Wie ist das Universum entstanden?
Welche Theorien gibt es neben der Urknalltheorie und wie wahrscheinlich sind sie?
Zur Urknalltheorie: Was war vor dem Urknall? War es nichts? War es Materie und Energie? Was war der Auslöser für den Urknall?
7 Antworten
Mit der Singularität des Urknalls sind Energie und Masse entstanden, die Raum und Zeit erst aufgespannt haben (Mach'sches Prinzip). "vor dem Urknall" ist aber eine Zeitangabe, die also nicht gelten kann. Vor dem Urknall gab es kein vorher. Man kann allenfalls von der Zeit nach der Singularität und vor der Inflationsphase sprechen, aus der keine Strahlungsinformation vorliegt, und für die die Quantenfeldtheorie keine gültige Beschreibung hat.
Es gibt zwar Fans des Big Bounce, bei dem der Urknall Ergebnis der Kontraktion eines anderen Universums ist, aber Zeit als durchgehende Dimension kann das nicht überstehen, so wenig wie Information (volkstümlich ausgedrückt: es kann keine Uhr geben, die vor der Kontraktion losgelaufen ist und nun abgelesen wird. Es schwebt auch nicht ein an den Rändern angekohlter Zettel durchs Weltall, auf dem steht "es wird eng - viel Spaß im neuen Universum"), insofern könnte man nicht einmal behaupten, dass die Kontraktion VOR dem Urknall passiert ist, weil unser Begriff von Reihenfolge zeitabhängig ist. Anderes gilt für Penrose's "Conformal Cyclic Cosmology", bei der eine renormierte Abbildung der Unendlichkeit eines Universums auf die Punktförmigkeit des Urknalls des nächsten eine kontinuierliche Fortsetzung ermöglicht, und bei der die Expansion lediglich Eigenschaft eines von uns gewählten Koordinatensystems ist (ich kann nicht einschätzen, ob hier nur die Mathematik der Physik ans Bein pinkelt, indem sie ausnutzt was die Gleichungen ermöglichen, das bleibt weiterer Forschung vorbehalten).
Gerade eben habe ich folgendes geschrieben. Da aber die meisten zu faul sind Links zu folgen, wiederhole ich meine Beitrag noch einmal, siehe "Wie ist das möglich?"
... Ich hatte deutlich mehr Zeit, darüber nachzudenken, was Zeit eigentlich ist und wo sie einmal begann, im chronologischen Sinne abzulaufen.
Denn Zeit ist der ausschlaggebende Fakt, der uns erkennen lässt, dass die wenigsten Menschen ihren Verstand nutzen und stattdessen lieber glauben, was in den Büchern steht, und dort stehen nur die kausalen Dinge beschrieben, so wie du es wahrscheinlich bereits zur Genüge gelesen hattest, um daran zu zweifeln, weil du die eigenständige Nutzung deines Verstandes für eine der leichtesten Übungen hältst.
Also der Schlüssel zum besseren Verständnis ist die chronologische Abfolge der Veränderung des quantitativen Zustands einer bestehenden Wirkung, denn es muss vorher etwas vorhanden sein oder besser gesagt: Es muss vorher gegenwärtig oder anwesend sein, um geändert werden zu können.
Doch ist die Existenz einer deterministischen kausalen Gesetzmäßigkeit ganz und gar nicht kausal, sondern wahrscheinlicher wäre vielmehr eine indeterministische Abfolge, weil ansonsten Gottes Hand erforderlich wäre, weil es im chrono-kausalen Sinne keine Ursache für die erste Wirkung gäbe. Alles müsste somit akausal beginnen und danach erst entstehen.
Solch eine Vorstellung eines Urknallszenario ist also mittelalterlicher Unsinn, weil man auf eine kausale Erklärung verzichten muss. Diese Singularität ist aber nicht das Einzige an Unfug, was uns mit der Urknall-Idee geboten wird. Nein, man lässt Zeit und Raum erst danach entstehen, obwohl die Abfolge erst mit der Existenz von Zeit beginnen kann und es auch noch keinen Raum gibt, der erklären könnte, wo das passiert.
Ich will hier aber den Urknall-Unsinn nicht noch weiter vertiefen, sondern stattdessen will ich lieber mal erklären, wie ich mir einen Anfang vorstelle, der sowohl im indeterministischen als auch im deterministischen Sinne plausibel wäre.
Also der Raum, das Medium allen Geschehens, und die Zeit existierten bereits schon immer und es bedarf wegen fehlender chronologisch deterministischer Abfolge weder eines Beginns noch eines Endes. Es ist daher nicht zwingend dem Determinismus zu folgen, ihre Existenz ist aber dadurch bewiesen, weil es beide Dinge heute noch gibt.
Die Annahme, dass vorher das Nichts existierte, ist einfach nur irrwitzig dumm.
Nur das Kausalitätsprinzip bzw. die deterministische Ordnung bedurften der Geburt, weil vorher jede Veränderung von chaotischer Natur war, denn der stetige Wechsel des gegenwärtigen Zustands, die Zeit, musste plötzlich eine Konstellation erreicht haben, in der plötzlich alles einen einzigartig plausiblen Zusammenhang funktionierte, was dann die Geburt des Determinismus zufolge hatte, was auch gleich den Tod des Indeterminismus bedeutete.
So beginnt im chronologischen Sinne überall zur gleichen Zeit die Existenz eines strukturell verteilten Raumes, wo die Strukturen den Raum kennzeichnen, was wir dann aus unserer beschränkten Einsicht heraus als Photonen, Elektronen oder sonstige Teilchen bezeichnen.
Ein Teilchen ist demnach einfach nur ein begrenzter Bereich des Raums, dessen Zustand der Verteilung auch noch in die Tiefe einer weiteren räumlichen Dimension hineinreicht, die wir offensichtlich zwar wahrnehmen, aber optisch nicht erfassen können. So ist ein Teilchen nicht ein separates Ding, was den Raum verdrängt und noch einer gesonderten Erklärung seiner Substanz bedarf, weil es ja etwas anders sein soll, das nicht den Raum darstellt.
Also du liegst schon richtig, das Zeit und Raum bereits vorher existieren muss, damit der Beginn ein WANN und ein WO findet, wo die Struktur des Raums sich als WAS kennzeichnen kann.
Da gibt es eine ganze Latte von Theorien, die bekannteste ist die von der Singularität, unglaublich klein, die explodiert ist wie der Airbag im Auto und sich zum heutigen Universum aufgebläht hat.
Aufgrund Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung, die als letztes "Echo" dieser Explosion gilt, aber nicht so gleichmäßig verteilt ist wie man erwartet hat, schließt man daraus, daß die Singulariät explodiert ist weil sie nicht perfekt war, sondern bereits ein winziges Ungleichgewicht enthalten hat.
Wo diese Singularität herkam - vermutlich von einem früheren Universum, das sich erst ausgebreitet und dann wieder zu einer Singularität zusammengezogen hat, als eine ewige Schwingung zwischen maximaler und minimaler Ausdehnung. Unser Universum wäre dann nur ein weiteres in einer ganzen Kette.
Andere Theorie: ein ganzes Schaumbad aus Universen, jedes Universum sieht aus wie eine Schaumblase, und nebendran gibt es noch unzählige weitere, die Theorie des sogenannten Multiversums. Wird gern in Comicserien und Science Fiction benutzt, wo die Leute dann durch verschiedene Versionen ihrer Universen reisen können. (Serie "Sliders" und Superheldenserien.)
Dritte, wenig bekannte Theorie: zwei übergeordnete Universen mit xx Dimensionen durchdringen sich gegenseitig, und im Schnittpunkt entsteht ein vierdimensionales Raum-Zeit-Kontinuum, also unser Universum. Im Moment wächst es noch, weil die volle Durchdringung noch nicht erreicht ist, aber irgendwann entfernen sich die übergeordneten Dimensionen (vielleicht) auch wieder, dann wird es schrumpfen bis zur Auflösung.
Wahrscheinlich gibt es noch ein paar Dutzend andere Theorien die mehr oder weniger glaubwürdig sind (Gott hat einen Furz gelassen oder so), welche davon Du glauben willst ist Dir selber überlassen, denn einen absoluten Beweis für eine davon gibt es noch nicht.
Es dehnt sich immer noch aus - weil nämlich die Milchstraßen auseinanderstreben, quasi von der Ausdehnung mitgezogen (oder umgekehrt, ihre Masse hilft bei der Ausdehnung mit? Nicht ganz klar)
Es gibt nur die Urknalltheorie, die ist quasi konkurrenzlos. Was vor dem Urknall war und ob es überhaupt ein Davor gab ist völlig unklar, denn erst mit der Planck-Zeit hat die uns bekannte klassische Physik ihre Gültigkeit. Mittlerweile gehen aber viele Astrophysiker davon aus, dass der Urknall möglicherweise aus einer Quantenfluktuation entstanden ist und nicht aus einer Singularität, im Zustand der Quantenfluktuation braucht es keine Zeit als physikalische Größe, aber einen Raum, auch wenn er noch so klein ist.
Okay vielen Dank! Kannst du das Prinzip der Quantenfluktuation vielleicht genauer erklären? das klingt wahnsinnig kompliziert aber auch interessant
Welche Theorien gibt es neben der Urknalltheorie und wie wahrscheinlich sind sie?
Was Wissenschafrliche angeht. Imgrunde keine so wirklich. Bis zu einem Gewissen gerade ist der Unrknall schlichtweg belegt.
Aber noch nicht vollständig erklärt. Je näher wir den zeitpunkt T0 kommen desto unsi8cherrer wird unser wissen. Und irgendwann brechen unsere Theorien zu beschreibung zusammen. Das Grosse Problem ist hierbei die Gravitation nach Einstein die eben nicht auf Quantenebene Funktioniert. Deswegen arbeiten so manche Physiker auch durchauchs an Möglichkeiten quantengravitation zu erklären.
Was war vor dem Urknall?
Diese Frage ist nach derzeitigem wissen schlichtweg falsch gestellt. Es gibt keinen Zeitpunk vor dem urknall. Das ist ein bissel schwer zu verstehen weil es gegen unsere intuition geht.
Die frage geht aber in die richtung als würde ich dich fragen was du vor deiner geburt gemacht hast.
Ich denke ich habe ein gutes gleichniss:
Stell dir eine Filmrolle vor. Mit dem film drauf. (Diese typischen Filmbänder mit den löchern and er seite.)
Und nun frage ich: "welches bild kommt vor dem ersten bild"? Oder: "Was ist auf der filmrolle vor dem ersten bild?"
Du wirst merken diese fragen sind nicht beantwortbar. Es gibt halt kein bild oder nichts mehr an Filmrolle vor dem ersten bild.
Genauso verhält es sich auch mit dem urknall. Die zeit endet quasi beim urknall. Es gibt kein davor.
War es Materie und Energie? Was war der Auslöser für den Urknall?
Wissen wir imgrunde nicht.
Was wir wissen ist das das universum verdammt dicht war.
Was wir auch wissen ist das in dem zustand keine materie existieren kann. Erste Elektronen und Protonen und Atome haben sich erst später geformt. Einzig energie in form von photonen konnte zu der zeit existieren.
Den auslöser wissen wir nicht. Es wird eine quantenfluktuation vermutet.
In der physik gibt es zustände die sind vergleichbar wie mit einem Ball in einer mulde auf einem berg. Solange der ball in der mulde oben drauf liegt. Rollt er nicht den berg hinunter.
Nun ist es aber so das in der quantenphysik nichts nen genauen ort hat. dh unser hypothetischer ball wobbelt quasi auf dem berg immer hin und her. Am warscheinlichsten ist die wobbelei genau in der mitte der mulde. Aber mit einer warscheinlichkeit die grösser als null ist aber dennoch sehr sehr gering. Kann es passieren das der ball ganz plötzlich sich weiter weg befindet. Er ist nicht mehr in der mulde sondern nun an der kante der mulde. Und zwar so weit das er den berg runterrollt. Ganz von alleine.
Und etwas vergleichbares ist mit dem universum passiert. Der berg ist dabei ein energieniveau das aber nicht stabil ist sondern in einer solchen mulde hockt.
Das energieniveau schwankt. Und wenn es zu dolle schwankt dann stürzt es ganz plötzlich ab weil es nicht mehr stabil sein kann. Und findet sich dann in einem Niderigeren aber dann eben wieder stabilen energieniveau wieder.
In der physik kann man solche effekte zu hauf beobachten.
Im endeffekt ist die vermutung das das universum sich in einem solchen zustand befand.
Meine persönliche vorstellung:
Zur Zeit T0 haben wir ein ultradichtes universum. Es ist unendlich gross. (Unser jetziges universum ist unendlich gross folglich wird es nicht plötzlich durch kontraktion endlich.)
Es ist in einem quasi stabilen zustand der sich nicht ändert. (Daher gibt es kein davor.) Und dieser wird eben durch eine quantenflutuation aus dem gleichgewicht gebracht was dazu führt das das universum auf ein geringeres energieniveau herabfällt. Und somit das entsteht was wir urknall nennen.
Alternativen:
Es gibt durchaus physikalische alternativen zu den vermutungen. Das einfachste ist ein Zyklisches universum. Wenn wir in einem universum leben würden das in einem Big crunch endet dann würde in zukunft quasi wieder der zustand zum zeitpunkt T0 hergestellt werden. Und es könnte einen erneuten urknall geben.
Dann wird es ein wenig komplex:
Wenn unser universum sich ausdeht und das auf ewig und eventuell sogar beschleunigt. Dann kann es ggf. einen Zustand erreichen der von dem zustand zum zeoitpunkt T0 nicht zu unterscheien ist. Da reicht dann eben eine Quantenfluktuation aus damit ein neuer urknall entsteht.
Auch die alternative das wir imgrunde im innern eine schwarzen loches leben.
Oder auf dem rand des schwarzen loches. (das zu verstehen ist schwierig.)
Wir warscheinlich das nun alles ist: Wissen wir nicht. Das was wir eben wissen ist: Das es in der vergangenheit verdammt dich und verdammt heiss in unserem universum war.
Vielen Dank für die Antwort! Eine Rückfrage: Deiner Vorstellung nach ist das Universum ja unendlich groß, seit Beginn an. Heißt das also es gibt kein räumliches außerhalb unseres Universums und somit keinen Platz für andere Universen? (also wäre damit die Theorie des Multiversums widerlegt?)Oder meinst du mit unendlich groß eher verhältnissmäßig riesig?
Hmm. Das ist eine gute Frage. Unendlichkeiten sind immer so eine Sache. Auch wenn es nicht vorstellbar ist. Ich denke durchaus beides ist möglich. Ob jetzt die multiversums Hypothesen ein endliches Universum Universum annehmen oder vorrausetzten weiss ich nicht.
Und ja mit unendlich meine ich unendlich. Das ist die Eigenschaft die ein flaches (so scheint es zumindest zu sein) Universum haben würde. Nur ein positiv gekrümmtes (die Erdoberfläche in Nord/südrichtung, ist positiv gekrümmt) ist endlich.
Andere Antworten sagen das Universum ist zum Punkt T0 unendlich klein. Kann das nicht auch sein? Also dass es sich von sehr klein auf unendlich groß ausgedehnt hat?
Kann ich dir nicht sagen.
Und ja. Das wird auch gesagt. Ist nach meiner Ansicht aber ein Fehler. Weil es auf Einsteins relativitätstheorie beruht. Wenn wir die auf die Quantenskalen anwenden. Dann sagt die quasi vorraus das die raumzeit kollabiert und unendlich klein wird.
Das ist aber ein Problem. Weil die relativitätstheorie Dann nicht mehr zu gebrauchen ist. Sie gibt quasi unsinnige Werte heraus.
Diese unendlichkeiten die dann in den Gleichungen auftauchen nennen wir auch Singularitäten. Bei schwarzen löchern ist es ähnlich. Da passiert das gleiche. Deswegen können wir mit unserem derzeitigen wissen auch nicht wirklich Vorhersagen was im Inneren von schwarzen Löchern passiert.
Entsprechend habe ich mich dazu entschieden das so nicht zu kommunizieren.
Im Endeffekt kann man nur nochmal sagen: wir haben keine Ahnung was zum Zeitpunkt T0 der Fall war.
Vielen Dank, zur Singularität: können wir sicher sagen, dass unser Universum sich gerade ausdehnt oder könnte es sein, dass es sich gerade schon wieder kontrahiert?