Quantenfluktuationen als Quelle des Urknalls, aber Urknall als Entstehung von Raum und Zeit?

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5 Antworten

Ich durchdringe die Materie nicht so, dass ich dir deinen Denkfehler vor Augen führen kann. Der am meisten limitierende Faktor ist beim Verständnis wohl das Gehirn. Die Dinge sind nicht so, wie wir sie uns vorstellen. Nichts da draussen im Universum ist so, wie wir es uns vorstellen. Licht ist nicht hell (es wird erst hell im menschlichen Geist, nachdem auf der Netzhaut eine chemische Reaktion ausgelöst wurde), Materie ist eigentlich weitgehend gähnende Leere, wir können uns weder große Zahlen, riesige Entfernungen noch kürzeste und längste Zeiträume oder mehr als 3 Dimensionen vorstellen. Unser Gehirn muss im Zusammenhang mit der Entstehung des Universums zwangsläufig fragen, was war vorher, was ist dahinter, was kommt danach, obwohl solche Fragen keinen Sinn ergeben. Das, was Wissenschaft über das Universum herausfinden kann, wird im größten Maßstab ebenso wie im kleinsten Maßstab reduziert auf Mathematik. Vielleicht hat Max Tegmark mit seiner Annahme recht, dass das Universum nichts anderes ist als Mathematik.

Eine Singularität bedeutet in der Astronomie und Physik, dass physikalische Gesetze versagen https://de.wikipedia.org/wiki/Singularität_(Astronomie) . Salopp gesagt spucken die jeweiligen Gleichungen da also nur Unsinn aus.

Beim Urknall versagt, genau wie bei der Singularität in einem Schwarzen Loch, die Relativitätstheorie. Man bräuchte eine Theorie der Quantengravitation, um diese Zustände korrekt zu beschreiben. Diese müsste Relativitätstheorie und Quantenphysik miteinander vereinen.

Ganz gelungen ist das zwar noch immer nicht. Aber soweit ich das verstanden habe, ist jedenfalls klar, dass es aufgrund der quantenphysikalischen Unschärfen beim Urknall keinen völlig ausdehnungslosen Anfangszustand gegeben haben kann. Unvorstellbar klein ja, aber nicht ausdehnungslos.

Demnach war der Urknall nicht der Beginn von Raum und Zeit, denn "nicht ausdehnungslos" bedeutet ja RAUM.

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@Mannimanaste

Ja, dem ist wohl so. Es gibt auch diverse Multiversums-Hypothesen, nach denen der Urknall unseres Universums nicht der Beginn von allem war.

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@Mannimanaste

D.h. die "dehnbare" Raum-Zeit des 4-D-Universums hat sich vor einer Ausdehnung (anhand des "Werkzeuges Urknall") in sich zusammengezogen und enthielt daher schon vor einer "raum-zeitlichen" Ausdehnung die Voraussetzungen von "4-D-Existenz".

Das Universum (erweitertes "Multiversum") existiert daher als ein unendlicher Kreislauf (welcher übrigens nach genau 36.000 erfolgten "Big-Bang´s" wieder in seine exakt identische "Raum-Zeit-Konstellation" gelangt). 

D.h. der "Film der ILLUSION" dreht sich ab dann von Neuem.....

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@AllesLiebe12

Hast du eine Quelle für die Zahl? In allen Hypothesen, die ich zu einem zyklischen Universum kenne, gibt es meines Wissens keine solche Aussage. 

Allerdings scheint, falls es ein oder mehrere Vorgängeruniversen gab, die wieder kollabiert sind, das ganze jetzt vorbei zu sein. Denn die Ausdehnung des Universums läuft seit einigen Milliarden Jahren anscheinend wieder beschleunigt ab, von Kollaps keine Spur.

Das ekpyrotische Modell könnte aber immer noch stimmen. Das beschreibt aber kein zyklisches Umiversum, wie du es meinst.

Und nicht vergessen: Das alles sind immer noch Hypothesen, also auf dem bisherigen Wissen basierende Vermutungen, für die es keinerlei Belege gibt.

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Keiner kann Deine Frage wirklich beantworten. Eine Vermutung ist folgende: Aus Sicht der Quantenmechanik gibt es keinen leeren Raum. Jedes Vakuum enthält Restpartikel, die sehr schnell auftauchen und ebenso schnell wieder verschwinden.

Diese zufällige Energieschwankung nennt man Quanten-Fluktuation. Das Energieerhaltungsgesetz bleibt gültig, weil sich das entstehende Teilchen und das dazu passende Anti-Teilchen gegenseitig auslöschen. Somit entsteht aus dem Nichts keine Energie.

Beim Urknall könnte es aber zu einem Ungleichgewicht gekommen sein, einem Überschuss von Materie über Antimaterie. In diesem Fall würden sich die Teilchen nicht sofort auslöschen, sondern ein Mehr an Materie würde bestehen bleiben. Das würde laut Aussagen von Physikern zu der Substanz führen, aus der unser Universum besteht.

Entsprechende Versuche finden in Cern im Teilchenbeschleuniger statt. In meinen Augen sind das Zauberlehrlinge, die nicht wissen was sie tun. Wird durch Zufall ein Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie
erzeugt, könnte das Universum schlagartig zusammenstürzen.

Diese Befürchtung hat übrigens kein Geringerer als Stephen Hawking geäussert.

Bleibt die Frage, woher kommen die Restpartikel im Vakuum. Damit will ich nicht einem Schöpfer das Wort reden, keinesfalls, aber zumindest muss dieses Nichts als Nichtsein ein Potential zum Werden enthalten (schöpferische Kraft). Also das Mögliche. Wäre es ein absolutes Nichts, dann könnte nichts enstehen. Als das Unmögliche.

Was immer das als Potential bzw. die, als schöpferische Kraft, auch ist, es ist ein Geheimnis. Und dieses Geheimnis ist der Grund, dass wir, die Tiere und Pflanzen auf der Erde und vielleicht Leben woanders im All, die Materie und das gesamte Universum existieren. Dieser Grund wird Urgrund genannt, welcher sich selbst durch sich selbst und durch das was ist verwirklicht.

So sehe ich das.

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@vonGizycki

Soweit ich weiß hat Einstein bewiesen, dass auch pure Energie nicht nichts ist. Vielleicht verstehen wir einfach "Nichts" nicht so wie wir auch die Unendlichkeit nicht verstehen.
Ergo: Auch wenn kein einziges Partikelchen vorhanden war, wäre ein Urknall möglich, sofern Energie vorhanden ist(ähnlich dem Flügelschlages eines Schmetterlings in Japan, der hier einen Sturm auslösen kann). Nachdem wir vermuten, dass Energie nicht verloren gehen kann, muss eine da gewesen sein sofern unser Energieerhaltungssatz der Wahrheit entspricht.
Aber wer weiß das schon wenn man es im Ganzen betrachtet - womöglich sind wir das Unmögliche.

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Ich denke du solltest noch einmal dein Wissen über Antimaterie auffrischen :P Und Hawking wurde in den letzten Jahren (wenn du mich fragst) zum Angstmacher und weniger zu dem Realisten der er früher war. Die Wahrscheinlichkeit, dass derartiges passiert ist so dermaßen gering, dass sie quasi nicht existiert. Und ganz blöd sind die CERN Forscher auch nicht. Zumal das was die an Masse da reinschicken derart minimal ist, dass jedes Kernkraftwerk sie auslachen würde. Und auch hier gilt - aus nur ganz ganz wenig kann nicht unmöglich viel entstehen. Energie bildet sich nicht aus dem Nichts. Ich gehe einfach mal davon aus, dass die CERN-Leute wissen was sie tun und auf Nummer sicher gehen.

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@Kitharea

Eigentlich wollte ich das Folgende als Danksagung schreiben, geht offensichtlich bei Kommentaren nicht... (wieder was gelernt).

  Das mit Hawking sehe ich auch so und finde es ziemlich schade. Gerade auch in Bezug auf KI's. Es ist zwar richtig sich lieber vorher genaue Gedanken zu machen damit einem die Sache nicht über den Kopf wächst, also Kontrolle. Leider wird es immer poplärer als Angstmacher aufzutreten. 

  Die "Wahrscheinlichkeit" eines jeden von uns an einem Aneurisma (jederzeit) zu sterben, ohne irgendwelche Vorerkrankungen ist viel wahrscheinlicher, als manch eine postulierte Möglichkeit hinsichtlich Cern.

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Jedes Vakuum enthält Restpartikel, die sehr schnell auftauchen und ebenso schnell wieder verschwinden.

das liest man zwar oft, ist aber nicht richtig.

aus dem vakuum enstehen keine teilchen, das ist schlicht nicht möglich (schon allein aus gründen der energieerhaltung)

Diese zufällige Energieschwankung nennt man Quanten-Fluktuation

es gibt schon sog. "quanten-fluktuationen", diese bezeichnen aber etwas anderes.

erstens sind es keine zeitlichen schwankung sondern das bezeichnet wenn eine bestimmte observable in einem zustand nicht scharf definiert ist, wenn sie also eine unschärfe aufweist. und zweitens trifft das (per definition) NICHT zu auf die energie im vakuum zustand zu (die ist nämlich nicht unscharf).

Das Energieerhaltungsgesetz bleibt gültig....

der energieerhaltungssatz ist in der quantentfeldheorie immer gültig, genau deshalb können ja auch keine teilchen aus dem vakuum enstehen.

Somit entsteht aus dem Nichts keine Energie.

richtig. und somit auch keine teilchen (welche immer energie tragen)

Beim Urknall könnte es aber zu einem Ungleichgewicht gekommen sein, einem Überschuss von Materie über Antimaterie

ja muss es sogar (oder vielleicht auch erst später, aber irgendwann im frühen universum auf jeden fall), denn wir beobachten keine anti-materie im univerum.

aber das hat nichts mehr mit der ursprünglichen frage zu tun.

In meinen Augen sind das Zauberlehrlinge, die nicht wissen was sie tun

ohne ganz genau zu wissen was man tut würden diese maschinen gar nicht funktionieren.

Wird durch Zufall ein Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie erzeugt, könnte das Universum schlagartig zusammenstürzen.

sorry, das ist kompletter blödsinn. nichts, aber wirklich gar nichts, ist an diesen experimenten gefährlich.

Diese Befürchtung hat übrigens kein Geringerer als Stephen Hawking geäussert.

hat er nicht.

du solltest nochmal nachlesen was er gesagt hat und was es bedeutet.

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@Reggid

@ Regedit:

aus dem vakuum enstehen keine teilchen, das ist schlicht nicht möglich (schon allein aus gründen der energieerhaltung)

Aber es wird doch seitens Physikern von "virtuellen Teilchen" gesprochen, welche paarweise im Vakuum aus dem 'Nichts' entstehen, für ganz kurze Zeit vorhanden sind, und sich dann gegenseitig wieder auslöschen. Es wird auch gesagt, dass sich diese virtuellen Teilchenpaare für die kurze Zeit ihrer Existenz sozusagen Energie aus dem 'Nichts', oder aus dem Vakuum "geliehen haben", und diese dann bei ihrer gegenseitigen Vernichtung wieder zurückzahlen, wobei dann wieder null Energie resultiert, weil die geliehene Energie anfangs gar nicht zur Verfügung stand, und das 'Energie-Konto' durch das Ausleihen sozusagen nur überzogen wurde (Dispokredit).

Das Ganze ist dann wiederrum im Ausnahmefall des Randes des Ereignishorizonts von schwarzen Löchern die Ursache für die Hawking-Strahlung von schwarzen Löchern, weil hier vor der gegenseitigen Vernichtung der virtuellen Teilchenpaare manchmal das eine der beiden virtuellen Teilchen hinter den Ereignishorizont gerät, bevor es sich mit seinem Partnerteilchen wieder auslöscht, und das Partnerteilchen dadurch vom virtuellen Teilchen zum realen Teilchen und Teil der Hawkingstrahlung wird.

Oder habe ich da was falsch verstanden?

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Du gehst nicht wirklich auf meine Frage ein, oder verstehst nicht, was ich eigentlich frage...

Eine Vermutung ist folgende: Aus Sicht der Quantenmechanik gibt es keinen leeren Raum. Jedes Vakuum enthält Restpartikel, [...]

Das ist mir alles bekannt, und es ist auch nicht nur eine Vermutung, sondern beispielsweise durch den Kasimier-Effekt sogar schon experimentell untermauert.

Aber es geht ja gar nicht um ein Vakuum, denn ein Vakuum ist leerer RAUM. Und genau dieser RAUM existierte ja gar nicht, wenn mit dem Urknall RAUM und Zeit erst entstanden sind. Es war also kein RAUM für Quantenfluktuationen vorhanden, aus deren möglichem Ungleichgewicht der Urknall hätte resultieren können. Jetzt verstanden, um was es mir geht?

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Deine Aussage setzt aber voraus, das hohe Energien zu einem konstanten Zeitpunkt mit niedrigen Energien die Gesamtheit der leuchtenden Materie bilden. Das ist aber nicht so, wie uns die Quantenmechanik ganz klar zeigt. 

Somit kann auch kein Ungleichgewicht entstehen, deiner Logik zufolge müsste eine künstlich erzeugte Quantenfluktuation eine eben solche Inkonsistenz darstellen. Das sie es nicht ist, zeigt uns, das das Universum eine uns unbekannte Art der Materie beinhalten muss, welche auch für seine Expansion maßgeblich verantwortlich ist.

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ich weiß nicht ob hinter solchen phrasen überhaupt ein richtiges modell steht (welches, wenn es überhaupt existiert natürlich keinerlei emprische belege hat) oder ob es nur heuristisches blabla ist. du darfst nicht den fehler machen zu glauben, dass die sachen die am spektakulärsten klingen und am lautesten in den medien/populäriwissenschaftlichen büchern breitgetreteten werden, auch die sind die in der wissenschaft tatsächlich am meisten diskutiert werden.

(ich bin aber kein kosmologe, kann dir also den tatsächlichen stand dazu leider nicht sagen)

ich finde für laien diese seite recht hilfreich dafür: https://profmattstrassler.com/2014/03/26/which-parts-of-the-big-bang-theory-are-reliable/

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