Wie kann unserer Universum unendlich sein?
Nach gängiger plausibler Theorie entstand es durch den Urknall. Damals war alles in einem witzigen Punkt konzentriert. Seit über 13 Mrd. Jahren dehnt es sich aus. Schließt man das nicht sichtbare Universum mit ein, so hat es einen Durchmesser von ca. 90 Mrd. Lichtjahren.
7 Antworten
Vorab, nur das sichtbare Universum hat einen Durchmesser von 90 Milliarden Lichtjahren, die größe des unsichtbaren Universums ist unbekannt, man geht aber am ehesten von einem flachen und damit unendlichen Universum in seiner Gesamtheit aus. Der Raum ist mit dem Urknall entstanden, es gab keinen Überraum und das Universum dehnt sich seither mit dem Raum aus, quasi in sich selbst. Schon daher kann es keine Grenze geben zu einem höheren Überraum. Jeder Punkt im Universum ist quasi gleichberechtigt, es gibt keinen Mittelpunkt und keinen Endpunkt.
Ja, das weiß ich alles. Aber ist es nun unendlich oder nicht?
Der Urknall war keine Explosion im Raum, die das Universum in den Raum ausdehnt, sondern eine Singularität, mit der Raum und Zeit erst entstanden sind. Seither dehnt sich der Raum als Ganzes aus, darum ist der "Ort" des Urknalls heute überall, so wie die Galaxien, deren Abstände voneinander sich heute zusammen mit dem Raum vergrößern - eine Bewegung, deren Zurückverfolgung zu Abständen gleich null in der Vergangenheit führt, wobei alle Orte gleichberechtigt sind.
Die gängigen Metriken des Universums sind die möglichen Lösungen der Feldgleichungen unter bestimmten Voraussetzungen (Homogenität und Isotropie*): positive Krümmung (wie eine Kugeloberfläche, endlich aber ohne Grenze), negative Krümmung (wie eine Sattelfläche, unendlich) und der Grenzfall, Krümmung null (wie eine Ebene, unendlich).
Der derzeitige Stand der Messungen deutet auf Krümmung null oder auf ein extrem großes positiv gekrümmtes Universum (sog. flaches Universum) hin. Sehen können wir ohnehin nur Objekte bis zum Partikelhorizont in ca 46 Mrd LJ Entfernung. Ein Ende im Sinne einer Wand gibt es in keinem Fall, und damit auch keinen "Raum außerhalb des Raumes, in den sich das Universum ausdehnt" - es dehnt sich einfach nur aus, und auch Unendliches kann sich ausdehnen, s. Hilberts Hotel.
https://www.youtube.com/watch?v=XTsaZRKx9UI
*) diese Voraussetzungen werden möglicherweise durch aktuelle Beobachtungen sehr großer Strukturen (Big Ring, s. https://www.uclan.ac.uk/news/big-ring-in-the-sky etc) in Zukunft relativiert, dann wären auch noch andere Lösungen möglich.
Licht ist eine elektromagentische Welle, die im Raum bewegt. Egal wo ein Lichtstrahl hinkommt muß Raum existieren. Das bedeutet, daß seit dem Urknall Raum mit Lichtgeschwindigkeit entsteht. Da nichts schneller als das Licht sein kann, kann nichts dort hin kommen, wo es keinen Raum gibt. Wenn man nicht das Ende von etwas erreichen kann, ist es unendlich.
Was nein? Dass das Licht nicht bis zum Ende des Raumes kommt, oder dass der Raum bis dato nicht endlich ist?
Folgende Überlegung: Als sich im Urknall das Universum ausdehnte, dehnte sich auch der Raum aus. Gleichzeitig mit dem Licht. Da nichts schneller ist als Licht, kann sich auch der Raum nicht schneller ausgebreitet haben. Das "erste" Licht, das dem Urknall entsprang, ist also immer gleichauf mit dem "Rand" des Raumes!
Oder nicht?
Da nichts schneller ist als Licht, kann sich auch der Raum nicht schneller ausgebreitet haben.
Das wissen wir nicht. Siehe "Inflation des Universums".
Ja. Dann wissen wir auch nicht, ob das Universum endlich ist.
Nach gängiger plausibler Theorie entstand es durch den Urknall
nach gängiger durch viele beobachtungen belegter theorie war das universum vor ca 14 Mrd. jahren in einem sehr sehr heißen und sehr sehr dichten zustand und dehnte sich rapide aus. das bezeichnet man als den "urknall".
was vorher war oder wie es entstand wissen wir nicht.
Damals war alles in einem witzigen Punkt konzentriert.
alles was hier heute sehen konnten war (natürlich nicht in heutiger form) auf einen sehr sehr kleinen raum konzentriert. aber das universum als ganzes ist mit sicherheit sehr viel größer als der teil den wir prinzipiell beobachten können, vielleicht sogar unendlich groß. bisher ließ es sich zumindest nicht ausschließen (zB durch eine mögliche messung einer positiven globalen räumlichen krümmung. das wäre so ein zeichen dass es nicht unendlich groß wäre, aber bisher sind alle messungen dazu im rahmen der messgenauigkeit mit 0 kompatibel)
Schließt man das nicht sichtbare Universum mit ein, so hat es einen Durchmesser von ca. 90 Mrd. Lichtjahren.
die von dir zitieren 90 Mrd lichtjahre beziehen sich auf den durchmesser des beobachtbaren universums (definiert als heutige entfernung eines lichtsignals von uns das zum zeitpunkt des urknalls ausgesandt wurde). dahinter geht es aber noch weiter.
Kann dazu nur das Video empfehlen:
https://youtu.be/BJroxik9kBg?si=8LHIXIGX_mxhW6UG
Eine Theorie besagt das das Universum sich wie ein Luftballon "aufbläst" und das Universum die Oberfläche ist. Somit wird wie beim Aufblassen die Oberfläche nicht größer sondern das Volumen und die einzelnen Stellen entfernen sich immer weiter.
Der Vergleich hinkt. Der Ballon bekommt die Luft von außen. Die Luft ist irgend mal alle. Der Raum dehnt sich aus sich selbst aus. Aus deiner Antwort ist mir nicht klar, ob das All unendlich groß ist oder nicht.
Das Licht kommt ja bis an die Grenze des Raumes. Also ist der Raum endlich.