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Gedanken zur Dunklen Materie

kirk11

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P_E_T_E_R & M_Hamilton

Zuerst einmal danke für Euer Feedback - zur Beantwortung werde ich weiter ausholen müssen, nur auf einen Aspekt möchte ich direkt eingehen;

...Und weiterhin, die beschleunigte Fluchtbewegung von Galaxien findet auf kosmologischen Distanzen statt. Selbst wenn es tief im "Innern" eines Elektrons anti-gravitative Effekte gäbe, sehe ich nicht, wie das eine beschleunigte Fluchtbewegung auf astronomischen Skalen bewirken soll.

Wie funktioniert denn das Gegenteil (Gravitation) bei der DM laut Lehrmeinung ?
Auch über die summarische Wirkung von (unzähligen) Mini-Gravitationen der DM-Teilchen, welche auch in großen räumlichen Skalen effektiv ist... :)

Zum Thema Expansion des Universum möchte ich einen gedanklichen Rückgriff bis zum Urknall machen - wie bei einer Explosion so üblich kam es da zu einem gewaltigen Impuls vom Zentrum nach außen. Ob mit ohne der postulierten Inflation - in jedem Fall war das der Startschuss zur Expansion des Universums (nach unserem heutigen Verständnis).
Die Raumzeit selbst ist ja das Einzige der man m.W. (unter spezifischen Umständen) zugesteht, sich schneller als das Licht auszudehnen, also mit Überlichtgeschwindkeit.
Da man selbst 380.000 Jahre nach dem Urknall (nach dem derzeitigen Modell) praktisch noch keine DE festgestellt hat, dürfte diese Expansionsphase ohne (nennenswerte) Mitwirkung der DE stattgefunden haben.

Die Expansion soll sich in den folgenden Jahrmilliarden etwas abgeschwächt haben, seit ca. 5 Milliarden dagegen wieder beschleunigt haben. Und (spätestens) hier kommt dann die DE ins Spiel. Der Impuls für diese Beschleunigung wird der DE zugerechnet, eine andere Erklärung drängt sich auch nicht wirklich auf, wenn die Messdaten stimmen.

Gehen wir davon aus dass diese Theorie stimmt - die Frage ist trotzdem was genau expandiert die DE ?

'Nur' die Raumzeit bzw. inklusive den leeren Raum zwischen den Galaxien ?
Oder wie oberhalb aber genauso auch die Galaxien ?
Oder nur die Galaxien (bzw. Materie an sich) und die Raumzeit bleibt dadurch unverändert bzw. die Raumzeit expandiert zwar weitherhin aber z. B. noch immer durch den Anfangsimpuls des Urknalls (und nicht durch die Wirkung der DE) ?
Oder hat die Expansion der Raumzeit inzwischen ein Ende gefunden und 'nur' die Materie wird durch die Wirkung der DE nach außen zu den Grenzen der Raumzeit bewegt ?

Je nachdem welches Szenario zutreffend ist, wäre auch die Wirkung bzw. die Zusammensetzung der DE zu modellieren bzw. der Versuch diese entsprechend zu konfigurieren / zu verstehen.

Dies einmal ein paar allgemeinere Überlegungen dazu, für spezifischere Ausführungen fehlt mir jetzt die Zeit.

Der 2. Punkt für allgemeinere Überlegungen ist für mich Antigravitation.

Gibt es diese überhaupt in quasi purer Form (so wie Gravitation die ja als eine Grundkraft gilt) oder gibt es 'nur' quasi ein Bündel an antigravitativen Wirkungen ?

Hier tendiere ich eher zu zweiterem - nicht zu allen physikalischen Größen gibt es negative Werte. Als Beispiel sei hier die Geschwindkeit genannt - ich bewege mich mit -10 km/h ist unsinnig, < 0 ist eben nicht immer möglich.
Auch bei der Temperatur (zumindest bei der Kelvin-Skala) gibt es einen absoluten Nullpunkt welcher nach unserem Wissen nicht unterschritten werden kann.
Auch negative Masse oder negative Energie (zumindest in stabiler Form) ist eher nicht so wahrscheinlich (zumindest in unserem Universum ;)).

Aber es gibt genug Kräfte welche de facto antigravitativ wirken -> Kernkräfte, negativer Druck, Ladungen, (Elektro-)Magnetismus, um nur einge zu nennen.

Deswegen denke ich dass es bei der DE der sinnvollere Ansatz ist - zum Verständnis ihrer antigravitativen Wirkung - wenn man sich auf die längst bekannten antigravitativen Kräfte konzentriert und sich nicht darauf kapriziert, erst eine exotische Antigravitation finden zu müssen.
 

holger_merlitz

Mitglied
Hier ist es leider zu einer Reihe von Missverständnissen gekommen, die unbedingt ausgeräumt werden sollten, damit sich keine falschen Vorstellungen einprägen:

Zum Thema Expansion des Universum möchte ich einen gedanklichen Rückgriff bis zum Urknall machen - wie bei einer Explosion so üblich kam es da zu einem gewaltigen Impuls vom Zentrum nach außen. Ob mit ohne der postulierten Inflation - in jedem Fall war das der Startschuss zur Expansion des Universums (nach unserem heutigen Verständnis).
Der Urknall hatte keine Ähnlichkeit mit einer Explosion. Eine Explosion wäre ein Haufen Materie, der sich vom Zentrum der Explosion aus in alle Richtungen in einen Raum verteilt. Beim Urknall entstand jedoch der Raum selbst! Es gab zu keiner Zeit ein Zentrum der Ausdehnung, auch keinen Rand, der Raum dehnte sich an jedem Ort mit derselben Rate, völlig anders, als es bei einer Explosion der Fall wäre. Impulse spielen hier keine Rolle.

Die Raumzeit selbst ist ja das Einzige der man m.W. (unter spezifischen Umständen) zugesteht, sich schneller als das Licht auszudehnen, also mit Überlichtgeschwindkeit.
Man unterscheidet in der Kosmologie zwischen zwei Geschwindigkeiten, von denen es sich nur bei einer, der Pekuliargeschwindigkeit, um eine Relativgeschwindigkeit im Sinne der speziellen Relativitätstheorie handelt. Diese Pekuliargeschwindigkeit beschreibt etwa die relative Bewegung zweier Galaxien zueinander innerhalb eines Galaxienhaufens, oder die Bewegung von Teilchen eines Jets, der von der Akkretionsscheibe eines schwarzen Lochs ausgestoßen wird. Es handelt sich um echte relative Bewegungen mehrerer Körper zueinander im Raum. Man misst einen Dopplereffekt und kann daraus die relative Geschwindigkeit bestimmen, die die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten kann.

Die zweite Geschwindigkeit, die Expansionsgeschwindigkeit, ist keine echte Relativgeschwindigkeit zweier Inertialsysteme, sondern die Folge einer Skalenänderung des Raumes. Also, zwei Raumschiffe, die sich zueinander in Ruhe befinden, die also eine Pekuliargeschwindigkeit von Null haben, entfernen sich voneinander, ohne ihre Koordinaten zu verändern. Lediglich der Maßstab der Koordinaten ändert sich, weil alle Abstände zwischen zueinander ruhenden Systemen aufgrund der Expansion zunehmen. Die Besatzungen beider zueinander ruhender Raumschiffe messen eine Rotverschiebung, aber keinen Dopplereffekt! Bei der gemessenen Rotverschiebung handelt es sich um die Expansionsrotverschiebung, die sich mathematisch völlig anders verhält als der Dopplereffekt. Im Koordinatensystem des Raumes, das sich gleichmäßig mit dem Raum ausdehnt, bleibt die Relativgeschwindigkeit beider Raumschiffe stets Null. Legt man jedoch einen anderen, zeitlich konstanten Maßstab an, der sich nicht mit dem Raum ausdehnt, dann scheint sich der Abstand zwischen beiden Raumschiffen zu vergrößern. Die daraus resultierende Expansionsgeschwindigkeit beschreibt dann die zeitliche Skalenänderung des Raumes als Funktion des Abstands, V = H*L mit der momentanen Entfernung L, der Hubblekonstanten H und der Skalenänderung V. Dieses V nimmt mit der Entfernung zu, wird also im Laufe der Zeit immer größer. Dabei kommt es zu keiner Beschleunigung, es entstehen keine Scheinkräfte, obwohl die beiden Besatzungen eine zunehmende Rotverschiebung messen. Sie verweilen in ihren jeweiligen Inertialsystemen! Dabei ist klar, dass irgendwann V=c werden kann, sobald die Entfernung die Hubble-Länge c/H erreicht. Diese Skalenänderung wird auf noch größeren Entfernungen sogar noch größer als c. Die Geschwindigkeitsbegrenzung der Relativitätstheorie gilt hier nicht, weil sich die Raumschiffe nicht durch den Raum bewegen, sondern der Raum sich zwischen ihnen dehnt.


Da man selbst 380.000 Jahre nach dem Urknall (nach dem derzeitigen Modell) praktisch noch keine DE festgestellt hat, dürfte diese Expansionsphase ohne (nennenswerte) Mitwirkung der DE stattgefunden haben.

Jein - die Inflationsphase wäre natürlich extrem von einer dunklen Energie getrieben, deren Ursache noch spekulativ ist - ebenso wie die dunkle Energie, die die Dynamik der Expansion heute zu beeinflussen scheint. Es ist nicht bekannt, ob es sich in beiden Fällen um identische, einander verwandte oder um völlig unabhängige Phänomene handelt.



Gehen wir davon aus dass diese Theorie stimmt - die Frage ist trotzdem was genau expandiert die DE ?



'Nur' die Raumzeit bzw. inklusive den leeren Raum zwischen den Galaxien ?

Oder wie oberhalb aber genauso auch die Galaxien ?

Oder nur die Galaxien (bzw. Materie an sich) und die Raumzeit bleibt dadurch unverändert bzw. die Raumzeit expandiert zwar weitherhin aber z. B. noch immer durch den Anfangsimpuls des Urknalls (und nicht durch die Wirkung der DE) ?

Oder hat die Expansion der Raumzeit inzwischen ein Ende gefunden und 'nur' die Materie wird durch die Wirkung der DE nach außen zu den Grenzen der Raumzeit bewegt ?
Es dehnt sich der Raum, nicht jedoch Objekte, die durch Kraftfelder zusammenhalten: Sterne und Planeten dehnen sich nicht, der Abstand zwischen Sonne und Planeten dehnt sich nicht, Galaxien dehnen sich nicht, Galaxienhaufen dehnen sich nicht. Erst verschiedene Galaxienhaufen, die so weit voneinander entfernt sind, dass sie nicht mehr gravitativ gebunden sind, verändern aufgrund der Expansion ihre Abstände zueinander. Die Ausdehnung bewegt auch hier keine Materie, es kommt lediglich zu einer Skalenänderung des Raumes zwischen den Körpern, die deren Pekuliargeschwindigkeiten nicht beeinflusst.


Der 2. Punkt für allgemeinere Überlegungen ist für mich Antigravitation.

Gibt es diese überhaupt in quasi purer Form (so wie Gravitation die ja als eine Grundkraft gilt) oder gibt es 'nur' quasi ein Bündel an antigravitativen Wirkungen ?

Antigravitation gibt es in keiner Form - sollte jemand jemals eine solche Antigravitation finden, wäre ihm der Nobelpreis sicher!

Die dunkle Energie ist keine Antigravitation und völlig unabhängig von der Materiedichte. Sie erzeugt keine Kräfte zwischen materiellen Teilchen, sie beschleunigt auch keine Materie: Die Pekuliargeschwindigkeiten zweier weit voneinander entfernter Galaxien ändern sich durch die Ausdehnung nicht, es kommt bei der Expansion zu keinen Kräften, keinen Beschleunigungen, die Galaxien verweilen in ihren jeweiligen Inertialsystemen!


Es gibt auch keine anderen Kräfte, die de facto antigravitativ wirken. Es gibt abstoßende Kräfte, die aber nichts mit Gravitation zu tun haben, sondern zu den anderen Grundkräften gehören.

Viele Grüße,
Holger
 
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Reaktion: PSM

P_E_T_E_R

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Aber es gibt genug Kräfte welche de facto antigravitativ wirken -> Kernkräfte, negativer Druck, Ladungen, (Elektro-)Magnetismus, um nur einge zu nennen.
Wie Holger bereits bemerkte, Du verwechselst hypothetische antigravitative Kräfte mit abstoßenden Kräften. Letztere gibt es zwischen gleichnamigen Ladungen, also z.B. zwischen zwei Elektronen, oder zwischen zwei Positronen. Diese sog. Coulomb-Kräfte unterliegen demselben 1/r² Abstandsgesetz wie die Newtonsche Gravitation, sie sind aber größenordnungsmäßig um einen Faktor 10^36 stärker als letztere.

Gleichwohl dominiert auf astronomischen Skalen die Gravitation. Wie ist das zu verstehen? Eine interstellare Ionenwolke aus gleich vielen positiven und negativen Ladungsträgern, also vornehmlich Protonen und Elektronen, ist im Mittel elektrisch neutral. Zwischen zwei räumlich getrennten Ionenwolken gibt es dann effektiv keine Coulomb-Fernwirkung, wohl aber eine gravitative Fernwirkung!

Die anderen fundamentalen Kräfte, die starke und die schwache Kraft, haben im Unterschied zur Gravitation und zur Coulomb-Kraft nur sehr kurze Reichweiten. Sie wirken nur auf Distanzen von der Dimension des Atomkerns oder weniger. Sie sind zwar wesentlich für die kernphysikalischen Vorgänge im Innern von Sternen und für deren Energieerzeugung, sie spielen aber keine Rolle bei der Kinematik von Galaxien und bei der Expansion des Raumes.

fundamental_forces.jpg

Credit: Wikipedia
 
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kirk11

Mitglied
@ holger_merlitz

Der Urknall hatte keine Ähnlichkeit mit einer Explosion. Eine Explosion wäre ein Haufen Materie, der sich vom Zentrum der Explosion aus in alle Richtungen in einen Raum verteilt. Beim Urknall entstand jedoch der Raum selbst! Es gab zu keiner Zeit ein Zentrum der Ausdehnung, auch keinen Rand, der Raum dehnte sich an jedem Ort mit derselben Rate, völlig anders, als es bei einer Explosion der Fall wäre. Impulse spielen hier keine Rolle.

Da hätte man vielleicht nicht den Begriff 'Urknall' wählen sollen, wenn man dann nicht schreiben darf wie bei einer Explosion ?

Nach meinem Verständnis gab es entweder gar keinen Urknall (unwahrscheinlich) sondern z.B. ein zyklisch expandierendes und sich zusammenziehendes Universum, siehe auch:


oder die Materie zum Zeitpunkt des Urknalls lag in einer riesigen Singularität vor (so wie die Masse bei einer SL-Singularität, wo ja die Masse tatsächlich vorhanden ist, aber Zeit und Raum im herkömmlichen Sinn nicht beschrieben werden können), die wohl wahrscheinlichste Variante.

Du schreibst es gab kein Zentrum; das sehe ich jedenfalls anders, weil der Urknall startete nach meinem Verständnis von dieser (oder aus dieser) Singularität. In den folgenden Sekunden-Bruchteilen gab es dann schon Zeit und Raum, wie wir ihn mit unseren Methoden messen und verstehen können. Und natürlich hat sich auch die Materie (in seiner damaligen Form) vom Zentrum nach außen bewegt, in das entstandene Raumzeit-Gefüge.

...auch keinen Rand...

Also das halte ich für eine ziemlich abenteuerliche Anschauung. Ohne Rand oder Grenze wäre das Universum (bzw. die Raumzeit) schon sehr frühzeitig von unendlicher Ausdehnung gewesen. Da müßten wir uns dann ja gar keine Gedanken mehr machen über die Expansion der Raumzeit...

...Die zweite Geschwindigkeit, die Expansionsgeschwindigkeit...

Wenn ich mir die weitere Erläuterung derselbigen durchlese, frage ich mich wozu ich dann die DE überhaupt brauche. Man sollte nicht vergessen dass der DE in den meisten Modellen auch ca. 70 % der existierenden Masse zugerechnet wird. Die beschriebenen Erläuterungen haben aber wirklich nichts mit Masse-Effekten zu tun (es kann ja nicht abwegig sein zu erwarten, dass sich Masse auch als solche verhält bzw. entsprechende Auswirkungen hat). Irgendwie ist da einiges nicht in sich logisch, nach meinem Verständnis.

Zum Thema Antigravitation:

ich habe ja selbst ausgeführt dass nach meinem Wissensstand Antigravitation nicht exisitiert bzw. nicht exisitieren kann.
Ich schreibe von antigrativer Wirkung weil ich damit die verschiedenen Kräfte zusammenfassen möchte welche der Graviation entgegen wirken können.
Wenn jemand das Wort Abstoßung (oder was auch immer) dafür besser gefällt - bitte schön - es macht in der Sache für mich keinen wirklichen Unterschied.
Ohne antigravitativer Wirkungen würde jedenfalls jede Materie sofort zu einem SL entsprechender Größe (bzw. Kleine) werden, da der Gravitation nichts entgegenstehen würde.

@ P_E_T_E_R

Gleichwohl dominiert auf astronomischen Skalen die Gravitation. Wie ist das zu verstehen? Eine interstellare Ionenwolke aus gleich vielen positiven und negativen Ladungsträgern, also vornehmlich Protonen und Elektronen, ist im Mittel elektrisch neutral. Zwischen zwei räumlich getrennten Ionenwolken gibt es dann effektiv keine Coulomb-Fernwirkung, wohl aber eine gravitative Fernwirkung!

Das stimmt so natürlich, aber man müßte z.B. hypothetisch von einer Elektronenwolke (oder einer anderen Struktur gleichgeladener Teilchen) ausgehen, damit sich die Ladungen nicht neutralisieren und es zu einer abstoßenden Wirkung kommen kann.
 

PSM

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Hallo kirk11,

Du schreibst es gab kein Zentrum; das sehe ich jedenfalls anders, weil der Urknall startete nach meinem Verständnis von dieser (oder aus dieser) Singularität.
In jedem Punkt des Raumes hat sozusagen der Urknall stattgefunden. Aus einem Urknall folgt also nicht, dass es ein Zentrum geben müsste. Die Existenz eines Zentrums im Universum würde übrigens gegen das kosmologische Prinzip verstoßen, da ein Zentrum ein ausgezeichneter Punkt ist.

Und natürlich hat sich auch die Materie (in seiner damaligen Form) vom Zentrum nach außen bewegt, in das entstandene Raumzeit-Gefüge.
Wie oben schon gesagt, stimmt dieses Bild nicht. Wenn du das Luftballon-Modell betrachtest, siehst du, dass sich Punkte auf dem Luftballon jeweils von einander wegbewegen und nicht von irgendeinem Zentrum. (Das "Zentrum" des Ballons wäre der Mittelpunkt des Luftballons, welcher aber nicht auf der Oberfläche ist. Somit ist das "Zentrum" in diesem Bild auch kein Teil des Raumes. Denn der Raum ist nur die Oberfläche des Ballons.)

Ohne Rand oder Grenze wäre das Universum (bzw. die Raumzeit) schon sehr frühzeitig von unendlicher Ausdehnung gewesen.
"Kein Rand" impliziert nicht, dass das Universum unendlich groß ist. Die Oberfläche des Luftballons hat z.B. keinen Rand. Sogar ein flaches Universum muss nicht zwingend unendlich großes Volumen haben, da es die Topologie eines Torus haben könnte. (Ein Torus wirkt zwar gekrümmt, kann aber de facto aus einem Blatt Papier gebastelt werden, anders als z.B. bei einer Kugel.) Beide Objekte sind aber endlich groß.

Da müßten wir uns dann ja gar keine Gedanken mehr machen über die Expansion der Raumzeit...
Doch, stelle dir z.B. ein unendlich großes kariertes Blatt Papier vor. Es hat keine Ränder, und dennoch könnte das Gitter größer werden.

Man sollte nicht vergessen dass der DE in den meisten Modellen auch ca. 70 % der existierenden Masse zugerechnet wird. Die beschriebenen Erläuterungen haben aber wirklich nichts mit Masse-Effekten zu tun (es kann ja nicht abwegig sein zu erwarten, dass sich Masse auch als solche verhält bzw. entsprechende Auswirkungen hat). Irgendwie ist da einiges nicht in sich logisch, nach meinem Verständnis.
Es ist m.E. besser von Energiedichte zu reden. Ohne die 70% DE würde Energiedichte fehlen, um ein flaches Universium zu erklären (die Flachheit kann man aus der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen). Mir ist nicht so klar, was du mit den weiteren Sätzen meinst...

Beste Grüße
Patrick
 

Alexander_Funk

Mitglied
Du schreibst es gab kein Zentrum; das sehe ich jedenfalls anders, weil der Urknall startete nach meinem Verständnis von dieser (oder aus dieser) Singularität
Nach deiner Logik ist der Raum, in dem ich mich gerade befinde (die Stadt Weissach, Theodor-Heuss-Str.), das Zentrum. Denn dieser Raum war damals in der Singularität drinnen.

Frage an dich: Befinde ich mich echt im Zentrum :oops:?

Viele Grüße
Alex
 

kirk11

Mitglied
Hallo PSM,

ich weiss nicht was ich mit einem 2-dimensionalem Vergleich anfangen soll (Oberfläche der Luftballon-Haut), wenn das Universum bekanntlich 3 Raumdimensionen umfässt.
Und selbst dann hätte man bei einem sich aufblähendem Luftballon eine Grenze, nämlich den Bereich welcher ausserhalb seines Durchmessers beginnt.

Wenn man mehrheitlich die DE als Masse (noch dazu als grössten Massefaktor) postuliert, dann sollte diese Zuordnung auch Hand und Fuss haben, sonst macht das halt keinen Sinn.
 
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kirk11

Mitglied
@ Alexander_Funk

Für mich ist das Zentrum dort, wo sich die Singularität zum Zeitpunkt des Urknalls befunden hat.

Mir ist schon klar, dass dies für Dich kein spezifischer Ort (bzw. dass das überall und nirgends ist), aber mit Auffassungsunterschieden wird man wohl leben müssen...

Es gibt ja nur noch einen Fall in Universum wo auch von einer Singularität gesprochen wird - dem SL.
Wenn hypothetisch ein SL explodieren würde, dann gäbe es ja auch ein Zentrum von dem aus die weitere(n) Aktion(en) stattfinden würde(n).
 

holger_merlitz

Mitglied
Hallo PSM,

ich weiss nicht was ich mit einem 2-dimensionalem Vergleich anfangen soll (Oberfläche der Luftballon-Haut), wenn das Universum bekanntlich 3 Raumdimensionen umfässt.
Und selbst dann hätte man bei einem sich aufblähendem Luftballon eine Grenze, nämlich den Bereich welcher ausserhalb seines Durchmessers beginnt.

Wenn man mehrheitlich die DE als Masse (noch dazu als grössten Massefaktor) postuliert, dann sollte diese Zuordnung auch Hand und Fuss haben, sonst macht das halt keinen Sinn.

Du hast recht, es macht keinen Sinn, die dunkle Energie als Masse zu postulieren, daher tut das auch kein Wissenschaftler. Ich weiß daher nicht, wen Du mit 'man' meinst - den Autor eines populärwissenschaftlichen Artikels, oder eines Youtube-Films? Die dunkle Energie liefert eine Energiedichte, die man laut Einstein als Massenäquivalent betrachten darf, ohne dass diese aus Materie besteht.

Das 2-dimensionale Analogon der expandierenden Luftballonhaut benutzen wir, weil es schwierig ist, sich einen 3-dimensionalen homogenen expandierenden Raum vorzustellen. In den zwei Dimensionen der Ballonoberfläche gibt es keine Begrenzung. Trotzdem hinkt auch dieser Vergleich: Die Ballonoberfläche ist in einen 3-dimensionalen Raum eingebettet und dehnt sich in diesen hinein aus. Das Universum dehnt sich in keine höhere Dimension aus, sondern erzeugt den Raum in ein und derselben Dimension.

Kosmologie ist nicht immer anschaulich, daher muss man sich Zeit nehmen und die Phänomene durchdenken, wenn man sie ernsthaft verstehen will.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Auch Energie ist etwas sehr konkretes, welches prinzipiell natürlich auch mit seiner Umgebung wechselwirken kann.

Auch kann sie nicht 'vom Himmel fallen', sondern muß nach dem Ursache-Wirkung von etwas ausgelöst werden. Dies - nach aktuellem Kenntnisstand - auch ziemlich homogen und zeitlich nicht begrenzt, von den Anteilen her an der Gesamtdichte von Materie und Energie sogar mit steigender Tendenz in einem expandierenden Universum.

Was wäre Deine Erklärung für die Ursache der Dunklen Energie bzw. wie setzt sich diese zusammen ?

Jedenfalls wenn man den dazugehörigen Wikipedia-Artikel liest, so aus der Welt dass DE aus kleinsten Teilchen besteht dürfte es nicht sein - und dass kein Wissenschaftler darüber nachdenkt dürfte nicht zutreffen.

Alternativ wird Dunkle Energie als die Wirkung eines zeitlich veränderlichen Skalarfeldes, Quintessenz genannt, angesehen. Die Fluktuationen eines solchen Feldes breiten sich typischerweise fast mit Lichtgeschwindigkeit aus. Aus diesem Grund neigt ein solches Feld auch nicht zu gravitativem Klumpen: Die Fluktuationen in überdichten Regionen strömen sehr schnell in unterdichte Regionen und führen so zu einer praktisch homogenen Verteilung.

Die Elementarteilchen, die man einem solchen Skalarfeld zuschreibt, wären überaus leicht (ungefähr 10−82 Elektronenmassen) und dürften, von der Gravitation abgesehen, praktisch nicht mit normaler (baryonischer) Materie wechselwirken.
 

Alexander_Funk

Mitglied
Wenn du das Luftballon-Modell betrachtest, siehst du, dass sich Punkte auf dem Luftballon jeweils von einander wegbewegen und nicht von irgendeinem Zentrum.
Es ist zwar ein Modell und entspricht nicht der Realität.
Ich finde trotzdem, dass der Luftballon eine gute Anschauungshilfe bei einigen Fragen bez. Urknall und Expansion des Universums ist.

Z. B. Warum wir kein Zentrum im Universum haben oder warum war der Urknall in jedem Raumpunkt.
Oder warum es keine Grenzen hat und trotzdem endlich ist.
Oder Änderung der Entfernung zwischen zwei Objekten (wenn man auf dem Ballon 2 Punkte aufmalt und dann den Ballon aufbläst).

Was kirk11 und auch manch anderen in meinem Bekanntenkreis fehlt, ist das Loslassen von der 3. Dimension im Luftballon-Beispiel. Irgendwie haben sie keine Vorstellungskraft zu verstehen, dass die Mitte des Luftballons außerhalb der Luftballon-Oberfläche ist. Sobald ich in meinem Kopf die 3. Dimension gelöscht hatte und nur die 2D-Luftballon-Oberfläche betrachtete, machte es bei mir im Kopf ein Klick und ich (hoffentlich) anfing zu verstehen, wie es ist. Wohl wissend natürlich, dass es nur ein realitätsfernes Modell ist. Hilft aber enorm, wenigstens irgendeine Vorstellung zu haben.

Viele Grüße
Alex
 

P_E_T_E_R

Mitglied
man müßte z.B. hypothetisch von einer Elektronenwolke (oder einer anderen Struktur gleichgeladener Teilchen) ausgehen, damit sich die Ladungen nicht neutralisieren und es zu einer abstoßenden Wirkung kommen kann
Wenn DE aus einer homogen im Raum verteilten Wolke gleichgeladener Teilchen bestünde, dann würden wir keine Beschleunigung der Raumexpansion beobachten, sondern im Gegenteil eine Verringerung.

Jedenfalls solange die abstoßende Kraft mit zunehmender Entfernung zwischen den Ladungsträgern abnimmt. Um die beobachtete Beschleunigung mit einer abstoßenden Kraft zu erklären, müsste diese mit dem Abstand anwachsen.

Das wäre natürlich ziemlich exotisch und würde zweifelsohne neue Physik erfordern, aber darauf läuft es ja irgendwie ohnehin hinaus. Immerhin kennt man mit dem Abstand anwachsende Kräfte für die starke Wechselwirkung von Quarks im Innern von Baryonen, also auf extrem kurzen Reichweiten, aber dabei handelt es sich nicht um abstoßende, sondern um attraktive Kräfte.
 
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kirk11

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Deswegen wiederhole ich meine Frage an dich: Bin ich, deiner Meinung nach, nun im Zentrum oder nicht?

Viele Grüße
Alex
Nicht im Zentrum...

Natürlich weiß ich auch nicht was rund um den Urknall passiert ist und kann nur Mutmaßungen darüber anstellen.

Aber wenn man einmal das Szenario durchspielen würde, dass diese vermutete Singularität vergleichbar mit der Singularität eines SL wäre, nur halt ein paar Dimensionen mächtiger als das größte bekannte SL, dann würden sich solche Fragen wohl von selbst beantworten.

Die (alternative) Schöpfung / Entstehung des Weltalls quasi aus dem Nichts (in Hinsicht auf Raumzeit und Materie) erscheint mir nur dann eventuell plausibel, wenn man einen religiös-esoterischen Zugang dazu hat - aber keinen wissenschaftlichen...
 

Alexander_Funk

Mitglied
Das kann aber nicht stimmen, weil der Raum, der mich gerade umgibt, in der Urknall-Singularität entstand. Und du schreibst selbst:
Für mich ist das Zentrum dort, wo sich die Singularität zum Zeitpunkt des Urknalls befunden hat.
Kannst du bitte deine Logik erklären und erklären, warum du dir selbst widersprichst?

Viele Grüße
Alex
 

PSM

Mitglied
Hallo Holger,

kurze Randbemerkung dazu:

Das Universum dehnt sich in keine höhere Dimension aus, sondern erzeugt den Raum in ein und derselben Dimension.
M.E. ist dieses Szenario nicht grundsätzlich ausgeschlossen und es gibt konkrete Modelle dazu (Stichtwort "Braneworldszenario"). (Wobei man dann wieder definieren müsste, was man mit "Universum" meint...) Aber du hast recht, dass das Luftballon-Modell insoweit unzulänglich ist, als es die Notwendigkeit eines umgebenden Raumes suggeriert. So ist das eben, wenn man abstrakte/mathematische Dinge veranschaulichen will...

Beste Grüße
Patrick
 

holger_merlitz

Mitglied
Das stimmt, Patrick, die 'Braneworld' wäre ein Modell, in dem das Universum vollkommen andere Eigenschaften hätte. Ich mag diese String-basierten Ansätze zur Modellierung der Welt, weil sie vielen Dingen neue Perspektiven bieten (etwa: Dunkle Materie ist nur eine Massenansammlung auf einer benachbarten Brane, dunkle Energie ein Feld, das bei der Annäherung an eine andere Brane entsteht, etc..).

Ob diese Modellierungen irgendetwas mit der Realität zu tun haben, steht jedoch in den Sternen ...

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Kannst du bitte deine Logik erklären und erklären, warum du dir selbst widersprichst?

Viele Grüße
Alex
Nach meiner Meinung widerspreche ich mir nicht, nach Deiner schon...
...ich bitte Dich eine andere Anschauung auch einfach mal so stehen zu lassen, ich behaupte ja nicht dass ich das Wahrheits-Monopols besitze... ;)

Aber ich kann meine Überlegungen gerne noch einmal kurz darstellen:

Es heißt Urknall (oder auch auf Englisch 'Big Bang') - eigentlich recht eindeutig.
Interessant dass man in diesem Zusammenhang dann nicht den Ausdruck 'Explosion' in den Mund nehmen soll...
Und nach meiner Einschätzung ist die Bezeichnung 'Explosion' aber eben durchaus gerechtfertigt - zumindest ist dies die für mich wahrscheinlichste Erklärung.

Eine für uns unvorstellbare gewaltige Singularität ist (z.B. wegen Überdrucks) explodiert - die Koordinaten dafür ließen sich genauso festlegen wie bei einer hypothetischen Explosion eines SL.

Was soll denn nach Deiner Ansicht den Urknall ausgelöst haben ?
 

Alexander_Funk

Mitglied
Was soll denn nach Deiner Ansicht den Urknall ausgelöst haben ?
Da kann ich dir ehrlich sagen, dass ich es nicht weiß. Und ich kann damit leben. Dafür muss ich keine Modelle oder sonstige Sache ausdenken.

Du leider beantwortest meine Frage gar nicht.
Du sagst eine Sache: Das Zentrum ist in der Urknall-Singularität. Und auf der andere Seite der Raum, der mich gerade umgibt, entstand in dieser Urknall-Singularität (wo sonst? Es gibt gar keinen Raum außerhalb der Singularität). Also befinde ich mich nach deiner Logik im Zentrum.
Du widersprichst dir dann selbst und sagst, dass ich mich doch nicht im Zentrum befinde.
Und bist nicht mal ehrlich zu dir selbst, um zu zugeben, dass du dir selbst widersprichst.

So wirst du leider in deinen Widersprüchen gefangen bleiben.

Viele Grüße
Alex
 

holger_merlitz

Mitglied
Nach meiner Meinung widerspreche ich mir nicht, nach Deiner schon...
...ich bitte Dich eine andere Anschauung auch einfach mal so stehen zu lassen, ich behaupte ja nicht dass ich das Wahrheits-Monopols besitze... ;)

Aber ich kann meine Überlegungen gerne noch einmal kurz darstellen:

Es heißt Urknall (oder auch auf Englisch 'Big Bang') - eigentlich recht eindeutig.
Interessant dass man in diesem Zusammenhang dann nicht den Ausdruck 'Explosion' in den Mund nehmen soll...
Und nach meiner Einschätzung ist die Bezeichnung 'Explosion' aber eben durchaus gerechtfertigt - zumindest ist dies die für mich wahrscheinlichste Erklärung.

Eine für uns unvorstellbare gewaltige Singularität ist (z.B. wegen Überdrucks) explodiert - die Koordinaten dafür ließen sich genauso festlegen wie bei einer hypothetischen Explosion eines SL.

Was soll denn nach Deiner Ansicht den Urknall ausgelöst haben ?

Es bringt halt nichts, sich an Wörter zu klammern. Dieser 'Urknall' war ein hoch komplexer Vorgang, dessen Details weder heute noch in 100 Jahren vollständig verstanden sein werden. 'Urknall' ist nur ein Wort, mehr nicht. Versuche, eine passendere Bezeichnung zu finden, vielleicht fällt Dir etwas ein?

Die 'Anfangssingularität' in der Anfangsphase des Urknalls hat auch nichts mit einem schwarzen Loch zu tun, weil es keinen Ereignishorizont gab. Es gab auch keinen Überdruck (Druck auf was? auf den Rand des Universums?). Ein Universum, in dem ein sehr hoher Druck herrscht, würde sogar kollabieren, nicht expandieren - denn Druck ist Energiedichte und die führt mit den Einsteingleichungen zu einem gravitativen Kollaps.

Beim Urknall entstand Raum - warum das so war, wissen wir noch nicht. Man darf nicht der Versuchung unterliegen, hier anschauliche Bilder einzusetzen - dieser Vorgang ist nicht anschaulich vorstellbar, und die Wissenschaft wird zunächst erst die mathematischen und physikalischen Grundlagen schaffen müssen, um diesen Prozess überhaupt beschreiben zu können. Danach wird man versuchen, diesen Prozess in etwas anschaulichere Bilder zu packen, aber ob das überhaupt gelingen wird?

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Zum Thema DE:

wenn die hier vertretene Meinung stimmen sollte - DE wirkt 'nur' (expansiv) auf den Raum, nicht aber auf Materie, dann würde ich vom Begriff Energie weg gehen.

Sondern DE eher als eine immanente Eigenschaft des Raumes definieren, welche unterhalb einer gewissen Raumdichte zum Tragen kommt und in der Wirkung die Ausdehnung des betreffenden Raumabschnitts vergrößert.

Wie das funktioniert und warum dies ab einer gewissen Raumdichte nicht mehr stattfinden würde - das wäre zu erklären / zu erforschen.

Weil z.B. der Bereich von Galaxien soll ja von dieser Raum-Expansion ausgenommen sein.

Bei einer weitgehend homogen verteilten Energie würde ich keine Erklärung dafür finden, warum diese im Vakuum (bzw. in Voids) wirkt und z.B. in Galaxien (oder auch größeren gravitativ gebundenen Strukturen) nicht.
 

Alexander_Funk

Mitglied
Es heißt Urknall (oder auch auf Englisch 'Big Bang') - eigentlich recht eindeutig.
Interessant dass man in diesem Zusammenhang dann nicht den Ausdruck 'Explosion' in den Mund nehmen soll...
Wenn ich jetzt anstatt »Urknall« »Blaue Fee« dazu sagen würde. Physikalisch würde daran nichts ändern.
Aber würdest du dann hier fragen, welche Haarfarbe die blaue Fee hat?

Es heißt ja schließlich Blaue Fee - eigentlich recht eindeutig. Oder?
Und dann würdest du hier sagen: Interessant dass man in diesem Zusammenhang dann nicht den Ausdruck 'Haarfarbe' in den Mund nehmen soll...

Es heißt zwar UrKNALL, hat aber mit der Explosion oder Knall gar nicht damit zu tun. Es ist komplett anderes Ereigniss. Auch ist es kein schwarzes Loch.

Viele Grüße
Alex
 

holger_merlitz

Mitglied
Bei einer weitgehend homogenen Energie würde ich keine Erklärung dafür finden, warum diese im Vakuum (bzw. in Voids) wirkt und z.B. in Galaxien (oder auch größeren gravitativ gebundenen Strukturen) nicht.
Das ist ein Missverständnis: Der Raum dehnt sich überall, aber diese Dehnung schafft es nicht, Objekte zu bewegen, die durch Kraftfelder aneinander gebunden sind. Harrison in seinem Buch versucht das folgende, anschauliche Modell: Der Raum ist ein Tischtuch aus Gummi, eine Galaxie ist eine kleine Scheibe, die man sich aus Pappe ausgeschnitten hat. Legt man die Scheibe auf das Tischtuch und dehnt es nach allen Seiten, so bleibt die Pappscheibe unbehelligt, der 'Raum' gleitet bei der Expansion unter der Scheibe durch. Nun legt man mehrere solcher Scheiben auf das Tischtuch. Diese Scheiben entsprechen einander weit entfernter Galaxien, die nicht mehr gravitativ gebunden sind. Diese Scheiben entfernen sich voneinander, wenn das Gummituch gedehnt wird.

Das Modell hinkt, wie jedes Modell, aber es zeigt einen Grundsatz: Sind Objekte gebunden, so beeinflusst die Expansion des Raumes nicht deren Erscheinung, sind sie jedoch unabhängig, dann entfernen sich sich voneinander, wenn der Raum sich zwischen ihnen dehnt.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
@ Alexander_Funk

Mag sein, dass ich damit vollkommen falsch liege, aber ich definiere den Urknall als eine Explosion und jede Explosion hat einen Explosionsort - und das ich es was ich für
das Zentrum halte.
Wenn z.B. eine Autobombe explodiert dann ist das (Explosions-)Zentrum dort wo das Auto stand und nicht (auch) dort wo die einzelnen Teile hinfliegen.

Ich habe übrigens nie behauptet dass der Urknall etwas direkt mit einem SL zu tun hat, sondern nur erwähnt dass in beiden Fällen eine Singularität im Spiel ist.
 

kirk11

Mitglied
Wie kann sich der Raum quasi 'unterhalb' einer Galaxie dehnen und die Galaxie macht diese Bewegung nicht mit ?

Sie befindet sich ja in genau diesem Raum - oder gibt's da irgendeine weitere Dimension von der ich noch nichts weiß ? :)
 

holger_merlitz

Mitglied
Wie kann sich der Raum quasi 'unterhalb' einer Galaxie dehnen und die Galaxie macht diese Bewegung nicht mit ?

Sie befindet sich ja in genau diesem Raum - oder gibt's da irgendeine weitere Dimension von der ich noch nichts weiß ? :)
Irgendwo muss es einen Kipppunkt geben, an dem die Expansion des Raumes über die gravitative Anziehung siegt. Wir beobachten Galaxiencluster, die zusammen bleiben, ebenso Supercluster, aber darüber hinaus beobachtet man nur noch die Expansionsbewegung. Wäre die Hubblekonstante um den Faktor 10 größer, dann hätten wir vielleicht keine Supercluster mehr, weil auf dieser Skala dann bereits die expansive Drift über die Gravitation siegen würde. Aber so, wie es ist, passiert eher das Folgende: Die Expansion versucht, zwei noch schwach gebundene Galaxien eines Clusters voneinander zu trennen, aber diese fallen wieder zurück auf den ursprünglichen Abstand, weil die Gravitation sie zusammenhält. Der Virialsatz bestimmt, welchen Durchmesser ein gebundener Cluster bestimmter Masse und kinetischer Energie haben muss, die Expansion ändert nichts daran.

Der Raum dehnt sich also, die Effekte sind aber auf der Größenordnung einer Galaxie verschwindend klein und haben daher keinen Einfluss auf Struktur und Dynamik der Galaxie. Ich bin sicher, dass man so etwas mit den Einsteingleichungen auch quantitativ ausrechnen könnte, und dass das auch schon gemacht wurde.

Viele Grüße,
Holger
 

Alexander_Funk

Mitglied
Irgendwo muss es einen Kipppunkt geben, an dem die Expansion des Raumes über die gravitative Anziehung siegt. Wir beobachten Galaxiencluster, die zusammen bleiben, ebenso Supercluster, aber darüber hinaus beobachtet man nur noch die Expansionsbewegung. Wäre die Hubblekonstante um den Faktor 10 größer, dann hätten wir vielleicht keine Supercluster mehr, weil auf dieser Skala dann bereits die expansive Drift über die Gravitation siegen würde. Aber so, wie es ist, passiert eher das Folgende: Die Expansion versucht, zwei noch schwach gebundene Galaxien eines Clusters voneinander zu trennen, aber diese fallen wieder zurück auf den ursprünglichen Abstand, weil die Gravitation sie zusammenhält. Der Virialsatz bestimmt, welchen Durchmesser ein gebundener Cluster bestimmter Masse und kinetischer Energie haben muss, die Expansion ändert nichts daran.

Der Raum dehnt sich also, die Effekte sind aber auf der Größenordnung einer Galaxie verschwindend klein und haben daher keinen Einfluss auf Struktur und Dynamik der Galaxie. Ich bin sicher, dass man so etwas mit den Einsteingleichungen auch quantitativ ausrechnen könnte, und dass das auch schon gemacht wurde.

Viele Grüße,
Holger
Hi Holger,

ist es heute berechnet, aber welcher Kraft (Zahl in Newton) fängt die Expansion zu überwiegen? Ist es 1 N, 20 N?

Viele Grüße
Alex
 
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