Frage von jeysuni, 140

Wie kann eine ursprüngliche Singularität ein mittlerweile so massereiches Universum hervorgebracht haben?

Und auch die Energie, die dabei freigesetzt wurde. Okay nach Einstein ist ja beides das selbe aber wie kann das möglich sein?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 66

"Singularität" ist kein physikalisches Phänomen sondern ist ein mathematisches Problem.

Das bedeutet, dass wenn man das Universum zurückrechnet, dass man an einen Punkt kommt, wo die bekannten Formeln zusammenbrechen, weil entweder alles gegen Null oder Unendlich strebt, was es in der Realität aber nicht gibt. Das bezeichnet man dann als Singularität, sprich ein Einzelfall als nicht berechenbare Ausnahme.

Was da physikalisch tatsächlich passiert weiß man nicht, dazu fehlen noch die passenden Theorien. 

Jedenfalls gabe es anfangs nur Energie und in einem einmaligen Ereignis emergierte daraus die Materie, wobei die heute noch messbare Hintergrundstrahlung entstand.

Kommentar von Accountowner08 ,

Aber wenn ich richtig verstehe, sind sich die Forscher so ziemlich einig, dass das (bekannte) Universum einmal nur eine Plancklänge gross war? Da kann man sich ja trotzdem fragen, wie es so dicht sein konnte?

Kommentar von Hamburger02 ,

Das kann man sich in der Tat fragen, muss sich aber wohl damit abfinden, dass der menschlcihe Verstand da so seine Schwierigkeiten hat...mir gehts jedenfalls so. Ist aber nichts ungewöhnliches in der Physik.

Kommentar von Jazzylynn ,

Aber wenn es anfangs nur Energie gab, muss es doch auch Masse, Raum und Zeit gegenen haben? →E=m*c2 Also ich habe die Theorie eher so verstanden, dass die Energie quasie aus dem "Nichts", der Singulatität entstanden sein muss...

Kommentar von Hamburger02 ,

Masse gab es anfangs nicht sondern nur Energie. Die Masse hat sich erst später aus der Energie gebildet. Im Prinzip ist Masse nichts anderes als eine besondere Erscheinungsform von Energie.

Einstein kommentierte seine Formel 1905 so: "Masse ist ein Maß für die Energie eines Körpers".

Woher die Energie kam, weiß man nicht, da fehlen noch die Theorien dazu. Aus der Singularität ist eigentlich gar nichts enstanden, weil Singularität ja nur bedeutet, dass die Formeln versagen. Da braucht man andere Formeln, aber die kennt man noch nicht. Bis man die kennt, ist jede Aussage über die Herkunft der Energie pure Spekulation. Insofern kann man auch nicht behaupten, die Energie sei aus dem "Nichts" entstanden.

Antwort
von pflanzengott, 51

Hallo jeysuni,

um zu verstehen, wie aus einer Singularität und damit einem Punkt der als mathematische Unendlichkeit definiert ist, Strukturentstehung erfolgt, ist es zunächst einmal wichtig sich aus dem allgemeinen linearen Denken des Alltags zu befreien.

Für gewöhnlich kennen wir es nämlich aus dem Alltag, das im Sinne der Kausalität von linearen Systemen Ursache- und Wirkungszusammenhänge gleich groß sind. Wenn man eine Person leicht schubst, wird sie in der Regel auch nur leicht nach vorne fallen. Wenn man eine Taste des Klaviers feste drückt, wird der Ton umso lauter. Genau so wird ein Pendel umso stärker ausgelenkt, je kräftiger man es anschlägt.

Der Kosmos mitsamt der in ihm aufzufindenden Prozesse bricht aber oft radikal diese Vorstellung, nach der gleich große Ursachen auch gleich große Wirkungen zufolge haben. Das zeichnet die Strukturentwicklung über Jahrmilliarden.

In der Singularität ist trotz einiger anderer Meinungen hier im Forum, nämlich NICHT schon die Masse des Kosmos inbegriffen. Die wird erst später relevant. Nach dem Urknall, von dem wir nicht wissen was er war und es auch nie wissen werden, begann das Universum schlagartig zu expandieren. Alles startet mit einer Singularität, die sich einer physikalischen Beschreibung ohnehin völlig entzieht.

Offenbar ist aber die Ausdehnung des Raums auf den Urknall zurückzuführen bzw. folgt sie zeitlich auf ihn. Die aller ersten Teilchen des Universums entstanden infolge von Vakuumfluktuationen. Das Vakuum besitzt nämlich Energie im physikalischen Sinne, und da nach E = mc² eine Äquivalenz zwischen Energie und Masse besteht, können nach der Unschärferelation kurzzeitig massereiche Teilchen aus dem Nichts heraus entstehen. 

Die elementaren Bausteine der Materie, Protonen, Neutronen und Elektronen fanden sich dabei schnell zu kleineren Strukturen zusammen, bis sich schließlich Atome bildeten. Die wiederum, integrierten sich in neue Strukturen: Moleküle entstehen. Auch Moleküle sind nun als Teil der Integrationsstruktur in zb. Wasser enthalten. Dort reihen sich Milliarden von H2O-Molekülen aneinander. Alle bauen sich aber letztlich aus den selben Grundstoffen auf: Protonen und Elektronen. Ebenso kann nun Wasser mitsamt der bereits in ihm integrierten Unterstrukturen in eine noch größere Struktur eingebettet werden. Zb. in die Weltmeere.

Wie genau aus einer ursprünglichen Singularität nun ein massebehaftetes Universum wurde, ist im Detail sehr kompliziert zu erklären. Falls du dich aber dafür interessierst, habe ich hier bereits einen längeren Text dazu verfasst:

http://www.spaceone.info/themen/strukturentstehung-im-universum/

Grundsätzlich hat es etwas damit zu tun, dass durch die fortschreitende Expansion des Universums in der Vergangenheit aus Energie massebehaftete Teilchen auskondensierten, sich weitere Strukturen daraus formierten und sich auch die physikalischen Freiheitsgrade im Sinne der Expansion immer weiter verändern, sodass sich zeitlich ständig neue und bis dato noch physikalisch unzugängliche Möglichkeiten für die Strukturentwicklung auftun.

Lg Nikolai

Kommentar von Accountowner08 ,

aber trotzdem muss ja das Universum am Anfang sehr, sehr dicht (Energiedichte) gewesen sein, wenn man davon ausgeht, dass alle jetzt bekannte Matierie einmal in die grössenordung von 10^-34 m reingepasst hat...

Kommentar von pflanzengott ,

Natürlich war das Universum am Anfang auch "sehr dicht". Nur sollte man eben nicht direkt sagen, dass ,,alle jetzt bekannte Matierie einmal in die grössenordung von 10^-34 m reingepasst hat...". So würde es ein Wissenschaftler sicher nicht beschreiben dürfen. 

Lg

Antwort
von Jazzylynn, 44

Es bleibt die Frage, ob es die Singularität wirklich gegeben hat oder ob es einfach nur eine eine Falsche Theorie ist?
Ich selber glaube aber auch an diese etwas verwirrend Theorie :)

Doch es ist ja noch lange nichts bewiesen und eventuell wird man es auch niemals beweisen können. Auf jeden Fall ist es für und ziemlich unvorstellbar, dass aus diesem "Nichts" das heutige Universum entstanden sein soll. Aber man muss sich im klaren darüber sein, dass in der Singularität (und wahrscheinlich sogar in Bereichen des Universums) unsere Mathematischen sowie Physikalischen Gesetze nicht gelten. Welche Gesetze dort gelten, weiß man noch nicht so genau

Lg :)

Antwort
von Steffile, 91

Weil eine Singularitaet unendliche Dichte hat.

Kommentar von Jazzylynn ,

woher willst du das wisssn?!

Antwort
von BeneN, 91

Die ganze Masse ist schon am Anfang in dieser Singularität enthalten gewesen. Sie hat sich nur schlagartig ausgedehnt (Inflation). Frag mich nicht wie man sich sowas vorstellen kann, ich kann es auch nicht ;)

Kommentar von Jazzylynn ,

Deine Aussage "Die ganze Masse ist am Anfang in der Singularität enthalten gewesen" stimmt abdolut nicht, denn in Singularität gelten ganz andere (unvorstellbare) Regeln, als bei uns. Sie besagt, dass es weder Raum, Zeit noch Masse gibt. Ja, unvorstellbar.

Antwort
von Reggid, 61

niemand behauptet dass es je eine ursprüngliche singularität gab. das ist schlicht nicht die aussage der urknalltheorie, auch wenn es noch so oft (falsch) wiedergegeben wird.

http://profmattstrassler.com/2014/03/21/did-the-universe-begin-with-a-singularit...

ein zitat aus dem verlinkten artikel:

Who is still telling the media and the public that the universe really
started with a singularity, or that the modern Big Bang Theory says that
it does? I’ve never heard an expert physicist say that.

Kommentar von jeysuni ,

Wer hat das mit der Singularität denn so gestreut, dass überall davon die Rede ist?  Sogar in Sendungen über das Universum wird davon berichtet.... 

Kommentar von Reggid ,

das weiß ich nicht. vielleicht gibt es leute die es zwar eigentlich besser wissen müssten aber meinen es klingt irgendwie reißerischer und deshalb müsse man es in populärwissenschaftlichen sendungen irgendwie unterbringen. oder diese sendungen werden nur von leuten gemacht die keine ahnung haben und keine guten wissenschafltichen berater haben. wie gesagt, ich weiß es nicht.

ein anderes beispiel für dasselbe problem wäre z.B. dass man auch heute noch in wohl fast allen populärwissenschaftlichen werken von dingen wie "relativistischer massenzunahme" lesen/hören kann. als physiker dreht es einem den magen um, aber manche bilder und geschichten haben sich einfach so in den medien und der populären darstellung festgefressen, dass man sie wohl scheinbar nie wieder loswerden kann.

Kommentar von jeysuni ,

Okay vielen Dank!

Kommentar von ThomasJNewton ,

Die "Sendungen" sind nicht das Maß aller Dinge.

Sogar in den Öffentlich Rechtlichen Sendungen ist nicht immer alles richtig, bei den Privaten ist es häufig Unfug Pur.

Kommentar von Jazzylynn ,

was soll das denn bitte für ein Link sein?! Es gibt tausend Wissenschaftler, Doktoren usw. die von der Singularität reden. Sie wurde nur nicht bewiesen. Es ist nur eine Theorie, aber es logischste für uns bzw. die, die sich am besten durchgesetzt hat. Doch zu sagen, von der Singularität wäre in der Urknalltheorie niemals die Rede gewesen ist einfach nur "Humbuk".

Kommentar von Reggid ,

eine singularität ergibt sich, wenn man mit den uns bekannten modellen immer weiter zurück rechnet. wir wissen aber dass diese modelle ab einer gewissen energiedichte mit sicherheit nicht mehr gültig sind. und dessen ist sich wirklich jeder physiker bewusst.

wer also einfach mit der allgemeinen relativitätstheorie bis zur singualrität rechnet ignoriert wirklich physikalisches grundwissen (nämlich dass man immer den gültigkeitsbereich einer theorie beachten muss), und ich kenne keinen seriösen wissenschaftler der sich eine derartige blöße geben würde. (was in den medien dann rauskommt ist leider nicht immer dasselbe).

aber du kannst mir gerne wissenschafltiche artikel zeigen in denen tatsächlich jede art von quanteneffekten bei energien in der größenordnung der planck-skala negiert werden und behauptet wird dass es zu beginn tatsächlich und real eine singularität gegeben hat, um mich vom gegenteil zu überzeugen.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du solltest schon wissen, mit wem du redest.

Mit einem Experten mit knapp 200 "Hilfreichsten Antworten". Vergleich das mal mit deiner einen!

Es ist schon eine Dreistigkeit, da von Humbug zu sprechen.

Und rein Sachlich kenne ich keinen Wissenschaftler, der eine Singularität wirklich behauptet.
Also "Butter bei die Fische": Nenn uns einen von den "tauisend". Mit Beleg natürlich.

Ich warte ...

Antwort
von ThomasAral, 86

indem woanders die Energie herkam ---- Paralleluniversum

Kommentar von Jazzylynn ,

dumm?!

Kommentar von ThomasAral ,

wie soll ich das jetzt verstehen ? ... die Experultenantwort jedenfalls bringts auf den Punkt ... sagt aber quasi man weiss es nicht.  Also zusammenfassend:

Singularität ist nur für mathematisches Modellrechnen, das gabs nie und wird es nicht geben in Wirklichkeit

Was in Wirklichkeit geschah weiss man nicht --- meine Idee:  ein Paralleluniversum speisste unseres mit Energie ... also evtl. ist dort genau das Gegenteil passiert was hier passiert ist --- also statt BIG BANG = BIG SAUG   ;-)

Antwort
von kinglion6200, 80

Weil alles eine Kehrseite hatt, so wie die singularität das absolut kleinste nix ist , muss alles (also das Universum ) die Kehrseite sein. Anderes Bsp ist von Strom der Magnetismus .

LG lion

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