Weltbilder

[gravi]

Hallo zusammen,

aufgrund einiger Diskussionen, die ich in letzter Zeit führte, möchte ich einmal "mein Weltbild" kurz umreißen. Es wird ja häufig die Frage nach einem "was-war-vor-dem-Urknall" gestellt, auch wir haben ja hierzu einen thread. Die Antwort darauf habe ich auch nicht, aber ich habe mir eine zurecht gelegt:

Ich gehe von einem Quantenvakuum als Urzustand aus. Aus unserer normalen Sichtweise ist das praktisch ein "Nichts", wenn sich auch auf Quantenebene einiges abspielt (ständige Entstehung und Vernichtung von virtuellen Teilchenpaaren). Makroskopisch betrachtet ist es eben nur ein Vakuum, es gibt keine Materie, es gibt halt nichts. Und wo nichts ist, können auch keine Ereignisse stattfinden. Ein Ereignis ist z.B. die Bewegung von Materie, das Kreisen der Elektronen um den Atomkern oder die Emission und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen.

Zur Beschreibung eines Ereignisses gehören immer zwei Parameter, eine Ortsangabe und eine Zeitangabe. Da im Vakuum aber keine Ereignisse stattfinden können - weil nichts da ist - ist weder eine Orts- noch eine Zeitangabe möglich. Raum und Zeit existieren im Vakuum nicht!

Jetzt kommt es (angeblich) zu einer immensen Fluktuation in diesem Vakuum und in einer winzigen Blase sammelt sich urplötzlich eine ungeheure Energiemenge an. Weil diese Energie vom Vakuum geborgt wurde, muss sie auch sofort wieder zurück gegeben werden. Es ist aber kein virtuelles Teilchenpaar entstanden, welches sich wieder vernichten könnte, sondern halt die Energieblase. Sie gibt ihre Energie auch wieder zurück, und zwar indem sie sich ausdehnt. Sie wird quasi ins Vakuum hineingesaugt. Was da in der Blase ist nennt man ein Photonengas, und Gase füllen stets den gesamten zur Verfügung stehenden Raum aus.

Die Expansion des Universums ist also gar nicht verwunderlich, sie muss zwangsläufig ablaufen und setzt deshalb sofort ein. Das Photonengas wird quasi in das Vakuum hinein gesaugt. Lediglich weshalb die Expansion heute mit zunehmender Geschwindigkeit statt findet, ist noch ein wenig schleierhaft.
Durch die Expansion der Energieblase kommt jetzt Leben in die Bude
Photonen fliegen hin und her und das sind alles einzelne Ereignisse, die man im Prinzip mit Zeit und Ortsangaben beschreiben könnte. Anfangs sind wir aber noch im Quantenbereich, da ist dann noch alles unscharf und man kann nur mit Wahrscheinlichkeiten arbeiten. Aber das ändert sich ja sehr schnell.

Dass sich anschließend aus den heißen Photonen die Materie bildet, später Sterne, Planeten und Leben brauche ich hier jetzt nicht näher zu erläutern. Auch dass sich in ferner Zukunft alle Materie wieder auflösen wird. Bis dahin aber können wir alle Ereignisse präzise mit Ort und Zeit definieren. Die Materie hat also den Raum aufgespannt und mit dem Urknall begann die Zeit zu laufen. Was aber, wenn in der düsteren Zukunft alle Materie aufgelöst ist, nur noch Elektronen und "kalte" Photonen existieren, die keinen Kontakt mehr zueinander haben?

Ja, dann hat unsere Energieblase ihre Energie wieder ans Vakuum zurück gegeben. Es finden keine Ereignisse mehr statt, Raum und Zeit sind verschwunden - der Kreis hat sich geschlossen. Den Begriff eines unendlich sich ausdehnenden Universums brauchen wir gar nicht. Das Alter des Universums wird sicher eine Zahl mit einem sehr großen Exponenten sein - aber nicht unendlich. Irgendwann lösen Zeit und Raum sich einfach auf und gehen wieder in Vakuum über.

Ich sehe unser Universum auch nicht als geschlossene "Blase". Vielmehr stelle ich mir vor, dass sich im Vakuum eine Zone gebildet hat in welcher jetzt die Galaxien voneinander wegdriften. Was wir zwischen den Galaxien finden oder auch zwischen Erde und Mond ist dieses Quantenvakuum.

Man braucht keinen "Schöpfer" zur Erschaffung dieses Vakuums, denn es ist ja ganz simpel nur NICHTS

Im Grunde entspricht diese - zugegeben naiv gehaltene - Vorstellung einem zyklischen Universum (ähnlich dem von Steinhardt beschriebenen). Denn in diesem Vakuum könnte ja wieder eine Fluktuation stattfinden...

Nun, welche Vorstellung von unserer Welt habt Ihr? Das würde mich interessieren.

Ein Problem habe ich allerdings doch noch zum schönen Modell des Urknalls: wie soll in einem Vakuum eine Fluktuation von derart hoher Energiedichte entstehen können? Virtuelle Teilchenpaare kann man ja noch akzeptieren - das sind nur winzige Energiebeträge. Aber die Energie für einen ganzen Kosmos? Für mich unbegreiflich...

Schönen Gruß

gravi

[Maclane]

Also gravi, die Frage nach dem Weltbild ist ja praktisch schon eine Glaubensfrage und ich würde hier im Übrigen niemandem einen Vorwurf machen, wenn er mit Gott antwortet.

Die Sache mit der Vakuumfluktuation ist eine Erklärung, aber für mich irgendwie auch nicht zufriedenstellend. Aber wenn man danach geht, ist keine Erklärung wirklich zufriedenstellend, weil hier an diesem Punkt unser Verstand einfach streikt, je länger man darüber nachdenkt.

Mir persönlich gefällt das Big Bounce Szenario ganz gut. Als ich das zum ersten Mal gelesen hatte, hab ich gedacht: super! viel besser als irgendwelche Fluktuationen im Nichts. Das Big Bounce Szenario hat für mich den Vorteil, dass es unser Universum "erschafft", ich mir aber über das warum und das vorher keine Gedanken machen muss. Die Energie für unser Universum war halt da. Aber mit der Frage, woher die Energie kommt, braucht man sich nicht weiter zu beschäftigen.
Zugegeben, im Endeffekt ist das auch nicht wirklich befriedigend, weil die allerletzte Frage auch hier unbeantwortet bleibt: "Warum ist überhaupt Etwas und warum ist nichts Nichts?"

Das ist, wie ich finde, die "krasseste" Frage, die man überhaupt stellen kann und ich persönlich hab mich bereits damit abgefunden, dass es darauf keine Antwort gibt.

Wenn ich mein Weltbild beschreiben soll, dann muss ich dabei auch zugeben, dass ich einen "Schöpfer" nicht wirklich ausschließen kann. Okay, ich "glaube" nicht daran, aber kategorisch ausschließen will ich das auch nicht. Dafür gibt es einfach viel zu viele ganz merkwürdige "Zufälle", wo man sich fragt, ob das jetzt wirklich alles nur ein dummer Zufall war.

Ich mein, wenn ich mir die Geschichte unseres Universums durch den Kopf gehen lasse, dann wird mir bewusst, wie ungeheuerlich, wie unfassbar klein die Wahrscheinlichkeit ist/war, dass ich existiere.
Das fängt schon an mit dieser merkwürdigen Feinabstimmung der Naturkonstanten. Wie groß war die Chance, dass unser Universum genau diese Naturkonstanten erhält und keine anderen? Bestimmt wahnsinnig, wahnsinnig klein.
Dann die Geschichte mit unserer Sonne. Sie hat eine Metallizität, die höher ist als sie eigentlich sein sollte. Offensichtlich muss sie weiter im Inneren unserer Milchstraße entstanden sein und ist dann nach außen gewandert. Andere Sterne haben das nicht gemacht. Warum grad unsere Sonne? Und dann ist sie ja auch noch an diesen ruhigen, beschaulichen Ort - weit abseits von großen Sternentstehungsgebieten und weit weg von tödlichen Supernova-Explosionen - hin gewandert. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, einen Einzelstern mit diesen Eigenschaften an so einem Ort zu dieser Zeit zu finden? Bestimmt irre, irre klein.
Und dann die Sache mit dem Mond, der für das Leben auf der Erde so wichtig ist. Wie groß ist die Chance, dass ein Planet in seiner flüssigen Phase von einem marsgroßen Körper in genau dem richtigen Winkel getroffen wird? Die Chance, dass er überhaupt getroffen wird, muss schon ziemlich klein gewesen sein. Aber auch noch zur richtigen Zeit mit den exakt richtigen Parametern? Das macht die Wahrscheinlichkeit nochmal um viele Größenordnungen kleiner.
Oder nehmen wir den Jupiter. In anderen Sternsystemen sind die Gasriesen alle viel näher dran. Warum ist unser Gasriese so weit draußen, genau im richtigen Abstand? Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sowas passiert?

Und dieses Spiel kann man immer weiter und weiter treiben bis hin zu der Frage, warum genau diese eine Spermazelle die Eizelle erreicht hat und nicht eine andere.

Ich hab mir das nie ausgerechnet und fürchte das schaffen auch die besten Supercomputer der Welt nicht, aber ich schätze, dass die Wahrscheinlichekeit für meine Existenz (und damit auch die Wahrscheinlichkeit für die Existenz jedes anderen Menschen) so unfassbar klein sein muss, dass hinter dem Komma mehr Nullen kommen als es Atome im ganzen Universum gibt. Selbst wenn ich diese Wahrscheinlichkeit mit der Anzahl aller Sterne im Universum multipliziere, bleibt sie immer noch verschwindend klein.
Also mit anderen Worten: Eigentlich dürften wir gar nicht da sein und wir sind trotzdem da.
Wer will da schon von sich behaupten, einen "Schöpfer" kann es definitiv nicht geben?

Und so bleibt das Leben ein einziges großes Rätselraten.
Ich für meinen Teil lege mich nicht auf ein ganz bestimmtes Weltbild fest. Ich bewahre mir meine Offenheit und meine Flexibilität und schaue, mit welchen Ideen, Theorien, Weltbildern ich den Antworten auf meine Fragen am nächsten komme.

Gruß Mac

[Skeltek]

Mein gesammtes Weltbild ist glaube viel zu umfangreich um es hier nieder zu schreiben, vielleicht hol ich das ja eines Tages nach.

An einzelne Individuen glaube ich nicht. Ich denke dass das physische getrennt sein oder keine Informationen untereinander austauschen koennen von Gehirnen/Gehirnhaelften oder mutliplen Persoenlichkeiten kein Indiz darauf ist, dass es sich nicht um zwei getrennte Teile eines ganzen handelt, eines gesplitteten Bewusstseins.
Wuerde man die linke und rechte Gehirnhaelfte eines Menschen in zweierlei Koerper setzen waeren sie sich unter Umstaenden gar nicht sofort bewusst, dass sie mal ein Bewusstsein darstellten.

Aehnlich sehe ich das mit dem Universum. Sollte sich alles irgendwann mal wiederholen und ich wuerde genau so wie ich jetzt bin(bis zum letzten Atom hin) noch einmal existieren, dann wuerde ich mich ohnehin nicht daran erinnern schonmal da gewesen zu sein. Daher spielt es eigentlich keine Rolle, ob diese `Instanz` die ich darstelle nur einmal geben wird oder immer wieder.

Mich wird es in dieser Form nur einmal geben, wieso nicht auch das Universum wie es jetzt ist?

Zum Thema Urknall moechte ich hier mal gerne schreiben, dass seit bekannt ist, dass das Universum beschleunigt (und nicht verlangsamend) expandiert, nicht mehr darauf geschlossen werden kann, dass es in einem Urknall angefangen hat.
Vielleicht hatte sich ein einstiges Universum einst zusammen gezogen und ist bevor es zur Singularitaet wurde wieder expandiert. Alle Photonen, die Zwischen den Galaxien umherschwirrten haetten durch die Kompression so die Moeglichkeit gehabt, neue Materie/Sterne zu bilden.
Danach hat das Universum wieder angefangen erst langsam und spaeter schneller zu expandieren.

Vielleicht wird die Beschleunigte Expansion des Universums ja irgendwann mal wieder abgebremst und umgekehrt. Solange wir nicht wissen, was die Beschleunigung hervorruft, ist ja noch alles moeglich.

[gravi]

Zunächst einmal besten Dank für Eure Meinungen - vielleicht kommen ja noch ein paar Weltbilder hinzu...

Wie ich sehe kommt es bei solchen Betrachtungen immer wieder einmal dazu, unseren eigenen Status in diesem riesigen Kosmos zu ergründen.
Richtig ist sicherlich, dass eine ganze Menge an Zufällen in der Erdgeschichte (von ihrer Entstehung angefangen, versteht sich!) stattfinden mussten, damit wir heute darüber diskutieren können. Da erhebt sich bei mir die Frage, können wir uns so wichtig nehmen zu behaupten, das Universum ist entstanden, damit wir leben können? Der Kosmos ist als nur für uns gemacht?

Tatsache ist allerdings, dass in der Tat erst ein ganzes Universum entstehen musste, damit wir diese Bühne betreten durften.

Übrigens ist mein zweiter Favorit in Hinsicht auf dien Entstehung des Universums das ekpyrotische Modell. Wer es nicht kennt:

http://www.wissenschaft-online.de/astro ... t_e03.html

Auch auf dieser Homepage gibt es etwas darüber, im Sektor Kosmos.

Gruß
gravi

[Maclane]

Da erhebt sich bei mir die Frage, können wir uns so wichtig nehmen zu behaupten, das Universum ist entstanden, damit wir leben können? Der Kosmos ist als nur für uns gemacht?

Ganz sicher nicht. Gerade die Beispiele, die ich aufzählte, zeigen doch, was für ein unverschämtes Glück wir haben, leben zu dürfen.
Umso erschreckender, dass Jahr für Jahr mehr als zehn Millionen Menschen ihr Leben wegwerfen wollen.
Vielleicht würden einige von denen das ja anders sehen, wenn sie sich mit der wundersamen Geschichte unseres Kosmos' beschäftigen würden.

Apropos Weltbilder:
Heute stand im Spiegel ein mal wieder ein Artikel darüber, dass Wissenschaft und Religion nach wie vor unvereinbar zu sein scheinen. Und wiedermal bestürzend zu sehen, wie viele Menschen das wissenschaftliche Weltbild per se ablehnen.
Nicht der Kreationismus sollte im Biologie-Unterricht gelehrt werden (wie in Teilen der USA), sondern das wissenschaftliche Weltbild sollte zusätzlich auch im Religionsunterricht besprochen werden. Meine Meinung.

Gruß Mac

[tomS]

@gravi zu ekpyrotischen Modell:
da setzt man m.E. zu viel voraus: Extradimensionen, Branen, exakt parallel Ausrichtung; mir gefällt das nicht.

@Skeltek:

Zum Thema Urknall moechte ich hier mal gerne schreiben, dass seit bekannt ist, dass das Universum beschleunigt (und nicht verlangsamend) expandiert, nicht mehr darauf geschlossen werden kann, dass es in einem Urknall angefangen hat.

Warum nicht?
Ich dachte, die Singularitätentheoreme gelten ganz allgemein? Oder wird da eine der Bedingungen (Energiebedingung) verletzt?
Wenn ja: man geht doch davon aus, dass die beschleunigte Expansion nicht seit Beginn an existiert hat, sondern erst ab einem gewissen Zeitpunkt. Gilt deine Argumentation dann auch gilt ja auch für die Inflation?

@MacLane zum Big Bounce Szenario: da sehe ich das Problem, dass man keine unendliche Wiederkehr erklären kann, solange man nicht versteht, ob und warum "unser Universum" in einem Zustand niedriger Entropie begonnen hat. Wenn alles so glett geht wie in diesem Modell, müsste die Entropie ja ins nächste Universum "hinübergerettet" werden. Dann kann man aber schlussfolgern, dass es wohl doch ein "erstes" Universum gegegeben hat - und woher kommt das nun?

[gravi]

@MacLane:
Da stimme ich Dir unbedingt zu, das heutige Weltbild, von der Entstehung des Universums bis hin zur Entwicklung des Menschen, sollte viel mehr an den Schulen gelehrt werden. Ob das einen Platz im Bio- oder Religionsunterricht findet ist eigentlich weniger von Bedeutung. Wichtiger wäre nach meinem Dafürhalten, dass weltweit und in allen Religionen den Menschen die Augen geöffnet werden. Vielleicht erkennen dann endlich so manche, dass im Jenseits doch keine Jungfrauen warten...und die Welt ein wenig friedlicher wird.

@Tom: Die Ekpyrosis ist selbstverständlich Ansichtssache. Da wir uns bei der Entstehung des Universums aber sowieso im Quantenbereich bewegen, ist hier einiges denkbar, vor allem wenn man die Stringtheorien nicht unbedingt ablehnt. Es könnte so gewesen sein, muss aber nicht. Das Entstehen des Kosmos aus dem Quantenvakuum durch eine plötzliche Fluktuation hat dann auch seinen Haken: Wie ich oben schon schilderte, kann ich mir eine spontane Ansammlung von dieser ungeheuren Energiemenge so einfach mal eben aus dem Nichts nicht wirklich vorstellen. Das wäre so unwahrscheinlich, dass ich an der Hypothese des Multiversums starke Zweifel haben müsste.
Welches Szenario bevorzugst Du?

Gruß
gravi

[Maclane]

@MacLane zum Big Bounce Szenario: da sehe ich das Problem, dass man keine unendliche Wiederkehr erklären kann, solange man nicht versteht, ob und warum "unser Universum" in einem Zustand niedriger Entropie begonnen hat. Wenn alles so glett geht wie in diesem Modell, müsste die Entropie ja ins nächste Universum "hinübergerettet" werden. Dann kann man aber schlussfolgern, dass es wohl doch ein "erstes" Universum gegegeben hat - und woher kommt das nun?

Lieber Tom,

vielleicht wird die Sache mit der Entropie auch einfach überbewertet.

Ich wüsste jetzt nicht, warum man sich an der Entropie so festklammern sollte. Die Entropie ist doch keine physikalische Größe wie etwa Masse, Wellenlänge oder Spin. Der Begriff der Entropie wurde doch von uns "erfunden", um die Thermodynamik besser beschreiben zu können. Die Entropie ist ein Maß für den Zustand eines Systems, aber keine Größe des Systems an und für sich.

Zudem ist die Regel, dass in einem geschlossenen System die Entropie nur zunehmen kann, nur ein Postulat. Wir wissen einfach nicht, was unter extremen Bedingungen (SLs, Urknall) mit Freiheitsgraden oder Informationen geschieht. Die fundamentale Information der Masse/Energie könnte von Universum zu Universum gleich sein. Aber wie sich die Energie manifestiert, könnte unterschiedlich sein. Und hängt Entropie nicht mit der Manifestation von Energie zusammen?
Ich könnte z.B. eine gewisse Menge heißes Gas nehmen und eine gewisse Menge Felsgestein. Auch wenn die Gesamtenergie von beidem gleich ist, wird die Entropie doch eine unterschiedliche sein. Beim einen steckt ein Teil der Energie in Wärme/kinetischer Energie, beim anderen in der elektromagnetischen WW, welche die Moleküle zusammenhält.
Also welche fundamentalen Informationen kann man einem Universum zuordnen? Ich denke nur Größe und Masse (bzw. Gesamtenergie), vielleicht noch die ein oder andere Naturkonstante. Alle anderen Informationen sind Informationen zweiter Klasse.

Ich denke, nicht die Entropie bestimmt, wie sich ein System zu verhalten hat, sondern aus einem System kann man die Entropie als abstrakten Wert herauslesen. Und das ist ein Unterschied!
Wie will man denn behaupten, dass dieser Wert sich unter extremen Bedingungen (wie beim Big Bounce) nicht ändern kann?

Gruß Mac

[tomS]

Ja, es ist doch aber egal, wie rum du das siehst.

Entweder hältst du an dem bestehenden Entropiekonzept fest, dann musst du das auch auf die Gravitation anwenden bzw. erklären, was denn die "Entropie des Gravitatztionsfeldes" genau ist,
oder du forderst eine Abkehr, Erweiterung o.ä., dann musst du auch sagen, welches neue Konzept das alte ersetzen soll und wie du dann Thermodynamik und statistische Mechanik betreiben möchtest,

Also egal wie du es drehst und wendest - da gibt es eine Lücke in unseren Konzepten.

Entweder halten wir an einem offensichtlich nicht in allen Bereichen anwendbaren Konzept fest,
oder wir suchen ein neues, erweitertes Konzept, das wir so aber heute noch nicht haben.

[Maclane]

Entweder halten wir an einem offensichtlich nicht in allen Bereichen anwendbaren Konzept fest,
oder wir suchen ein neues, erweitertes Konzept, das wir so aber heute noch nicht haben.

Ja, warum denn nicht?
Der Entropiesatz hat sich bis jetzt immer bestätigt. Aber wir sind auch noch nie ins Innere eines schwarzen Lochs geflogen, um zu schauen, ob das da immer noch so ist.

Ich mal mir jetzt mal wieder ein Bild:
Also wir nehmen uns jetzt mal ein einzelnes Teilchen, wie wir das nennen, spielt keine Rolle. Dieses Teilchen hat ja eine Wellenfunktion und eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit.
So, jetzt packen wir dieses Teilchen in die LQG. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit erstreckt sich über Tausende, Millionen, Milliarden? weiß nicht wieviele Volumenquanten bzw. Knoten. Soweit so gut.

Jetzt schauen wir uns das Universum an. Da gibt es Zehn hoch hastenichjesehn Knoten. Und die werden immer mehr. Das Universum expandiert ja.
Was passiert jetzt beim Kollaps mit diesen Knoten? Bisher hab ich noch keine Aussage dazu gefunden.
Also was wäre, wenn beim Kollaps die Knoten wieder verschwinden? Was, wenn ihre Anzahl immer kleiner wird?
Dann gibt's also irgendwann einen Punkt, wo die Anzahl der Knoten so klein ist und die Energiedichte so hoch, dass sich das ganze wieder abstößt --> Big Bounce.
Nehmen wir an, dieser Punkt wäre bei erreicht, wenn das ganze Universum sagen wir mal nur noch aus 20 Knoten besteht. Dann wäre doch die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von obigem Teilchen an diesen 20 Knoten "abgeschnitten". Das Teilchen hätte also viel weniger Möglichkeiten als sonst und damit wäre die Entropie kleiner geworden.
Oder nicht?

Natürlich müsste man dazu erstmal herausfinden, was denn nun mit den ganzen Knoten passiert, wenn ein Universum kollabiert. Vielleicht kannst du ja deine Quellen mal dazu befragen. Für mich wäre das schon eine sehr wichtige Frage.

Gruß Mac

[tomS]

Vergiss doch mal die Teilchen, dafür klappt das ganze ja noch irgendwie.

Was eigentlich interessiert ist die Energie und die Entropie des Spinnetzwerkes bzw. eines Teiles des Spinnetzwerkes ohne weitere Felder.

Fakt ist, dass die Entropie nur über das Abzählen der Zustände zu fester Energie definierbar ist, dass aber in der ART (und damit auch in der LQG) keine Energie definierbar ist.

Außerdem führt ja die Aufteilung von Freiheitsgraden in "interne" und "externe" dazu, dass du externen Freiheitsgrade als "Wärmebad " ansiehst und dadurch die thermodynamische Beachreibung erst generierst. Also die betreibst statistische Phyik deswegen, weil du nicht alle Freiheitsgrade kennst oder betrachtest. Wenn du nun aber LQC betreibst, dann kennst du ALLE Freiheitsgrade und hast nichts externes.

Im Falle des SLs ist die Definition des EHs in der LQG irgendwie willkürlich. Was ist denn der EH, wenn es keine klassische Trajektorie gibt, die ihn nicht wieder verlassen kann? Wir wissen es nicht.

Thermische Strahlung ist in der ART grundsätzlich ein Anzeichen von Horizonten. Kennst du den Unruh-Effekt? Ein beschleunigter Beobachter "erzeugt" seinen eigenen Horizont - und er beobachtet ein Wärmebad. Aber die Entropie dieses Wärmebades bzw. dieses Horizontes ist ja nichts Objektives bzw. keine Invariante, denn ein ruhender Beobachter sieht nur Vakuum!

[Maclane]

Hmm...
Also würdest du sagen, Big Bounce = Quatsch, weil das Entropieproblem nicht gelöst werden kann?

Hmm...
Tja also was dann? Die Sache mit den Fluktuationen, aus denen unser Universum hervorgegangen sein soll, klingt für mich irgendwie weit her geholt. Kann mir nicht helfen.
Wenn unser Universum, wie gravi sagt, aus einer Fluktuation im Vakuum hervorgegangen ist, warum produziert unser Vakuum dann nicht auch seinerseits neue Universen?

Hmm...
*kopfkratz*

Gruß Mac

[tomS]

Also würdest du sagen, Big Bounce = Quatsch, weil das Entropieproblem nicht gelöst werden kann?

Nein, ich sage nicht, dass es nicht gelöst werden kann, sondern nur, dass es noch nicht gelöst worden ist. Die ART lässt prinzipiell eine Energiedefinition nur zu, wenn die Raumzeit bestimmte Symmetrien erfüllt (zeitartige Killingvektorfelder). Ähnliches erwarte ich auch für die Entropie.

Der Big Bounce krankt ja ggw. noch an ganz anderen Problemen, nämlich daran, dass im Rahmen der LQC nur mit einer endlichen Anzahl an Freiheitsgraden gerechnet wird, wir aber in der LGQ sicher unendlich viele haben. Für diese unendlich vielen Freiheitsgrade ist aber weder der Big Bounce im speziellen noch der semiklassische Limes einer glatten Raumzeit verstanden.

Diese Probleme müssen ebenfalls gelöst werden. Es gibt also noch viel zu tun.

Wenn unser Universum, wie gravi sagt, aus einer Fluktuation im Vakuum hervorgegangen ist, warum produziert unser Vakuum dann nicht auch seinerseits neue Universen?

Vielleicht tut es das ja. Bzw.: wenn diese Theorie stimmt, dann tut es das sicher! Nur wir würden diese Fluktuationen nie sehen, weil sie inflationär expandieren und sich daher hinter einem Horizont verbergen.

Gruß
Tom

[msueper]

Hallo,
habe mir den Thread hier durchgelesen und dabei ist mir einiges aufgefallen:

a) G-tt ist für die Zivilisation sehr wichtig, als Anker für die Moral/Ethik. Ich stimme nicht überein, dass, würde man seine Existenz irgendwie wiederlegen, die Welt friedlicher würde. Im Gegenteil! Die rein "weltlichen" Ismen (Kommunismus, Faschismus, Kapitalismus, etc.) haben sich als tendentiell unmoralisch erwiesen. Glauben (= Vertrauen) im größeren Zusammenhang benötigt man immer. Wer rechnet schon jeden Beweis nach...

b) Vom philosophischen Standpunkt her kann man gar nichts beweisen ausser "Cogito ergo sum", sprich die eigene Existenz. Es ist deshalb denkbar, dass es nur mich gibt und ich die Welt träume. Oder notfalls eine Welt a la "Matrix". Zugegeben, das ist befremdlich und unphysikalisch, aber möglich.

Martin

[gravi]

Für MacLane muss man - glaube ich - wohl eine Lanze brechen:

Seine Überlegung finde ich gar nicht so abwegig. Wir stehen ja auch vor dem Problem, dass die ART auf kleinen Skalen völlig versagt, weshalb wir fieberhaft nach einer Quantengravitation suchen. Und die scheint nicht leicht zu finden zu sein.

So könnte ich mir es auch gut vorstellen, dass die Gesetze der Thermodynamik im Falle extrem starker Gravitationsfelder nicht mehr zutreffen. Betrachten wir doch nur einmal das Zentrum eines SL's, von dem ich jetzt mal die Singularität annehme und wähle ein nicht akkretierendes Schwarzschild- Loch.

Gerade noch war es ein superheißer Eisenkern im Innern eines Sterns, innerhalb von Sekundenbruchteilen wird daraus die Singularität. Darin gibt es nun keine Temperatur mehr, sie ist einfach verschwunden. Das Teil ist sozusagen saukalt!
Warum? Na klar, es existieren keine Teilchen mehr, die sich irgendwie bewegen könnten. Ohne Bewegung keine Temperatur und in der Singularität dürfte auch eine Ordnung allererster Sahne herrschen. Die Entropie muss dort Null sein!

Wie Tom ja auch sagt, es gibt noch viel zu lernen und so manches Rätsel wartet noch auf eine Lösung.

Gruß
gravi

[Maclane]

Es ist deshalb denkbar, dass es nur mich gibt und ich die Welt träume. Oder notfalls eine Welt a la "Matrix". Zugegeben, das ist befremdlich und unphysikalisch, aber möglich.

Na das ist ja interessant. Und woher nimmst du dann die Energie zum Träumen?
Abgesehen davon wär's mir unerklärlich, wie ich mir die wildesten naturwissenschaftlichen Zusammenhänge, für die andere Jahrzehnte studieren, mal eben so im Traum ausdenke.

@gravi
Ob die Entropie im Inneren eines SLs wirklich Null ist, weiß ich nicht.
Und dass es dort überhaupt nichts Teilchenartiges mehr geben soll, wage ich zu bezweifeln. Vergiss nicht, auch ein Photon hat noch Teilchen-Eigenschaften und auch ein virtuelles Teilchen ist noch mehr oder weniger ein Teilchen.
Entropie Null? Das würde doch heißen, dass dort im Inneren überhaupt gar nichts mehr passiert. Unwahrscheinlich. Wo was ist, muss auch was passieren. Es kann ja nicht "Etwas" da sein und nichts passiert. Wie soll denn das gehen?

Aber danke für die zerbrochene Lanze. Was mach ich denn jetzt damit?

Gruß Mac

[tomS]

Tja, rein klassisch wäre die Entropie des SLs tatsächlich Null - es hätte nur einen einzigen Mikrozustand, der durch M, J und Q definiert ist, also


Aber nach Bekenstein ist die Entropie proportional zur Fläche des Ereignishorizontes, also



und somit für makroskopische SLs gigantisch groß.

[gravi]

@Tom:
Es ist mir klar, dass die Entropie eines SL's äquivalent zur Größe des Ereignishorizontes ist.
Wenn ich aber annehmen darf, dass im Innern eine Singularität existiert (wovon ich eigentlich nicht überzeugt bin), so meinte ich auch nur die Entropie bezogen auf diese. Man stelle sich das doch einmal vor dem geistigen Auge vor: Da quetscht jemand gleich mehrere Sterne zu einem Punkt auf min. Plancklänge zusammen. Es kann dort keinerlei Bewegung mehr stattfinden, es können keine Ereignisse mehr ablaufen, die Gravitation verhindert das. Damit sind dort Zeit und Raum aufgehoben. Und ohne Ereignis keine Entropie - meine ich.

@MacLane:
Mit Teilchen meinte ich in diesem Fall tatsächlich Materieteilchen. Es ist nicht möglich, dass in der Singularität noch ein einziges erhalten sein kann, weil deren Ausdehnung immer größer als die Singularität selbst ist. Ich weiß nicht, in welchem Zustand sich die (einstige) Materie dort befindet. An Photonen glaube ich in diesem Fall auch nicht. Denn sonst müsste sich ein Photonengas bilden wie es im jungen Kosmos der Fall war, dann wäre die Singularität extrem heiß, hätte Entropie und würde vermutlich auseinander fliegen. Es könnte daraus ein neuer Kosmos entstehen, womit wir wieder bei den Weltbildern wären...

Übrigens die zerbrochene Lanze könntest Du zum Heizen verwenden. Ihre Verbrennung lässt die Entropie ansteigen, was den Kosmos und die Thermodynamik erfreut.

Gruß
gravi

[tomS]

Gravi,

ich verstehe dich schon - es ist nämlcih meine, nur war ich etwas schlampig.

Nach deiner Argumentation würde das SL durch die Singularität bzw. deren Eigenschaften repräsentiert. Damit wäre die Entropie gleich Null. Aber ich kann ja auch die Entropie auch für ein größeres System definieren, also z.B. für das gesamte "Volumen" innerhalb des Ereignishorizontes. Nun wird aber auch dieses Gesamtsystem durch dieselben Variablen beschrieben (M, J, Q), d.h. es hat wiederum dieselbe Entropie Null ("schwarze Löcher haben keine Haare")

Klassisch erwartet man also Entropie Null, nach Bekenstein aber nicht.

Das Problem ist also nicht, dass ich Äpfel mit Birnen vergleiche, sondern dass man je nach Blickwinkel für die Äpfel alleine unterschiedliche Ergebnisse erhalte.

[gravi]

Tom,

ich sehe es im Grunde ja auch so, irgendwie ist es ein Dilemma. Ich habe wirklich nur die "nackte" Singularität betrachtet, was aber eigentlich nicht korrekt ist. Man muss das SL als Ganzes sehen, und so muss ich natürlich akzeptieren, dass die Entropie des Lochs durch den Horizont präsentiert wird.

Das ganze "Elend" dieser Situation liegt einfach darin begründet, dass wir zwar von der Existenz der SL's wissen, aber nicht sagen können, was wirklich drin steckt. Wir können eine Menge berechnen, Singularitäten, oszillierende Gezeitenkräfte und 'ne Menge an Vakuumlösungen. Aber wir wissen nicht, was die Natur in Wirklichkeit vor uns versteckt.

Ein ebensolches Rätsel ist dasjenige der Information. Hawking meint ja heute nach seiner Revision, dass Informationen wieder aus dem Loch heraus kommen. Wenn aber etwas in einer Singularität verschwindet, so wird es nach meiner Ansicht bis zur völligen Unkenntlichkeit verzerrt. Aber wer weiß schon, was wirklich zutrifft...

Gruß
gravi

[SNOOPY]

Hallo Forum,

auch wenn es schon etwas zurück liegt, möchte ich an dieser Stelle auch einmal meine persönliche Meinung zu dem Thema "Weltbilder" wiedergeben. Bisher hatte ich dieses Forum zwar immer verfolgt, aber leider lange keine Zeit gefunden, etwas zu posten.

Mein Weltbild ist (und kann auch) nicht exakt sein. Niemand wird nach dem heutigen Stand der Forschung sagen können, wie unser Universum entstanden ist (ich meine jetzt nicht den Urknall, sondern die Ursache dafür). Ich möchte es einfach einmal etwas pauschal mit Logik versuchen.

Meine erste Logik sagt mir: von nichts kommt nichts!
Will heißen, unser Universum muß aus "etwas" heraus entstanden sein. Also etwas, das es vorher schon gab. Für mich spielt es eine unter geordnete Rolle, wie dieses "etwas" aussah oder welche Eigenschaften es hatte. Es muß nur den Energie-Inhalt unseres heutigen Universums entsprechen. Das bedeutet aber auch, das es vorher schon etwas gab. Ich gehe sogar so weit zu behaupten, dieses "etwas" muß vorher schon immer vorhanden gewesen sein.
Außerdem ist die Entstehung unseres Universums ein Ereignis. Ereignisse können aber nur dort stattfinden, wo es auch Zeit gibt. Denn die Zeit ist definiert mit der Abfolge von Ereignissen. Eines dieser Ereignisse war die Entstehung unseres Universums.
Die nächste Frage ist natürlich, "warum" unser Universum überhaupt entstanden ist. Auch hier versuche ich logisch zu sein. Zur Erklärung eine kurze Geschichte: nehmen wir an, ich schneide aus einem Buch säuberlich jeden einzelnen Buchstaben heraus und werfe diese Buchstaben in die Luft. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass beim Herunter fallen der Buchstaben auf der Erde ein sinnvoller Roman entsteht? Jeder wird sofort sagen: so gut wie Null. Richtig! Aber wichtig dabei ist das "so gut wie"! Den die Wahrscheinlichkeit ist nicht exakt Null. Es ist nur so, dass sie so klein ist, dass man es mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausschließen kann, dass so etwas in einem definierbaren Zeitraum geschieht. Anders verhält es sich in zeitlicher Unendlichkeit. Dort wird dieses Ereignis (wenn man es unendlicch oft wiederholt) mit Sicherheit auch eintreten. Und zwar nicht nur einmal, sondern sogar unendlich oft!
Genau das - so meine Logik - hat zur Entstehung unseres Universums geführt. Egal wie klein die Wahrscheinlichkeit dafür war, solange sie nicht exakt Null war, mußte sie in der Unendlichkeit eintreten.
Die Unendlichkeit - so sehe ich das - ist etwas, mit dem man sich genauso abfinden muß, wie es unsere Vorfahren mit der Tatsache tun mußten, als sie feststellten, das die Erde nicht Mittelpunkt der Welt ist. Ebenso werden wir uns früher oder später damit abfinden müssen, dass unser Universum kein einmaliges Ereignis in der Unendlichkeit des Hyperraumes war (mit fällt dafür keine bessere Bezeichnung ein).
Fazit: wir leben nur deshalb, weil es für unser Leben eine Wahrscheinlichkeit größer als Null gab.
Und: unsere Welt, wie wir sie kennen, ist kein Ausnahmefall.
Ich denke, dass Multiversen ein Resultat logischer Denkweise sein müßten.

Gegenargumente? Ich warte gerne darauf.

Gruß
Snoopy

[tomS]

Hallo,

mein Weltbild ist da - wie an anderen Stellen schon beschrieben - etwas anders.

Zunächst möchte ich mal auf eine Diskussion zum Thema Vakuum verweisen, wo wir mal versucht haben, diesen etwas unscharfen Begriff besser zu fassen: viewtopic.php?f=5&t=921#p10157.

Außerdem ist die Entstehung unseres Universums ein Ereignis. Ereignisse können aber nur dort stattfinden, wo es auch Zeit gibt. Denn die Zeit ist definiert mit der Abfolge von Ereignissen. Eines dieser Ereignisse war die Entstehung unseres Universums.

Zum Begriff Zeit möchte ich ebenfalls auf eine andere Diskussion verweisen: viewtopic.php?f=11&t=760&start=0
Im Sinne der LQG ist der uns vertraute Zeitbegriff sicher kein elementarer Begriff, sondern er entsteht erst durch die Betrachtung des Geschehens auf genügend großen / langen Skalen. Im elementaren Sinn ist die Zeit evtl. soetwas wie das Ticken einer Uhr (eines Spinnetzwerkes), wobei zwischen den beiden Ticks tatsächlich nichts ist, also keine dazwischenliegenden Zeitpunkte und auch keine dazwischen existierenden Zeigerstellungen; es gibt nur noch diskrete Ticks und damit Zeitpunkte!

Bzgl. deiner Argumentation zur zufälligen Entstehung des Universums in einem größeren "Multiversum": ja, dem Gedanken kann ich mich anschließen. Wenn es eine Wahrscheinlichkeit für die Enststehung gibt, die größer Null ist, dann wird das Universums auch "irgendwo" bzw. "irgendwann" entstehen. Dazu müsste man aber nochmal den Begriff des Vakuums näher untersuchen, denn damit ist das Vakuum sicher kein "Nichts" im philosophischen Sinne (Abwesendheit von "Allem"), sondern es ist zumindest eine ontologische Struktur, die gewisse Eigenschaften trägt (zumindest die, "Universen hervorbringen zu können"), auch wenn weitere physikalische Eigenschaften wie Energie, Raum, Zeit usw. evtl. noch nicht ausgeprägt sind.

Im Bild der kausalen dynamischen Triangulation fehlen zwar noch die dynamischen Begriffe für Materie, Felder usw., aber es zeichnet sich eine interessante Möglichkeit ab, dass nämlich die Raumzeit auf kleinsten "Längenskalen" eine fraktale Struktur ausbildet. D.h. dass es keine Untergrenze für die elementaren Objekte (4-Simplizes = "vierdimensionale Tetraeder") gibt, sondern dass es unterhalb eines 4-Simplex beliebig viele weitere 4-Simplizes gibt, wobei dennoch physikalische Größen wie Länge und Zeit endlich bleiben. D.h. es gibt keine "kleineste" Länge oder Zeit, es "passt in jede kleinste Länge" noch unendlich viel an Struktur hinein". Trotzdem kann die physikalisch messbare Länge eine Untergrenze ausbilden, d.h. dass diese fraktale, diskrete Struktur dennoch nur einer endlichen Raumzeit entspricht.

Damit ergäbe sich das interessante Bild eines Vakuums, dass eine bestimmte Fraktale Struktur aufweist, die eben noch keine makroskopischen Eigenschaften wie Länge, Energie usw. trägt, die jedoch bereits sämtliche Voraussetzungen zur Entwicklung von makroskopischen Eigenschaften in sich trägt. Das entspräche der o.g. "ontologische Struktur..."

[gravi]

Dem kann ich mich nur anschließen. Das Quantenvakuum (oder der Hyperraum) muss nicht erschaffen werden - es war schon immer da und ist makroskopisch gesehen N I C H T S.

Da es - wieder makroskopisch gesehen - weder Materie noch Energie enthält, bin ich entgegen Snoopy der Meinung, dass dort keine Ereignisse ablaufen können. Es gibt nichts, was man durch einen Ort und einen Zeitpunkt beschreiben könnte, und es gibt schon gar keine Bezugssysteme. Das Vakuum ist demnach ohne Zeit und ohne Raum.

Erst mit der Entstehung des Universums konnten in diesem Ereignisse stattfinden, womit Zeit und Raum aufgespannt wurden.

Gruß
gravi

[tomS]

Ein Vakuum ohne Raum und Zeit macht physikalisch keinen Sinn...

Aber in der Quantengravitation wäre ja ein Vakuum nicht "leerer Raum" sondern "kein Raum". Damit müsste man nicht die Entstehung von "Etwas im Raum" erklären, sondern die Entstehung von "Raum selbst". Oder man findet eben etwas Fundamentaleres als Raum, etwas das den Raum hervorbringen oder definieren kann. Dann wäre aber das Vakuum (so wie wir es heute verstehen) nicht die "Abwesendheit von Allem", sondern nur die "Noch-nicht-Entstehung von Raum aus etwas Fundamentalerem".

Ich finde diese Sichtweise aus heutiger Sicht nicht verkehrt. Zwar haben wir dann immer noch kein echtes Verständnis von Vakuum im Sinne von Nichts, denn Etwas ist ja bereits vorhanden, aber wir haben einen Ansatz, wie Raum entsteht. Wenn die Physik das leisten könnte, wären wir m.E. bereits eine Schritt weiter, wir hätten nämlich ein physikalisches Modell, das die Fundamente unserer heutigen Begriffe von Raum und Zeit beschreibt.

Ob es sich dann um ein Fraktal gemäß der CDT oder um ein Spin-Netzwerk handelt, ist evtl. sogar zweitrangig. Da unsere Kategorien der Anschauung nicht wirklich unabhängig von Raum und Zeit existieren können, ist es sowieso fraglich, ob diese fundamentaleren Begriffe in irgendeiner Form experimentell zugänglich sein könnten.

[SNOOPY]

Hallo,


bei dem, was ich hier lesen kann kommt mir immer wieder der Verdacht, dass unterschiedliche Ansichten zum gleichen Ergebnis führen.

Zitat von tensor:

In der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es keinen globalen Energieerhaltungssatz

Und ich dachte immer, das wäre Grund-Voraussetzung. Natürlich bin ich nicht tief genug in der Physik, um das beurteilen zu können, schon gar nicht, ob die Naturgesetze unseres beobachtbaren Universums global gelten (bzw. ob sie global gelten müssen, aber ich denke mal, das kann man eigentlich gar nicht beurteilen).

Wenn ich allerdings die uns bekannten Naturgesetze nicht global gelten lassen darf, dann erübrigt sich eine Diskussion über das was vorher war, denn dann ist alles möglich! Deshalb denke ich, dass man das vorausetzen sollte um überhaupt sinnvolle Spekulationen (und mehr kann es ja nicht sein) antreiben zu können.

Ob Zeit nun gequantelt ist (wie es die LQT vorschreibt) oder nicht ist eigentlich zweitranging. Mir geht es um die Tatsache, ob es einen Raum (oder was auch immer) gibt, in dem es keine Zeit gibt. Das absolute Vakuum (also das absolute Nichts, in dem es noch nicht mal Fluktuationen gibt) schließe ich mal aus der bekannten Tatsache "von nichts kommt nichts" aus. Aber selbst wenn das Vakuum nur virtuelle (oder nennen wir es "unscharfe") Ereignisse wie Quantenfluktuationen hervor bringt, dann passiert doch trotzdem etwas. Ohne dieses Geschehen (was es auch immer war) wäre doch unser Universum gar nicht entstanden. Und sollte es tatsächlich so sein, dass unser Universum kein einmaliges Ereignis ist, sondern dass ständig neue Universen geschaffen werden, dann wären in dem Vakuum doch unzählige Blasen, die sich ausdehnen, zusammenfallen oder was auch immer. Und das ist ja mehr als nur ein virtuelles Ereignis.

An den Antworten sehe ich allerdings, dass sich meine Gedanke gar nicht so sehr von den der wirklich Experten unterscheiden. Ich denke mal, es liegt mehr an der Darstellungsweise, was ein Experte wie tomS oder tensor natürlich viel besser kann, wie ich als "lediglich Neugieriger" mit relativ geringen Physik-Kenntnissen.

Das Vakuum, das nur fraktale Strukturen aufweise und keine Eigenschaften wie Länge, Energie usw. hat, kann ich mir jedenfalls nicht wirklich vorstellen. Aber ich denke mal, damit stehe ich nicht alleine. Es ist ein Unterschied, etwas physikalisch zu definieren und es sich wirklich zu verbildlichen.

Was mich einmal mehr zu der Erkenntnis bringt, dass unsere Welt vielleicht erklärbar, aber nicht wirklich verstehbar ist.

Gruß
Snoopy