Hat das Universum ein Ende?
Wenn es sich doch immer weiter ausweitet, muss es doch ein Ende haben, oder nicht? Und was wäre dann hinter dem Ende? Weitere Universen?
10 Antworten
Nein, zumindest nicht im Sinne einer Grenze. Demnach gibt es auch kein hinter dem Ende. Das Universum ist nicht in einem vorher existierenden Raum entstanden, sondern das Universum ist mit dem Raum entstanden und es dehnt sich auch mit dem Raum aus. Schon daher kann es keine Grenze geben.
Wenn Du auf einem Stuhl am Rande des Universums säßest, würdest Du es vermutlich nicht merken... Eine Reise durch Raum und Zeit: Der Rand des Universums - ZDFmediathek
Der Urknall war keine Explosion im Raum, die das Universum in den Raum ausdehnt, sondern eine Singularität, mit der Raum und Zeit erst entstanden sind. Seither dehnt sich der Raum als Ganzes aus, darum ist der "Ort" des Urknalls heute überall, so wie die Galaxien, deren Abstände voneinander sich heute zusammen mit dem Raum vergrößern - eine Bewegung, deren Zurückverfolgung zu Abständen gleich null in der Vergangenheit führt, wobei alle Orte gleichberechtigt sind.
Die gängigen Metriken des Universums sind die möglichen Lösungen der Feldgleichungen unter bestimmten Voraussetzungen (Homogenität und Isotropie): positive Krümmung (wie eine Kugeloberfläche, endlich aber ohne Grenze), negative Krümmung (wie eine Sattelfläche, unendlich) und der Grenzfall, Krümmung null (wie eine Ebene, unendlich).
Der derzeitige Stand der Messungen deutet auf Krümmung null oder auf ein extrem großes positiv gekrümmtes Universum (sog. flaches Universum) hin. Sehen können wir ohnehin nur Objekte bis zum Partikelhorizont in ca 46 Mrd LJ Entfernung. Ein Ende im Sinne einer Wand gibt es in keinem Fall, und damit auch keinen "Raum außerhalb des Raumes, in den sich das Universum ausdehnt" - es dehnt sich einfach nur aus, und auch Unendliches kann sich ausdehnen, s. Hilberts Hotel.
Wenn es sich doch immer weiter ausweitet, muss es doch ein Ende haben, oder nicht?
nein, die tatsache dass das universum expandiert (=sich die abstände zwischen den galaxien vergrößern) sagt nichts über seine größe. auch ein unendlich großes universum kann expandieren.
ob das universum als gesamtes endlich oder unendlich groß ist wissen wir nicht. alle messungen sind bisher mit einem unendlich großen universum kompatibel (oder mit einem sehr sehr großen endlichen, so groß dass wir den unterschied (noch) nicht feststellen können).
aber kein kosmologisches modell beinhaltet eine grenze. auch ein endliches universum kann unbegrenzt sein. endlich und begrenzt sind zwei verschiedene begriffe. das standardbeispiel hierfür ist eine kugeloberfläche, die endlich groß aber unbegrenzt ist. so könnte auch die räumliche struktur des universums sein (natürlich 3-dimensional, die kugeloberfläche ist nur 2-dimensional)
ist die Raumzeit unseres Universums nach Einstein nicht 4-dimensional
ja. aber hier ging es um einen 3-dimensionalen räumlichen ausschnitt der 4-dimensionalen raumzeit.
so habe ich im Studium gelernt, dass, sowie eine zweidimensionale Fläche gewölbt ist, sie 3-dimensional ist
ich weiß ja nicht was das für ein studium war, aber eine 2-dimensionale mannigfaltigkeit kann auch ohne jede referenz zu einer dritten dimension gekrümmt sein. gekrümmt bedeutet dass der Riemannsche krümmungstensor ungleich null ist.
ich weiß ja nicht was das für ein studium war, aber eine 2-dimensionale mannigfaltigkeit
Es war ein Maschinenbau-Studium und es geht mir hier nicht um Mannigfaltigkeiten, sondern erstmal lediglich um eine Fläche mit x und y Ausdehnung und ggfs. einer Höhe z im Fall einer Wölbung der Fläche.
und es geht mir hier nicht um Mannigfaltigkeiten
in der kosmologie geht es aber um (pseudo-)riemannsche mannigfaltigkeiten. das meint man wenn man sagt dass die raumzeit (oder als 3-dimensionale hyperfläche davon der raum) gekrümmt ist.
in der kosmologie geht es aber um ...
Langsam - immer einen Schritt nach dem anderen. Wenn ich über die dimensionalität einer Fläche diskutiere, dann geht es dabei natürlich erstmal nicht um Kosmologie oder Raumzeit, sondern lediglich um Geometrie. Also liegen hier auch keine Riemannschen Mannigfaltigkeiten vor.
in der frage, der antwort und jeden kommentar ging es eben genau schon darum.
und wie definierst du sonst 'krümmung' mathematisch wenn nicht über den krümmungstensor?
in der frage, der antwort und jeden kommentar ging es eben genau schon darum.
Das ist mir wohl bewusst - allerdings geht es mir hier an dieser Stelle um mein eigenes Verständnis zur Dimensionalität von Flächen ganz allgemein.
und wie definierst du sonst 'krümmung' mathematisch wenn nicht über den krümmungstensor?
Aus der Sicht eines Konstrukteurs brauche ich dazu keinen "krümmungstensor". Wenn ich in einer Konstruktion eine Fläche definiere, dann kenne ich deren Maße und Lage. Und wenn es konstruktiv eine Krümmung der Fläche braucht, dann lege ich fest, wie die gestaltet wird - z.B. welche(n) Radius/Radien die Krümmung haben soll und wo der/die Mittelpunkt(e) des/der Krümmungsradius/-radien liegen muss/müssen.
Ganz ohne mathematische Definition mittels Krümmungstensor...hat halt nichts mit Kosmologie zu tun...
die tatsache dass das universum expandiert (=sich die abstände zwischen den galaxien vergrößern)
Und was ist mit den Abständen der Sterne innerhalb einer Galaxie? Vergrößern die sich auch?
nein, weil gebundene systeme nicht expandieren. auch der abstand zwischen den galaxien vergrößert sich typischerweise erst ab dem level von großen galaxiehaufen oder so. für galaxien die innerhalb ein und des selben haufens gravitativ gebunden sind gilt das nicht.
also allgemein gesagt erst ab sehr sehr großen abständen. so groß, dass man hier das universum näherungsweise als homogen annehmen kann.
Kurz gesagt: Nein.
Seit dem Urknall dehnt sich das Universum immer weiter aus.Diese Theorie basiert auf der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Die Theorie kann durch das Hubble-Gesetz bestätigt werden :Die Geschwindigkeit, mit der sich zwei Galaxien voneinander entfernen, ist proportional zur Entfernung.
Da sich das Universum also endlos ausdehnt, hat es kein Ende.
Viele Grüße, Andy
Die Geschwindigkeit, mit der sich zwei Galaxien voneinander entfernen, ist proportional zur Entfernung.
Wie können wir dann auf Crash-Kurs mit Andromeda sein?
Wie können wir dann auf Crash-Kurs mit Andromeda sein?
Das frage ich mich allerdings auch...
Das Universum hat sich aber angeblich erst seit ca 14 Millarde Jahre ausgedehnt.
Es kann also noch nicht unendlich sein.
Und wenn du mal mit der Hubble konstante nachrechnest wirst du merken das es sich seitdem gerade mal verdoppelt haben kann.
Was die Frage aufwirft wie groß es direckt nach dem Urknall war.
Und wenn du mal mit der Hubble konstante nachrechnest wirst du merken das es sich seitdem gerade mal verdoppelt haben kann.
Hmmm - angenommen es war unmittelbar nach dem Knall, den niemand gehört hat, ein pikometer groß, dann wäre es also nun - 14 Milliarden Jahre später - lediglich 2 pikometer groß?
( ein Mikrometer = ein millionstel Meter = ein tausendstel mm; ein Nanometer wäre dann ein tausendstel davon und ein Pikometer wiederum ein tausendstel eines Nanometers)
Hmmm - ist die Raumzeit unseres Universums nach Einstein nicht 4-dimensional (mit den Koordinaten x, y, z und t)?
Und was die Zweidimensionalität anbelangt, so habe ich im Studium gelernt, dass, sowie eine zweidimensionale Fläche gewölbt ist, sie 3-dimensional ist. Eine 2-dimensionale Fläche hat z.B. Werte für die Koordinaten x und y - z ist Null. Ein z.B. ausgeschnittenes Stück einer Kugeloberfläche hat aber auf Grund der Wölbung eine Höhe - somit gibt es Werte für x, y UND z. Folglich ist die Kugeloberfläche auf Grund ihrer Krümmung 3-dimensional.