Bedeutung Singularität?
Guten Abend, was ist eigentlich die genaue Definition einer Singularität bzw. was meint man wenn beschrieben wird das das Universum aus einer Singularität entstanden ist? Welche Kraft könnte in dieser oben genannten Singularität zu einer Entstehung des Universums,und damit unser aller Leben geführt haben? Vielen Dank :) mfg AstroChannelHD
7 Antworten
Ich versuche Singularität immer mit einem anschaulichem Bild zu erklären.
Auch wenn dieses Bild naturwissenschaftlich vielleicht nicht ganz einwandfrei ist, erklärt es ganz gut die Zusammenhänge.
Stell Dir vor, Du hast eine Kugel, die mit Luft gefüllt ist. Das Volumen ist 1 Kubikmeter und es herrscht Atmosphärendruck - wir setzen den Druck mal auf 1 Bar (der Einfachheit halber)
Was passiert mit dem Druck in der Kugel, wenn Du sie auf die hälfte zusammenquetschst
Rictig, der Druck verdoppelt sich. Nach der Formel [1 geteilt durch ein halbes] oder Mathematisch 1 : 0,5 = 2 Wenn Du die Kugel auf ein zehntel zusammenquetschst => 1 : 0,1 = 10 Wenn Du die Kugel auf ein hundertstel zusammenquetschst => 1 : 0,01 = 100
Und so weiter uns so weiter
Was passiert nun, wenn Du die Kugel so klein wie möglich machst?
Rictig, der Druck wird immer grösser.und Du kannst den Druck nach der verwendeten Formel immer wieder ausrechnen
Was passiert nun aber, wenn Du die Kugel auf die Grösse von einem einzigen Punkt -also auf NULL- schrumpfst?
Mathematisch hast Du nun ein Problem 1 : 0 = ????. In der Grundschule lernt man bereits, das man in der Mathematik durch NULL nicht teilen darf.
Naja, Bildlich beschreiben kann man das noch, theoretisch müsste der Druck ja unendlich hoch sein, weil wir aus der Kurve unserer Formel dies ableiten können.
Die Schulathematik macht hier schluss und für unsere normalen Problemstellungen reicht das auch.
Was ist nun aber, wenn es so ein Objekt tatsächlich gibt? Was ist aber, wenn wenn unsere bisherigen Erkenntnisse darauf hindeuten, das es so ein Objekt vielleicht geben könnte oder es sogar gegeben hat?
Wie soll ich berechnen, wie sich so ein Objekt verhält, wie es sich verhalten würde, wenn all mein Formelwissen und Mathematikverständniss, sowie alle Naturgesetze und Mathematikgesetze versagen weil ich sie nicht mehr anwenden kann?
Darum dreht sich die problematik der "Singularität"
(OK, ist jetzt nicht wissenschaftlich genau, aber für den Laien erklärt es das ganz gut)
Also kann man das auch so definieren: Ein Punkt/Kugel beim schwarzen Loch welches durch hohe Druck theoretisch auf eine Größe von 0 geschrumpft ist ?
Hallo AstroChannelHD,
was ist eigentlich die genaue Definition einer Singularität
eine Singularität ist einfach ausgedrückt ein Punkt. In der Mathematik ist eine Singularität eine Stelle, in der eine Funktion irgendwas "Besonderes macht". Zum Beispiel eine Stelle, an der sie nicht definiert ist, gegen Unendlich strebt,...
In der Physik ist damit ein Grenzwert gemeint, an dem unsere mathematischen Formeln zwar mathematisch noch Sinn ergeben, physikalisch aber nicht mehr. Wenn ich von einem Punkt spreche - also einem Objekt mit der räumlichen Ausdehnung Null - dann kann ich da zwar mathematisch etwas dafür ausrechnen, in der Physik macht das aber keinen Sinn mehr, denn in der Natur haben Objekte nun einmal eine Ausdehnung.
Wenn also in der Physik in einer Formel so eine "Singularität" vorkommt, dann weiß ich vor allem, dass diese Formel diese Stelle der Natur sehr wahrscheinlich nur noch unzureichend beschreibt.
Wie ist das jetzt beim Urknall?
Aus den klassischen Formeln kommt raus, wenn man die beobachtete Expansion des Universums zurückrechnet, dass das ganze heute beobachtete Universum irgendwann mal punktförmig angefangen haben muss. Das sagt mir aber eigentlich nur, dass ich das sehr, sehr junge Universum nicht mehr mit diesen Formeln der klassischen Physik beschreiben kann.
Ich muss hier quantenmechanische Effekte berücksichtigen. Unter der Berücksichtigung quantenmechanischer Effekte bleibt das Universum endlich klein (also nicht punktförmig), beginnt aber in einem extrem heißen, dichten Anfangszustand. Das ist eigentlich alles.
Wie sich Physiker das vorstellen, habe ich hier beschrieben:
https://www.gutefrage.net/frage/wann-fing-der-anfang-an?foundIn=unknown_listing
Daneben sollte man sich aber klar machen, dass das nur für das beobachtbare Universum gilt. Das Universum als Ganzes kann trotzdem unendlich groß sein und auch beim Urknall unendlich groß gewesen sein. Für das, was wir "Urknall" nennen, genügt der heiße, extrem dichte Anfangszustand, damit es zu Quanteneffekten kommen kann.
Grüße
Und hier wird es in 5 Minuten auch sehr schön erklärt:
Eine Singularität ist ein Extremwert, oder Extremzustand, in dem die üblichen Naturgesetze nicht mehr gelten.
In der Mathematik z.B. erzeugt das Teilen durch Null eine Singularität.
Im Weltall sind die schwarzen Löcher mit ihrer extremen Massekonzentration zumindest näherungsweise Singularitäten.
http://de.wikipedia.org/wiki/Singularit%C3%A4t
Die Frage, welche Kraft die Singularität erschaffen hat, die per Urknall zur Entstehung des Universums geführt hat, kann niemand beantworten. Das ist letztlich Glaubenssache. Da bieten die Religionen Antworten an.
Hallo "aicas ..." - Es ist nicht letztlich "religiöse Glaubenssache". Ein Theologie-Studium ist heute ohne (Astro-) Physik nicht mehr denkbar. Vielleicht ließt Du Dich zu diesem Thema mal in einem Buch von dem namhaften Pysiker Frank J. Tipler ein ... aber Vorsicht: Nur für Fortgeschrittene !
Wikipedia sagt: Als Singularität bezeichnet man in Physik und Astronomie Zustände, bei denen z. B. die betrachteten Raumzeiten in einem einzigen Punkt oder einer komplizierteren Mannigfaltigkeit nicht mehr definiert werden können.
LG RosaneBlume :D
Singularität ist ein mathematischer Begriff und bedeutet, dass es einen bestimmten Punkt gibt, für den gilt, dass wenn man dessen Zustandsgrößen in die entsprechenden Formeln einsetzt, in dieser Formel mindestens ein Parameter gegen unendlich geht und es daher keine mathematische Lösung gibt.
Einen solchen Punkt stellt der Urknall unmittelbar vor dem Knall bzw. bis kurz nach dem Knall dar. Setzt man die entsprechenden Werte in die "Naturgesetze" ein, brechen diese mathematisch zusammen. Es gibt für diesen Punkt keine Lösung.