Woher kam die unglaubliche Energie die den Urknall und die damit verbundene beschleunigte Expansion des Weltalls auslöste?

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7 Antworten

Das, was wir hier als Energie (einschließlich Materie) wahrnehmen, kommt daher, dass wir uns weit unter dem Nullniveau der Energie befinden.

Die Gesamtenergie des Kosmos ist exakt 0. Dadurch, dass diese Energie sich ungleichmäßig verteilt hat, ist es möglich, sich unterhalb des Nullniveaus zu befinden; von dort aus gibt es "positive" Energie.

Das ist ähnlich wie mit einem Stein, der von "weit draußen" auf unsere Sonne zufällt. "Draußen" hat er eine Lageenergie von ca. 0, nehmen wir auch mal an, er hat eine Bewegungsenergie von ca. 0. Wenn der dann vom Gravitationsfeld unserer Sonne erfasst wird, fällt er auf unsere Sonne zu. Seine Gesamtenergie ist nach wie vor 0 (kosmisch gesehen), aber wenn er auf die Erde fällt, hat er eine sehr große Bewegungsenergie und im Moment des Auftreffens für uns keine Lageenergie. Das liegt daran, dass wir für uns das Nullniveau der Lageenergie auf der Erdoberfläche definieren - das ist auf der Erde ja einfacher.

Letztlich hängt das mit der merkwürdigen Geometrie der Raumzeit zusammen - hier gibt es "Vektoren" mit negativem "Längenquadrat" und von daher auch "Raumzeitstücke" mit positiver Ausdehnung aber 4-dimensionalem "Inhalt" 0.

Die Physiker sagen, der Inflationsprozess, an dessen Ende dann unser Universum entstanden war, kam zustande durch einen sog. spontanen Symmetriebruch, den man sich wie folgt vorzustellen hat:

In grauer Vorzeit gab es an der Stelle im Kosmos, an der sich heute das durch Menschen beobachtbare Universum ausbreitet, eine hoch symmetrische, aber wenig stabile Energieverteilung. An diesem Zustand hat nun aber die immer und überall gegebene Quantenfluktuation ständig ein klein wenig gerüttelt, so dass es nur eine Frage der Zeit sein konnte, bis eine besonders starke Fluktuation den wenig stabilen Zustand aus dem Gleichgewicht brachte, so dass er sich nicht mehr halten konnte (Beginn der Inflationsphase im Sinne der Urknalltheorie). 

Dieser Zusammensturz hatte eine urplötzliche, ganz gewaltig umfangreiche Neuverteilung dort vorhandener Energie zur Folge, die schließlich in einem hoch stabilen neuen Energieverteilungszustand endete (Ende der Inflationsphase im Sinne der Urknalltheorie). 

Der neuen Satbilität wegen kam die Expansion des Raumes - wieder sehr plötzlich, aber vielleicht nicht ganz so plötzlich - zum Stillstand, ist aber doch bis heute noch nicht völlig beendet. Das weitere, aber nun SEHR viel langsamere Abklingen der Raumexpansion hat zu weiterer Abkühlung geführt, so dass sich schließlich und endlich Elementarteilen bilden konnten und - etwa 380 000 Jahre später - sogar erste Atome.

Hinweis: Man kann den Symmetriebruch gut vergleichen mit dem plötzlichen Zusammenfallen eines dünnen, spitzen, kegelförmigen Berges aus Sand, den Kinder am Strand aufgetürmt haben. Wind, der - analog zur oben genannten Quantenfluktuation - ständig daran rüttelt, wird irgendwann zum Einsturz des Sandkegels führen, so dass sich dann ein viel breiterer, flacher Hügel aus Sand ergibt, den auch stärkerer Wind nicht mehr urplötzlich zum weiteren Zusammenfallen bringen kann. Erst über lange Zeit hinweg wird auch dieser Hügel - Sandkorn für Sandkorn - durch den Wind eingeebnet worden sein. 

Die physikalischen Gesetze und Beobachtungen, welche wir auf der Erde sehen oder simulieren können, sind fernab von den physikalischen Gesetzen in riesigen Massereichen Objekten im Weltall. Was mit der Materie in einem Neutronenstern, einem Schwarzenloch oder Himmelkörpern mit noch grösseren Massen passiert ist bis heute leider nur Spekulation. Die Kernfusion, welche auf Sonnen stattfindet, ist auch erst seit weniget als 50 Jahren vollends geklärt. Was am aber bereits weiss, dass die Materie da andere Zustände hat als bei uns auf der Erde. mfg WhiteBuddha

Misterblue75 29.06.2017, 21:18

Du meinst also, daß nicht überall physikalische Gesetze wie wir sie kennen herrschen. Kann ohne weiteres sein.

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nax11 04.07.2017, 20:58
@Misterblue75

Physikalische Gesetze herrschen überall im Universum seit dem Urknall und sogar schon vorher. Das heißt natürlich nicht, daß wir diese Gesetze auch kennen, daß unsere Interpretation also auch die korrekte ist!

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WhiteBuddha 17.07.2017, 01:53

Deine Aussage ist eigentlich genau was ich sagen wollte. Was, wenn sich zum Beispiel eine Gravitationskonstante aus mehr Zusammensetzt als nur der Raumzeit-Krümmung, aus Physikalischen Einheiten, welche für uns und unsere Sinne verborgen sind, usw. je nach Ort im Universum könnte das dann eine komplet verändernde Auswirkung auf dieses Gesetz haben und es so zu einem für uns Unbekannten bzw. aus unserer Sicht neuem Gesetz machen. Weil vielleicht einige beeinflussenden Einheiten für uns Aufgrund unserer primitiven Sinne nie greifbar sein kann und wir so die physikalischen Gesetze nur punktuel fürs Universum aufstellen können und nie das eine Gesetz, welches sämtliche Einheiten unseres Universums in eine einzige Gleichung bringt und so alle Einheiten in Zusammenhang stellt, für uns vielleicht immer unmöglich bleibt. Weiss jemand was ich mein? 😃 Sonst auch egal, das Beispiel ist echt schlecht muss ich zugeben.

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Wie du wahrscheinlich weisst ist es so das Energie nicht verbraucht werden kann. Es wird immer nur in einem anderen Energieträger umgewandelt. Und nach verschiedenen Theorien gab es schon vor dem Uhrknall, viele weitere Uhrknall die entstanden sind indem sich einfach alle Planeten irgenwann wieder zusammen gepresst haben. Die Energie gesammte Energie die es im Weltall gibt wird somit auf einer Stelle komprimiert und kann dann mit dem Uhrknall in Bewegungs Energie umgewandelt werden (ein teil)

Ich weiss es natürlich nicht, aber vermute folgendes. Vor dem Urknall war die Materie extrem verdichtet. Einstein hat bereits bewiesen, dass Materie und Energie identisch sind. Die verdichtete Materie war also auch extrem reich an Energie.

Den Urknall vergleiche ich mit den Vorgängen bei einer Kernspaltung. Ein einziges eingeschossenes Neutron reicht, um eine unkontrollierte Kernspaltung in Gang zu setzen.

Die Energie kam also nicht von aussen, sondern war Teil der Materie.

uteausmuenchen 29.06.2017, 19:01

Die Materie entsteht erst nach dem Urknall. und sie verdichtet sich erst später unter dem Einfluss der Gravitation. sie ist keineswegs vor dem Urknall extrem verdichtet. Den Urknall nicht mit einer Explosion verwechseln. ...

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E=m*c2

Energie und Masse sind austauschbar. Und ich denke da gibt es im quantenbereich einige Überlegungen.

Dennoch sind die näheren Umstände nicht bekannt und daher gilt die Urknallthese immer noch als Theorie. War ja kein Augenzeuge anwesend!

E = mc^2

Das Universium vor dem Urknall hatte eine unglaublich große Masse durch die Verdichtung der Materie auf einem kleinen Punkt. Da liegt der Ursprung der Energie.

uteausmuenchen 29.06.2017, 19:06

Die Materie entsteht erst nach dem Urknall und sie verdichtet sich erst später unter dem Einfluss der Gravitation. Man darf sich den Urknall nicht vorstellen als wäre Materie an einem Punkt im Raum konzentriert. Das ganz junge Universum ist gleichmäßig dicht mit Strahlung erfüllt.

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