Gedanken über den Ursprung unseres Universums, den Big Bang, Sekunde 0

Hallo zusammen,
ich hatte vor zwei Tagen eine liebe Diskussion mit meiner Schwester und ihrem Mann über die Ursache allen Seins, sprich dem Big Bang.
Gott oder Quantenfluktuation?
Eine Lösung fanden wir natürlich nicht.
Aber zum Nachdenken hat mich das sehr angeregt.

wenn man sich den Anfang physikalisch vorstellt, dann sind die Bedingungen da alle endlich.
sehr extrem zwar,  aber endlich, Temperatur und Dichte der Materie und Raum und Zeit.

Die Aussage heißt: Die Entstehung des Universums kommt nicht aus der Unendlichkeit.

Aber woraus dann?

wenn der Gesamtenergieinhalt einen endlichen Wert hat, dann muss doch dieser Gesamtwert vielleicht schon in einem Vorläuferuniversum gesteckt sein.

ich tu mich schwer mit dem Gedanken, dass das Universum aus einer Quantenfluktuation entstanden sein soll.

Thomas
 

schrieb:

Etwas das fluktuiert, muss um etwas herum fluktuieren. Also kann es vor dem Urknall nicht absolut nichts gegeben haben.

Es gab nichts von dem, was wir das Universum nennen.
Allerdings fluktuiert nichts "um etwas", sondern es sind Felder, die um das Niveau niedrigster Energie fluktuieren, sie benötigen so etwas wie einen Raum.
Das einfachste Bild ist daher der praktisch flache Hyperraum ℝ⁴ der Ewigen Inflation, in dem sich Babyuniversen S³ bilden, weil dort das "Falsche Vakuum" zu "Echtem Vakuum" zerfällt, und die Expansion lokal abbremst.

Thomas schrieb:

ich tu mich schwer mit dem Gedanken, dass das Universum aus einer Quantenfluktuation entstanden sein soll.

 

Da sind wir schon zwei. Quantenfluktuation ist vielleicht die einzige Extrapolation von etwas Bekanntem, mit dem man einen Urknall halbwegs erklären kann.

Hier sehe ich aber mehrere Probleme:
- Wenn der Raum erst durch den Urknall entstanden sein soll, wo soll denn dann die Quantenfluktuation aufgetreten sein?
- Was für eine Quantenfluktuation soll denn das gewesen sein? Wir kennen keine, die das Potential hätte, ein Universum aufzuspannen. Und wir haben seit dem Urknall auch keine solche beobachtet.
- Generell sind Extrapolationen auf andere Bereiche (z.B. Energiebereiche) skeptisch zu sehen. Es gibt genug Beispiele, wo sich Dinge bei unterschiedlichen Temperaturen ganz anders verhalten (z.B. fest, flüssig, gasförmig).

Auch ein Gott erscheint mir keine Lösung zu sein. Hier verlegt man etwas Unerklärliches einfach nur eine Ebene höher, die man aber auch nicht erklären kann. Bitte versteht mich hier nicht falsch: Jeder soll an einen Gott glauben oder auch nicht - nur der Urknall ist für mich an dieser Stelle kein entscheidendes Argument.

Vielleicht liegen wir auch völlig falsch. Das James Webb Teleskop liefert zur Zeit einige interessante Befunde aus der Frühzeit des Universums, die meines Wissens aktuell untersucht werden.

Ob unser Universum räumlich endlich oder unendlich ausgedehnt ist, wissen wir im Moment auch nicht. Bislang konnte noch nicht sicher eine Krümmung gemessen werden, die die Möglichkeit "flach" ausschließt. Und "flach" würde für mich räumlich unendlich bedeuten. Dies hieße dann (zumindest nach meinem Verständnis), dass das Universum beim Urknall schon unendlich groß gewesen sein müsste. Und in dem Fall wäre eine Quantenfluktuation als Ursache sicher ausgeschlossen.

Claus,
soweit ich die Flachheit verstehe, bedeutet sie, dass auf sehr große Entfernungen, also bis zurück zur Hintergrundstrahlung die messbaren Wnikel ein Dreieck ergeben, dessen Winkelsumme 180* ergibt.
Der liebe Albert hat seine ART so beschrieben: Das Universum ist endlich aber unbegrenzt.
Ich interpretiere das so, dass am Anfang Raum und eine sehr große Energiemenge sich in ihre Existenz geworfen haben.
Dass die Dinge sich dann zeitlich entwickeln mussten, war eine Zwangsbedingung. Die Zeit als Ding an sich, gibt es so eigentlich nicht.
Alle Prozesse, die ablaufen, benötigen aber Zeit, in der sie geschehen.
insofern gibt es lediglich Raum und einen Energieinhalt und den Zwang, dass der Energieinhalt mit sich etwas anstellen muss.
Das Higgsfeld sorgt für das Entstehen von Elementarteilchen und das Vakuum für die Konstantheit von c.
Da das alles zusammen mit der Expansion mitgetragen wird, sollte das Universum bis an seinen Rand mit Energie der uns bekannten Materie und wahrscheinlich auch mit der DM angefüllt sein.

Das eigentliche Geheimnis steckt in dieser Dunklen Energie.
wenn wir wüssten, woher sie kommt und woraus sie besteht, kämen wir dem Rätsel der Stunde 0 wahrscheinlich auf die Spur.

Thomas

Thomas schrieb:

Das Higgsfeld sorgt für das Entstehen von Elementarteilchen

Das Higgs gibt den Teilchen die Masse. Vorher sind sie masselos wie das Photon. Aber Fermionen sind trotzdem Fermionen.
Letztlich spielt die Masse dort sowieso keine Rolle, weil sich die Teilchen bei dieser Temperatur sowieso fast mit v = c bewegen, auch nach dem Higgs.
T.hig = 1,851e+15 K = 159,5 GeV
Dies entspricht zB für das Elektron wohl einem Lorentzfaktor von
γ = kB·T/c²me = 159,5/511 GeV/keV = 312147

Das ist 0,0015384 m/s langsamer als c, also 1,5 mm/s oder 5,5 m/h

Thomas schrieb:

Das eigentliche Geheimnis steckt in dieser Dunklen Energie.
wenn wir wüssten, woher sie kommt und woraus sie besteht

Die naheliegendste Erklärung ist nunmal, dass es sich um die Vakuumfluktuationen handelt.
Zur Zeit der Inflation muss da (zumindest) noch ein anderes Feld mitfluktuiert haben, was somit zu dem hohen Wert führt.

Aber so lange der heutige Wert von Λ nicht verstanden wird, kann man das nur so unterstellen, wie es für die Inflation benötigt wird.

Clauss schrieb:

Auch ein Gott erscheint mir keine Lösung zu sein. Hier verlegt man etwas Unerklärliches einfach nur eine Ebene höher, die man aber auch nicht erklären kann

Nicht nur das, sondern die Welt dieser Gottheit wäre deutlich komplizierter als unsere. Man würde also eine Erklärung anbieten, die noch viel komplexer und unerklärlicher ist als das, was sie erklären soll

Rainer Raisch schrieb:

Rainer Raisch post=309 userid=21012

Das Higgs gibt den Teilchen die Masse. Vorher sind sie masselos wie das Photon. Aber Fermionen sind trotzdem Fermionen.Letztlich spielt die Masse dort sowieso keine Rolle, weil sich die Teilchen bei dieser Temperatur sowieso fast mit v = c bewegen, auch nach dem Higgs.
 

Na ja, ohne Masse müssten sich die Teilchen wie Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegt haben - und durch das Higgs-Feld plötzlich abgebremst worden sein. Den Übergang stelle ich mir spannend vor.

Aber dadurch kommt mir eine Idee: Könnte es sein, dass in dieser "masselosen Zeit vor Higgs" die Teilchen ganz anders gewechselwirkt haben als jetzt. Könnte z.B. interessant sein für die Entstehung von Dunkle Materie Teilchen.

Clauss schrieb:

Übergang stelle ich mir spannend vor. 

Das wird auch nicht anders sein, als wenn ein Körper langsam in die äußere Atmosphäre eintritt.
Wie gesagt ist der Unterschied beim Elektron nur 0,0015384 m/s langsamer als c.

Clauss schrieb:

die Teilchen ganz anders gewechselwirkt haben

 

Dafür gibt es keinen Grund. Der masselose Zustand ist ja der, der von der Quantenphysik als normal angenommen wird.

Ich frage mich lediglich nach dem Ruhesystem, aus dessen Sicht die Geschwindigkeit dann gemessen wird.
Da jedes Teilchen ein Partnerteilchen hat, könnte es sich dabei um das Schwerpunktsystem dieser beiden Teilchen handeln.
Letztlich bildet dieses System dann die Referenz für unsere CMB.

Rainer,
die Quantenphysik leitet sich nur aus der Welt der Fermionen und Bosonen ab, also der uns bekannten Materie!
In der Welt der DM hat sie bereits nichts mehr zu suchen! Auch die Strukturbildung des Universums ist auf Dichtefluktuationen zurückzuführen, nicht auf Quantenfluktuationen!
und in der Welt der Expansionsenergie schon gar nicht.

Die Energie der Quantenfluktuationen des Vakuums sind um 120 Größenordnungen zu klein, um der Expansionsenergie als Erklärung zu dienen.

sorry, dein angeführtes Argument scheitert an der Stelle!

 

Thomas schrieb:

Die Aussage heißt: Die Entstehung des Universums kommt nicht aus der Unendlichkeit.
Aber woraus dann?

wenn der Gesamtenergieinhalt einen endlichen Wert hat, dann muss doch dieser Gesamtwert vielleicht schon in einem Vorläuferuniversum gesteckt sein.

ich tu mich schwer mit dem Gedanken, dass das Universum aus einer Quantenfluktuation entstanden sein soll.

Thomas

 

Laut Prof. Wetterich    
ist eine andere Darstellung des Urknalls  ( nach der sich seit Ewigkeiten aus Lichtenergie Masse gebildet hat )  mathematisch identisch und "richtiger" weil sie die Singularität vermeidet.

Philosophisch :  ob da ein "Wesen" Gott im Spiel war ? Natürlich kein Materielles aber so was vieleicht wie beim Schifffahrtswesen. ( Verhaltensregeln Gesetze )
Z.b.. die Dreifaltigkeit der Physik    Lichtgeschwindigkeit - Gravitation - Wirkungsquantum
Oder die Dreifaltigkeit der Evolution           Tradition            Selektion          Mutation
Oder die Dreifaltigkeit des Menschen            Körper               Geist               Seele
Oder die Dreifalltigkeit des Bewusstseins      Hoffnung           Glaube              Liebe   
usw.

gwandt schrieb:

ist eine andere Darstellung des Urknalls  ( nach der sich seit Ewigkeiten aus Lichtenergie Masse gebildet hat )  mathematisch identisch und "richtiger" weil sie die Singularität vermeidet.

Daran ist gar nichts "richtig", sondern das ist nur eine sinnlose Umskalierung ohne Ergenntnisgewinn und sonst gar nichts.

Thomas schrieb:

Die Energie der Quantenfluktuationen des Vakuums sind um 120 Größenordnungen zu klein, um der Expansionsenergie als Erklärung zu dienen.

Du meinst zu groß und nicht zu klein.
Diese Rechnung ist also offensichtlich falsch. Nur weil die korrekte Rechnung nicht bekannt ist, sagt das nicht, dass die Idee falsch wäre.
Es ist die derzeit einzige akzeptable Idee.

Rainer Raisch schrieb:

gwandt schrieb:

ist eine andere Darstellung des Urknalls  ( nach der sich seit Ewigkeiten aus Lichtenergie Masse gebildet hat )  mathematisch identisch und "richtiger" weil sie die Singularität vermeidet.

Daran ist gar nichts "richtig", sondern das ist nur eine sinnlose Umskalierung ohne Ergenntnisgewinn und sonst gar nichts.

Die Erkenntnis ist, dass die Vorstellung einer Singularität am "Urknall" nicht zwingend "richtig" ist. Es ist, wie wenn man ein bildhauerisches  Werk von verschiedenen Seiten anschaut. Man muss es nicht zwangsläufig von vorne betrachten (wo immer "vorne" sein mag) und meinen, man hätte es damit zur Gänze erfasst.

Für sinnlos halte ist das nicht. Sinnlos wäre nur eine Vermischung der Vorstellungen. Von daher ist schon sinnvoll, dass man sich für die Beschreibung auf eine Sichtweise einigt, meinetwegen mit einem plötzlichen Urknall... Potzblitz, auf einmal ist es da, das Universum... naja. Ob die Ursache dann eine Quantenfluktuation war... warum nicht? Diese Fluktuationen sind mir eh ein Rätsel und denen traue ich auch sowas zu. )
 

Rainer Raisch schrieb:

gwandt schrieb:

ist eine andere Darstellung des Urknalls  ( nach der sich seit Ewigkeiten aus Lichtenergie Masse gebildet hat )  mathematisch identisch und "richtiger" weil sie die Singularität vermeidet.

Daran ist gar nichts "richtig", sondern das ist nur eine sinnlose Umskalierung ohne Ergenntnisgewinn und sonst gar nichts.
 

Aus de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser
Von mehreren möglichen hinreichenden Erklärungen für ein und denselben Sachverhalt ist die einfachste Theorie allen anderen vorzuziehen.

Das Universum aus der Kälte bedarf nicht der Annahme einer Dopplerrotverschiebung aufgrund einer Fluchtgeschwindigkeit .
Nicht einer überschnellen Inflationsphase, weil alles alte sehr weit weg ist, was eigentlich nah beieinander war.
Nicht einer Uhr die zunächst stillsteht, dann plötzlich unendlich schnell tickt um dann immer langsamer zu gehen.
Nicht einer Energie die trotz Energieerhaltungssatz plötzlich da war.

Wieviel Gehirnmassenverrenkung ist da notwendig wenns auch einfacher geht ?
( aber jetzt hat man sich schon mal dran gewöhnen müssen, jetzt sollen die zukünftigen Generationen gefälligst genauso drunter leiden )
Ehrlich gesagt leide ich auch so wie Thomas unter dieser Zwanghaften Gehirnverrenkung des Urknallmodells.

Das ist doch nur ein Modell, das kann man doch so hinbiegen, dass es  auch Ockhams_Rasiermesser mit erfüllt.

gwandt schrieb:

Von mehreren möglichen hinreichenden Erklärungen

Wetterich liefert überhaupt keine andere Erklärung, sondern er skaliert die Zeit einfach so, dass der Urknall in der Ferne einer stillstehenden Zeit verschwindet.

Das ist ähnlich wie Achilles und die Schildkröte: AUGENWISCHEREI

@Thomas

Gott oder Quantenfluktuation? --> Ist eventuell inkorrekt gefragt im metaphysischen Sinne. Vorsicht !!! Unser menschlicher Verstand führt uns bei derartigen Fragen immer wieder auf's dünne "Glatteis der Trennung". Einfach mal bei der Frage bleiben und die Frage analysieren und nicht vorrangig auf eine Antwort in rationalem Sinne warten. 😉

Liebe Grüße und angenehmen Abend allerseits von
Niemandchen

PS: "Gott würfelt nicht" [Einstein] ... "Einen Gott den es gibt gibt es nicht" [Dietrich Bonhoeffer]

Rainer Raisch schrieb:

gwandt schrieb:

ist eine andere Darstellung des Urknalls  ( nach der sich seit Ewigkeiten aus Lichtenergie Masse gebildet hat )  mathematisch identisch und "richtiger" weil sie die Singularität vermeidet.

Daran ist gar nichts "richtig", sondern das ist nur eine sinnlose Umskalierung ohne Ergenntnisgewinn und sonst gar nichts.

Thomas schrieb:

Die Energie der Quantenfluktuationen des Vakuums sind um 120 Größenordnungen zu klein, um der Expansionsenergie als Erklärung zu dienen.

Du meinst zu groß und nicht zu klein.
Diese Rechnung ist also offensichtlich falsch. Nur weil die korrekte Rechnung nicht bekannt ist, sagt das nicht, dass die Idee falsch wäre.
Es ist die derzeit einzige akzeptable Idee.
 

Kann man eigentlich berechnen ( oder Abschätzen ) wie groß die Wahrscheinlichkeit einer einzigen Vakuumfluktuation ( mit der Energie des ganzen Universums an einem einzigen Ort)  zum Zeitpunkt null wäre, und das vergleichen mit der Wahrscheinlichkeit, mit der im ganzen Weltraum in sehr langer Zeit schön langsam immer mehr Vakuumfluktuationen kleiner Energien erzeugt werden.

Ist dann nicht das wahrscheinlichere Modell, das Wahrscheinlichere?

gwandt schrieb:

mit der Energie des ganzen Universums an einem einzigen Ort

Da hast Du eine völlig falsche Vorstellung (veraltet).

Die höchste (vorstellbare) Dichte ist die Planckdichte ρP = 5,154848e+96 kg/m³

Wenn man nun die Inflation unterstellt, die ohnehin benötigt wird, um Zeit τ→tP und Dichte ρr<ρP und Hubble Parameter H<1/tP mit der heutigen Größe R° und Strahlungsdichte ρr° des Universums in Einklang zu bringen, dann stammt die gesamte heutige Energie des Universums aus dem Zerfall dieses falschen Vakuum zum heutigen richtigen Vakuum.

Aus einer Kugel mit dem Planckradius rP ergibt sich dann gemäß der Dichte ein Vergrößerungsfaktor zur heutigen Dichte des Universums von
R = ⁴(ρP/ρr°)rP = 5.764e+31 rP = 0.000931611 m

mit anderen Worten muss die Inflation das Universum vor dem Zerfall des falschen Vakuum bereits weiter vergrößert haben, damit es heute so groß und flach ist, wie es aussieht. Ohne Inflation geht das gar nicht.
R° = rH°/²|Ωk| ≫ 5,188e+27 m > 548 Gly
ex = R°/R > 5.57e+30 > exp(69)

Nimmt man eine geringere Vakuumdichte als ρP an, dann vergrößert sich dieser benötigte Faktor der Inflation geringfügig.

Alles, was vorher (reell) da war, wurde so weit verdünnt, dass davon gar nichts mehr übrig ist. Es ergibt also gar keinen Sinn, anzunehmen, dass beim Urknall reelle Energie entstanden ist. Reelle Energie wäre ohnehin der Inflation hinderlich, denn diese wird von DE getrieben und von Energie gebremst.

Deine Frage läuft also dahin, wie die Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass eine QF eine Dichte in der Größenordnung von ρP aufweist.
Erstens kann man die Dichte der DE heute noch nicht ansatzweise berechnen.
Zweitens müssen damals auf jeden Fall weitere unbekannte Felder (Teilchenarten) beteiligt gewesen sein, die heute nicht mehr beitragen.
Oder DE und der damalige höhere Wert sind ganz anders zu erklären.

Genauso wie die heutige DE zu 100% dem gemessenen Wert Λ entspricht, hatte eine QF damals immer den gleichen Wert von ca ρP, das hängt nur von den beteiligten Feldern ab. Wieso sich das dann im Laufe der Inflation änderte, weiß niemand. Die Modelle dazu sind alle reine Phantasie, naja sie orientieren sich grundsätzlich am Higgspotential (Mexican Hat). Aber der Vergleich hinkt, denn das Higgspotential ergibt sich aus der sinkenden Temperatur, die während der Inflation mangels Dichte gar nicht benennbar ist T=0=ρr, während sie nach dem Zerfall emporschießt T=ρr→ρP, also genau umgekehrt wie beim Higgspotential.

Zur Erklärung des Antimateriedefizits wird ohnehin noch die eine oder andere Teilchenart benötigt, ganz abgesehen von DM.

Am unverständlichsten, ( vewirrenddsten, Gehirnverrenkendsten )   am gängigen UKModell find ich, ist die Tatsache dass die Uhr nicht gleichmäßig tickt.
siehe Prof. Dr. Wetterich Video bei 1:01:25  Warum macht man das so ? wenns auch anders ginge ? Hat Gott wirklich nur einmal gewürfelt ? oder dauernd ?
Wenn man sagt die erste Sekunde nach dem Urknall : Wie oft hat dann die Uhr getickt, die heute einmal pro sec. tickt. gibts 2 verschiedene Uhren ?
Ich denke für den menschlichen Verstand ist es leichter sich ( auch unterschiedliche ) Zeit abhängige  Atomdurchmesser vorzustellen,
als eine einzige  ( von welchem ) Atomdurchmesser abhängige Zeit.
Vorallem wenns noch gar keine Atome gibt .
Laßt die Uhr gleichmäßig ticken ! dann gibts auch kein  Horizontproblem mehr ! eine gleichmäßige, und  zeitgleiche Verteilung der Würfel ist nicht vorgeschrieben! oder ?

gwandt schrieb:

siehe Prof. Dr. Wetterich Video bei 1:01:25  Warum macht man das so ?

Das genaue Gegenteil ist der Fall. Die Zeit im Urknallmodell vergeht immer konstant. Wetterich versucht das zu manipulieren.

In der Grafik von wiki wie im Video sieht man, dass die Zeit (x-Achse) konstant abläuft und nur die Ausdehnung (y-Achse) während der Inflation sprunghaft ansteigt.


Der Maßstab im frühen Universum sind der Hubble Parameter und der Hubble Radius sowie ggf der Krümmungsradius.
Oder man könnte auch die Vakuumdichte bzw später die Strahlungsdichte als Maßstab heranziehen, E = h/t

Nach der FLRW ändert sich jedenfalls der Zeitfluss weder mit dem Raum noch mit der Zeit noch mit der Expansion.
|gtt| = 1 = σ²

Gleiches ergibt sich auch, wenn man den Shapirofaktor τ/t aus dem Potential berechnet
σ = ²(1+2Φ/c²)
σ(t) = ²(1+2Φ(t)/c²) konstant, da Φ konstant.

Maßgeblich ist nämlich immer der Ereignishorizont der Hubble Sphäre, und dieser ergibt sich unmittelbar aus der Dichte
²(ρ/ρ°) = H/H°

Auch wenn dieses Nullpotential beliebig ist, kann man es rechnerisch mit der Expansion saldieren und erhält immer
Φ° = c²/2-c²/2 = 0

Rainer Raisch schrieb:

gwandt schrieb:

siehe Prof. Dr. Wetterich Video bei 1:01:25  Warum macht man das so ?

Das genaue Gegenteil ist der Fall. Die Zeit im Urknallmodell vergeht immer konstant. Wetterich versucht das zu manipulieren.


 

Was heißt denn Manipulieren in dem Zusammenhang ?
Ist es schlicht falsch dass die Uhr im Standardmodell beim UK sehr viel schneller tickt ? 
oder ist vieleicht die Schwingungsdauer T  nicht mehr 1/f  ?
Tickt in beiden Modellen die Uhr gleich oft ?
Oder gibt es vieleicht noch andere Freiheitsgrade als das Produkt aus Atom-durchmesser und Weltraumdurchmesser ?
Festgelegt ist ja nur das Verhältniss aus Weltalldurchmesser zu Atomdurchmesser im UK.
Meinst du andere Wissenschaftler stimmen Wetterich zu?
Oder ist es nur irgendwie anders dargestellt ?