Ist unser Universum ein Wollknäuel & könnten wir das denn je erkennen (Auch wenn die Frage lustig klingt, weiterlesen, denn sie ist absolut ernst gemeint!)?

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8 Antworten

Ich verstehe was du meinst, oder ich glaube es zumindest. Du meinst, so nehme ich an, dass wir uns möglicherweise in einem Wollknäuel befinden dass wir aber für gerade halten. Man könnte sich auch vorstellen, unser Universum sei wie ein zerknittertes Papier, und dennoch käme es uns glatt vor, weil wir nun mal keine Möglichkeit haben, din Glatzen einsetzen, in denen unsere Universum sind verknittert ausschaut, zu sehen.
Indes, mit »Krümmung des Raums« oder vielmehr Krümmung der Raumzeit, die durchaus auch eine Krümmung des dreidimensionalen Raums mit sich bringt, ist allerspätestens seit Gauß' ›theorema egregium‹, wie er selbst es selbstbewusst nannte, eine Eigenschaft gemeint, die völlig unabhängig von irgendwelchen Einbettungsräumen ist. Anschaulich äußert sich die Krümmung der Raumzeit beziehungsweise die Krümmung des Raumes durch die Gravitation und die Abweichung von der euklidischen Geometrie, das heißt, dass bei einem hinreichend großen Dreiecks aus Lichtstrahlen zu erwarten ist, das seine Winkelsumme von 180° abweicht. Und genau diese Art von Krümmung, nämlich innere Krümmung, ist absolut. Der Rest lässt sich durch Koordinatentransformation manipulieren.

Gravitation beispielsweise lässt sich wegtransformieren, sofern das Schwerefeld homogen ist. Wenn Gezeitenkräfte auftreten, sieht es ganz anders aus.

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Kommentar von SlowPhil
09.07.2016, 12:55

…, din Glatzen einsetzen, in denen unsere Universum sind verknittert ausschaut, zu sehen.

ROFL! Ich sollte Texte, die ich dem Handy diktiert habe, genauer kontrollieren.

Es sollte (im ganzen Satz) heißen:

Man könnte sich auch vorstellen, unser Universum sei wie ein
zerknittertes Papier, und dennoch käme es uns glatt vor, weil wir nun
mal keine Möglichkeit haben, den Einbettungsraum, in denen unsere
Universum so verknittert ausschaut, zu sehen.

Das »dass« in dem Satz davor ist ebenfalls falsch, es muss natürlich mit einem »s« geschrieben werden.

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Hallo! Du hast als Thema auch Astronomie eingegeben und das ist gut so. Gerade in diesem Bereich sind wir hier im Forum bärenstark besetzt - es sind mehrere Astronomen / Astrophysiker dabei und sie werden sicher über diese Frage stolpern. Und besser als ich verstehen können was Du meinst.

Aber wir haben allemal das Problem einer Ameise die erkennen soll dass die Erde eine Kugel ist.

Ich wünsche Dir ein gutes und schönes Wochenende.

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Kommentar von Sobaron
08.07.2016, 04:29

Dito. Vielen Dank, bin auf die Experten gespannt! :-)

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Man muss zwischen zwei Arten von Krümmung unterscheiden: lokale und globale. Lokale Krümmung entsteht durch massive Objekte und kann, wie du schon schriebst, durch Gravitationslinseneffekte gemessen werden. Das liegt daran, dass Licht von den Massen abgelenkt wird, es folgt einer Geodäte in der gekrümmten Raumzeit, also der kürzesten Linie zwischen zwei Punkte.

Globale Krümmung ist schwieriger zu messen, sie kann auf jeden Fall nicht direkt gesehen werden, denn sie ist ja überall gleich und so wird das Licht nicht in seiner Bewegungsrichtung abgelenkt. Allerdings kann man auch globale Krümmung messen. So haben zum Beispiel in einem gekrümmten Raum Dreiecke eine Winkelsumme ungleich 180°. Diese Methode ist aber nicht so richtig praktikabel, deshalb gibt es andere Messmethoden, die aber als Ergebnis liefern, dass die globale Krümmung, falls sie existiert, sehr sehr klein sein muss.

Übrigens, man muss auch unterscheiden zwischen der Krümmung des Raums und der Krümmung der Raumzeit. Was ich oben über die globale Krümmung schrieb bezog sich auf die Krümmung des Raums. Die globale Krümmung der Raumzeit hingegen ist sehr einfach zu messen, sie resultiert darin, dass unser Universum expandiert, was sehr leicht zu messen ist.

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Hi,- mehr von deiner Sorte und die Welt wäre 1. ein kleines bischen weniger langweilig und 2. vielleicht auch weiter als heute. Aber was eine Spekulation von einer qualifizierten Spekulation immer unterschieden hat war die Frage ob man eine Vorstellung auch strukturiert beschreiben kann. Das war dann immer Sache der Mathematik. In deinem Fall kommt es mir so vor als wenn die Vorstellung wäre, dass ein Kontinuum, z.B. das Innere eines gasgefüllten Ballons aus zahllosen, sich gegenseitig durchdringenden Wirbeln besteht wobei jeder Wirbel die Frage aufwirft was diesen verursacht wenn jeder Wirbel doch Teil desselben Kontinuums ist und wie dieses Gebilde mathematisch zu beschreiben wäre. . Es ist also 1. die Frage nach der Ursache und damit verbunden 2. die Frage nach der mathematisch möglichen Beschreibung von Ursache, Wirkung und Wechselwirkungen. - Und hier befürchte ich, dass das in den Bereich der mathematischen Beschreibung von Vektorfeldern und deren integrale Beschreibung als Tensor geht. Soweit ich weiß ist die Tensorrechnung allerdings etwas was viele Physik- und auch Ingenieurstudenten fürchten und ich nur ehrfurchtsvoll versuchen kann zu verstehen. Bei deiner Frage müßte man eigentlich ein neues Modell aus Vektor- und Tensor-Wechselwirkung beschreiben. - Einstein soll kein Problem damit gehabt haben. :-)

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Kommentar von VinDz
09.07.2016, 10:51

Ich finde die Tensorrechnung toll und liebe es, als Physikstudent.

Denn:

  1. damit lässt sich die Gesamte Maxwelltheorie auf 2 gleichungen Reduzieren, wenn man dann damit rechnet, purzeln einem alle bekannten phänomene entgegen
  2. die Tensoren bleiben invariant unter Koordinatentransformation, ich kann also zwei Koordinatensysteme betrachten, rechne sabbernd drauf los und erhalte exakt die richtigen Ergebnisse aus SRT und ART, ohne viel Hirnschmalz
  3. mit dem Feldstärketensor lässt sich der Energie-Impuls-Tensor definieren, der die ART-Feldgleichungen inhomogen macht, also mit Materie\Energie\Impuls füllt es purzeln dann wieder alle Phänomene wie von selbst heraus
  4. ebenfalls Taucht der Feldstärketensor in der QED auf als Lagrangedichte. Der Feldstärketensor verbindet also bisher sehr große Gebiete der Physik. Es lohnt sich also die Tensorrechnung intensiv zu studieren.
  5. die Tensorrechnung ist einfach wenn man 3 Dinge konsequent beachtet:
  • über oben und unten auftretende Indices wird immer summiert
  • die erste Komponente hat immer einen Faktor c
  • schreib nie in Matrix-Schreibweise und suche lieber nach Komponenten die Null werden -> alle Rechnungen haben sich bisher auf 20% verkürzt und weniger Fehler
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Alles, was wir denken und wissen ist doch bestimmt und begrenzt durch unser Menschsein. Wir nehmen eine 3D-Version des Universums wahr, die auf Lichtreflektion, Luftdruckänderungen, Pheromonabsonderungen und sonstigen elektrochemische Reizen basiert.

Was wir alles gar nicht wissen können, können wir halt nicht wissen.

Wir können das Universum aber beschreiben, kategorisieren und daraus ein Modell entwerfen, was wir instrumentalisieren können, um sowas wie Elektromagnetismus oder Mechanik, etc. zu unserem Vorteil nutzen zu können.
Das reicht ja auch. :)

Möglich ist theoretisch alles. Google mal nach "Hohlwelttheorie".

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Kommentar von Sobaron
08.07.2016, 04:34

Interessant ist das mit der Hohlwelt ja schon, aber nur als reine Überlegung, ansonsten ist es einfach nur irre (falls da wirklich welche dran glauben).  Aber Danke für die Antwort! :-)

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Die Antwort dieser Frage liefert dir die Riemannsche Mannigfaltigkeitstheorie. Dabei geht es darum, das man ein komplexes mehrdimensionales Koordinatensystem lokal (also in sehr kleinen Abständen) viel einfacher berechnen kann, und es nichts am Ergebnis ändert.

Der Raum könnte also eine wilde Spirale sein und und die 4DImensionale Raumzeit auf deren Oberfläche. 

Das Problem ist: 

  1. es gibt nicht diesen Absoluten Raum sondern nur relativen Raum zwischen Energieformen.
  2. wir müssten das gesamte Universum vermessen, deren Lokale Winkel, deren globale Winkel, deren Umfänge von Kreisen usw.
  3. und dann hätten wir das Problem: was wenn es ein hochdynamischer Raum ist? dann hätten wir auch nur Haufen Puzzleteilchen mit Unstetigkeiten 

Was das jetzt bringt: 

  • wir haben eigentlich komplette Wahlfreiheit, wir müssen uns aber ein Koordinatensystem definieren, das physikalisch richtig ist.

LG

PS:  was wichtig ist: der Raum definiert die Physik, das heißt auch, das es nur raum&physik zwischen 2 und mehreren Körpern/Objekten/Energieformen geben kann. Es gibt im Umkehrschluss auch keinen völlig Leeren Raum oder einen völlig leeren Raum mit einem Teilchen drin.

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Du hast erstens den Titel treffend gewählt und zweitens verstehe ich sehr wohl, worauf du hinaus willst. Wer das nicht versteht, ist entweder zu müde, nicht fähig das zu verstehen, was auch nicht unbedingt überraschend wäre, oder hat einfach keinen Bock, es zu verstehen, weil es zur einen Hälfte wolligen Firlefanz und zur anderen ein Stück 42 beinhaltet.

Und genau das macht die Frage ja so spannend. Denn sie lädt zu wirren Gedankengängen ein, die das Fundament und den Fortschritt der modernen Wissenschaft überhaupt ermöglicht haben und ohne die es noch heute keine funktionierende Glühbirne gäbe.

Ich denke, dass die absolute Krümmung des Raumes, mögen wir sie hier so nennen, für uns verborgen bleibt, da einerseits das Universum bis auf unbestimmte Dauer unaufhörlich expandiert und andererseits diese geringe Krümmung durch die fortschreitende Expansion selber gekrümmt wird.

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Kommentar von Sobaron
08.07.2016, 04:33

Danke für diese tolle Antwort! :-)

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Wir erkennen ja eigentlich auch nur alles in 3D.
Raumkrümmung und andere Späßchen erschließen sich uns nur aus Rechenformeln der höheren Mathematik, weil wir die Ursachen der Effekte, die in unseren drei Dimensionen erscheinen, teilweise eben gerade nicht körperlich erkennen können.

Im Grunde kann man es darauf reduzieren, ob eine Gleichung wie die Lorentz-Fitzgeraldsche Kontraktionsformel (oder eine andere) die Auswirkungen hinreichend gut beschreibt.

Und wenn man das akzeptieren kann, ist auch für Gedankenspiele Freiheit.
Setzt man als "Kontraktionsformel"    r' = 1/r    und wendet dies in allen physikalischen Gleichungen an, leben wir in einer Hohlwelt.

Sic!

Es definiert sogar bei Annäherung an den Zentralpunkt eine Kontraktion der Geschwindigkeit - fast wie bei der Relativitätstheorie. (Das liegt am Quadrat der Zeit im Nenner bei der Beschleunigung.)

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