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THEMA: Wo ist die Energie

Wo ist die Energie 30 04. 2020 15:55 #68198

Ich hätte da mal wieder eine Frage die mich als Kleinhirn, bei euch Großhirnen beschäftigt.
Wenn Materie mit Antiarterie zusammentrifft wird Materie zu Energie.
Am Anfang des Urknalls gab es einen leichten Überschuss an Elektronen, woraus das heutige Universum entstanden ist.
Wo aber ist die Energie, von den Elektronen und Positronen die sich gefunden haben?
Wenn der Energieerhaltungssatz gilt: "Es ist jedoch nicht möglich, Energie zu erzeugen oder zu vernichten".
Die Materie ist weg, wo ist die entstandene Energie?
Im Voraus bedanke ich mich für die Antworten im Namen aller Spatzenhirne.


LG
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Wo ist die Energie 30 04. 2020 17:35 #68208

Spatzenhin schrieb: Am Anfang des Urknalls gab es einen leichten Überschuss an Elektronen, woraus das heutige Universum entstanden ist.
Wo aber ist die Energie, von den Elektronen und Positronen die sich gefunden haben?

Genau genommen fängt das Universum mit Energie in Form von Strahlung an. Elektronen entstanden erst später.

Etwa im Alter von 1e-30 Sekunden entstanden Quarks und Antiquarks aus Photonen. Diese sind größtenteils wieder zerstrahlt, wie Du es beschrieben hast, ein Teil der Antimaterie ist auch zerfallen und hat Elektronen gebildet und ein Teil der Materie ist zerfallen und hat Positronen gebildet. So nimmt man das jedenfalls an. Wegen einer Asymmetrie beim Zerfall ist dabei ein Materie-Elektronen-Überschuss entstanden.

Die restliche Materie-Antimaterie und Elektronen-Positronen sind letztlich wieder zerstrahlt. Diese (gesamte) Strahlung bildet die CMBR und wurde durch die Expansion so stark rotverschoben (1/1090) sowie verdünnt (1/1090³), dass diese Energie heute nahezu unbeachtlich ist.
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Wo ist die Energie 02 05. 2020 18:09 #68289

ra-raisch schrieb: Die restliche Materie-Antimaterie und Elektronen-Positronen sind letztlich wieder zerstrahlt. Diese (gesamte) Strahlung bildet die CMBR und wurde durch die Expansion so stark rotverschoben (1/1090) sowie verdünnt (1/1090³), dass diese Energie heute nahezu unbeachtlich ist.

Soweit die Photonen verteilt (verdünnt) sind, sind sie noch vorhanden und können, wenn auch nicht in unserem Erfahrungshorizont, wirken.

Die Rotverschiebung allerdings lässt keine Wirkung der aus unserer Sicht verminderten Energie mehr zu.
Gibt es dazu eine Erweiterung des Energieerhaltungssatzes, die die Expansion berücksichtigt?

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Wo ist die Energie 02 05. 2020 18:26 #68290

Jürgen schrieb: Die Rotverschiebung allerdings lässt keine Wirkung der aus unserer Sicht verminderten Energie mehr zu.
Gibt es dazu eine Erweiterung des Energieerhaltungssatzes, die die Expansion berücksichtigt?


Im Universum als Ganzes muss der Energieerhaltungssatz nicht gelten. Insbesondere ist in einem beschleunigt expandierenden Universum die Symmetrie der Zeit nicht in allen Fällen gegeben.

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Wo ist die Energie 02 05. 2020 22:45 #68298

Jürgen schrieb: Gibt es dazu eine Erweiterung des Energieerhaltungssatzes, die die Expansion berücksichtigt?

Die Frage hatten wir schon öfter im Forum und vor kurzem erst wieder intensiv.
Wie Arrakai und die früheren Posts aussagen, gibt es keine zwingende Energieerhaltung über die Zeit im Universum.
Und wie im letzten Thread behandelt liegt dies (wegen der Vakuumenergie) daran, dass die Expansion zwar zunächst potentielle Energie schafft, sobald der Kippunkt aber überschritten ist, führt sie zu negativer potentieller Energie. Und beides ist wie die kinetische Energie auch noch relativ. Die Rezessionsgeschwindikgeit ist lokal gar nicht vorhanden.

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Wo ist die Energie 02 05. 2020 23:28 #68303

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Ra-raisch schrieb: „Die Frage hatten wir schon öfter im Forum und vor kurzem erst wieder intensiv.“

Rainer, meintest du diesen Thread?
urknall-weltall-leben.de/forum/aktuell/n...noether-theorem.html

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 00:05 #68304

Auch ein schöner Thread, aber den kannte ich gar nicht. Ich meinte einen vor ein paar Wochen erst. Jetzt suche ich ihn mal....und gefunden, mit weiterem Verweis
www.uwudl.de/forum/9-higgs-mechanismus/3...otentials.html#65188

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 09:16 #68311

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Die kosmologische Energieerhaltung („the total Hamiltonian of general relativity“) sollte man nicht in Frage stellen.

Während einer Vorlesung an der Stanford University (Supersymmetry & Grand Unification: Lecture 6) wird Prof Susskind eine Frage zur kosmologischen Energieerhaltung gestellt (ab etwa 1:02:05) und Prof Susskind antwortet wie folgt:

„Okay, I think you are asking me about the role of energy conservation in cosmology. The answer is a bizarre answer…. the answer is energy is exactly conserved and it is always exactly equal to zero.”



Anbei die von Prof Susskind an der Tafel entwickelte Formel zur kosmologischen Energieerhaltung („the total Hamiltonian of general relativity“):


Rate of expansion of geometry + nature of space (positively curved, negatively curved or flat) + ordinary energy density Rho (ordinary matter/ dark matter, radiation, vacuum energy) is equal to zero/ all add to zero.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 10:35 #68315

UN schrieb: Die kosmologische Energieerhaltung („the total Hamiltonian of general relativity“) sollte man nicht in Frage stellen.


Hört sich an wie ein Dogma... Weshalb sollte man nicht? Das ist halt einer von vielen Wissenschaftlern und viele andere sehen es anders. Daher habe ich ja „Im Universum als Ganzes muss der Energieerhaltungssatz nicht gelten“ geschrieben.

Fakt ist: Photonen unterliegen der kosmologischen Rotverschiebung, der Rest ist Spekulation.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 11:17 #68324

UN schrieb: Während einer Vorlesung an der Stanford University (Supersymmetry & Grand Unification: Lecture 6) wird Prof Susskind eine Frage zur kosmologischen Energieerhaltung gestellt (ab etwa 1:02:05) und Prof Susskind antwortet wie folgt:

„Okay, I think you are asking me about the role of energy conservation in cosmology. The answer is a bizarre answer…. the answer is energy is exactly conserved and it is always exactly equal to zero.”


Josef Gaßner vertritt in seinen Vorträgen auch die Meinung, dass das Universum die Gesamtenergie 0 hat.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 11:49 #68330

„Okay, I think you are asking me about the role of energy conservation in cosmology. The answer is a bizarre answer…. the answer is energy is exactly conserved and it is always exactly equal to zero.”

ClausS schrieb:
Josef Gaßner vertritt in seinen Vorträgen auch die Meinung, dass das Universum die Gesamtenergie 0 hat.

Ich nehme mir auf der Bank einen EURO auf und lege ihn auf ein Sparbuch.
Sparbuch: + 1
Konto: -1
Die Summe meines Gesamtvermögens ist 0 so wie auch die Summer der Gesamtenergie.
Aber jedesmal, wenn ich den einen EURO vom Sparbuch abhebe und ihn aufs Konto zurück überweise, überweist mir die Bank diesen EURO wieder auf das Sparbuch zurück. Auch wenn mein Gesamtvermögen 0 ist, habe ich immer einen EURO. Auch wenn die Summe der Gesamtenergie 0 ist, ist immer Energie vorhanden. So stelle ich mir den Prozess von Teilchen (+1) und Antiteilchen (-1) vor.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 12:22 #68331

ClausS schrieb:

UN schrieb: Während einer Vorlesung an der Stanford University (Supersymmetry & Grand Unification: Lecture 6) wird Prof Susskind eine Frage zur kosmologischen Energieerhaltung gestellt (ab etwa 1:02:05) und Prof Susskind antwortet wie folgt:

„Okay, I think you are asking me about the role of energy conservation in cosmology. The answer is a bizarre answer…. the answer is energy is exactly conserved and it is always exactly equal to zero.”


Josef Gaßner vertritt in seinen Vorträgen auch die Meinung, dass das Universum die Gesamtenergie 0 hat.

Dann muss es positive und negaive Energie geben.

Ich verstehe, dass es Teilchen mit positiver und negativer Ladung gibt.

Aber was ist negative Energie?

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 13:23 #68335

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Jürgen schrieb: „Aber was ist negative Energie?“

Prof Susskind sagt hierzu im obigen Video (ab etwa 1:02:31) folgendes:
„There is also another kind of energy and it’s kind of the kinetic energy of expansion. It’s just an energy that’s associated with the expansion of space. The energy density associated with the expansion of space according to the general theory of relativity happens to be negative.”

Dementsprechend hat auch der erste Term in der von Prof Susskind an der Tafel entwickelten Formel zur kosmologischen Energieerhaltung ein negatives Vorzeichen.
urknall-weltall-leben.de/forum/forum-neu...e-energie.html#68311

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 16:00 #68349

badhofer schrieb: So stelle ich mir den Prozess von Teilchen (+1) und Antiteilchen (-1) vor.

Vorsicht, Materie und Antimaterie haben beide positive Energie.

UN schrieb: Jürgen schrieb: „Aber was ist negative Energie?“

Prof Susskind sagt hierzu im obigen Video (ab etwa 1:02:31) folgendes:
„There is also another kind of energy and it’s kind of the kinetic energy of expansion. It’s just an energy that’s associated with the expansion of space. The energy density associated with the expansion of space according to the general theory of relativity happens to be negative.”

Das ist richtig, das ist die negative Energie die dem Vakuum zugeschriebenw wird.

Allerdings ist die Vakuumenergie linear mit dem Volumen verbunden bzw mir r³, während Materie unverändert bleibt, die Rezessionsgeschwindigkeit keine Enrgieform darstellt, allenfalls in Form von kinetischer Energie der Materie, also nicht volumenabhängig, und die Strahlung rotverschoben wird, also ebenfalls abnimmt.....Wenn das Potential nun der Strahlung gerecht werden soll, kann es nicht die Materie zufriedenstellen, die Rechnung geht hinten und vorne nicht auf. Zudem wirkt sich die Rezessionsgeschwindigkeit eben nicht wie kinetische Energie aus.

Wenn man wie Susskind das Universum als Ganzes berachtet, mag man pauschal und formal H² als kinetische Energie behandeln und 1/a² als potentielle Energie etc...aber auf unserer materiellen Ebene funktioniert das nicht. Der Energieerhalt des Universums führt nicht zu einem Energieerhalt unserer Welt, dazu ist der Energiebegriff schon gar nicht übereinstimmend. Prof. Susskind skizziert lediglich ein Analogon auf höherer Ebene.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 21:23 #68367

Jürgen schrieb: Die Rotverschiebung allerdings lässt keine Wirkung der aus unserer Sicht verminderten Energie mehr zu.
Gibt es dazu eine Erweiterung des Energieerhaltungssatzes, die die Expansion berücksichtigt?

Arrakai schrieb: Im Universum als Ganzes muss der Energieerhaltungssatz nicht gelten. Insbesondere ist in einem beschleunigt expandierenden Universum die Symmetrie der Zeit nicht in allen Fällen gegeben.

ra-raisch schrieb: Und wie im letzten Thread behandelt liegt dies (wegen der Vakuumenergie) daran, dass die Expansion zwar zunächst potentielle Energie schafft, sobald der Kippunkt aber überschritten ist, führt sie zu negativer potentieller Energie. Und beides ist wie die kinetische Energie auch noch relativ. Die Rezessionsgeschwindikgeit ist lokal gar nicht vorhanden.

Meine Frage war nicht, ob der Energieerhaltungssatz so wie er ist, auf das ganze Universum angewendet werden kann, sondern ob es analog zur Lorentztransformation, die einen Korrekturfaktor in der SRT für relativistische Geschwindigkeiten darstellt, auch einen Korrekturfaktor des Energieerhaltungssatzes für große Raumbereiche bei lokaler Betrachtung gibt oder geben kann.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 21:56 #68370

Jürgen schrieb: Meine Frage war nicht, ob der Energieerhaltungssatz so wie er ist, auf das ganze Universum angewendet werden kann, sondern ob es analog zur Lorentztransformation, die einen Korrekturfaktor in der SRT für relativistische Geschwindigkeiten darstellt, auch einen Korrekturfaktor des Energieerhaltungssatzes für große Raumbereiche bei lokaler Betrachtung gibt oder geben kann.


Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was du meinst. Lokal gilt die Energieerhaltung immer, im gesamten Universum vielleicht. Was soll in diesem Zusammenhang ein Korrekturfaktor sein?

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 21:59 #68371

Jürgen schrieb: Meine Frage war nicht, ob der Energieerhaltungssatz so wie er ist, auf das ganze Universum angewendet werden kann, sondern ob es analog zur Lorentztransformation, die einen Korrekturfaktor in der SRT für relativistische Geschwindigkeiten darstellt, auch einen Korrekturfaktor des Energieerhaltungssatzes für große Raumbereiche bei lokaler Betrachtung gibt oder geben kann.

Achso, gut.
Dazu bedarf es keines Korrekturfaktors (jeder rechnet die Energie auf seinem Potential ohne Verluste) bzw meinst Du wohl eben den Shapirofaktor σ=²(1-rs/r)

m·σ = m'σ' = m+V/c² mit potentielle Energie V<0
f·σ = f 'σ' = f
τ/σ = τ'/σ' = t

Ich muss dazu sagen, dass ich mir den Faktor in jedem Einzelfall erst überlegen muss. Die Unterscheidung von lokalen Werten und Koordinatenwerten ist nicht einheitlich. Meist werden die Koordinatenwerte (bookkeeper in der flachen Raumzeit Φ=0, r→∞, σ=1) ungestrichen angegeben, aber gerade bei m wird wieder die Ruhemasse also lokale Messung bevorzugt etc. und bei der Zeit ist τ immer die Eigenzeit und deshalb t meist die Koordinatenzeit.

Aber auch diese allgemeine Beschreibung kann zu Verwechslungen führen A misst bei A, A misst bei B, A liest Messung von B ab. Die Zeit kann ja zB nicht in/aus der Ferne gemessen werden, ein Intervall natürlich schon....das Intervall dauert aus der Ferne betrachtet länger, wenn die Zeit lokal langsamer vergeht.

Ist die blauverschobene Frequenz f, dann ist die Ursprungsfrequenz f·σ, diese würde der ferne Beobachter auch sehen, wenn er das überhaupt aus der Ferne sehen könnte. Eine Reflexion unterliegt hingegen wieder der Rotverschiebung....dann sieht er auch f·σ.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 22:21 #68373

Arrakai schrieb:

Jürgen schrieb: Meine Frage war nicht, ob der Energieerhaltungssatz so wie er ist, auf das ganze Universum angewendet werden kann, sondern ob es analog zur Lorentztransformation, die einen Korrekturfaktor in der SRT für relativistische Geschwindigkeiten darstellt, auch einen Korrekturfaktor des Energieerhaltungssatzes für große Raumbereiche bei lokaler Betrachtung gibt oder geben kann.


Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was du meinst. Lokal gilt die Energieerhaltung immer, im gesamten Universum vielleicht. Was soll in diesem Zusammenhang ein Korrekturfaktor sein?

Ein entfernungsabhängiger Faktor, der die Rotverschiebung durch Expansion korrigiert.

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Wo ist die Energie 03 05. 2020 22:27 #68374

Jürgen schrieb: Ein entfernungsabhängiger Faktor, der die Rotverschiebung durch Expansion korrigiert.

Achso du meinst doch das Universum.

Nein da gibt es keinen Korrekturfaktor, die Energie ist eben futsch.
Wenn Du das Licht zurückschickst, wird es nur nochmals rotverschoben.

Das ist bei einer Rakete genauso, sie benötigt Energie, um gegen die Expansion zu einem Ziel zu fliegen und erneut Energie, um gegen die Expansion zurückzufliegen.

Im Orbit ist das anders, da benötigt sie kin.Energie, um aufzusteigen und gewinnt dafür potentielle Energie. Und dann gewinnt sie diese kin.Energie wieder im Fall, wobei sie potentielle Energie verliert.

Deshalb kann man dieser Expansion keine potentielle Energie zuschreiben, jedenfalls solange diese nie mehr umkehrt. Es handelt sich beim expandierenden Universum nicht um eine "gespannte Feder" sondern um einen Fall ins Bodenlose.

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