Gedanken über den Urknall

Rainer schrieb:
Ich meinte schon die guten, auch Josef spricht vom heißen Urknall und Singularität

Dann muss er eine gute überzeugende Begründung haben....


Das wäre ganz was Neues ....
Nee sicher nicht. Strukturen könne sich maximal immer nur innerhalb einer Hubblesphäre bilden.
Man geht davon aus, dass das Universum in der einfachsten Modellierung eine dreidimensionale Sphäre bildet, also wie die zweidimensionale Oberfläche der Erdkugel.
Sollte es wirklich flach sein (oder gar hyperbolisch), dann wäre es unendlich groß. 
 

Ach sooo, haha. Danke. (Singularität steht nicht nur bei Big Bang Englisch, meine ich, aber ich gehe seit längerem von anderem aus - müsstest du wissen.

Ich denke, eines ist klar, man muss den Urknall - den Beginn - quantenmechanisch erklären auch wenn man der Übergang zu "makro" mathematisch (derzeit) nicht in eine TOE zu packen ist. (Wahrscheinlich nur wegen der Unschärferelation - deshalb ist der Urknall nicht genau zu benennen, also mit Tag und Uhrzeit, hahaha, aber, allein aus praktischen Gründen, rechnen wir, mit verschiedenen H0 zwar - und geben das Alter jedenfalls mit 13,7 oder 13,8 an. Völlig ausreichend.

Dann kennst du Riess' Arbeiten nicht.

Außerdem, so traurig es ist, wir leben, und mehr noch künftig, in einem dunklen Zeitalter, auch und besonders in der Wissenschaft.

Cosmologists often work with space-like slices of spacetime that are surfaces of constant time in comoving coordinates. The geometry of these spatial slices is set by the density parameter, Omega, defined as the average matter density of the universe divided by a critical value. This selects one of three possible geometries depending on whether is equal to, less than, or greater than 1. These are called, respectively, the flat, open and closed universes.[77] Observations, including the Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), and Planck maps of the CMB, suggest that the universe is infinite in extent with a finite age, as described by the Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) models.[78][79][80][81] These FLRW models thus support inflationary models and the standard model of cosmology, describing a flat, homogeneous universe presently dominated by dark matter and dark energy.[82][83] 

en.wikipedia.org/wiki/Universe

Wenn ich mich festlegen müsste, und nicht noch einmal nachlese, dann gehe ich davon aus, dass das Universum euklidisch nahezu flach ist und damit unendlich groß sein könnte…

…wurden neben einem flachen unendlichen Universum viele andere Formen vorgeschlagen, darunter beispielsweise eine Hypertorusform oder auch die in populärwissenschaftlichen Publik…
Im Lambda-CDM-Standardmodell wird daher meist eine flache Geometrie mit unendlicher Ausdehnung betrachtet…
de.wikipedia.org/wiki/Universum

Das Universum hat keine dreidimensionale Sphäre, die neuesten Daten* legen das nicht nahe. Eine 3-Sphäre, eine höherdimensionale Entsprechung der Erdoberfläche, wäre ein geschlossenes Universum mit positiver Krümmung (Ω > 1).
Natürlich sind auch kompakte Topologien für den Raum möglich wie Torsi/Kugeln...

Planck-Daten und *neuere Messungen - ATC/Atacama Cosmology Telescope oder DESI 2024: deuten darauf hin, dass das Universum eine nahezu flache Geometrie aufweist. Dies bedeutet, dass die Gesamtkrümmung des Universums sehr gering ist, was mit einem unendlichen oder sehr großen Universum konsistent wäre.
... zeigen, Ω ≈ 1, was gegen eine 3-Sphäre spricht.
Wäre das Universum minimal gekrümmt sein, könnte es auch endlich, aber riesig sein
Wäre es hyperbolisch, könnte es ebenfalls unendlich groß sein, aber mit einer ganz anderen Geometrie.

Fazit:

Die aktuell favorisierte Modellierung geht von einem nahezu flachen Universum aus, was stark für Unendlichkeit spricht.
Ein geschlossenes, kugelförmiges Universum ist derzeit nicht durch Daten gestützt.
 

Mondlicht2 schrieb:

Das Universum hat keine dreidimensionale Sphäre, die neuesten Daten* legen das nicht nahe.

Sie legen es zwar nicht nahe, aber zumindest lassen sie die Möglichkeit offen:
 

Jene die das Flachheitsproblem mit der Inflation lösen wollen gehen nur davon aus dass das Universum flach aussieht, aber wenn es tatsächlich flach wäre würden sie das als Problem betrachten da sie keine Unendlichkeiten mögen. Wie gekrümmt es ist können sie nicht sagen, nur dass die Krümmung nicht größer als der Fehlerbalken sein darf.

Ob die mindestens 100 Milliarden Lichtjahre bis zur Antipode noch modern sind weiß ich nicht, das letzte Mal als ich auf Wikipedia gecheckt habe war es noch ±0.02 für Ωk aber vielleicht gibt es auch schon Messungen wo der Fehlerbalken für die Krümmung kleiner und der resultierende Mindestabstand zur Antipode größer ist.

Yukterez schrieb:Sie legen es zwar nicht nahe, aber zumindest lassen sie die Möglichkeit offen:

 Ja, genau, deshalb schrieb ich es auch, du musst es überlesen haben:

…wurden neben einem flachen unendlichen Universum viele andere Formen vorgeschlagen, darunter beispielsweise eine Hypertorusform oder auch die in populärwissenschaftlichen Publik…

Im Lambda-CDM-Standardmodell wird daher meist eine flache Geometrie mit unendlicher Ausdehnung betrachtet…
de.wikipedia.org/wiki/Universum

Mondlicht2 schrieb:

nahezu flach ist und damit unendlich groß sein könnte

Es ist nur dann unendlich groß, wenn es exakt flach wäre.
Da die Messungenauigkeit immer existiert, könnte man sich also nie sicher sein.
Nur wenn die Messung mehr als die Ungenauigkeit von der Flachheit abweicht, nur dann könnte man sich sicher sein, dass das Universum NICHT unendlich groß ist. Und ich denke, das könnten wir noch erleben.

Natürlich löst die Inflation auch das Horizontproblem.

Rainer Raisch post=8664 userid=21012

Mondlicht2 post=8659 userid=21008 nahezu flach ist und damit unendlich groß sein könnte

Es ist nur dann unendlich groß, wenn es exakt flach wäre.
Da die Messungenauigkeit immer existiert, könnte man sich also nie sicher sein.
Nur wenn die Messung mehr als die Ungenauigkeit von der Flachheit abweicht, nur dann könnte man sich sicher sein, dass das Universum NICHT unendlich groß ist. Und ich denke, das könnten wir noch erleben.

Natürlich löst die Inflation auch das Horizontproblem.

Auch hier ist es so - wie im anderen Thread, wo wir eine allgemeingültige Definition anzweifelten.

Es gibt verschiedene Modelle, aus egal was für Gründen, und basta!
Wer wann wo bei wem studiert hat könnte eine Rolle spielen, ob man Stringtheoretiker ist oder was auch immer, und überhaupt, ist doch eigentlich wurscht.

Ich schließe nichts aus.

Ich gehe von

nahezu flach ist und damit unendlich groß sein könnte

aus.

Erscheint mir logisch, wie sollte ein Vacuum auch endlich, begrenzt und-oder beranded sein? Nein, die Dichte wird geringer bis keine Materie mehr weit und breit...  ob im Vakuum dort in ganz weiter Ferne DE übrigbleibt, ob sie schwächer wird oder nicht, ein Universum mit QF, oder ein  sukzessiv werdendes "Ideales Vakuum" ... dazu später mehr.

Du glaubst ernstlich an eine baldige eindeutige und weltübergreifende EINZIGE Universumsdefinition hinsichtlich seiner Form?

Das geht schon seit den Planck Releases so, verschiedene Vorstellungen neben dem Standardmodell, für mich eine Ewigkeit. Aber wer weiß...
WÄRE das Universum endlich - Einstein ging davon aus, heißt es - auch gut, ich ließe es mir erklären bis ich eine Vorstellung davon im Kopf sähe...

Mondlicht2 schrieb:

wie sollte ein Vacuum auch endlich, begrenzt und-oder beranded sein?

Genauso wie die Erdoberfläche nicht berandet aber nicht unendlich groß ist.
Nur wenn das Universum exakt flach ist, führt der Weg geradeaus immer weiter weg. Jede noch so kleine (globale) Krümmung führt letztlich zu einem Rundweg.

Rainer schrieb:
Genauso wie die Erdoberfläche nicht berandet aber nicht unendlich groß ist.
Nur wenn das Universum exakt flach ist, führt der Weg geradeaus immer weiter weg. Jede noch so kleine (globale) Krümmung führt letztlich zu einem Rundweg.

Natürlich löst die Inflation auch das Horizontproblem.

Mein lieber bester Lehrer Rainer!

Das war rhetorisch.
Wir diskutierten ausreichend laaaaaaange Topologien etc.…; stimmt, hätte das Universum eine Kugelform, Winkelsumme >180°, die Oberfläche wäre flach und das Universum endlich - dachte ich bis jetzt (und vielleicht künftig wieder, keine Ahnung)

Aktuell aber definitiv nicht.

Ich war derart geplättet als ich die DESI Daten studierte und mir dann die von Planck vornahm und andere. Ich hatte es völlig anders in Erinnerung aber alle Teleskope und das Standardmodell favorisieren euklidisch „das Flache“ wie ein Blatt Papier in 2D.

Die größte Krümmung war nach dem Urknall.

W I E willst du globale Krümmung messen? Du weißt doch, dass es nur lokal möglich ist/unsere Sicht in/auf des Universums ist auf das beobachtbare Universum beschränkt und dessen Inhalt wird noch dazu…

PS
Die Erde hat – wirklich - die Form einer Kugel (wenn wir es nicht so genau mit der „alten Kartoffel“ nehmen) – Beim Universum ist es eine geometrische Form/Abstraktion…

Der „Inhalt“ des Universums befindet sich entweder im intergalaktischen oder interstellaren Medium in einem Quantenvakuum…

(Josef sagte einmal charmant und witzig gemeint, „früher hatten wir (an Volumen des Universums) „nichts“ (mit QF) heute haben wir (NUR) doppelt so viel „nichts“‘, hahahahaha

Natürlich löst die Inflation das Horizontproblem und sie gilt in LambdaCDM als bestes Lösungsmodell wenn auch unbewiesen. Aber ich glaube, es geht auch „ohne“… dazu in ein paar Tagen oder am WE vielleicht ausführlicher.

Lieben Gruß, Rainer!
Mondlicht
😉

Mondlicht2 schrieb:

W I E willst du globale Krümmung messen? Du weißt doch, dass es nur lokal möglich ist/unsere Sicht in/auf des Universums ist auf das beobachtbare Universum beschränkt und dessen Inhalt wird noch dazu…

Natürlich sehen wir nur einen Teil des Universums. Dieses Teil ist allerdings groß genug, um auf den Rest rückzuschließen.
Es ist vollkommen irrelevant, ob der Raum lokal gekrümmt ist, das bedeutet eine Größenordnung der Cluster. Und naturgemäß sind auch Supercluster lokal gekrümmt. Wenn man globale Werte haben will, dann muss man gleiche lokale Situationen in größeren Entfernungen miteinander vergleichen.

Tatsächlich werden Beobachtungen über die Zeit bis zurück zur Rekombination verglichen. Der Peak im Powerspektrum verhält sich dabei maßstabsgerecht zur CMB. Die Genauigkeit liegt dabei bei ca 2 ‰ > |Ωk|.

Rainer Raisch schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

W I E willst du globale Krümmung messen? Du weißt doch, dass es nur lokal möglich ist/unsere Sicht in/auf des Universums ist auf das beobachtbare Universum beschränkt und dessen Inhalt wird noch dazu…

Natürlich sehen wir nur einen Teil des Universums. Dieses Teil ist allerdings groß genug, um auf den Rest rückzuschließen.
Es ist vollkommen irrelevant, ob der Raum lokal gekrümmt ist, das bedeutet eine Größenordnung der Cluster. Und naturgemäß sind auch Supercluster lokal gekrümmt. Wenn man globale Werte haben will, dann muss man gleiche lokale Situationen in größeren Entfernungen miteinander vergleichen.

Tatsächlich werden Beobachtungen über die Zeit bis zurück zur Rekombination verglichen. Der Peak im Powerspektrum verhält sich dabei maßstabsgerecht zur CMB. Die Genauigkeit liegt dabei bei ca 2 ‰ > |Ωk|.

 

Du hast recht: aus einer hinreichend große Stichprobe, beobachtbares Universum, globale Eigenschaften zu bestimmen.

Zwischen lokaler und globaler Krümmung zu unterscheiden ist der richtige Ansatz. Die wichtigste empirische Grundlage ist wohl -  wie du schreibst -  die Analyse des CMB-Peaks im Leistungsspektrum: Position und Struktur geben Hinweise auf die Gesamtkrümmung des Universums - die Winkelgröße der ersten akustischen Peaks im CMB-Spektrum ist ein direkter Indikator für die Gesamtkrümmung. Messungen durch Planck, WMAP und andere Experimente legen ABER??? nahe, dass das Universum sehr nahe an flach ist, mit einer maximalen Abweichung von Ωk 2 Promille, was bedeutet, dass eine Krümmung – falls vorhanden – extrem gering ist.
W I E verstehst du das denn???

(Ich schrieb es: Flach bedeutet nicht zwingend unendlich. Wäre das Universum signifikant sphärisch gekrümmt, würde das die beobachteten Winkelmessungen im CMB beeinflussen – aber das zeigen die Ergebnisse meiner Meinung nach nicht...
Ich denke aktuell bleibt es dabei: Falls das Universum kugelförmig ist, dann mit einem derart großen Krümmungsradius, dass wir es praktisch als flach sehen...?)

Mondlicht2 schrieb:

Mondlicht2 post=8676 userid=21008

Flach bedeutet nicht zwingend unendlich.

Wie könnte ein komplett flaches Universum aussehen, das nicht unendlich ist? Ein Universum mit Rand kann ich mir nicht vorstellen. Und endlich und flach ohne Rand erscheint mir geometrisch unmöglich.

Clauss schrieb:

Wie könnte ein komplett flaches Universum aussehen, das nicht unendlich ist?

So wie in Beitrag #8655, siehe auch da unten, aber die Endlichkeit betrifft dann nur die Ausdehnung wie weit sich die Explosion in der Zwischenzeit ausgebreitet hat und nicht den Raum selbst, außerhalb des Radius ct wäre einfach leerer Raum der aber von innen aus nicht erreichbar wäre da sich das Universum selbst mit c ausdehnen würde:

Wenn nicht nur die Ausdehung des Materials sondern auch der Raum selbst endlich ist kann es hingegen nicht flach sein, dann geht nur noch hypersphärisch, denn der Raum kann natürlich keinen Rand haben. Es gibt auch flache Torusgeometrien, aber die sind schon zu weit hergeholt um ernst genommen zu werden.

Yukterez schrieb:

So wie in Beitrag #8655,

Bleiben wir doch bitte bei unserem Universum mit ρ > 0, und wenn noch so klein und unbedeutend heute ist dies rückblickend ein großer Faktor.

Clauss schrieb:

Wie könnte ein komplett flaches Universum aussehen, das nicht unendlich ist?

Tatsächlich gibt es das Modell wie eine Spielewelt, der Torus T⁴, in dem gegenüberliegende Seiten des kubischen Universums miteinander verbunden sind.
Zemlich abwegig, meine ich.

Rainer Raisch schrieb:

Bleiben wir doch bitte bei unserem Universum mit ρ > 0, und wenn noch so klein und unbedeutend heute ist dies rückblickend ein großer Faktor.

Das wäre immer noch Milne-like, am Diagramm da oben müsste man für die Unterschiede schon die einzelnen Pixel zählen: arxiv.org/pdf/1810.06789

Clauss schrieb: Wie könnte ein komplett flaches Universum aussehen, das nicht unendlich ist? Ein Universum mit Rand kann ich mir nicht vorstellen. Und endlich und flach ohne Rand erscheint mir geometrisch unmöglich.

Hallo Claus!

Flach bedeutet nicht zwingend unendlich…
… ein flaches Universum könnte unendlich sein, aber auch eine endliche Topologie haben (z. B. wie ein Torus).
… wenn das Universum tatsächlich eine positive Krümmung hätte (Ωk > 0), dann wäre es kugelförmig (geschlossene Raumzeit, endliches Volumen, Winkelsumme > 180°).
Ich lese gerade verschiedene Paper, gehe aktuell von einem flachen, wenn gekrümmten, dann nur leicht gekrümmten Universum, aus.
Wenn das Universum kugelförmig wäre wie die Erde und die Oberfläche auf ihr flach - oder welche hypothetische Form auch immer- kann ich sie mir nicht in der Wirklichkeit vorstellen, für mich handelt es sich "nur" um Geometrie... Wie stellst du dir das vor?

Liebe Grüße, Mondlicht

de.wikipedia.org/wiki/Mannigfaltigkeit

mit und ohne Rand
                                           

PS

Vielleicht leben wir auch auf der ausreichend flachen wenn groß genug, Oberfläche eines Donuta oder einer Kuh, hahahahahah...
😉😁🤩
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/t...0px-Spot_the_cow.gif

en.wikipedia.org/wiki/Topology#/media/Fi..._and_Torus_morph.gif

Mondlicht2 schrieb:

… ein flaches Universum könnte unendlich sein, aber auch eine endliche Topologie haben (z. B. wie ein Torus).

Das ist zwar richtig aber schon sehr exotisch. Auch die Mathematik dahinter verlangt eine große Anzahl von Zusatzdimensionen.

Also mal ganz simpel und unwissenschaftlich: Wenn sich ein einzelner Punkt ausdehnt, dann wird er sich wohl strahlenförmig nach allen Seiten hin ausdehnen aber am Zeit- und Raumpunkt "0" wird es wohl unsinnig darüber auch nur einen Gedanken zu verlieren. Ist ja auch logisch: Wie wäre es möglich, ohne Raumzeit zu denken ?.... Freunde, tappt nicht immer wieder in die Raumzeitfalle ! Das bringt nur Verdruß und innere Zerissenheit. 😉

Rainer Raisch schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

… ein flaches Universum könnte unendlich sein, aber auch eine endliche Topologie haben (z. B. wie ein Torus).

Das ist zwar richtig aber schon sehr exotisch. Auch die Mathematik dahinter verlangt eine große Anzahl von Zusatzdimensionen.
 

Frage: Gibt es in einem Raum ungleichmässig verteilter Dichte überhaupt eine Gerade ? also ein ungekrümmtes Koordinatensystem, in dem es eine Krümmung zu messen gäbe? oder macht jede Achse eine Irrfahrt im Raum ?  de.wikipedia.org/wiki/Irrfahrt_(Stochastik) ?

gwandt schrieb:

in einem Raum ungleichmässig verteilter Dichte

Lokale Krümmungen (Trichter) sind ohne jede globale Relevanz.
Natürlich erschweren sie dem lokalen Beobachter den Blick auf die globale Eigenschaft.

gwandt schrieb:

ein ungekrümmtes Koordinatensystem, in dem es eine Krümmung zu messen gäbe?
 

Man kann die Raumkrümmung in der Praxis nicht in einem "ungekrümmtes Koordinatensystem" messen, weil dieses nicht bekannt ist.
Intrinsisch kann die Krümmung nur durch Abweichungen von der Winkelsumme im Dreieck, Verlauf von Parallelen, Kreisumfang etc nachgewiesen werden.

Man nehme 3 Beobachter, die sich gegenseitig anvisieren und den Winkel μ zwischen den beiden Sichtlinien messen.
Σ.μ > π → sphärische Krümmung
Σ.μ = π → flacher Raum
Σ.μ < π → hyperbolische Raumkrümmung

In der Praxis vergleicht man den ersten Peak im Powerspektrum unterschiedlicher Weltalter.

wiki:
Der erste Peak bei Multipol 220,6 entspricht einem Sichtwinkel von 180°/220,6 = 0,816° = 48,96′, was einem damaligen Radius von 590 kly bzw. mitbewegt 644 Mly entspricht. Entsprechendes gilt für die anderen Peaks. Dieser erste Peak korrespondiert gut mit dem theoretisch berechneten mitbewegten Schallhorizont DS = 144,43 Mpc bzw. Sichtwinkel von 0,59° sowie dem im BOSS festgestellten Peak bei ca. 100·h⁻¹ Mpc. Hierbei bezeichnet h die Hubble-Skala, folgt also dem Zahlenwert der Hubble-Konstante H0/100.

voyages.sdss.org/wp-content/uploads/2021...AO-activity-2015.pdf
At the particular scale of the baryon acoustic peak (BAO),
the clustering of galaxies is indeed slightly excessive.

www.sdss3.org/science/boss_publications.php

Rainer schrieb:

Das ist zwar richtig aber schon sehr exotisch. Auch die Mathematik dahinter verlangt eine große Anzahl von Zusatzdimensionen.

Ich erinnere an die noch exotischeren Formen und viel-zähligen Dimensionen, die Stringtheoretiker, unter ihnen Berühmtheiten! ersannen.

Wie schon gesagt, von Planck bis DESI, scheint mir die Form des Universums – soweit wir das überhaupt und „abschließend“ ermitteln können – als euklidisch flach oder annähernd flach.
Aber mir ist sehr bewusst, dass wir von der Kugelform* - oder einem Würfel, bei Simulationen - ausgehen, mit deren Hilfe Volumina zum Beispiel errechnet werden können, was bei einem flachen und unendlichen Universum wegfiele.
Und das ist der Punkt!

Das es in jedem Fall in zig Milliarden Fällen lokale gekrümmte „Galaxien-Spiralen“ gibt ist klar, spielt global keine Rolle.)

Fällt mir noch ein:
Ob das Universum eine Kugel oder eine Scheibe (flach) ist, hängt wahrscheinlich auch von der Skala ab. Galaxien und Cluster zeigen von den spiralförmigen Galaxien abgesehen, als vorrangigste Formen: durch Gravitation geformte Kugeln und durch Fliehkräfte geformte Scheiben – zuzüglich, filamentartige Strukturen, aber das Universum als Ganzes könnte trotzdem eine ganz andere Geometrie haben.

Oder keine Form haben oder eine Fraktale, ich meine abgesehen von mathematisch-geometrischen Abstraktionen.

In diesem Zusammenhang möchte ich nachfragen, wie der Stand ist, ob LSSs wie das Huge Large Quasar Group mit 4 Milliarden Lichtjahren Durchmesser oder der Hercules-Corona Borealis Great Wall ~10 Milliarden Lichtjahre groß, inzwischen von der wissenschaftlichen Community verifiziert wurden oder als Falschmessungen oder anderes, da dem KP widersprechend, verworfen wurden?

*Positiv gekrümmt (geschlossen, sphärisch):
Das Universum hat eine endliche Größe, aber keine Ränder. Wenn man lange genug in eine Richtung reist, kommt man irgendwann zurück.