Wo hin breitet sich das Universum aus?
Das Universum ist ja bekanntermaßen alles und somit über all und laut der wissenschaft expandiert es also breitet sich aus aber wenn das Universum alles ist wohin breitet es sich dann aus
5 Antworten
Wenn du dir vorstellst, dass sich das Universum wie ein Luftballon immer weiter ausdehnt und am Rand größer wird, dann hast du eine falsche Vorstellung davon.
Das Universum expandiert in den Zwischenräumen. Hier eine Erklärung:
Der Raum dehnt sich nur dort aus, wo die Schwerkraft der Materie und Energie gering ist. Er expandiert daher nicht innerhalb von Galaxien oder kompakten Galaxiengruppen, sondern zwischen den Galaxienhaufen und -superhaufen.
Nun ja, so falsch ist die Vorstellung mit dem Luftballon auch nicht wirklich, aber das Ding ist, dass man meint, dass es dabei um den Inhalt des Luftballons ginge, während es eigentlich ein zweidimensionales Sinnbild der Ballonoberfläche ist, dass die dreidimensionale Ausdehnung des Universums symbolisch beschreibt. Der Ballon, der aufgeblasen wird, dehnt sich zwar aus, und damit auch seine Oberfläche, aber die Oberfläche dehnt sich nicht wirklich in etwas anderes hinein aus (sondern bleibt im Volumen gleich, was dazu führt, dass irgendwann der Ballon überdehnt wird und platzt).
Richtig, das ist auch der Grund, weshalb wir über 90% des gesamten Universums garnicht sehen können, weil diese Sterne inzwischen so weit von uns entfernt sind, dass ihr Licht uns noch garnicht erreicht hat. Das Universum wird also eines Tages den Kältetod sterben, weil sich die Materie und selbst irgendwann einzelne Atome soweit voneinander entfernen, dass es keinerlei Wechselwirkungen mehr gibt und in der absoluten Kälte auch jede Bewegung aufhört.
Ins Nichts. Das Universum ist ja nicht unendlich groß, es hat irgendwo auch ein Ende. Und dahinter ist einfach nichts. Unendlich lang nichts. So die Theorie zumindest. War schließlich noch niemand dort, um es zu bestätigen. Gibt auch Leute die Behaupten, das Universum sei in sich eine Kugel, sodass man in jede Richtung wieder um Ursprungsort zurück kommt. Hierbei würde nur die Fläche dieser Kugel expandieren.
Die Vorstellung von einer Explosion ist irreführend. 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.
Das weiß eben keiner. Es gibt auch Theorien, dass unser Universum nur eines von viele ist und sich wie eine Blase in einem Schaumbad befindet. Hier stößt auch die Physik an ihre Grenzen, weil unsere Naturgesetze eben nur innerhalb unserer "Blase" gelten.
Die Vernichtung von Energie würde aber der beschleunigten kosmischen Expansion wiedersprechen. Die vorhandene Energie wird nur auf eine größere Fläche verteilt, wie bei einer Taschenlampe, wo du entweder einen kleinen Punkt sehr hell anleuchten kannst oder eine größere Fläche, nur eben dunkler. Eine Dehnung von Wellen würde auch bedeuten, dass sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt und das tut es nach aktuellem Kenntnisstand nicht.
Die Vernichtung von Energie würde aber der beschleunigten kosmischen Expansion wiedersprechen.
Die Expansionsgeschwindigkeit des Universums ist noch gar nicht bestätigt. Bei der beschleunigten Expansion handelt es sich nur um eine Theorie. Und warum sollte das mit der Vernichtung von Energie nicht möglich sein?
Die vorhandene Energie wird nur auf eine größere Fläche verteilt, wie bei einer Taschenlampe, wo du entweder einen kleinen Punkt sehr hell anleuchten kannst oder eine größere Fläche, nur eben dunkler.
Nein, eben nicht. Ich rede nicht davon, dass die Lichtsrahlen auseinander gezogen werden und damit eine größere Fläche bestrahlen würden, sondern dass die Wellenlänge gedehnt wird. Dadurch verändert sich also die Farbe, nicht die Helligkeit. Und Licht mit einer längeren Wellenlänge hat eine geringere Energie.
Eine Dehnung von Wellen würde auch bedeuten, dass sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt und das tut es nach aktuellem Kenntnisstand nicht.
Wieso sollte dem so sein? Wenn ein Krankenwagen an dir vorbei fährt, hört sich die Sirene beim Heranfahren höher an, als beim Wegfahren. Hier entsteht also genau das selbe Phänomen, nur mit Schall. Beim Heranfahren werden die Schwallwellen zusammen gedrückt. Sie werden dadurch nicht lauter, es verändert sich nur die Frequenz. Beim Wegfahren werden die Schallwellen auseinander gezogen, die Frequenz wird dadurch niedriger. Und das alles, obwohl der Krankenwagen keine Überschallgeschwindigkeit fährt.
Der Energieerhaltungssatz gilt nur in einem zeitsymmetrischen System. Wenn du hier auf der Erde ein Objekt fallen lässt, beschleunigt es genauso schnell, wie wenn du das Objekt morgen oder in 10 Jahren fallen lässt. Es macht also keinen Unterschied, wann genau es passiert. Im Universum gibt es eine solche Zeit-Konstante aber nicht. Durch die Expansion verlaufen Vorgänge heute anders ab, als zu einem anderen Zeitpunkt. Deshalb gibt es die Erhaltungsgröße, die wir Energie nennen, auch nicht. Denn Energie ist immer bezogen auf die Zeit. Google mal nach Noether-Theorem.
Die vorhandene Energie wird nur auf eine größere Fläche verteilt,
das gilt nur für die (quasi co-moving) materie im universum. die energiedichte nimmt mit der expansion mit der dritten potenz des skalenfaktors ab. das könntest du noch so bezeichnen dass die energie nur auf einen größeren raumbereich verteilt wird (das volumen nimmt mit der dritten potenz des skalenfaktors zu).
aber die energiedichte der strahlung nimmt aufgrund der rotverschiebung mit der vierten potenz des skalenfaktors ab. die energiedichte der dunklen energie (wenn beschrieben durch die kosmologische konstante, was immer noch am besten zu den daten passt) ist überhaupt konstant.
zusammenfassend kann man sagen dass es in einer dynamischen raumzeit keine eindeutig definierbare erhaltungsgröße "energie" gibt, wie Shalidor schon richtig geschrieben hat. das gibt es nur in einer statischen raumzeit, aber die beschreibt unser universum auf großen skalen nicht.
Eine Dehnung von Wellen würde auch bedeuten, dass sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt
rotverschiebung bedeutet nur dass sich das universum ausdehnt.
eine geschwindigkeit (länge/zeit) hat diese expansion sowieso nicht. der parameter der die expansionsrate angibt ist der Hubble-parameter, der hat die dimension 1/zeit. das kannst du nicht mit einer geschwindigkeit wie der lichtgeschwindigkeit vergleichen.
was du machen kannst ist die zunahme der distanz pro zeit aufgrund der expansion bezogen auf einen entfernten punkt zu betrachte (zumindest in der konventionelle definition von distanz, die in einer dynamischen raumzeit keineswegs eindeutig ist). diese geschwindigkeit ist proportional zur distanz des (beliebig) gewählten punktes, und kann damit beliebig groß gemacht werden. selbstverständlich auch größer als c.
Tut es das? Woher sollten wir das wissen? Wir wissen dazu einfach nichts. Wohin sollte sich das Universum ausbreiten können, wenn darüber hinaus nichts existiert? Alles nur Spekulationen!
Tatsächlich gelten unsere Naturgesetze nichtmal innerhalb unseres Universiums, sondern nur in unserem Sonnensystem. Bei uns gilt der Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz Thermodynamik) der besagt, dass Energie weder zerstört noch hergestellt werden kann. Energie kann nur in seiner Form umgewandelt werden.
Tja, kosmisch gesehen stimmt das aber nicht mehr. Durch die Expansion des Universums werden nämlich auch elektromagnetische Strahlen (Licht) in die Länge gezogen. Und da die Wellenlänge maßgeblich die Energie der Strahlen bestimmt, wird dadurch Energie regelrecht vernichtet.