Energieerhaltungssatz - woher kommt die Energie?

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7 Antworten

Wenn es um das Universum geht, weiß der Mensch noch ganz ganz wenig.

Die Gesamtenergie des Universums könnte exakt null sein, weil man die Gravitationsenergie im Gegensatz zu allen anderen Energieformen mit einem negativen Vorzeichen berücksichtigen muss.

Die Gesamtenergie des Universums könnte auch einen endlichen Wert haben und schon immer dagewesen sein. Dies widerspräche aber dann dem Entropievermehrungssatz. Geht man von einem zyklischen Universum aus, so würde die Entropie von Urknall zu Urknall abwechselnd größer und kleiner.

Die Gesamtenergie des Universums könnte auch unendlich sein in einem unendlich großen Universum. Wir, die Menschheit, wissen es schlicht noch nicht.

Laut dem kosmologischen Prinzip geht man doch davon aus, dass zum Zeitpunkt des Urknalls eine unendlich hohe Temperatur geherrscht haben muss ...

Davon geht man heute nicht mehr aus. Die unendlich hohe Temperatur und Dichte auf einen Punkt ohne Ausdehnung haben die Kosmologen ad acta gelegt, indem sie versuchen die Quantenmechanik in die Relativitätstheorie einzubinden.

strandparty 26.01.2013, 15:32

Es gibt Theorien wie aus dem Nichts etwas entstanden ist,

http://www.fr-online.de/raumfahrt/universum-kosmologie-wie-aus-dem-nichts-etwas-wird-,1473248,20641232.html

nämlich durch Quantenfluktuationen.

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apennyfor 26.01.2013, 16:41
@strandparty

Quantenfluktuationen und Paarerzeugung treten in den Labors, ebenso wie im Kosmos, tagtäglich auf. Sie sind gemessene Realität und, wiewohl Teil von Theorien, selbst keineswegs nur theoretischer Natur.

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apennyfor 26.01.2013, 16:52
@strandparty

Na ja, Hawking ist uns zwar etwa ein Jahrzehnt mit seiner zur Schau getragenen "Selbsterkenntnis" ("I made a mistake!") auf die Nerven gegangen, aber irgendwie sollte uns das wohl suggerieren, dass es nur einer war.

In Wirklichkeit hat sich der gute Stephen nachweislich schon öfter geirrt und selbst die Auswirkungen seiner "Hawking-Strahlung" sind heute umstritten. So bedeutsam als Physiker, wie er denkt, ist er gar nicht, als dass er gar dazu berufen wäre, über Zufälligkeit oder planmässige Schöpfung des Universums zu entscheiden.

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strandparty 26.01.2013, 17:36
@apennyfor

Ja, das stimmt, aber Hawking, (Richard) Gott, Linde, Steinhardt, Turok und Bojowald haben sich gegenseitig befruchtet, und die Singularität zu Beginn des Urknalls ist ja nun wirklich ausgeräumt. Wir müssen einfach noch einige Jahre oder Jahrzehnte warten, bis wir mehr über das Universum wissen.

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Laut dem kosmologischen Prinzip geht man doch davon aus, dass zum Zeitpunkt des Urknalls eine unendlich hohe Temperatur geherrscht haben muss - ist es also möglich, dass sämtliche Energie im Universum quasi umgewandelte Wärmeenergie aus diesem Urknallzustand ist?

Bei der Urknalltheorie geht man davon aus, dass alles, was heute im Universum verteilt ist im Moment des Urknalls an einem Ort konzentriert war, welcher keine Ausdehnung hatte. So wie es mit der Dichte ist, die sich auf einem unendlich kleinen Raum konzentriert, woraus bei einer endlichen Masse die Dichte unendlich groß wird, wird auch die Temperatur unendlich groß, wenn eine endlich große Menge an Energie auf unendlich kleinem Raum konzentriert wird. Dadurch wird aber der Energieerhaltungssatz selbst zur Zeit des Urknalls nicht außer Kraft gesetzt.

Die Antwort auf diese Frage liegt wohl jenseits der 10 hoch -32 Sekunden, die unsere Erkenntnisse an den Urknall (oder welches Initialereignis auch immer) heranreichen.

Das, was wir so als Energie wahrnehmen können, ist ja wohl primär die freigesetze Bindungsenergie von Wasserstoff, die bei der Fusion zu Helium "abfällt". Hier "entstand" zu Beginn des Universums schon einiges an Energie, die seitdem weiter umgewandelt wird.

Also bleibt wohl dennoch die Frage, wo die Bindungsenergie der Atome herrührt. Vielleicht können da die Physiker unter uns etwas genaueres berichten.

Ja es stimmt Energie geht in einem abgeschlossenem System nicht verloren und kann auch nicht neu entstehen

wenn man das universum bis zum urknall "zurückrechnet" würde sich alle Energie, und alle Masse in einer unendlich kleinen Singularität bündeln Energieerhaltung gilt also noch (da die simgularität kleiner als das kleinste subatomare teilchen ist existiert nur Energie die ja wie Licht in beliebig großer menge bebündelt werden kann)

ist es also möglich, dass sämtliche Energie im Universum quasi umgewandelte Wärmeenergie aus diesem Urknallzustand ist?

Genau das, nur dass selbst Wärme im klassischen Sinn damals noch nicht existiert hat.

Die Energie des Urknalls kann seriös aus dem heutigen Wissen wohl kaum abgeleitet werden. Jedoch gibt es Abschätzungen in der Grüssenordnung von 4 * 10^70 Joule.

Diese beziehen sich aber nur auf das Masse-Energieäquivalent innerhalb des Ereignishorizonts. Darin sind also spekulative Grössen wie "Dunkle Materie" und "Dunkle Energie" noch nicht enthalten, ausserdem kann über den Teil ausserhalb des Ereignishorizontes nichts ausgesagt werden. In den genannten Unwägbarkeiten sind also leicht nochmal 3 Zehnerpotenzen "drin" - als untere Schranke gewissermassen.

du machst das sehr kompliziert! Wenn du eine Kugel hoch hebst, dann kommt die Energie von dir, deinen Muskeln, du hast ihr Energie zugeführt. Wenn du die Kugel nun auf deinen Fuß fallen läßt, dann gibt sie die Energie ab, das merkst du ja dann! Wozu brauchst du da den Kosmos?

Energie geht nicht verloren. Sie wird umgewandelt.

ZB: Bäume speichern Energie, und wenn du sie verbrennst dann entsteht Wärme.

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