Größe des Universums?

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#21

Dem ist auch so. Mit einem Alter von 15 Millarden Jahren kann
sein Radius logischerweise nicht größer als 15 Millarden
Lichtjahre sein.

Vorsicht - es gibt einen Unterschied zwischen der ‚‚Gr""osse‘‘ und dem Horizont - der Horizont ist durch die Lichtgeschwindigkeit gegeben, also nur wass innerhalb des Horizonts liegt, kann kausal verkn"upft sein und von uns wahrgenommen werden (das sind die von Dir genannten 15 Gigajahre). Das Universum kann durchaus gr"osser als der Horizont sein - das passiert insbesondere dann, wenn die Gesamtdichte von der Vakuumenergiedichte (Lambda) dominiert wird (so wie es vermutlich auch ist). Dann f"uhrt Omega_Lambda zu einer Beschleunigung der Expansion, und der Horizont wird immer kleiner (im Verh"altnis), weil sich der Raum irgendwann mit "Uberlichtgeschwindigkeit ausdehnt - da Information (in Form von Licht oder Gravitation) nicht schneller "ubertragen werden kann, sehen wir immer weniger des vorhandenen Universums. Nur die Lokale Gruppe (der kleine Galaxienhaufen, zu dem auch die Milchstrasse z"ahlt), die ja von der Expansion abgekoppelt ist (ist ja gravitativ gebunden), wird schliesslich noch "ubrigbleiben - dann werden die Leute denken, das sei das komplette Universum - dabei ist der Rest ja auch noch da.

#22

Was die gleichmaessige Verteilung der Sterne angeht, so gibt
es auch die Theorie, dass das Weltall unendlich ist, die
Sterne aber in einer Hierarchie angeordnet sind (Galaxien,
Galaxienhaufen, Superhaufen …) wobei die Entfernungen in der
Hierarchie immer groesser werden.

Hach, wie sch"on - mein Fachgebiet - da kann ich auch mal meinen Senf zu abgeben. Also: Sterne bilden sich ausschliesslich in Galaxien, solche wie etwa unsere Milchstrasse. Galaxien gibt es in allen m"oglichen denkbaren Formen und Gr"ossen, von elliptischen, riesigen Galaxien bis zu winzigen irregul"aren Satelliten wie z.B. der Grossen Magellanschen Wolke. Unsere Milchstrasse ist eine Spiralgalaxie. In einer solchen Galaxie sind die Sterne nicht einfach willk"urlich verteilt. Man kann (ganz grob) drei Komponenten unterscheiden: den Bulge, den Halo und die Scheibe. Der Bulge ist die zentrale Verdickung, sein Dichteprofil ist (nat"urlich bis auf die Normierung) das gleiche wie bei einer elliptischen Galaxie (n"amlich ein de Vaucouleurs Gesetz). Auch der Halo folgt einem solchen deVaucouleurs-Gesetz, ist aber vermutlich leicht abgeplattet. Die Scheibe, die in den Halo eingebettet ist, hat einen Dichteverlauf, der in radialer Richtung exponentiell abnimmt, in horizontaler Richtung ist es eine Summe aus einem Secans Hyperbolikus und einer Exponentialfunktion (zumindest wenn man die Skalenh"ohe unabh"angig von der Skalenl"ange annimmt, was in etwa stimmt, und ausserdem ist die Skalenh"ohe auch leicht abh"angig von Spektraltyp der Sterne - deshalb ist es auch kein SekansHyperboilikus-Quadrat, was eigentlich die L"osung f"ur eine isotherme Scheibe w"are).
Also, das zu den Sternen. Die Galaxien sind tats"achlich in Gruppen angeordnet, und die Gruppen in Haufen und Superhaufen - aber vermutlich (oder fast sicher) ist die Korrelationsfunktion dieser Verteilung kein Fraktal, das heisst, irgendwann auf grossen Skalen gibt es mal eine "Anderung im Powerspektrum - eine Skalenbrechung. Auf sehr grossen Skalen geht das Korrelationssignal auf Null runter.
Aber selbst das erkl"art das Olbersche Paradoxon nicht - denn wenn das Universum unendlich ist, dann ist auch "uberall eine Galaxie am Himmel (in der "Uberlagerung). Nur durch die Expansion des Universums und die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts erkl"art sich die Dunkelheit des Nachthimmels - siehe auch zum ‚‚Horizont‘‘, was ich weiter unten geschrieben habe…

Dadurch liesse sich

moeglicherweise das Olbersche Paradoxon umgehen.

Gruss, Niels

#23

Ich denke, wir haben zur Zeit auch keine (glaubwürdige) Methode,
dieses Alter zu bestimmen (wenn es überhaupt eines hat und
doch nicht „ewig“ ist).

Daß es nicht unendlich alt ist, wissen wir mit großer Sicherheit. Die Expansion des Universums ist offensichtlich. Ebenfalls offensichtlich ist, daß das Universum um größer zu werden irgendwann kleiner gewesen sein mußte und wenn es sich auch zu diesem Zeitpunkt ausdehnte, muß es davor noch kleiner gewesen. Verfolgt man diese Entwicklung zurück, dann kommt mann zu dem Ergebnis, daß das Universum irgendwann unendlich klein war. Da es nicht kleiner als unendlich klein gewesen sein kann, war dies der Ursprung des uns bekannten Universums. Die Urknalltheorie ist ein Versuch, diese Beobachtung quantitativ zu beschreiben. Daß diese Beschreibung nicht auf Anhieb korrekt sein kann ist offensichtlich. So konnte man die Expansion Anfangs nicht genau genug vermessen um festzustellen, daß sie sich beschleunigt. Deshalb extrapolierte man die Bewegung unter der Annahme zurück, daß sie sich wegen der gravitativen Anziehung der Massen verlangsamt. Dabei kam man auf ein Alter von 10 Millarden Jahren (von 5 Millarden Jahren war nie die Rede, da man recht genau weiß, daß das Sonnensystem gerade einmal 4,5 Millarden Jahre alt ist und die Sonne nicht der ersten Sternengeneration der Milchstraße angehört). Nachdem die beschleunigte Expansion entdeckt wurde, ergab die Extrapolation ein Alter von 15 Millarden Jahren.

Es ist nicht
unwahrscheinlich, daß sich Materie ebenso reglmäßig erneuert,
vielleicht in Schwarzen Löchern.

Erstens ist das sehr unwahrscheinlich (besonders in schwarzen Löchern) und zweitens würde das nichts am Alter des Universums ändern, weil dieses auf gänzlich andere Weise bestimmt wird.

Wäre da der Raum begrenzt, könnte sich das Universum
ja nicht ausdehnen

Es sei denn, der Raum dehnt sich mit aus.

Daß bei einem solchen Knall überhaupt
Materie entsteht, ist gleichfalls zweifelhaft, da ja Materie
und Antimaterie zu gleichen Teilen entstanden wären und sich
sofort wieder gegenseitig hätten vernichten müssen. Durch
einen „glücklichen Zufall“ blieb aber mehr Materie übrig, aus
dem sich unser Universum bildete.

Das war kein glücklicher Zufall, sonder die Konsequenz der geringeren Stabilität von Antimaterie, welche mittlerweile auch experimentell nachgewiesen wurde. Ein ppm der Antimaterie ist also bereits zerfallen, bevor sie Gelegenheit hatte Materie auszulöschen.

Und: Hätte der Urknall tatsächlich stattgefunden, könnte es
auch an anderen Orten geschehen sein, so daß sich die
expandierenden Universen irgendwann träfen.

Wie sollen sie sich treffen, wenn jedes Universum seinen eigenen Raum und seine eigene Zeit hat?

#24

Hallo MrStupid,
danke für die schnelle Antwort. Soweit ich weiß, ging man in den 20ern noch von 5 Millarden Jahren als Alter des Universums aus (zumindest in den Büchern, die ich darüber gelesen habe). Der Grund der Revision war ja dann eben der, daß das Alter der Erde dem widersprach.

Wäre da der Raum begrenzt, könnte sich das Universum
ja nicht ausdehnen

Es sei denn, der Raum dehnt sich mit aus.

Aber wohin? Ins Nichts? Ich weiß, das ist die Stelle, an der alle Physiker, die lange genug im Geschäft sind, ihr Auguren-Lächeln aufsetzen und sich darüber erheitern, daß Außenstehende dieses Konzept nicht verstehen :wink: Aber mal ehrlich: wie viele Physiker kennst Du, die das wirklich nachvollziehen können?

Das war kein glücklicher Zufall, sonder die Konsequenz der
geringeren Stabilität von Antimaterie, welche mittlerweile
auch experimentell nachgewiesen wurde. Ein ppm der Antimaterie
ist also bereits zerfallen, bevor sie Gelegenheit hatte
Materie auszulöschen.

Du meinst, daß künstlich erzeugte Antimaterie keine lange Lebensdauer hatte. Das Problem haben wir mit künstlichen Elementen ja auch. Und wohin ist sie zerfallen. Nichts verschwindet doch einfach so, oder?

Und: Hätte der Urknall tatsächlich stattgefunden, könnte es
auch an anderen Orten geschehen sein, so daß sich die
expandierenden Universen irgendwann träfen.

Wie sollen sie sich treffen, wenn jedes Universum seinen
eigenen Raum und seine eigene Zeit hat?

Ah, haben wir etwa nur aneinander vorbeigeredet? Du hältst also auch andere Universen für denkbar? Eine mögliche Durchdringung von solchen und die sich daraus ergebenden Auswirkungen für uns wären dann eine andere Frage. Außerdem brauchte man einen neuen Begriff für den übergeordneten „Raum“, in dem sich die ganzen „Universen“ befänden.

Übrigens, meine Definition von Ordnung und Chaos ist:

Ordnung = Raum ohne Zeit
Chaos = Zeit ohne Raum

Danke für Dein Interesse :smile:
Ciao
Uwe

PS: Wieso füllst Du Deine Visitenkarte nicht aus? Ich habe Da einen Verdacht :wink:

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#25

Aber wohin? Ins Nichts? Ich weiß, das ist die Stelle, an der
alle Physiker, die lange genug im Geschäft sind, ihr
Auguren-Lächeln aufsetzen und sich darüber erheitern, daß
Außenstehende dieses Konzept nicht verstehen :wink: Aber mal
ehrlich: wie viele Physiker kennst Du, die das wirklich
nachvollziehen können?

Nat"urlich ist es auch f"ur jemanden, der sich den ganzen Tag damit besch"aftigt, immer wieder eine Gehirnverrenkung. Aber man h"ort irgendwann auf, Fragen zu stellen, die sinnfrei sind. Die Frage ''was (auf der Erdoberfl"ache) ist n"ordlicher als der Nordpol ist z.B. eine solche Frage.

Und: Hätte der Urknall tatsächlich stattgefunden, könnte es
auch an anderen Orten geschehen sein, so daß sich die
expandierenden Universen irgendwann träfen.

Zwei M"oglichkeiten: entweder gab es vorher keinen Raum, der Raum wurde erst mit dem Urknall erschaffen - dann gibt es nur einen, weil es vorher keinen Ort gab. Oder unser Universum ist nur eines von vielen, dann k"onnte es auch viele (unendlich viele) Urknalle gegeben haben. Ob die entsprechenden Universen sich aber treffen, ist dann noch dahin gestellt, denn die Wellenfunktionen k"onnen ja linear unabh"angig sein, so dass es kein gemeinsames Erzeugendensystem gibt - dann k"onnen wir diese Paralleluniversen nicht wahrnehmen.

Außerdem
brauchte man einen neuen Begriff für den übergeordneten
„Raum“, in dem sich die ganzen „Universen“ befänden.

Der Begriff heisst in der entsprechenden Inflationstheorie Multiversum.

#26

Du meinst, daß künstlich erzeugte Antimaterie keine lange
Lebensdauer hatte. Das Problem haben wir mit künstlichen
Elementen ja auch. Und wohin ist sie zerfallen. Nichts
verschwindet doch einfach so, oder?

Der eigentliche Symmetriebruch fand bereits vor der Bildung von Protonen und Neutronen statt. Diese aus drei Quarks bestehenden Barionen konnten unter den anfangs herrschenden Temperaturen nicht existieren. Statt dessen bildeten sich Mesonen, welche aus jeweils einem Quark und einem Antiquark bestehen. In dieser Form kommt es noch nicht zur Anihilierung (diese findet erst zwischen Barionen statt).
Im Jahr 1980 gab es einen Nobelpreis für eine sensationelle Entdeckung: Das K-Meson wandelt sich manchmal in ein Anti-K-Meson um. Das wäre nichts ungewöhnliches, wenn der umgekehrte Weg nicht viel häufiger wäre. Damit liegt das Gleichgewicht zwischen K-Mesonen und Anti-K-Mesonen auf der Seite der K-Mesonen. Diese Verletzung der CP-Symmetrie hat dazu geführt, daß später (als die Temperatur unter einen Wert gefallen war ab dem Barionen exiistieren können) nicht genügend Anti-Quarks für die Bildung einer gleich großen Menge von Materie und Antimaterie zur Verfügung standen. Diese Asymmetrie betraf zwar nur ein Teilchen von einer Millarde, die anschließend ausgelöscht wurden, aber das hat offenbar gereicht.

Ah, haben wir etwa nur aneinander vorbeigeredet? Du hältst
also auch andere Universen für denkbar?

Natürlich, nur solange man das nicht beweisen kann (und ich wüßte nicht, wie das gehen soll) ist diese Hypothese wissenschaftliche unzulässig.

#27

Dank an Euch Beide!
Hallo MrStupid, hallo Gnlwth,
wir könnten wahrscheinlich noch tagelang darüber diskutieren, aber wahrscheinlich ist es besser, den „gesunden Menschenverstand“ auszuschalten, wenn es um physikalische Theorien geht :smile:

Im übrigen finde ich, es sollte ein Brett „Astronomie“ geben!!

Ciao
Uwe

#28

Im übrigen finde ich, es sollte ein Brett „Astronomie“ geben!!

Da bin ich ganz Deiner Meinung, aber wo kann man das bestellen?
Wie kann in „W-W-W“ das Astronomiebrett gegruendet werden?
Marcus

#29

Ganz einfach: Im Brett „Anregungen, Lob und Kritik“ die Anregung machen, eins einzurichten, auf viele "gute Idee"s warten und hoffen, daß das Team es macht.

Gruß, Kubi

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#30

Hallo „Gnlwth“,
in einem Vortrag über den Urknall und die Entwicklung des Universums hörte ich mal folgende Geschichte - vielleicht kennst Du sie schon:
Der Heilige Augustinus antwortete auf die Frage, was Gott vor der Erschaffung der Welt getan habe: „Die Frage ist nicht erlaubt! Gott hat mit der Schöpfung auch erst die Zeit geschaffen!“ Ich bin kein Physiker oder Kosmologe, interessiere mich nur ein bisschen dafür, aber ich finde die Aussage genial! Denn er hat bekanntlich vor 1600 Jahren - in Worten: Eintausendsechshundert! - gelebt. Man könnte meinen, er hat damit die Urknalltheorie schon vorweggenommen. Der Vortragende fügte noch hinzu: „Er hätte ja auch sagen können: Da hat Gott die Hölle gebaut, in die er alle hineinstecken kann, die solche Fragen stellen.“
Eine hübsche Geschichte, finde ich.
Gruss, Stucki

#31

Denn er hat bekanntlich vor 1600 Jahren - in
Worten: Eintausendsechshundert! - gelebt. Man könnte meinen,
er hat damit die Urknalltheorie schon vorweggenommen.

Ein blindes Huhn findet auch einmal ein Korn. :o)

#32

Denn er hat bekanntlich vor 1600 Jahren - in
Worten: Eintausendsechshundert! - gelebt. Man könnte meinen,
er hat damit die Urknalltheorie schon vorweggenommen.

Ein blindes Huhn findet auch einmal ein Korn. :o)

Ach, naja. Ich finde schon erstaunlich, dass er diesen Gedankengang hatte, er dr"angt sich einem ja nicht gerade auf, vorsichtig ausgedr"uckt. Dass jemand zu dieser Zeit "uberhaupt auf die Idee kommt, auch Zeit sei irgendwann einmal geschaffen worden! - nur hatte er sicherlich nicht die Vorstellung vom Urknall, ich meine, dass der Raum expandiert und somit einen Anfang haben muss, wusste er nicht, und sicher dachte er auch nicht an eine Verkn"upfung von Raum und Zeit im Sinne der Relativit"atstheorie. Insofern kann man vielleicht nicht sagen, er habe den Urknall vorweggenommen. Die Denkleistung schm"alert das aber nicht!

#33

Ach, naja. Ich finde schon erstaunlich, dass er diesen
Gedankengang hatte, er dr"angt sich einem ja nicht gerade auf,
vorsichtig ausgedr"uckt. Dass jemand zu dieser Zeit "uberhaupt
auf die Idee kommt, auch Zeit sei irgendwann einmal geschaffen
worden!

Es ist unstreitig, daß dies eine beachtliche geistige Leistung war. Daß er damit so dicht am heutigen Weltbild lag ist aber zweifellos Zufall. Bei der Unzahl verschiedener und einander wiedersprechender Weltbilder dieser Zeit wäre es übrigens ein Zufall, wenn keines davon Aussagen enthielte, die unserem Wissensstand entsprechen.

#34

high

Da gibt es zwei Gründe. Der eine besteht darin, daß das
Weltall nicht unendlich ist. Der zweite besteht in der
Rotverschiebung entfernter Lichtquellen. Je weiter die Sterne
weg sind, um so weiter ist ihr Spektrum in den roten Bereich
verschoben und somit nicht mehr sichtbar.

frequenzverschiebung gibts doch nur, wenn ein objekt auf mich zukommt oder von mir wegfliegt ?!?

ciao

der grosze blonde mit dem schwarzen fusz

#35

frequenzverschiebung gibts doch nur, wenn ein objekt auf mich
zukommt oder von mir wegfliegt ?!?

und bei sehr schweren Objekten.

#36

Denn er hat bekanntlich vor 1600 Jahren - in
Worten: Eintausendsechshundert! - gelebt. Man könnte meinen,
er hat damit die Urknalltheorie schon vorweggenommen.

Ein blindes Huhn findet auch einmal ein Korn. :o)

Ja, ja … natürlich meine ich das nicht ganz ernst mit „Urknalltheorie schon vorweggenommen“, war ein bisschen hinein interpretiert. Dennoch bleibe ich, wie Glnwth auch sagt, bei der Meinung, dass das eine grosse geistige Leistung war. Wir sollten nicht unser heutiges Denken voraussetzen!
Z.B. hat auch Laplace vor fast zweihundert Jahren ein Modell über die Entstehung von Planetensystemen gemacht, von dem man dann - wissenschaftlich begründet! - wieder abgerückt ist, das heute aber wieder ganz modern ist. Vergleiche hinken immer, zu Laplace Zeiten kannte man ja schon einiges über den Aufbau des Universums, dennoch eine Leistung eines grossen Geistes.

#37

Hallo MrStupid,
danke daß Du vom „heutigen“ Weltbild redest. Ich bin überzeugt davon, daß in 100 Jahren die Urknalltheorie nur noch als Kuriosum gehandelt wird.

Um einen Urknall zuzustande kommen zu lassen, muß es ja Zeit schon geben, sonst könnte sich nichts entwickeln oder verändern. Und da ist es doch viel wahrscheinlicher, daß immer wieder im Multiversum „Urknalle“ stattfinden, die Materie produzieren, als es bei einem einzigen Knall zu belassen (nichts in der Natur geschieht einmalig!).

Werden eigentlich noch astrophysikalische Theorien diskutiert, die gegen einen Zufalls-/Ausnahme-Urknall sprechen?

Ciao
Uwe

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#38

danke daß Du vom „heutigen“ Weltbild redest. Ich bin überzeugt
davon, daß in 100 Jahren die Urknalltheorie nur noch als
Kuriosum gehandelt wird.

Da bin ich mir nicht so sicher. Die Idee, daß die Erde umn die Sonne kreist ist haute ja auch kein Kuriosum, obwohl sie über 2000 Jahre alt ist und 100 Jahre ist keine allzu lange Zeit.
Es ist durchaus möglich, daß der Urknall angesichts neuer Erkenntnisse zu den Akten gelegt werden muß, aber sicher ist das keineswegs.

Werden eigentlich noch astrophysikalische Theorien diskutiert,
die gegen einen Zufalls-/Ausnahme-Urknall sprechen?

Haufenweise. Die prominentesten Beispiele sind die Urschaumtheorie und die Theorie der Tochteruniversen.

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#39

Hallo MrStupid!

Da bin ich mir nicht so sicher. Die Idee, daß die Erde um die
Sonne kreist ist haute ja auch kein Kuriosum, obwohl sie über
2000 Jahre alt ist und 100 Jahre ist keine allzu lange Zeit.
Es ist durchaus möglich, daß der Urknall angesichts neuer
Erkenntnisse zu den Akten gelegt werden muß, aber sicher ist
das keineswegs.

Natürlich gab es schon vor 2.000 Jahren helle Köpfe, die erkannten, daß die Erde sich um die Sonne dreht, aber damit widersprachen sie der herrschenden Lehrmeinung - genau wie heute, wenn man versucht, sich nicht von Urknalltheorie, Harry Potter und Piercing mitreißen zu lassen (nichtwissenschaftlicher Stoßseufzer!)

Haufenweise. Die prominentesten Beispiele sind die
Urschaumtheorie und die Theorie der Tochteruniversen.

Die Theorie der Tochteruniversen klingt meines Erachtens auf den ersten Blick logischer…

Ciao
Uwe

#40

Im übrigen finde ich, es sollte ein Brett „Astronomie“ geben!!

Da bin ich ganz Deiner Meinung, aber wo kann man das
bestellen?
Wie kann in „W-W-W“ das Astronomiebrett gegruendet werden?
Marcus

Ganz einfach: Im Brett „Anregungen, Lob und Kritik“ die
Anregung machen, eins einzurichten, auf viele "gute Idee"s
warten und hoffen, daß das Team es macht.

Habe ich gemacht. Jeder von Euch, der sich ebenfalls ein Astronomiebrett wuenscht ist nun also eingeladen, sein „gute Idee“ dranzukleben.
Marcus