Ist denn der Luftballon innen leer?

Elias_Myers

Mitglied
Hallo zusammen,

vor ein paar Wochen sah ich im Fernsehen eine Dokumentation über das Universum.

Auf die Frage, wo denn der Urknall stattgefunden haben soll, wurde das so erklärt, dass man sich das wie einen Luftballon vorstellen muss, der immer mehr aufgeblasen wird.

Um sich das besser vorstellen zu können, hat der Physiker Galaxien auf den Ballon gemalt und ihn dann pö a pö aufgeblasen.

Gestern Abend kam mir dann die Frage, ob denn dann im inneren des Universums überhaupt was ist.

Ich meine damit was, was man auch sehen kann, sprich Galaxien usw.

Eigentlich nicht, oder?

Bin mal gespannt, wie ihr das seht!

Bis bald,

Tobias
 

Nasus

Mitglied
Hi Tobias,

es ist nur ein Modell, das zudem nur den Rand des Universums zeigt. Mit einem großen Loch zum Reinpusten. Eine Mehlexplosion im Vakuum wäre vielleicht besser, aber hätte dann wieder andere Probleme... und einen Ballon aufzupusten ist im Studio deutlich leichter umzusetzen.

cs
Jürgen
 

Ueberlaeufer

Mitglied
Ein etwas anschaulicheres Modell ist das des Rosinenkuchens beim Backen. Anfangs sind die Rosinen im Kuchen eng zusammen (sie entsprechen z.B. den Galaxien). Beim Backen geht der Teig auf und alle Rosinen entfernen sich voneinander. Möglicherweise entspricht dann die Hitze des Backofens der Dunklen Energie.
 

Marty_McFly

Mitglied
Ich hätte gesagt, die Oberfläche des Ballons in 2D ist der uns bekannte 3D-Raum, aber sie ist nicht straff gespannt sondern faltig so dass Reisen durch Wurmlächer möglich sind. Der Kuchen passt nicht, da der Ballon auch im Inneren den 3D-Raum darstellen würde.
 

Optikus

Mitglied
Moin,

für den ersten Schritt ist der Kuchen allerdings anschaulicher, wenngleich nicht exakt.

CS
Jörg
 

mbba18

Mitglied
Hallo,

das mit dem Kuchen halte ich auch für eine bessere Visualisierung, dessen was da "Oben" abgeht.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Auf die Frage, wo denn der Urknall stattgefunden haben soll, wurde das so erklärt, dass man sich das wie einen Luftballon vorstellen muss, der immer mehr aufgeblasen wird. Um sich das besser vorstellen zu können, hat der Physiker Galaxien auf den Ballon gemalt und ihn dann pö a pö aufgeblasen.
Bei dieser Veranschaulichung besteht der Raum nur aus der zweidimensionalen Oberfläche des Ballons. Man könnte es sogar eindimensional erklären mit Käfern auf einem auseinander gezogenen Gummiband. In beiden Fällen würde eine Betrachtung von dreidimensionalen Eigenschaften wie die Frage nach dem Inhalt des Ballons oder der räumlichen Umgebung des Gummibandes die dimensionalen Vorgaben sprengen. Es wäre analog zur Frage, was sind die vierdimensionalen Eigenschaften eines gewöhnlichen dreidimensionalen Würfels? Mathematisch kann man solche Betrachtungen in beliebigen Dimensionen anstellen, siehe Hyperwürfel - die Frage ist aber Cui bono?
 

Inaktiver Benutzer 123

Genau solche "Modelle" sind wenig hilfreich. Ich würde es sogar "Wissenschaftspopulismus" nennen.

Grüße & CS
Michael
 

gutmensche

Mitglied
Gestern Abend kam mir dann die Frage, ob denn dann im inneren des Universums überhaupt was ist.
Hello Tobias,
Eine aehnliche Idee ist Im ALMA thread (alternative theories) auf sciforums entwickelt worden, In diesem Modell started die Blase von einem Zeitpunkt aus, und erweitert sich in die Zukunft hinein. Die Zeit ist als unendliche 1ste Dimension gesehen, das Innere des "Ballons", die Vergangenheit des Universums ist leer, aber Photons von der Geschichte kommen immer noch an, aus dem juengeren, damals kleinerem All. Keine Angst zu haben, keiner kann zurueckgehen und die Urgrossmutter vor unserer Geburt verschwinden lassen.- Was wir hinterlassen haben ist wirklich leer wie ein Gausskaefig. Alles im ALL ist in die Zukunft, nach Aussen gerichtet, wie ein Tangent. Dass wir alle Bilder aus der Vergangenheit erhalten, bedeutet nicht, dass diese noch besteht.
Gruesse guenter g.
 
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DocHighCo

Mitglied
Hallo,

das ist die Gefahr beim Luftballonmodell - der "Raum" (Luftballonoberfläche) dehnt sich nicht nur aus, sondern ist auch noch gekrümmt und schließt sich deshalb wieder. Eine unendlich große Gummimembran (Brane-Universum?) wäre wie das Gummiband dann die besserere Analogie. Dann gäbe es aber wieder ein "oben" und "unten" oder "links" und "rechts".
Man könnte ja auch behaupten der Raum bleibt konstant und alles darin schrumpft inkl. der Lichtgeschwindigkeit. Wäre mal lustig zu schauen, was für ein kosmologisches Modell man auf dieser Basis aufbauen könnte (das ist mehr scherzhaft gemeint).
Diese Sachen entziehen sich leider unseren Alltagsvorstellungen.

Gruß

Heiko

PS: Und ich wette, auf all das hatte Bode schon die Antwort :D
 

Optikus

Mitglied
Genau solche "Modelle" sind wenig hilfreich. Ich würde es sogar "Wissenschaftspopulismus" nennen.

Grüße & CS
Michael
Hallo, da magst Du Recht haben, für denjenigen, dem die Vorstellung vieldimensionaler Räume mangels Kenntnis unzugänglich ist die die Vorstellung der Raumeigenschaften zunächst schwer darzustellen, da immer der Empfänger der Botschaft bestimmt, was ankommt, ist die Ungenauigkeit des Modells zugunsten der Verständlichkeit m.E. nachrangig, es geht ja nicht um eine tiefgreifende Diskussion des Themas ...

CS
Jörg
 

winnie

Mitglied
Moin Jürgen!

> Eine Mehlexplosion im Vakuum wäre vielleicht besser

Sowas funktioniert mangels Sauerstoff nicht.

Wenn man das dreidimensionale Ausdehnen des Weltraums "nur" durch ein zweidimensionales Modell erklären will, stößt man - wie auch hier im Thread zu sehen - auf Vorstellungsprobleme mancher Leute. Bei dem 2D-Modell existiert die dritte Dimension (das luftgefüllte Innere) eben nicht. - und schon hakt es bei einigen aus.
Da ist das "Kuchenmodell" eher nachvollziehbar, vorausgesetzt, der / die / das Gegenüber kann sich überhaupt vorstellen, sich im Innern eines Kuchens im Innern eines Ofens zu befinden. :LOL:

Die "Dunkle Energie" wäre im Übrigen eher die Hefe, denn nur durch Hitze geht ein Kuchen nicht auf. Durch Hitze wird er eher zur "Dunklen Materie" und wandert im hohen Bogen (Wurfparabel ) in den Mülleimer (Schwarzes Loch). SCNR o_O

Frage ist auch, ob die "Zweidimensioniker" überhaupt die Krümmung der Ballonoberfläche als Krümmung der 2. in die 3. Dimension (den Raum) wahrnehmen. Wenn wir platt auf der Erde stehen, erscheint und die auch nicht auf den ersten Blick als kugelrund.
 

gutmensche

Mitglied
Bei dieser Veranschaulichung besteht der Raum nur aus der zweidimensionalen Oberfläche des Ballons
Peter,
Gute a priory Feststellung. Als solche kann das Model keine Kuchen- oder Mehlexplosion sein, denn in diesem Falle waere noch eine bestimmter Ort als Mittelpunkt vorhanden, waerend fuer uns, als Beobachter, das All so aussieht, als wir im Mittelpunkt waeren, und natuerlich auch sind, denn wer nicht im Urknall war, kann nicht hier auf der Ballonblase sein.
Was die "Schwarze Energie" (beschleunigte Ausdehnung) anbelangt,
Energie kann weder zerstoert noch geschaffen werden, so muss ewig sein. und Zeit brauchen in der sie unendlich lange besteht.
Der Anfang Masse in der Ballonoberflaeche, der Urknall, hat etwas dieser lange vorhandenen Urenergie verbraucht. Aber weil die Blase sich weiter durch die Zeit ausdehnt, muss noch weiterhin Urenergie vom Universum aufgenommen werden.
Die Zukunftszeit hat immer noch Energieinhalt.

Und ich wette, auf all das hatte Bode schon die Antwort
Heiko,
Es ist eine Zeitfrage. Nicht Bode, sondern des Bodens, der Basis. Wenn es erlaubt waere, (und der richtige Platz waere) wuerde ich diese Hauptpunkte hier vom langen "ALMA" thread als Neuthema aufmachen.
Danke, Gruesse, vom kleinen guenter, dem Bodebote.
 
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Inaktiver Benutzer 123

>>der Urknall hat einige dieser lange vorhandenen Urenergie verbraucht<<

Der "Urknall" hat nichts verbraucht. Auch hat nichts geknallt. Denn für einen Knall müsste Raum vorhanden gewesen sein sein.
Der Raum war aber nicht vorhanden, sondern nur die Energie selbst. Zu userem Glück wurde eine Singularität durch zufällige "Verunreinigung" geschaffen. Die göttliche Verunreinigung? Vorstellen kann man sich so etwas mit unterkühltem Wasser. Nur dass dieser Vergleich, sofort auch, beginnt zu hinken. Denn mit fehlenden physikalischen Maßstäben, es gab schlicht weg keine, auch kein Wasser, noch Temperatur.

Grüße
Michael
 
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M_Hamilton

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Der Luftballon ist eine 2-Sphäre S^2. Der analoge 3-dimensionale Raum ist die 3-Sphäre S^3.

Wikipedia: Sphäre (Mathematik)

Wikipedia: 3-Sphäre

Typische Räume M, die man in kosmologischen Modellen betrachtet, sind

M = S^3 (geschlossenes, endliches Universum)

M = R^3 oder H^3 (offene und unendliche Universen).

Die 4d-Raumzeit ist dann

X = (0,+infty) x M

mit dem Zeitintervall (0,+infty) und dem Urknall zur Zeit t=0 (bei Big Crunch Modellen ist die rechte zeitliche Grenze ein Zeitpunkt T<+infty).

Der Raum M ist übrigens nicht zeitabhängig, sondern immer derselbe. Was von der Zeit t abhängig ist, ist die Metrik auf dem Raum M (mit der man Längen und Winkel von Vektoren und damit den Abstand zwischen Punkten berechnen kann). Die Metrik auf M ist die Einschränkung der Raumzeit-Metrik auf X.

Wikipedia: Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker metric

Dass sich das Universum mit der Zeit ausdehnt, bedeutet, dass der Abstand zwischen zwei festen Punkten im Raum M von der Zeit t abhängt (und bei einer Ausdehnung mit der Zeit größer wird). Dass sich die Galaxien voneinander entfernen, kommt also nicht daher, dass sie durch den Raum fliegen, sondern (idealisiert) sind sie feste Punkte im Raum, deren Abstand zeitabhängig ist, wegen der Zeitabhängigkeit der Metrik auf M.

Wenn man in der Zeit zurückgeht, wird der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten im Raum M immer kleiner bis er im Urknall 0 wird. Dadurch wird auch die Materiedichte im Urknall unendlich. Direkt nach dem Urknall war der gesamte Raum M schon vorhanden, nur war der Abstand zwischen den Punkten sehr klein. (Der Urknall selbst ist nicht Teil dieses klassischen Modells, deshalb enthält das Zeitintervall (0,+infty) nicht die 0.)

Durch die Zeitabhängigkeit der Metrik kann übrigens die Krümmung der Raumzeit ungleich Null sein, selbst wenn die Krümmung des Raums Null ist. Die Materie im Universum bestimmt die Krümmung der Raumzeit-Metrik durch die Einstein-Feldgleichungen.

Gewöhnliche Materie dünnt sich mit der Ausdehnung des Raums aus: Wenn sich das Volumen des Raums verdoppelt und dieselbe Masse an Materie enthält, wird die Massendichte (bzw. Energiedichte nach E=mc^2) halbiert.

Dunkle Energie ist besonders, da ihre Dichte immer gleich bleibt, selbst wenn sich das Volumen des Raums vergrößert. Deshalb ist die Dunkle Energie eine "Vakuumenergie".

Da sich die Dichte der gewöhnlichen Materie mit der Ausdehnung des Universums immer weiter ausdünnt und die Dichte der Dunklen Energie konstant bleibt, wird irgendwann die Dunkle Energie die dominierende Energieform.

Die Dichte der Dunklen Energie ist übrigens extrem klein (Hierarchieproblem der Dunklen Energie). Dass sie trotzdem ca. 70% der Gesamtenergie im Universum ausmacht, kommt daher, dass sie überall im Raum konstant ist, während die gewöhnliche Materie in den Galaxien konzentriert ist.

Viele Grüße
Mark
 

gutmensche

Mitglied
Der Raum war aber nicht vorhanden, sondern nur die Energie selbst.
Michael,
sehr gut. Die Energie kann aber nur vorhanden sein, wenn sie dazu Zeit hat. Wenn Energie und Zeit unzerstoerbar sind, daher ungeschaffen, sollten sie beide immer da gewesen sein, in der Ur- Energiezeit, im Ur- Zeitraum.** Die Knall-Wortpraegung war ja anfaenglich als Witz gedacht. Man koennte sich den BB (not Big Bang aber Big Beginning) als umwandlung von (einiger) Energie in Masse vorstellen wie in CERN.
** Energie war in der Urzeit, wir leben in der Uhrzeit, aka Raumzeit vom Einstein.
Wuerde gerne mit Dir auf sciforums.com "ALMA" mitreden.
gruesse, guenter
 

Okke_Dillen

Mitglied
Energie.... ist Energie nicht eine zeitabhängige Größe? Wenn ohne Raum auch keine Zeit und ohne Zeit keine Energie....
Wenn es diese gab, dann muß unterhalb der Quantisierungsschwelle eine negative Zeit existieren... oder?
 

Inaktiver Benutzer 123

Nun, wenn man sich Energie als zeitabhängige Größe vorstellt, befindet man sich in der "nachknall Zeit".
Sozusagen das Eis im Wasser, dachdem ein Blödmann, in dem Labor mit dem unterkühletem Wasser, die Tür zugeschlagen hat.

Zum Glück leben wir in einem jungem Universum und haben noch genug Zeit zum diskutieren ;-)

Grüße
Michael
 
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M_Hamilton

Mitglied
Zu dem Luftballon-Modell:

Die Metrik auf dem 2d-Luftballon ist zeitabhängig, da der Abstand zwischen zwei festen Punkten von der Zeit abhängt. Die Zeitabhängigkeit kommt daher, dass der Luftballon sich im umgebenden Raum ausdehnt. Die Metrik auf dem Ballon ist die Einschränkung der festen Metrik auf dem umgebenden Raum.

Im üblichen kosmologischen Modell ist die Metrik auf dem 3d-Raum direkt gegeben und kommt nicht von einem umgebenden Raum (die Metrik kommt von der 4d-Raumzeit, aber nicht von einem 4d-Raum).

Der Urknall im Luftballon-Modell entspricht dem Zeitpunkt t=0, in dem der Ballon ein Punkt ist. Die mathematische Beschreibung ist dort offensichtlich singulär und kann erst ab einem beliebig kleinen t>0 starten, in dem der ganze Ballon schon vorhanden (aber sehr klein) ist.

Viele Grüße
Mark
 

gutmensche

Mitglied
Dunkle Energie ist besonders, da ihre Dichte immer gleich bleibt, selbst wenn sich das Volumen des Raums vergrößert. Deshalb ist die Dunkle Energie eine "Vakuumenergie
Mark,
richtig, Aber, In der "alternativen Theorie" sciforums, "ALMA", ist die sogenannte "DE" as Ur-, Vor- dem- Grossen Anfang als schon vorhanden angesehen.
Da sich das Universum (die Ballonhuelle) sich in diesen Urraum mit Urenergie hinein ausdehnt, muss ja der gesamte Energiehaushalt ansteigen.
Diese Idee ist, das die Dunkle Energie nicht nur innerhalb sondern auch vor und ausserhalb des Ballonhautuniversums ist.
Gruesse, guenter.
 

Inaktiver Benutzer 123

Wenn man das Nichts nicht akzeptieren kann, bedarf es der dunklen Energie. Einfacher und sogar sichtbar, ordnet sich die Masse (ak geronnene Energie) wie ein Metallgitter im Universum. Der "Rost der Zeit" (Schwarze Löcher) lässt es wieder verschwinden. Wenn die Energie und somit auch die Materie "verbraucht" ist, bleibt kein Raum. Weshalb ist es so? Weil das Nichts keine physikalischen Qualitäten besitzt.

Grüße
Michael
 

Inaktiver Benutzer 123

Jede Form von Materie ist die Vorstufe zum Nichts. ;-) Somit hebt sich die Schöpfung selbst auf und alle Dinge befinden sich zu ihrer "Zeit" an dem "Ort", an dem sie sich befinden müssen. Nebst mein durchlässiges Geflecht von Materie, welches die "Zeit" nicht überleben wird ;-)
 
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Inaktiver Benutzer 123

Wenn wir bei der Raumkrümmung, ab gewisser Größe, ankommen, klinke ich mich wieder ein!
 

Inaktiver Benutzer 123

Ach so, ja. Das Luftballon Modell sugestiert, dass wir uns auf der Hülle befinden. Deshalb kann es nicht taugen. Nicht einmal für 5 jährige Kinder!

Grüße
Michael
 

gutmensche

Mitglied
Ach so, ja. Das Luftballon Modell sugestiert, dass wir uns auf der Hülle befinden.
Michael,
nicht auf der Huelle, in der Huelle. Alles ist drin. Denn: Alle Materie ist seit dem Grossen Beginn die gleiche Strecke durch die Zeit gezogen, daher im gleichen Alter, ~ 13.8 Billionen Jahre. In der "nachknall Zeit" in der Huelle, und auf dem Weg in die Zukunft.
Was interessant ist, ist die "vorknall Zeit" die immer noch da draussen da ist, auch Zukunft genannt.
gruesse, guenter.
 

gutmensche

Mitglied
Energie.... ist Energie nicht eine zeitabhängige Größe? Wenn ohne Raum auch keine Zeit und ohne Zeit keine Energie....
Wenn es diese gab, dann muß unterhalb der Quantisierungsschwelle eine negative Zeit existieren.
O D
Energie ist ungeschaffen, unzerstoerbar. Ihre Existenz verlangt das da mit Energie auch Zeit dasein muss, "Vor dem Urknallt" sozusagen. oder einfacher: In der Energiezeit. Das bedeuted nicht, dass, wie beim Thermometer, Zeit ins negative geht. In der grossen, ewigen Zeit hat in einem kleinen Punkt das Universum angefangen. Der Punkt ist heute wieder leer, ( im Zentrum des leeren Modellballons). Alle Materie ist in der Ballonhuelle, sie war nach allen Seiten fuer ~ 13.8 Milliarden Jahre ( Danke OLI ) durch die Zeit raus gezogen, und geht ungehemmt in die Zukunft weiter. Zeit ist als erste Dimension einfach da, war immer, weder positiv noch negativ.
Die Zukunft ist die selbe Zeit die schon vor dem Uranfang, energiereich vorhanden war. No#1 in "ALMA" were in English lesen will.
Gruss guenter.
 
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Ueberlaeufer

Mitglied
Ich denke, wir verirren uns da in Details. Jeder Vergleich wird hinken, wenn wir nur hinlänglich genau hinsehen. Ein Vergleich ist ja im Wesentlichen nichts anderes als ein Modell. Das genaueste Modell, das wir vom Kosmos haben können, wird immer ein mathematisches sein. Wer aber die nicht-trivialen mathematischen Grundlagen nicht beherrscht, für den ist dieses Modell nicht verständlich. Es stellt sich bei einem Modell die Frage, was es darstellen soll, welchen Teilaspekt es erklären soll. Da erscheint mir für die dreidimensionale Ausdehnung - also warum sich auf großen Maßstäben alles von allem entfernt - das Kuchenmodell als anschaulicher. Es geht dem Threadersteller, glaube ich, weniger darum, sämtliche Aspekte der Kosmologie in einem Modell darzustellen, als vielmehr darum, allein die Ausdehnung anschaulich zu erklären. Im Kuchen hat man natürlich das Zusammenspiel zwischen Backofenhitze und Hefe und man könnte argumentieren, dass wir bei der Suche nach der dunklen Energie auch auf der Suche nach der Hefe sind (was treibt den Kuchen auseinander). Auch da finde ich das Kuchenmodell nicht so schlecht, da man meinen könnte, dass die Hitze/dunkle Energie in Raumausdehnung/Vergrößerung des Kuchens umgewandelt wird. Ob dadurch irgendwelche Metriken richtig oder falsch dargestellt werden, versteht der Laie ja so oder so nicht.

-Erich
 

DocHighCo

Mitglied
Das Universum ist der Gugelhupf eines höherdimensionalen Wesens. Das ist doch auch eine tröstliche Vorstellung und gibt dem Dasein wenigstens etwas Sinn.

Heiko
 
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