Frage von Ankido, 85

Könnte die Zeit existieren, wenn es keine Zeitraumexpansion gäbe?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 24

Das Umgekehrte gilt in jedem Fall: Ohne Zeit ergibt der Begriff der Expansion keinen Sinn, denn das ist ja ein zeitlicher Vorgang.

Ob es in einem stationären Universum ebenfalls Zeit geben könnte, ist eine interessante Frage. Wahrscheinlich gäbe es keinen ausgeprägten Zeitpfeil, der uns sagt, welche Richtung »vorwärts« ist, zumindest in dem Moment, in dem thermodynamisches Gleichgewicht herrscht und es keine Entropie mehr gibt, die wachsen könnte.

Ich habe einmal gelesen - ich weiß nicht mehr, in welchem Magazin - dass extreme Raumzeitkrümmungen, die klassisch zu einer Singularität führen müssten, stattdessen einen Zustand ergeben, in dem es keinen Zeitpfeil gebe.

Die Raumzeit sei also dann keine Raumzeit, sondern gewissermaßen ein Raum-Raum (also ein echt vierdimensionaler Raum); beschreiben könnte man dies mit imaginären Werten für die Zeit.

Der Augenblick des Urknalls sei der, an dem die Zeitkoordinate »reell werde«. Von da an fängt die Zeit an zu existieren, und die Raumzeit expandiert - respektive jeder t=const.-Raum (Gegenwart) expandiert in der Zeit.

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Früher habe ich mir unter dem Eindruck von Büchern wie [Sagan] die Gegenwart immer als Oberfläche einer expandierenden Kugel vorgestellt, deren Inneres die »Vergangenheit« und deren Mittelpunkt den Urknall darstellt und deren Radius für die seit dem Urknall »vergangene« Zeit steht.

Sollte dieses (oder ein modifiziertes ähnliches) Modell der Wirklichkeit entsprechen, würde das bedeuten, dass ein Universum mit Zeit automatisch ein expandierendes sein muss.

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[Sagan] Sagan, Carl: Unser Kosmos

Kommentar von Ankido ,

"Ohne Zeit ergibt sich keine Expansion". Es wäre dann als ob unser Universum in einem anderen größeren Universum aufwächst. Mit anderen Worten: Es gäbe Zeit außerhalb unsers Cosmos.

Kommentar von SlowPhil ,

Aber wenn es doch aufwächst, muss es doch automatisch eine eigene Zeit haben, und sei sie vom »Mutterkosmos« quasi übernommen, nicht?

Kommentar von Ankido ,

Das muss sein "wenn" das umgekehrt, wie Du sagst, richtig wäre. Aber wir haben gar keine Beweise oder ein Stück Beweis, dass so ein Muttercosmos überhaupt existiert. aber was wie sicher wissen ist dass unser Cosmos Zeit hat.

Kommentar von SlowPhil ,

…wir haben gar keine Beweise oder ein Stück Beweis, dass so ein Muttercosmos überhaupt existiert…

Den hast aber Du gerade erst ins Spiel gebracht (übrigens würde ich »Kosmos« mit »k« schreiben, denn das Wort kommt aus dem Griechischen, nicht aus dem Lateinischen, wo das »k« selten vorkommt).

…aber was wie sicher wissen ist dass unser Cosmos Zeit hat.

Klar, aber es geht ja nicht nur um 2 Fakten (das Universum besitzt Zeit und dehnt sich aus), sondern um die Frage, wie wichtig oder gar essentiell das eine Faktum für das andere ist, d.h. ob das Eine ohne das Andere wahr sein könnte.

M.E. geht Expansion ohne Zeit schon begrifflich nicht. Ob auch Zeit ohne Expansion nicht ginge, ist eher eine physikalische Frage.

Kommentar von Ankido ,

was wir sicher * Korrektur

Antwort
von DieMilly, 37

Die Zeit ist eine Dimension, genau wir rechts/links eine ist. Das hat mit der Expansion erst mal nichts zu tun. Allerdings wird die Richtung der Zeit durch die Expansion festgelegt, soweit wir heute wissen, weil die Entropie des Universums aufgrund seiner Expansion anwächst. Dies erzeugt den 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Das Anwachsen der Entropie ist der Grund, warum unsere Begriffe von vorher und nachher eine Bedeutung erhalten. 

Da jedoch ein Universum laut der allgemeinen Relativitätstheorie expandieren oder kontrahieren muss, gibt es keine Möglichkeit davon zu sprechen, was wäre, wenn das Universum still stünde. Diese Vorstellung ist also direkt falsch, einfach weil es den Naturgesetzen widerspricht. 

Kommentar von Ankido ,

Beste Antwort. Die Entropie spielt eine Hauptrolle in den Zeitdiskussionen. Entropie, Zeitpfeil, Expansion und all das. Was ich bisher festlegen kann, ist, dass die Zeit ein rein universelles Phänomen ist. Ohne Raum, Entropie bzw. Ausdehnung, hat Zeit keine Stellung.

Kommentar von DieMilly ,

Vorsicht, alles im Universum hält sich gegenseitig, egal wie du es betrachtest. Es ist nicht so, dass das Eine oder Andere die Zeit "erzeugt", sondern auch das die Zeit das Eine oder Andere "erzeugt". Die Natur ist vollkommen konsistent aus jedem Blickwinkel. Du kannst sagen, "die Expansion des Universums erzeugt die Entropiezunahme", oder "die Entropiezunahme erzeugt die Expansion des Universums". 

Allerdings muss noch mal festgehalten werden, dass der Zeitpfeil nicht die Zeit selber ist, denn die Zeit ist eine Dimension.

Kommentar von SlowPhil ,

Da jedoch ein Universum laut der allgemeinen Relativitätstheorie expandieren oder kontrahieren muss…

Muss es das? Um ein stationäres Universum beschreiben zu können, hat Einstein himself einst die Kosmologische Konstante eingeführt. Später hat er sie zwar als seine größte Eselei bezeichnet, aber nur, weil er dank Hubble zu der Überzeugung gekommen war, dass sie überflüssig sei.

Kommentar von SlowPhil ,

Der Einwand, dass ein stationäres Universum mit kosmologischer Konstante in seinem Stationärsein instabil wäre, ist natürlich  ein Problem für dieses Modell. Die Frage wäre allerdings, ob ein Einfluss von innen dieses labile Gleichgewicht zum Kippen bringen könnte. 

Kommentar von DieMilly ,

Ich habe immer noch meinen Professor im Ohr, der in der Kosmologie Vorlesung sagte, dass Einstein dies seine größte Eselei deshalb nannte, weil das statische Universum instabil ist und er das eigentlich hätte analysieren müssen, als er diese Lösung konstruierte. Jede infinitesimale Veränderung im Universum stößt die statische Lösung entweder in Expansion oder Kontraktion.

Kommentar von Ankido ,

Hättest Du wahrscheinlich Interesse an dieses Thema, oder bist Du selbst Physiker. Dieses Video finde ich sehenswürdig: https://youtu.be/jhnKBKZvb_U

Kommentar von DieMilly ,

Ich bin selbst Physikerin, aber man lernt nie aus und Susskind ist immer sehenswert. Ich glaube, diese Vorlesung kenne ich schon :)

Antwort
von grtgrt, 49

In Einsteins Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es ein Konstante: die sog. kosmologische Konstante.

Nimmt man an, ihr Wert sein Null - was Einstein als sinnvoll empfand -, so beschreibt seine Theorie ein nicht expandierendes Universum. Die Zeit geht deswegen nicht verloren.

Kommentar von Ankido ,

Eine sehr gut Bemerkung. Doch könnte der Grund sein, dass die Gleichung auf unvollständige Physik gestützt ist. Aber danke auf jeden Fall!

Kommentar von achimhausg ,

Stimmt schon, denn die  Mathematiken der RT und QM sind fast die Komplexsesten aller Zeiten, und daher können wir darauf vertrauen, daß wir Alle mehr oder weniger im Dreck wühlen könnten, zieht man Kurt Gödel hinzu  ;)

https://de.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6delscher_Unvollst%C3%A4ndigkeitssatz

Aber in der Klapse enden, weil man daher das Denken an sich in Frage stellt, ist es nicht wert, zumal es viel zu viele präziseste Vorhersagen aus beiden Systemen gibt, die nun großtechnologisch umgesetzt werden, wie z.B. Internet, was ohne diese Vorhersagen garnicht hätte realisiert werden können.

Das ging mal mit dem TV in den 20igern los, damals, Ende letzten Jahrtausends:

Neutronen beschleunigen wie in Cern (nur in Klein), relativistsche Massezunahme einkalkulieren, auf fluoreszierende Mattscheibe schießen   und rel. klares Bild erhalten!

Dann kann man schon anfangen, darauf zu vertrauen, daß da was Reales d'ran sein könnte ;)

Kommentar von PhotonX ,

Das stimmt nicht, auch ein Universum mit Lambda=0 expandiert, wenn auch nicht beschleunigt.

Kommentar von DieMilly ,

Nein, du die ART sagt kein statisches Universum voraus. Man muss eine bestimmte positive kosmologische Konstante wählen, damit es "statisch" ist, was allerdings nicht klappt, da sich dieser Zustand als instabil herausstellt und sofort entweder in eine Expansion oder einen Kollaps übergeht.

Kommentar von grtgrt ,

Danke für die Korrekur. 

Kommt dein Wissen nur aus Wikipedia, oder kannst du mir eine noch seriösere Quelle verraten?

https://de.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_Universums#Entdeckungsgeschichte .

Kommentar von SlowPhil ,

Kommt dein Wissen nur aus Wikipedia,…?

Das klingt auf den ersten Blick nicht besonders nett.

…der kannst du mir eine noch seriösere Quelle verraten?

Das sollte der Wikipedia-Artikel eigentlich selbst leisten, anderenfalls würde er als nicht ausreichend mit Quellen belegt markiert.

Kommentar von DieMilly ,

Ich bin selbst Physikerin, und wie SlowPhil sagte ist Wikipedia stets mit Quellenangaben am Ende des jeweiligen Artikels belegt.

Kommentar von grtgrt ,

Mir lag an einer genaueren Begründung. Die aber habe ich inzwischen selbst gefunden (als Gleichung (8) in http://www.desy.de/~troms/teaching/WiSe1112/talks/Rothfos_Ausarbeitung.pdf ).

Antwort
von thetee99, 35

Raumzeit bedeutet ja das Raum und Zeit miteinander verknüpft sind. Eine Zeit ohne Raum wäre bedeutungslos, da nicht erfahrbar.

Kommentar von Ankido ,

Genau! Aber die Frage ist: kann Zeit existieren, wenn das Universum statisch wäre, also ohne Ausdehnung? Ist die Zeit kein Produkt der Ausdehnung vom Universim?

Antwort
von PhotonX, 35

Du meinst, wenn das Universum nicht expandieren würde sondern statisch wäre? Sicher, warum nicht?

Kommentar von Ankido ,

Nein Ich frage ob die Zeit eigentlich ein Produkt der Ausdehnung des Universums ist.

Kommentar von Ankido ,

ohne Ausdehnung gäbe es keine Bewegung, keinen Urknall und keine (vor & nach) Begriffe.

Kommentar von PhotonX ,

Sicher gäbe es Bewegung, es ist ja nicht so, als wäre das Universum eine vollständig homogene Suppe. Auch ein statisches Universum könnte, ja müsste sogar Inhomogenitäten haben, die zu Strukturbildung und somit Bewegung führen müssen.

Antwort
von achimhausg, 4

Ich liebe Alternativfragen, aber gibt trotzdem einen Zusatz:

Ja, ...  es könnte Zeit auch bei Raumzeit-Kontraktion geben.

Antwort
von koebesbloomi, 31

Zeit gibt es eigentlich garnicht. Alles eine Menschliche Erfindung.

Kommentar von SlowPhil ,

Wie kann etwas erfunden werden, wenn es Zeit gar nicht gibt?

Kommentar von koebesbloomi ,

Ich meinte, dass Zeit nichts natürliches ist. Die Menschen haben einen Tag in Stunden und Minuten eingeteilt.

Kommentar von SlowPhil ,

Dann ist es aber nicht die Zeit, sondern gewisse Zeiteinheiten (Stunde, Minute, Sekunde), die nichts Natürliches, sondern eine menschliche Erfindung sind.

Kommentar von achimhausg ,

Ist alles Natur pur, lediglich die Tendenz des Bewusstseins, sich  als übernatürlich zu betrachten, bedingt die fälschliche Annahme der Unnatur.

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