Expansion des Kosmos und dunkle Energie



  • Die Expansion des Kosmos wird durch die anti-gravitative Wirkung der dunklen Energie begründet. Leuchtet auch alles ein. Man kann das allerdings nicht mit vorhandenem Wissen über Energie/Masse und Elementarteilchen in Verbindung bringen.
    Was ist da der letzte Stand bezüglich "anti-gravitativ"? Gibt es da + und - wie bei Magnetismus und elektrischer Ladung?



  • In http://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo wird nicht von Gravitation und Antigravitation gesprochen.


  • Mod

    Ich habe ja selbst mal Kosmologie gehört, da war aber nirgends die Rede von "Antigravitation". Es gibt zwar mehrere Konzepte (kosmologische Konstante, Quintessenz, Vakuumenergie, und ein paar mehr), aber nichts davon ist antigravitativ sondern wirkt vielmehr auf das Universum an sich.

    Ich schätze mal (bin kein Kosmologe), dass Antigravitation auszuschließen ist, weil dies zu Strukturbildung führen würde oder die Strukturbildung der "positiven" Gravitation beeinflussen würde. Dies ist aber nicht das was beobachtet wird. Die beschleunigte Expansion findet gleichmäßig im gesamten (beobachtbaren) Universum statt.



  • Gut, also ich schreibe gerade Diplomarbeit über dunkle Energie, und SeppJ hat schonmal recht, dass kein Physiker wirklich von Antigravitation spricht. Die Energie der dunklen Energie, wenn es sie denn gibt, ist positiv, und würde eine anziehende Kraft auf andere Massen ausüben, wenn man denn etwas davon so stark konzentrieren könnte, dass man es merkte.
    Wenn die dunkle Energie tatsächlich eine Art Substanz oder "Gas" ist, die wir bisher einfach nicht kennen (sprich Quintessenz), dann wäre die Masse des zugehörigen Elementarteilchens 10^-33eV. Es wäre also eine extrem dünne, extrem homogen verteilte Substanz, die ihre Wirkung nur dadurch zeigt, dass sie den Raum beschleunigt expandieren lässt. Es treibt nicht Massen auseinander oder stößt diese ab, es expandiert den Raum. Das hängt letztendlich damit zusammen, dass die Energiedichte proportional zum negativen Druck ist, P<-rho/3 (mit c=1). Setzt man das in die Einsteingleichungen ein, kommt halt eine beschleunigte Expansion raus. Bei P>-rho/3 zieht sich das Universum zusammen, und bei Gleichheit wäre es statisch, was Einstein damals mit seiner feinjustierten Kosmologischen Konstante gemacht hat. Viel anschaulicher kann man es soweit ich weiß leider nicht sagen.



  • Danke für die konstruktiven Beiträge! Total interessantes Thema. Diese Diplomarbeit würde ich gerne mal lesen, wenn sie fertig ist. Bitte denke an mich, falls möglich.

    extrem dünne, extrem homogen verteilte Substanz

    Nannte man das nicht mal "Äther"?



  • Erhard Henkes schrieb:

    Danke für die konstruktiven Beiträge! Total interessantes Thema. Diese Diplomarbeit würde ich gerne mal lesen, wenn sie fertig ist. Bitte denke an mich, falls möglich.

    extrem dünne, extrem homogen verteilte Substanz

    Nannte man das nicht mal "Äther"?

    Kann dir gerne eine Kopie im Juni schicken, aber ich bezweifle dass du viel verstehen wirst... es wird relativ technisch sein...

    Und äh ja, ich schätze mal geringe Ähnlichkeiten zum Äther existieren, nur sollte der Äther das Trägermedium zum Licht sein (was Luft zum Schall ist). Licht braucht aber kein Trägermedium, wie seit Zeiten zu Michaelson und Morley (vor ~100 Jahren) bekannt ist. Quintessenz ist ja wie SeppJ schon sagte nur ein Erklärungsansatz. Möglicherweise hat auch das Vakuum selbst eine (normale positive) Energie, was ebenfalls das Universum auseinander treiben würde. Oder die kosmologische Konstante ist einfach eine Naturkonstante die in den Gleichungen auftritt... oder unsere Gleichungen sind schlicht falsch. Oder die Astronomen haben alle falsch gemessen und das Universum expandiert garnicht beschleunigt (halte ich mal für unwahrscheinlich). All das ist Gegenstand aktueller Forschung.


  • Mod

    Erhard Henkes schrieb:

    extrem dünne, extrem homogen verteilte Substanz

    Nannte man das nicht mal "Äther"?

    Ja, beide haben ähnliche Eigenschaften. Aber verwechsele nicht die Irrtümer der Äthertheorie mit der dunklen Energie. Den Äther hat man eingeführt, weil man sich nicht vorstellen konnte, dass Wellen sich aus ohne Medium ausbreiten können. Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil die Messergebnisse sonst nicht passen. Den Äther konnte man daher widerlegen, als man mal genauer nachgemessen hat. Die dunkle Energie ist komplizierter: Wenn es sie nicht gibt, dann ist etwas gänzlich falsch mit den Grundlagen der Kosmologie, weil dies heißt dass man die vorhandenen Messergebnisse falsch interpretiert hätte (durchaus keine Unmöglichkeit, meinem Kosmologieprof war das auch voll bewusst).



  • SeppJ schrieb:

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil die Messergebnisse sonst nicht passen.

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil man sich nicht von der allgemeinen Relativitätstheorie verabschieden will. Solange man keine Möglichkeit konstruieren kann, wie man direkt dunkle Materie und dunkle Energie nachweisen kann, ist es aus wissenschaftstheoretisches Sicht naheliegender davon auszugehen, daß die Relativitätstheorie falsch ist. Stichwort Ockham's Razor, man verkompliziert Modelle nicht unnötig.



  • ~john schrieb:

    SeppJ schrieb:

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil die Messergebnisse sonst nicht passen.

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil man sich nicht von der allgemeinen Relativitätstheorie verabschieden will. Solange man keine Möglichkeit konstruieren kann, wie man direkt dunkle Materie und dunkle Energie nachweisen kann, ist es aus wissenschaftstheoretisches Sicht naheliegender davon auszugehen, daß die Relativitätstheorie falsch ist. Stichwort Ockham's Razor, man verkompliziert Modelle nicht unnötig.

    Oder von der dt. Wikipedia "Steht man vor der Wahl mehrerer Erklärungen, die sich alle auf dasselbe Phänomen beziehen, soll man diejenige bevorzugen, die mit den einfachsten bzw. der geringsten Anzahl an Annahmen auskommt.".
    Welche mehreren Erkläreungen? Damit war nicht gemeint, daß man die einzige Erklärung fallen läßt und sich lieber wieder dem Fernsehkoch zuwendet.



  • @Mr.Fister:

    aber ich bezweifle dass du viel verstehen wirst... es wird relativ technisch sein...

    Ach, da mach dir mal keine Sorgen, ich lese einiges auf diesem Niveau. Wäre ich nicht Chemiker geworden, hätte ich Mathe/Physik studiert.

    Dunkle Energie / kosmologische Konstante / Rel.theorie falsch
    Alles nette Varianten, die da so nebeneinander stehen.

    Hawking wollte sich in seinem Buch "Einsteins Traum Expeditionen an die Grenzen der Raumzeit", Taschenbuch (2001) siehe Seite 157, auch nicht entscheiden bezüglich der Ausdehnungsrichtung des Kosmos.



  • ~john schrieb:

    SeppJ schrieb:

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil die Messergebnisse sonst nicht passen.

    Die dunkle Energie hat man eingeführt, weil man sich nicht von der allgemeinen Relativitätstheorie verabschieden will. Solange man keine Möglichkeit konstruieren kann, wie man direkt dunkle Materie und dunkle Energie nachweisen kann, ist es aus wissenschaftstheoretisches Sicht naheliegender davon auszugehen, daß die Relativitätstheorie falsch ist. Stichwort Ockham's Razor, man verkompliziert Modelle nicht unnötig.

    Einfach davon ausgehen kann man nun auch wieder nicht. Zum einen gibt es keinen Grund dafür, dass eine kosmologische Konstante zu verwerfen ist (die kommt immerhin strenggenommen mit raus wenn man den Lagrangeformalismus anwendet), zum anderen muss man schon mit harten, am besten mehreren unabhängigen Experimenten nachweisen, dass die RT falsch ist, weil sie ansonsten so gut funktioniert. Und sie funktioniert ja immernoch mit einer kosmologischen Konstante, auch wenn man nicht weiß, woher diese kommt. Außerdem müssen wir dann ja auch wissen, wie man die RT modifizieren/erweitern muss. Und genau diesen Nachweis, bzw eine Entscheidung zwischen den verschiedenen Theorien wird man ja auch mit der nächsten Generation der Teleskope versuchen (Stichwort Joint Dark Energy Mission). Da könnte jede Menge neue Physik dahinterstecken und selbst die Teilchenphysik stark beeinflussen, deswegen ist es so wichtig, dass wir die Natur der dunklen Energie besser verstehen.


  • Mod

    Prinzipiell gibt es da auch noch die Möglichkeit von Termen höherer Ordnung in der AR. Die werden in der Herleitung nämlich einfach weggeworfen mit dem Argument, dass es schon gut genug ist und man etwas möglichst einfaches haben will. Diese hätten dann (nach Abschätzungen) Auswirkungen auf der Quantenskala und auf extrem großen Längenskalen. Deshalb ist man unter anderem auch so stark an der Quantengravitation interessiert, da sich dies im Labor messen lassen könnte, während man Galaxiesuperhaufen nur beobachten kann. Und gerade bei diesen Superhaufen kommt ja eine unerwartete Beobachtung (Beschleunigung) raus.



  • Mr.Fister schrieb:

    Es wäre also eine extrem dünne, extrem homogen verteilte Substanz, die ihre Wirkung nur dadurch zeigt, dass sie den Raum beschleunigt expandieren lässt.

    Deswegen gehe ich davon aus, es handelt sich um eine Beeinflußung, die von außerhalb unseres Universums wirkt.
    Die Quelle in unserem Universum zu suchen ist genauso wie die Suche nach dem "Äther".
    Leider nagt die moderne physikalische Welt immer noch an den Knochen von Planck, Einstein und Heisenberg.
    Einstein hatte zu Lebzeiten noch gewisse eigene Theorien als "größte Eselei" verworfen.
    Ist leider nicht in der Fachwelt hängen geblieben.


  • Mod

    nurf schrieb:

    Deswegen gehe ich davon aus, es handelt sich um eine Beeinflußung, die von außerhalb unseres Universums wirkt.

    Es gibt kein Außerhalb und erst recht keine Beeinflussung von außerhalb. Das ist keine Physik, sondern ein logisches Paradoxon. Wenn es das gäbe, dann wäre es nämlich Teil des Universums.

    Also hör bitte mit der Metaphysik auf und zitier den armen Herrn Einstein nicht aus dem Zusammenhang.



  • ganz so einfach ist es nicht.

    Was ist z.B. mit Bewußtsein ? ist das ein Ding? ja => gehört zum Universum; nein => wozu gehört es dann ?

    Ist das Universum ein Ding? Ja => gehört zum Universum => Zirkelschluß; nein => wozu gehört es dann ?

    Daß es kein Außerhalb gibt, gehört wiederum zu Einsteins Postulaten und notwendigen Schlußfolgerungen. Zu glauben, daß die Welt wirklich so beschaffen ist, wie unsere augenblicklichen Modelle das angeben, entzieht sich unserer Erkenntnismöglichkeiten (die auf das beschränkt sind, was sich messen läßt).



  • oops ... der letzte Satz soll natürlich heißen:

    Der Nachweis, daß die Welt wirklich so beschaffen ist, wie unsere augenblicklichen Modelle das angeben, entzieht sich unseren Beweismöglichkeiten (die auf das beschränkt sind, was sich messen läßt).


  • Mod

    !rr!rr_. schrieb:

    Was ist z.B. mit Bewußtsein ? ist das ein Ding? ja => gehört zum Universum; nein => wozu gehört es dann ?

    Es geht nicht darum, ob etwas ein Ding ist, sondern ob es messbare Auswirkungen auf den Rest des Universums hat. Wenn es kausale Zusammenhänge gibt, dann gehört es mit zum Universum. Ob das Bewusstsein zum Universum gehört, kommt daher ganz auf deine Definition an, was du damit genau meinst.

    Ist das Universum ein Ding? Ja => gehört zum Universum => Zirkelschluß; nein => wozu gehört es dann ?

    Blödsinn, siehe oben.

    Daß es kein Außerhalb gibt, gehört wiederum zu Einsteins Postulaten und notwendigen Schlußfolgerungen. Zu glauben, daß die Welt wirklich so beschaffen ist, wie unsere augenblicklichen Modelle das angeben, entzieht sich unserer Erkenntnismöglichkeiten (die auf das beschränkt sind, was sich messen läßt).

    Ebenfalls falsch, die Unmöglichkeit eines Außerhalb hat nichts mit Einstein zu tun, das macht noch nicht einmal Annahmen über die Beschaffenheit des Universums. Das ist ganz einfache Logik. Das Universum ist alles was es gibt, wenn es noch etwas anderes gibt, muss es Teil des Universums sein.



  • das Universum ist die Gesamtheit all dessen, was existier(t/e)/ren wird, also aller Dinge.

    Ebenfalls falsch, die Unmöglichkeit eines Außerhalb hat nichts mit Einstein zu tun,

    Weißt du wirklich nicht, daß im Einsteinschen Modell das Universum eine abgeschlossene 4-dim Mannigfaltigkeit ist, die kein "Außerhalb" kennt, weil sie keinen umgebenden Raum benötigt, in den sie eingebettet werden müßte ? 😮

    Da wäre ich an deiner Stelle etwas vorsichtiger im Austeilen von Wörtern wie "Blödsinn" oder "hör bitte mit der Metaphysik auf" - auch wenn mich das nicht betrifft.

    Das Universum ist alles was es gibt, wenn es noch etwas anderes gibt, muss es Teil des Universums sein.

    tatsächlich ... in deinem 1. Satz behauptest du aber was anderes:

    Wenn es kausale Zusammenhänge gibt, dann gehört es mit zum Universum.

    ja was denn nun - alles, was es gibt, oder alles, was kausale Auswirkungen hat?

    Es gibt z.B. Träume. Haben diese kausale Auswirkungen auf den Rest des Universum? Je nachdem, welche deiner widersprüchlichen Definitionen von "Universum" ich zugrundelege, gehören Träume zum Universum oder nicht.

    Es bleibt dabei: so einfach ist die Sache nicht. 🙂


  • Mod

    Es bleibt dabei: so einfach ist die Sache nicht. 🙂

    Doch, du machst dir die Sache nur unnötig schwer:

    Das Universum ist alles was es gibt, wenn es noch etwas anderes gibt, muss es Teil des Universums sein.

    tatsächlich ... in deinem 1. Satz behauptest du aber was anderes:

    Wenn es kausale Zusammenhänge gibt, dann gehört es mit zum Universum.

    ja was denn nun - alles, was es gibt, oder alles, was kausale Auswirkungen hat?

    Definier mal "Existenz" und die hast Antwort auf dein scheinbares Dilemma.

    Es gibt z.B. Träume. Haben diese kausale Auswirkungen auf den Rest des Universum? Je nachdem, welche deiner widersprüchlichen Definitionen von "Universum" ich zugrundelege, gehören Träume zum Universum oder nicht.

    Siehe oben.

    Weißt du wirklich nicht, daß im Einsteinschen Modell das Universum eine abgeschlossene 4-dim Mannigfaltigkeit ist, die kein "Außerhalb" kennt, weil sie keinen umgebenden Raum benötigt, in den sie eingebettet werden müßte ? 😮

    Das ist schlichtweg falsch. Lies es auf Wikipedia nach oder sonstwo. Einstein hat einen theoretischen Bausatz geschaffen mit dem man Theorien zum Universum machen kann. Eine populäre Theorie die man damit gemacht hat ist die von der abgeschlossenen 4D Manigfaltigkeit. Sehr lange war aber auch die Idee eines unendlichen Universums populär. Die logische Unmöglichkeit eines Außerhalbs hat aber mit all dem nichts zu tun. Es ist einfach in der Definition von Universum enthalten, dass es nichts anderes gibt. Und Theorien des Universums vor Einstein mussten diese Nebenbedingung daher ebenso erfüllen. Beziehungsweise haben sie automatisch erfüllt, denn es liegt wie schon gesagt in der Natur der Sache, dass eine Theorie des Universums eine Theorie von allem ist.

    Da wäre ich an deiner Stelle etwas vorsichtiger im Austeilen von Wörtern wie "Blödsinn" oder "hör bitte mit der Metaphysik auf" - auch wenn mich das nicht betrifft.

    Wenn man Physik mit Dingen macht die es nicht gibt, ja noch nicht einmal geben kann, dann ist das per Definition Metaphysik.

    Und zu deinem Träumen und Bewusstsein: Glaubst du im Ernst, dass man diese Dinge nicht wissenschaftlich erklären könnte?



  • SeppJ schrieb:

    Definier mal "Existenz" und die hast Antwort auf dein scheinbares Dilemma.

    Leider nicht. Eine saubere Definition von "Existenz" gelingt nur in einem
    so allgemeinen Rahmen, daß sie fast nichts mehr wert ist. Schließlich
    weiß ich nur von einer einzigen Sache sicher, das sie existiert, und das
    ist mein Bewußtsein. Alles andere könnte Einbildung sein. (Descartes)

    Das trägt also nichts zum Ausgangsproblem bei.

    SeppJ schrieb:

    Das ist schlichtweg falsch. Lies es auf Wikipedia nach oder sonstwo.

    danke, ich beziehe meine Bildung nicht immer nur aus wikipedia.

    SeppJ schrieb:

    Und zu deinem Träumen und Bewusstsein: Glaubst du im Ernst, dass man diese Dinge nicht wissenschaftlich erklären könnte?

    ja, kann man nicht. Heute nicht, vielleicht eines Tages, glaube ich aber auch nicht wirklich.

    Das Phänomen Bewußtsein wäre dann wissenschaftlich geklärt, wenn man im Labor Bewußtsein synthetisieren könnte. Das ist scifi^2.


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