Wie groß ist das Universum wirklich?
Viele sagen er wäre unendlich. Unendlich gibt es aber nicht.
Weiß jemand wie groß er genau ist?
16 Antworten
Man weiß noch nicht alles über das Universum. Das Universum dehnt sich aber ständig mit knapper Lichtgeschwindigkeit weiter aus. Demnach kann es nicht unendlich sein, weil ja immer etwas da zu kommt(neuer Raum). Wenn es Unendlich wäre, dürfte es keinen Randbereich geben. Es kann aber auch endlich aber Topologisch geschlossen sein. Wie eine 3D Kugel als Beispiel. So würde es auch keinen Randbereich geben. Was man genau weiß, das das Universum bis da wo wir es nachvollziehen können, homogen und isotrop ist. Alles was wir wissen, ist über die Messungen der Hintergrundstrahlung. Sie bildet ein genaues Schwarzkörperspektrum. Das bedeutet das es in dem Sinne keine Wand am Rand des Universums geben kann, sondern das das Universum einfach weiter läuft. Würde es abrupt aufhören, könnte das Spektrum nicht so genau sein, sondern Strukturen aufweisen. Die Gesamtgröße wird auf ca. 9,8 Milliarden Lichtjahren geschätzt. Allerdings ist der Wert natürlich nicht genau, da jede Sekunde neuer Raum entsteht. So wäre jede Angabe über eine reale Größe schon in der nächsten Sekunde mit fast Lichtgeschwindigkeit weiter gewachsen und somit wieder falsch.
Steht auch in meinem Beitrag unten, aber hier nochmals als Kommentar zu deinen Aussagen:
Das Universum dehnt sich aber ständig mit knapper Lichtgeschwindigkeit weiter aus.
Das gilt für die äußersten von uns aus sichtbaren Galaxien, zu dem Zeitpunkt zu dem sie das Licht ausstrahlten, das uns jetzt erreicht. Inzwischen sollten sich die weit entfernten davon weit außerhalb unseres Horizonts befinden und sich ihre Entfernung relativ zu uns mit einer Geschwindigkeit weit über der Lichtgeschwindigkeit vergrößern. Das gleiche gilt für früher von der Milchstraße aus sichtbare Galaxien, die heute weit außerhalb unseres Horizonts liegen. Irgendwann wird von der Milchstraße aus gar keine andere Galaxie mehr sichtbar sein, weil sich dann alle mehr Lichtjahre von uns entfernt haben als das Universum dann alt ist.
Demnach kann es nicht unendlich sein, weil ja immer etwas da zu kommt(neuer Raum).
Entweder du drückst dich ungeschickt aus oder du verstehst etwas falsch. Auch ein unendlich ausgedehntes Universum mit unendlich vielen Galaxien könnte lokal stets expandieren. Die für uns derzeit sichtbaren endlich vielen Galaxien würden dabei immer mehr Raum einnehmen (und aus unserem Horizont verschwinden). Aber was außerhalb unseres Horizonts ist, davon haben wir keine Ahnung.
Wenn es Unendlich wäre, dürfte es keinen Randbereich geben.
Welchen Randbereich? Es gibt den Randbereich innerhalb unseres Horizonts des für uns sichtbaren Universums. Wenn wir andere Randbereiche erkennen könnten, wäre das kosmologische Prinzip verletzt – das wäre schon eine Sensation.
Etwas Mühe solltest du dir schon machen, wenn du schon solche Punkte Kritisierst. Verstanden hast du den Text wohl nicht. Man sollte schon manchmal zwischen den Zeilen lesen können. Alles nötige hab ich auch nach neuestem Stand der Astronomie richtig beschrieben. Siehe Erklärung auf deine Antwort.
Die Aussage, dass es unendlich nicht gibt, muss nicht richtig sein - warum sollte es das nicht geben?
Beim (beobachtbaren) Universum wird zur Zeit davon ausgegangen, dass es nicht unendlich ist sondern einen Radius von 14 Milliarden Lichtjahren hat. Genau kann dir das keiner sagen - natürlich hängt das immer von der gerade aktuellen kosmologischen Theorie ab.
Das Universum ist – nach neusten stand der Wissenschaft (Rababerrababerrababer) – endlich, aber unbegrenzt. Das klingt komisch, ist aber so.
Stell Dir eine Blatt Papier vor und lass uns annehmen es währe zweidimensional (ich weis, dass ist nicht so, daher sollst du es einfach mal annehmen). Es hätte eine Breit und eine Länge, aber keine Höhe. Auch wenn dieses Blatt unendlich groß währe, hätte es dennoch (hypothetische) Ränder. Wäre somit Begrenzt. Also nicht Unbegrenzt, aber Unendlich.
(Ich weiß das der Rand eines Unendlich großen Papiers nur hypothetisch Existieren würde. Aber das gilt für unendlich große Papiere generell.)
Nun Stell Dir vor, du würdest ein endlich großes (ebenfalls zweidimensionales) Papier so in sich selbst krümmen, dass es eine Kugel formen würde. Stellen wir uns weiter vor, ein Papierhersteller, der total einen an der Klatsche hätte, wurde eine solche Papierkugel herstellen. So dass es keinen Rand mehr geben würde. Eine hermetische Papierkugel (Wie eine Seifenblase). Da diese Kugel hohl wäre, könnte Sphäre ein besserer begriff sein. Dann währe das Papier endlich (da nur eine endliche Fläche vorhanden ist), aber unbegrenzt.
Ähnlich verhält es sich mit dem Universum. Wobei Universum der dreidimensionale Raum ist, alles darüber und darunter bezeichne ich als Kosmos. Sich diesen dreidimensionalen Raum gekrümmt vorzustellen, überschreitet leider die Menschliche Fähigkeit. Daher die Sublimierung mit einer Dimension niedriger.
Durch die Rotverschiebung wissen wir, dass das Universum sich ausdehnt (Die Papiersphäre wird größer). Das Universum ist also weder statisch noch ewig (unendlich in der Zeit). Vielleicht Zirkulär, aber dann währe es ebenfalls endlich. Da ein Zyklus nicht stattfinden könnte, wenn der Raum sich dafür erst unendlichweit expandieren, und dann wider unendlich weit kontrahieren müsste. Es würde ewig dauern.
Diese Ausdehnung ist auch ein Indiz für die Raumkrümmung. Da sich alle Objekte gleich von einander entfernen.
Stell die einen Luftballon vor der das Universum repräsentier, wie ich es eben mit der Papiersphäre darstellte. Malen wir nun Punkte auf die Oberfläche und Pusten den Ballon dann weiter auf. Dann entfernen sich die Punkte alle von einander. So wie die Sterne im Universum. Je weiter ein Stern von der Sonne entfernt ist, um so schneller entfernt er sich.
Da sich der Raum früher schneller ausgebreitet hat als mit Lichtgeschwindigkeit, ist es selbst nicht einmal einem Lichtstrahl mögllich das Universum einmal komplett zu durchqueren. Alle aussagen über die "genaue" größe sind daher reine Hypothesen.
hmm.. vielleicht ist es die Sehnsucht einzelner nach Begrenzung. Warum bauen soviele sinnlose Zäune um die Häuser, selbst dann wenn sie keinen Hund haben.
wieso sollte es unendlich nicht geben? kannst du mir die letzte zahl sagen die es gibt?? ;))
sicher kann man sagen dass sich das universum immerweiter ausdehnt in richtung unendlich, d.h es hört nicht auf sich auszudehnen. wie groß genau kann man dabei aber nicht sagen, denn es dehnt sich immer weiter aus und deshalb sagt man es wäre unendlich.
Mathematisch gibt es natürlich Unendlichkeit, und wir können mathematisch sehr gut mit Undendlichkeit in vielerlei Bereichen umgehen. Die Räume, die wir zur physikalischen Erklärung unserer Beobachtungen verwenden, verhalten sich lokal fast immer wie ein Euklidischer Raum, also mit unendlicher Ausdehnung.
Wir haben aber längst erkannt, dass das im Großen nicht so ohne Weiteres gilt. Das Universum lässt sich besser als eine Mannigfaltigkeit beschreiben, die sich nur lokal durch euklidische Räume beschreiben lässt. Das heißt aber auch nicht, dass das Universum insgesamt endlich oder unendlich ist. Wir wissen es schlicht nicht.
Davon zu unterscheiden ist der für uns prinzipiell sichtbare Bereich des Universums, also der Teil der innerhalb der Entfernung liegt, die das Licht seit dem Urknall zurücklegen konnte – oder derzeit, der Bereich bis zur knapp davor liegenden Hintergrundstrahlung. Dieser Bereich des „sichtbaren Universums“ ist per Definition endlich. Andererseits ist er dem kosmologischen Prinzip folgend homogen und isotrop – wir können also keine ausgezeichnete Stelle feststellen. Wir haben also auch keinen Hinweis auf irgendwelche „Randbereiche“.
Es ist davon auszugehen, dass das Universum sich über den für uns sichtbaren Bereich über weite Strecken gleichförmig fortsetzt (sonst wären wir ja doch ein sehr ausgezeichneter Beobachtungspunkt). Ob es irgendwo endet oder nicht, das ist einfach nicht bekannt, und wie es aussieht, lässt sich das für uns auch niemals feststellen.
Du liegst leider in allen drei Punkten etwas daneben. Das musst du irgend wo, falsch aufgeschnappt haben. Und du hast Punkte angefügt von denen ich überhaupt nicht geschrieben hab. Wo liest du das in meinem Text? Aber egal, ich geb dir trotzdem Auskunft. Zu Zeiten des Urknalls dehnte sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit aus. Die Geschwindigkeit wurde aber nicht bei behalten. Sie stagnierte. Heute ist die Ausdehnung etwas unter der Lichtgeschwindigkeit, also nur mit annähernder Lichtgeschwindigkeit. Neueste Berechnungen gehen aber von einem erneutem Anstieg aus. Danach soll es einen umgekehrten Urknall geben. Es fällt wieder in sich zusammen. Soviel zu den neuesten Erkenntnissen. Und klar entfernen sich alle Objekte im Universum von einander. Das ist ja eben die Ausdehnung des Universum. Allerdings vergisst du dabei auch einen entscheidenden Punkt. Auf große Entfernung ist die Ausdehnung stärker, auf kurze Distanz wirkt sie viel schwächer als die Schwerkraft. Im All wirken diese beiden Kräfte gegeneinander. Dafür gibt es auch eine Faustregel. Objekte die weiter als 100 Millionen Lichtjahre von einander entfernt liegen, entfernen sich von einander aufgrund der Ausdehnung des Universums. Objekte die innerhalb dieser Distanz liegen werden werden aufgrund der Gravitation, angezogen. Die Schwerkraft überwiegt. Beispiele wären unsere Galaxie und die Lokale Gruppe. Die Andromeda Galaxie bewegt sich mit einer halben Millionen Km/Std. Auf uns zu. Die Schwerkraft überwiegt also. Und aus unserem Blickwinkel verschwindet auch nichts.
Teil:2...Wir sind über Supermassive Galaxienhaufen in der Lage, weit dahinter liegende Objekte zu sehen. Als so genannte Geisterbögen werden sie vergrößert. So haben wir schon Objekte, nahe am Urknall beobachten können. Mit neuem Raum ist unser Universum gemeint. Die Raumzeit ist aus dem Nichts entstanden und entwickelt sich auch heute noch stetig weiter, wo wir wieder bei Punkt 1 wären. Und von anderen Universen hab ich ebenfalls nicht gesprochen. Und die Geschichte mit dem Randbereich hab ich schon richtig beschrieben. Musst du genau lesen, dann verstehst du es auch. Du hast Punkte Kritisiert, die ich überhaupt nicht so geschrieben hatte. Ich hab auch mit keinem Wort behauptet das es einen Randbereich geben würde. Wenn etwas unendlich ist, kann man auch nichts hinzu fügen. Daher hätte ein unendlicher Raum keinen Randbereich. Es wäre eben unendlich. Daher das Beispiel mit der Kugel. Nächstes mal erst besser lesen und verstehen, bevor du Punkte Kritisierst die so nirgends stehen.
Teil 1 meiner Antwort:
Heute ist die Ausdehnung etwas unter der Lichtgeschwindigkeit, also nur mit annähernder Lichtgeschwindigkeit.
Es gibt innerhalb unseres Beobachtungshorizonts und sogar innerhalb unseres Ereignishorizonts viele Galaxien, deren Entfernung zu uns sich mit Überlichtgeschwindigkeit vergrößert, und zwar diejenigen mit einer Rotverschiebung größer als etwa 1,46.
Neueste Berechnungen gehen aber von einem erneutem Anstieg aus.
Ja, genau
Danach soll es einen umgekehrten Urknall geben. Es fällt wieder in sich zusammen.
Eben nicht, das ist der Stand der Forschung vor über 10 Jahren. Man geht heute davon aus, dass die Kosmologische Konstante positiv ist, und sich also die Expansion des Universums auf ewig beschleunigt. Dies wird dazu führen, dass immer mehr Galaxien aus unserem Horizont verschwinden werden.
Allerdings vergisst du dabei auch einen entscheidenden Punkt. Auf große Entfernung ist die Ausdehnung stärker, auf kurze Distanz wirkt sie viel schwächer als die Schwerkraft.
Ich vergesse nichts, ich spreche ausschließlich über große Entfernungen.
Mit neuem Raum ist unser Universum gemeint. Die Raumzeit ist aus dem Nichts entstanden und entwickelt sich auch heute noch stetig weiter, wo wir wieder bei Punkt 1 wären.
Mit „unser Universum“ meinst du den Bereich innerhalb unseres Beobachtungshorizonts. Können wir uns darauf einigen? Und der Raum mit den Galaxien in unserem Beobachtungshorizont dehnt sich tatsächlich immer weiter aus – wobei allerdings nach und nach alle Galaxien bis auf gravitativ gekoppelte aus unserem Beobachtungshorizont verschwinden werden, auch wenn das astronomisch lange dauern wird.
Teil 2 meiner Antwort:
Und von anderen Universen hab ich ebenfalls nicht gesprochen.
Ich auch nicht. Aber wenn du Galaxien jenseits unseres Beobachtungshorizonts als andere Universen bezeichnest, dann können wir uns ja verständigen – ich würde diesen Bereich als den Teil unseres Universums bezeichnen, der sich heute halt außerhalb unseres Beobachtungshorizonts befindet. Und ob dieser Bereich endlich oder unendlich ist, das war in meinen Worten die ursprüngliche Frage. Und ich sage, diese Frage ist nicht entscheidbar.
Und die Geschichte mit dem Randbereich hab ich schon richtig beschrieben. Musst du genau lesen, dann verstehst du es auch. Du hast Punkte Kritisiert, die ich überhaupt nicht so geschrieben hatte.
Du hattest zuerst geschrieben:
Demnach kann es nicht unendlich sein, weil ja immer etwas da zu kommt(neuer Raum). Wenn es Unendlich wäre, dürfte es keinen Randbereich geben.
Ob das Universum außerhalb unseres Beobachtungshorizonts endlich ist oder nicht, das ist für uns nicht entscheidbar. Dein Argument „, weil ja immer etwas da zu kommt“ lasse ich nicht gelten, das ist für mich als Mathematiker nicht nachvollziehbar.
Wenn du aus Sicht eines Mathematikers das Universum betrachtest, magst du Recht haben. Ich bin aber Astronom und als Astronom sieht man einiges anders. Und was du vertrittst, ist auch nichts mehr als eine Theorie. Du verwechselst auch andauernd das Universum als ganzes und Galaxien die sich im Universum bewegen. Das Universum als ganzes ist in der Lage sich mit Überlichtgeschwindigkeit aus zu dehnen, was es zu Zeiten des Urknalls auch machte. Galaxien innerhalb der Raumzeit sind aber an die Gesetzte der Raumzeit gekoppelt. Und die erlauben nach der Relativitätstheorie, keine Überlichtgeschwindigkeit. Innerhalb des Raumes kann nichts schneller sein als Licht. Das sind zwei Paar Schuhe. Das kannst du dir mit einem Luftballon vorstellen der für das Universum steht. Machst du auf den schlaffen Ballon einige Punkte(die für Galaxien stehen) und bläst ihn auf, entfernen sich die Punkte von einander aufgrund der Ausdehnung des Ballons(Universum). Und bei der Rotverschiebung ist es anders herum. Je größer der z Wert um so schneller entfernt sich ein Objekt von unserer Sicht! Dadurch werden die Wellen des ausgesandten Lichts gedehnt. Also zum rotem Ende des Spektrums verschoben. Im Astronomischem Bereich hängt die Geschwindigkeit auch mit der Distanz zusammen. So ist die Rotverschiebung auch ein Entfernungsmesser. Der Entfernteste Punkt den wir im Uniwersum gefunden haben, hat übrigens einen z Wert von 6,56. Das bedeutet aber nicht das er sich mit Überlichtgeschwindigkeit fort bewegt. Und außerdem sind wir in der Lage, schon das erste Licht mit Hilfe der Gravitationslinsen zu erhaschen. Das ist gerade mal 300000Jahre nach dem Urknall entstanden und eines der ersten Objekte dessen Licht aus dem erstem Nebel gelangt ist. Nach dem Urknall verhindert dieser undurchdringliche Nebel ein Aussenden des Lichts. Mit der Hintergrundstrahlung können wir aber sogar den Nebel lichten. Was du meinst ist nichts als eine weitere Theorie.
Erstaunlich wie lange wir dazu brauchen uns zu verständigen!
Die ganzen Erklärungen von dem Luftballon und der Rotverschiebung kannst du dir sparen, das ist schon einige Jahrzehnte alt und das kenne ich gut. Und natürlich darf man die sich mit einer Rate über der Lichtgeschwindigkeit wachsende Entfernung zu weit entfernten Galaxien (mit großer Rotverschiebung) nicht als Bewegung relativ zu uns verstehen. Bewegung ist eben nur lokal definiert, und lokal ist keine Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit möglich. Das lässt sich mathematisch durch eine Mannigfaltigkeit gut beschreiben.
Und dass die Frage nicht unumstritten ist, ob die Kosmologische Konstante jetzt wirklich positiv ist wir heute die meisten annehmen, oder doch nicht, oder ob sie mit der Zeit veränderlich ist – da bin ich bei dir, dass sich da im Licht neuer Erkenntnisse vielleicht mal ein anderes und klareres Bild ergeben wird, das dann neue Fragen öffnet :-)
Jetzt komme ich zu dem eigentlichen Punkt wo wir uns uneins waren und wo du mir wie ich sehe jetzt schon Recht gibst: Ob das Universum außerhalb unseres Beobachtungshorizonts endlich oder unendlich ist, das können wir nicht entscheiden. Und das hängt auch nicht davon ab, ob die Kosmologische Konstante letztlich positiv ist oder nicht.
Ich bin froh, das wir uns wenigstens in diesem Punkt einig sind. Auch wenn wir uns auf der Politischen Ebene wohl nie treffen werden, aber es gibt auch Themen wo wir uns einigen können. Hätte ich ja selbst nicht gedacht. Und genau bei dem letztem Punkt hast du mich von vorn hinein falsch verstanden. Genau das meine ich nämlich. Wir können es nicht sicher sagen. Beides wäre Theoretisch möglich. Vielleicht hab ich mich nicht richtig verständlich ausgedrückt? Aber genau das meine ich. Darum hatte ich ja beide Eventualitäten beschrieben. Es bleibt "noch" Theorie. Die gesamt Struktur des Universums ist uns eben noch verborgen. Es fehlt aber nicht mehr viel, bis wir mehr wissen werden. Es sind gerade Projekte in Planung die auf völlig neue Techniken setzen um wirklich bis an den Urknall ran zu kommen. Mal schauen was die Zukunft noch bringt?
Das meiste hast du wie so oft beim Thema Astronomie perfekt beschreiben, aber die Argumentation zur Endlichkeit oder Unendlichkeit stimmt diesmal nicht.