige, unbeobachtbare Distanzen fortsetzt. Es gibt meines Wissens kein halbwegs plausibles theoretisches Modell, das einen abrupten Rand zulassen würde.
 

ralfkannenberg

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...wobei das kosmologische Prinzip zwar den (meisten) Universumsmodellen zugrunde liegt, selbst aber einer Erklärung bedarf.
Hallo Ich,

das mag jetzt puristisch tönen, aber an sich bedarf ein "Prinzip" keiner Erklärung. Statt dessen werden seine Schlussfolgerungen mit dem Experiment bzw. in diesem Fall mit der Beobachtung bewertet.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

mac

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Hallo Ralf,

ein Prinzip mag vielleicht keiner Erklärung bedürfen, solange Du es nicht in Frage stellst. Aber wenn Du es in Frage stellst, dann mußt Du Dir überlegen, was es denn außerhalb dieses Prinzips geben könnte, ohne die Beobachtungen zu verletzen.

Herzliche Grüße

MAC
 
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ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
ein Prinzip mag vielleicht keiner Erklärung bedürfen, solange Du es nicht in Frage stellst. Aber wenn Du es in Frage stellst, dann mußt Du Dir überlegen, was es denn etwas außerhalb dieses Prinzips geben könnte, ohne die Beobachtungen zu verletzen.
Hallo Mac,

das ist sehr einfach zu beantworten: ein anderes Prinzip :)

Prinzipien brauchen in der Regel nur Konsistenzeigenschaften zu erfüllen und sollten widerspruchsfrei sein. Konformität zum Experiment ist nicht erforderlich, was dann allenfalls zur Folge hat, dass gewisse Prinzipien eben nicht geeignet sind, die Natur zu beschreiben bzw. - was öfters vorkommen wird: gewisse Prinzipien nur geeignet sind, die Natur in eingeschränkten Bereichen zu beschreiben.

Das kann durchaus ein gangbarer Weg sein, vor allem dann, wenn sich die Formeln dann einfacher lösbar gestalten.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
Eben!

Und in dem Sinne hattest Du Threepwoods Frage so beantwortet, als gäbe es nur dieses eine Prinzip.
Hallo Mac,

nö, ich hatte doch extra geschrieben (fett hervorgehoben durch mich):

Naturwissenschaft geht von Prinzipien bzw. Postulaten aus, aus denen man Schlussfolgerungen ziehen kann, welche sich mit dem Experiment bewerten lassen.

Im Falle des Urknalles wird das Kosmologische Prinzip vorausgesetzt, welches (...)


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

Gesperrt
@Ich:
Wenn es in eine Richtung immer dünner wird, dann könnte man doch die Location des Restaurants am Rande des Universums immer weiter versetzen. Immer, wenn noch eine Galaxie in der einen Richtung zu sehen ist, verschiebt man die Lokalität dorthin, bis einfach nix übrig bleibt.

Reservierungen sind nur frühzeitig zu treffen, auch die Anreise sollte vorausschauend eingeplant werden...
Dafür gibt's jeden Abend eine tolle Show! :D

Gruß,
Dgoe
 
Zuletzt bearbeitet:

sanchez

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Kein Rand, kein Ende

Hallo threepwood, Orion-Burger,

Orion-Burger:
Somit würde man niemals einen "Rand" erreichen, das Universum ist in diesem Sinne unendlich?
threepwood:
Gibt es theoretisch eine Galaxie, bei der man in einer "Himmelsrichtung" keine anderen Galaxien mehr sieht, weil sich dort der "Rand" des Universums befindet? Falls das nicht so ist, wie ich annehme, warum ist das so?

Wenn man an einen Urknall denkt, ist man dazu verleitet sich z.B. eine Kugel vorzustellen in dem der Urknall stattfand.
Man definiert dabei einen Rand (die Oberfläche der Kugel). Ich glaube du meinst threepwood: Was ist, wenn ein Beobachter sich auf dem Rand befindet und in die Gegenrichtung vom Zentrum schaut.

Hah, das war nicht so. Im Moment des Urknalls war der Urknall in jedem Punkt des Raumes gleichzeitig.
Mit der anschließenden Inflation entstanden dann die großen Abstände zwischen den Galaxien.

Als Modell des Raumes und der Expansion bemüht man gerne einen leeren Luftballon auf dem man Punkte aufmalt (sie sollen die Galaxien darstellen)
und diesen Ballon mit Luft aufbläht, so sieht man die aufgemalten Galaxien mit größer werdenden Luftballon sich voneinander entfernen.

Das Modell mit dem Luftballon funktioniert, weil man eine Raumdimension weglässt. Wäre ich ein 2 dimensionales Lebewesen, das auf dem Luftballon leben würde,
könnte ich in jede Richtung gehen, ohne jemals an einen Rand zu kommen.

In der Realität hat unser Universum mindestens 3 Raumdimensionen. Mit Mathematik lässt sich ein 3 dimensionaler Raum definieren, der ebenfalls (wie beim Luftballon) keinen Rand hat. Der geschlossen ist wie die Oberfläche eine Luftballons.
Leider macht uns da der Verstand einen Strich durch die Rechnung. Der Verstand kann nicht in vier Dimensionen denken und sich ein 3 dimensionales, randloses Universum vorstellen. Aus der mathematischen Formulierung des Raumes lassen Eigenschaften und Voraussagen ableiten. Aber eine Abbildung des Universums, wenn es denn eine gibt, die zutreffend ist, hat immer drei Dimensionen und einen Rand.

Eventuell, sollte man stets in die gleiche Richtung fliegen, erreicht man letztendlich seinen Ausgangspunkt.

Grüsse sanchez
 
Zuletzt bearbeitet:

Dgoe

Gesperrt
Leider macht uns da der Verstand einen Strich durch die Rechnung.
Nur dass unser Verstand vielleicht gar nicht so unzuverlässig ist. Wer sagt denn, dass die Analogie rechtens ist?
Könnte doch ebenso sein, dass man diesen Schritt zu einem nicht vorstellbaren Konstrukt gar nicht machen darf, von 2 auf 3 zu schließen, oder noch mehr.

WO ZUM GEIER IST DER BEWEIS FÜR DIE ZULÄSSIGKEIT DAFÜR?

Gruß,
Dgoe
 

ralfkannenberg

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Nur dass unser Verstand vielleicht gar nicht so unzuverlässig ist. Wer sagt denn, dass die Analogie rechtens ist?
Könnte doch ebenso sein, dass man diesen Schritt zu einem nicht vorstellbaren Konstrukt gar nicht machen darf, von 2 auf 3 zu schließen, oder noch mehr.
Hallo Dgoe,

darum geht es hier nicht: es geht einmal mehr um die "Kette" Voraussetzung - Theorem - Beweis - Experiment/Beobachtung.

WO ZUM GEIER IST DER BEWEIS FÜR DIE ZULÄSSIGKEIT DAFÜR?
An dieser Stelle ist kein "Beweis" im mathematischen Sinne erforderlich: den Beweis, dass man unter den Voraussetzungen eines Vektorraumes so etwas machen darf, lernt man in der Linearen Algebra.

Du meinst vermutlich das letzte Kettenglied, also die experimentelle Überprüfung, die in diesem Falle eine Beobachtung ist. Ja natürlich, die muss geliefert werden. Das sind dann diese Beobachtungen, die zu irgendetwas mit mehreren Sigma "konsistent" sind, wobei das "irgendetwas" ein Modell ist, also eine Menge an Theoremen, die sich aus den gewählten Voraussetzungen beweisen lassen.


Nehmen wir doch ein anderes Beispiel, welches Dir wohlvertraut ist, nämlich das der Bilinearformen des 4-dimensionalen Raumes und der 4-dimensionalen Raumzeit der Relativitätstheorien. Auf dem 4-dimensionalen Raum lässt sich das Standard-Skalarprodukt definieren, d.h. dort gilt, dass wenn ein Abstand zwischen zwei Punkten den Wert 0 hat, diese Punkte gleich sind. Die "Faktoren" (besser: Koeffizienten) dieser Bilinearform sind allesamt +1.


Nun könnte man geneigt sein, dass das in der Minkowski-Raumzeit der Relativitätstheorien auch so ist, aber nein, hier kann man kein Skalarprodukt definieren, weil diese Bilinearform die Koeffizienten {+1, +1, +1, -1} hat, und diese ist eben nicht positiv-definit.


Die Beweise aber sind beide richtig und die zugehörigen Voraussetzungen sind auch widerspruchsfrei, aber eben: das eine lässt sich auf einen 4-dimensionalen Raum anwenden und das andere auf die 4-dimensionale Raumzeit der Relativitätstheorien. Wenn man es "umgekehrt" anwendet, so wird das Ergebnis im Allgemeinen falsch sein, d.h. mit Ausnahme weniger Spezialfälle falsch sein.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Ich

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das mag jetzt puristisch tönen, aber an sich bedarf ein "Prinzip" keiner Erklärung. Statt dessen werden seine Schlussfolgerungen mit dem Experiment bzw. in diesem Fall mit der Beobachtung bewertet.
Das ist nicht puristisch, sondern falsch. So funktioniert Physik nicht. Du kannst nicht einfach ein Prinzip vom Himmel fallen lassen und das dann nicht mehr hinterfragen, auch wenn es experimentell passt.
Es gibt Fälle, in denen ein Prinzip zum Postulat taugt, also quasi als "Axiom" der Physik. Das bedürfte dann keiner Erklärung. Selbst in diesem Fall muss aber auf Konsistenz mit den anderen Axiomen geprüft werden.
Das kosmologische Prinzip taugt aber weder zum Postulat noch ist es bei genauerer Betrachtung konsistent mit den anderen Postulaten, speziell der Kausalität.
Man muss es eher so sehen: nehmen wir mal dieses Postulat, dann wird das Modell einfach genug, dass man es rechnen kann, ist aber hoffentlich noch nah genug an der Realität, damit man daraus was fürs echte Universum lernen kann. Das hat man gemacht und kommt auf die Friedmann-Modelle, die letztendlich eine gute Näherung darstellen. Aber: wenn man die zurückrechnet, kommt man auf eine raumartige Singularität, das heißt, am Anfang wusste jeder Raumpunkt nichts von seinen Nachbarn. Wir bräuchten also die unwahrscheinliche Anfangsbedingung, dass da lauter verschiedene Ereignisse unabhängig voneinander, aber synchron und überall mit den exakt gleichen physikalischen Eigenschaften "geschaffen" wurden. Das hinterfragt man natürlich. Dir sind die Probleme bekannt, Horizont, Homogenität, Flachheit (das Monopolproblem sehe ich als sekundär). Wenn ein Prinzip so etwas hinterlässt, dann bedarf es sehr wohl einer Erklärung. Und einen vielversprechenden Erklärungsversuch gibt es auch, die Inflation. Diese erklärt das kosmologische Prinzip, wie wir es beobachten. Inklusive der kleinen Abweichungen von der Reinform des Prinzips, die wir als Fluktuationen im CMB sehen.
 

Ich

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Immer, wenn noch eine Galaxie in der einen Richtung zu sehen ist, verschiebt man die Lokalität dorthin, bis einfach nix übrig bleibt.
Dann ist mit großer Wahrscheinlichkeit in alle Richtungen nichts zu sehen, also auch keinen Rand. Dann muss die Show um so toller sein.
Könnte doch ebenso sein, dass man diesen Schritt zu einem nicht vorstellbaren Konstrukt gar nicht machen darf, von 2 auf 3 zu schließen, oder noch mehr.

WO ZUM GEIER IST DER BEWEIS FÜR DIE ZULÄSSIGKEIT DAFÜR?
Hast mal wieder die Bodenhaftung verloren? Die Analogie schließt von 3 auf 2 Dimensionen, nicht andersherum. Man hat nicht einen Luftballon betrachtet und sich dann gedacht, cool, da mach' ich ein Universumsmodell draus.
Man hat ein Universumsmodell und überlegt sich Analogien, um bestimmte Eigenschaften dieses Modells der bildlichen Vorstellung zugänglicher zu machen. Und wenn man sich eine Dimension wegdenkt, dann kommt (mathematisch überprüfbar) eine Analogie heraus, die bestimmte Eigenschaften exakt abbildet und andere eben nicht.
 

ralfkannenberg

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Das ist nicht puristisch, sondern falsch.
Hallo Ich,

auch wenn ich Deinen Ausführungen weitestgehend zustimme, so stimme ich dieser Wertung nicht zu. Der "Fehler", der übrigens meines Erachtens gar kein "Fehler" ist, liegt woanders.

So funktioniert Physik nicht. Du kannst nicht einfach ein Prinzip vom Himmel fallen lassen und das dann nicht mehr hinterfragen, auch wenn es experimentell passt.
Es gibt Fälle, in denen ein Prinzip zum Postulat taugt, also quasi als "Axiom" der Physik. Das bedürfte dann keiner Erklärung. Selbst in diesem Fall muss aber auf Konsistenz mit den anderen Axiomen geprüft werden.
Mag sein, dass ich an dieser Stelle nur stillschweigend vorausgesetzt habe, dass ein Axiom konsistent zu anderen Axiomen sein muss. Wobei es Situationen gibt, wo auch das nicht gegeben ist, beispielsweise beim Auswahlaxiom in der Mathematik. Hier ist also noch Aufwand zu leisten und genau genommen müsste man hier noch ein weiteres Axiom postulieren, solange das nicht abgeklärt ist.

Das kosmologische Prinzip taugt aber weder zum Postulat noch ist es bei genauerer Betrachtung konsistent mit den anderen Postulaten, speziell der Kausalität.
Na wunderbar, Du schreibst es ja gleich selber: hier liegt das Problem: es taugt in der gegenwärtigen Fassung nicht zum Postulat.

Wichtig an dieser Stelle ist, dass man solche Situationen nicht als "schlimm" einordnet, sondern lediglich, dass man sie bemerkt und dann eben richtig darauf reagiert. Wie, das sehen wir im Folgenden, da Du ja alles korrekt aufgeschrieben hast.


Man muss es eher so sehen: nehmen wir mal dieses Postulat, dann wird das Modell einfach genug, dass man es rechnen kann, ist aber hoffentlich noch nah genug an der Realität, damit man daraus was fürs echte Universum lernen kann.
Das ist nun kein puristischer Ansatz, sondern ein pragmatischer Ansatz. Beide Ansätze haben selbstverständlich ihre Berechtigung !


Das hat man gemacht und kommt auf die Friedmann-Modelle, die letztendlich eine gute Näherung darstellen.
Wir wollen das nicht verschweigen: meines Wissens sogar eine sehr gute Näherung ! Das spricht dafür, dass die pragmatisch gewählten Postulate gar nicht so schlecht sind, sondern durchaus hohe Qualität aufweisen.


Aber: wenn man die zurückrechnet, kommt man auf eine raumartige Singularität, das heißt, am Anfang wusste jeder Raumpunkt nichts von seinen Nachbarn. Wir bräuchten also die unwahrscheinliche Anfangsbedingung, dass da lauter verschiedene Ereignisse unabhängig voneinander, aber synchron und überall mit den exakt gleichen physikalischen Eigenschaften "geschaffen" wurden. Das hinterfragt man natürlich.
Das ist auch richtig so, dass man das tut, oder anders formuliert: das ist wissenschaftlich.

Dir sind die Probleme bekannt, Horizont, Homogenität, Flachheit (das Monopolproblem sehe ich als sekundär). Wenn ein Prinzip so etwas hinterlässt, dann bedarf es sehr wohl einer Erklärung.
Zunächst einmal braucht es keine Erklärung, sondern eine "Präzisierung", und zwar eine Präzisierung des Anwendungsbereiches. Oder anders formuliert: eine Einschränkung des Anwendungsbereiches.

Das Postulat - genauer: die Menge der Postulate - ist also noch nicht gut genug und muss ggf. durch mindestens ein weiteres Postulat ergänzt werden. Zu einem späteren Zeitpunkt wird man vielleicht eine bessere Menge an Postulaten finden, die dann wieder mit weniger Postulaten auskommt.

Und einen vielversprechenden Erklärungsversuch gibt es auch, die Inflation. Diese erklärt das kosmologische Prinzip, wie wir es beobachten. Inklusive der kleinen Abweichungen von der Reinform des Prinzips, die wir als Fluktuationen im CMB sehen.
Möglicherweise habe ich Dich missverstanden, falls Du mit "Erklärungsversuch" das Arbeiten an den Postulaten meinst. Selbstverständlich ist das Arbeiten an den Postulaten alles andere als trivial. In der Mathematik gehört das zu den schwierigsten Disziplinen überhaupt !


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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