Urknall = Schwarzes Loch

5 Antworten

... Regeln der Quantenmechanik herhalten müssen, obwohl es dort ja keine Regeln gibt ;)

Die Quantenmechanik beschreibt sehr wohl Gesetzmäßigkeiten für die Welt des Allerkleinsten; nur haben wir statt scharf definierten Teilchen halt Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und Zustände. Dass es keine Regeln gäbe, das trifft die Sache ganz und gar nicht.

Sowohl Schwarzes Loch wie auch Urknallsingularität sind nicht durch quantenmechanischen Theorien beschrieben. Schwarze Löcher sind Teil der ART, die eben eine klassische Theorie ist. Auch die ersten Vorstellungen vom Urknall waren klassisch - und da kommt es eben zu diesen Singularitäten. Eine Quantisierung der Gravitation steht noch aus.

Spielen sich in der Quantemechanik wirklich solche obskuren Dinge ab wie das so etwas unglaublich großes wie das Universum aus dem nichts entstehen kann? Ich glaube nicht.

Naja, bei Urknall ist das Universum ja noch nicht so groß, das ist ja gerade der Witz. Es ist klein, kleiner als eine Plancklänge von 10^-35 Metern. Und da gelten die Gesetze der Quantenmechanik. Δt * ΔE ≥ h (Heisenbergsche Unschärferelation) Für sehr kurze Zeiten Δt kann etwas entstehen, was sehr viel Energie entspricht. Und wenn in dieser kurzen Zeit Δt etwas abläuft, ein Phasenübergang z.B., bei dem mehr Energie frei wird als ΔE, dann wird dieses virtuelle Etwas real. Es dehnt sich dann sogar kurzfristig schlagartig aus, wegen des Casimir-Effektes (den man im Labor tatsächlich nachweisen kann).

Δt * ΔE ≥ h

Da fehlen die zwei pi. Korrekt wäre wahrscheinlich:

Δt * ΔE ≥ h / 2π

Das Produkt aus Energie und Zeitunschärfe ist höchstens so groß wie h / 2π

LG :)

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Urknall und Schwarze Löcher sind zur Zeit ein Gegenstand aktueller Forschung. Jetzt werden wahrscheinlich viele sagen "Ach dieser Idiot, ist wohl nicht auf dem neustem Stand, man weiß doch heute das grundlegenste über Schwarze Löcher". Aber dem ist nicht so. Die Schwarzen Löcher haben sich gerade erst von einer großen Krise erholt, die gar nicht mal so lange her ist. Stephen Hawking (bekannter Name) hat damals erkannt und berechnet, dass Schwarze Löcher Strahlung abgeben müssten, die Hawking-Strahlung. Es gibt die sogenannten Vakuumfluktuationen. Dabei entsteht ein Teilchen-Antiteilchen-Paar aus der Vakuumenergie, die kurz darauf sich wieder selbstzerstört, da sie virtuell sind und gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen. Jetzt kann es sein, dass eines der beiden Teilchen ins Schwarze Loch stürzt und das andere nicht. Die beiden Teilchen versuchen auf dem selben Energieniveau zu bleiben. Und da es im Schwarzem Loch energiereicher ist als außerhalb, wird dem Schwarzen Loch Energie abgenommen und beim Zerfall der Teilchen bleibt diese Energie draussen. Das Schwarze Loch nimmt an Masse ab, auch wenn nur sehr wenig.

Da nach Milliarden von Jahren das Schwarze Loch wirklich langsam an Masse abnimmt, wird die Schwerkraft kleiner und der Prozess geht schneller ab. Irgendwann hat das Schwarze Loch eine immer geringere Masse und im letztem Zeitpunkt, wo das Schwarze Loch nur noch ein paar hundert Tonnen wiegt, zerfällt das Schwarze Loch in einer kleinen Explosion.

Das wär jetzt ja kein Problem. Da ist nur das Informationserhaltungsgesetz. Es besagt, dass man den Weg eines Teilchens immer zurückverfolgen kann. Doch wenn es in die Singularität fällt, kann man das nicht. Das verletzt das Informationserhaltungsgesetz. Und deshalb gab es diese Krise. Singularitäten sind ein mathematisches Problem, da sie mathematisch unmöglich sind. Doch warum gibt es sie? Wegen der Relativitätstheorie. Doch diese ist nicht komplett. Denn die Quantengesetze, also die Gesetze der kleinsten Teilchen, werden dabei nicht berücksichtigt, die aber hier relevant sind. Erst mit der sogenannten Weltformel (engl. "Theory of everything"), wird man das regeln können, aber wann wir das schaffen steht noch nicht fest.

Es gibt Alternativtheorien, die dieses Problem lösen könnten, aber noch nicht ausreichend sind. Die bekanntesten sind die String-Theorie und die Schleifen-Quanten-Gravitation. Ersteres besagt, dass die Teilchen wie Elektronen und Quarks aus eindimensionalen "Strings" bestehen, die je nachdem, wie sehr sie schwingen, ein anderes Teilchen ergeben. Zweiteres besagt, dass die Raumzeit nicht konstant ist, sondern in Schleifen (daher der Name) aufgebaut ist und eher eine körnige Struktur hat.

Rechnen wir mal mit der Schleifen-Quanten-Gravitation (SQG) zurück. Alles wie geplant. Doch kurz vor dem Zeitpunkt, wo die Singularität eintreten müsste, verändert sich durch die Quantengesetze die Eigenschaften der Gravitation und sie dreht sich um. Das Universum dehnt sich wieder aus. Also müsste danach unser Universum aus einem früheren Universum entstanden sein, das sich zusammenzog. Also deutet die SQG eine Zeitschleife an. Aber Schwarze Löcher kommen garnicht zu diesem Punkt. Denn danach kommen auch Schwarze Löcher irgendwann zum Stillstand.

Wie ist es denn jetzt entstanden? Es gibt auch noch eine gängige Theorie, wie die Masse in die Welt kam. Danach gab es kurz nach dem Urknall diese Vakuumenergie auch. Diese habe dann virtuelle Teilchen erzeugt. Und durch eine bestimmte Verletzung des Energieerhaltungsgesetzes, auf die ich aus Gründen der Länge und Kompliziertheit nicht eingehen werde, ein reelles Teilchen entstehen kann und dadurch eine dauerhafte Verletzung des Energieerhaltungsgesetzes.

Da sich damals aus logischem Sinne genau so viel Teilchen wie Antiteilchen entstanden, müsste sich doch alles gegenseitig vernichtet haben... Doch bei einem ganz seltenem Fall, in einem von 60.000.000 Fällen entsteht nur ein Teilchen, kein Antiteilchen. Dieses 1/60.000.000 der ursprünglichen Masse macht alles aus, was wir sehen können. Also hatten wir zu Anfang unglaubliche 121.000.000x so viel Masse wie wir es heute haben...

Aber alles nur Spekulation! Denn selbst mit den besten Teleskopen kann man nur 400.000 Jahre nach den Urknall zurücksehen, denn da hat sich erst der Schleier gelegt, der die Masse des Urknalls, die frei im Raum war, beinhaltet. Es muss nicht stimmen, denn niemand war dabei.

Hoffe ich habe geholfen und Gratulation, dass du die Antwort bis zum Ende durchgelesen hast, LLG MImosa1

Hallo kasper993! :)

Der Urknall ist auch momentan noch Gegenstand aktueller Forschung. Alle über ihn zu treffenden Aussagen liefern also kein Spektrum an Fakten sondern an realistischen Anteilen physikalischer und mathematischer Gesetzmäßigkeiten.

Dr Begriff Singularität, zeichnet sich dadurch aus, dass er wissenschaftlich nicht erklärbar ist! Eine Singularität ist praktisch immer an Anzeichen von zusammengewürfelten Missverständnissen. Unendlich große oder kleine Werte kann es in der Natur nicht geben, eine Singularität sagt uns, dass unser Gleichungssystem nicht vollständig ist und einer Ergänzung bedarf.

Woher kommt die Masse des Alls eigentlich her?

Um das zu klären müsste man sich etwas ausgiebiger mit dem Vakuum beschäftigen. Eine wichtige Rolle spielt hierbei die sogenannte "Nullpunktsenergie".

Die Nullpunktsenergie bezeichnet ganz konkret gesagt, die Amplitude bzw. Differenz zwischen dynamischen Systemen in der Quantenmechanik und der klassischen Physik. Ein von der Umwelt isoliertes System zb. ein Kasten mit Atomen wird quantenmechanischen Messungen unterzogen die zum Großteil mit der Schrödingergleichung beschrieben werden können.

In der klassischen Welt würden wir hingegen durch direkte Messungen bzw. Simulationen auf ein anderes Ergebnis kommen, da gemäß der Heisenbergschen Unschärferelation probabilistische Messungen nur mit einer gewissen Unschärfe angegeben werden können.

Das Vakuum ist gemäß der in ihm auftretenden Fluktuationen die durch Aussagen der Heisenbgerschen Unschärferelation zustande kommen, nicht direkt nichts. Im Vakuum entstehen fortwährend virtuelle Teilchen die ihre Energie kurzzeitig dem Vakuum entnehmen, wobei die Nullpunktsenergie des Vakuums also um genau den Wert der Energie der virtuellen Teilchen herabgesenkt ist, bzw. der Energieerhaltungssatz wird kurzzeitig um ΔE verletzt bis die Energie der Teilchen wieder ans Vakuum zurückgegeben wird.

Dem Vakuum darf gemäß E = mc² also auch eine Energie bzw. eine negative Energiedichte zugeschrieben werden. Beim Urknall könnte in einem gewissen Zeitraum etwas mehr Energie freigesetzt worden sein, als der Energieerhaltungssatz um ΔE verletzt wurde! Dann hätte gemäß einigen Prinzipien etwas reales entstehen können, woraus sich dann im Folgenden die uns bekannte Materie bildete.

Aber wie oben gesagt alles Spekulation bzw. nicht abgesichert! Das Vakuum muss beim Urknall jedenfalls eine entscheidende Rolle gespielt haben anders ist die Feinabstimmung unseres Universums nicht zu erklären.

LG Pflanzengott! :)

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Mfg

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