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THEMA: Physikalische Erklärung des Negativen Drucks

Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 10 Jun 2017 17:39 #15460

Ich möchte eine Bitte aussprechen. Es wäre schön, wenn es bei diesem Gesprächsfaden nicht so wäre, wie sonst im Forum. Üblicherweise reihen sich in assoziativer Verknüpfung Gedanke an Gedanke und schließlich landet man thematisch sonst wo.
Ich wäre sehr glücklich, wenn hier nur Beiträge gepostet würden, die physikalisch kompetent zu den aufgeworfenen Fragen Stellung nehmen.

Ende letzten Jahres gab es im Forum einigen Wirbel um die Dunkle Energie. Nicht zuletzt wegen meiner Hartnäckigkeit. Als Herr Gassner am 17. Dezember 2016 in die Diskussion eingriff, habe ich schon nicht mehr mitgelesen.
Heute habe ich seinen Beitrag von damals gelesen und sehe, dass das physikalische Wesen des negativen Drucks nach wie vor ungeklärt ist. Genau so ungeklärt ist der Aspekt der Energiebilanz.
Gassner referiert mehr oder weniger die Fakten des mathematischen Modells. Die waren mir ohnehin klar. Ich wiederhole diese Fakten kurz in meinen Worten:

Die Kosmologische Konstante Lambda wird von den Einstein-Feldgleichungen gleichzeitig mit zwei Eigenschaften ausgestattet: mit einer positiven Energiedichte und einem negativen Druck.
In der Expansionsgleichung von Friedmann sorgt die konstante Energiedichte für die zur Flachheit fehlenden 70 % Energiedichte.
In der Beschleunigungsgleichung taucht ein Druckterm auf. Dieser ist eine Mitgift der Allgemeinen Relativitätstheorie, die erkennt, dass Druck neben Masse und Energie ebenfalls gravitativ wirkt.
Wenn man in den Druckterm dieser Gleichung den negativen Druck der Kosmologischen Konstanten einsetzt, geht man von der Voraussetzung aus, dass man das darf, nämlich einen negativen Druck einsetzen. Weil man eigentlich nicht weiß, was ein negativer Druck ist, macht man das einfach.
Nun bekommt man natürlich eine abstoßende Kraft, die das Universum expandiert. (Nebenbei bemerkt: Druck wird in dieser Gleichung gegenüber einer Energiedichte dreifach gewichtet. Aber das tut bei der Sache, die wir hier diskutieren, nichts zur Sache).

Mittels des Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik kann man das Auftreten des negativen Drucks (nicht den Druck selber) anschaulich verstehen. Dehnt sich ein Volumen unter Beibehaltung einer konstanten Energiedichte aus (D.H. mit der Ausdehnung entsteht ständig neue Energie), dann muss diese Energiezunahme mittels einer negativen Arbeit kompensiert werden. Diese negative Arbeit besteht aus einem negativen Druck mal der Volumenzunahme. Der negative Druck ist betragsmäßig genau so groß wie die Energiedichte, die bei Ausdehnung konstant bleibt.

Soweit die Fakten.
Wie sieht die physikalische Interpretation aus?

Wenn neue Energie entsteht, ist es in der Physik normalerweise so, dass hierfür eine Arbeit geleistet wird. Ein solcher Arbeiter ist im Universum weit und breit nicht zu sehen. Damit die Energiebilanz trotzdem stimmt, haben wir den negativen Druck, der eine negative Volumenarbeit leistet. Dies gewährleistet die Energiebilanz „Null“.

Keine Frage, dass die Menge an positiver Energie im Universum, die bei der Raumausdehnung auf Basis der positiven Energiedichte von Lambda entsteht, immer größer wird, also kumuliert und im Raum gespeichert ist (Interpretation: es ist eine intrinsische Eigenschaft des Raumes auf Basis von Quantenfluktuation).

Wenn wir eine ausgeglichene Energiebilanz wollen, muss in gleicher Weise auch die negative Arbeit über die Zeit (d.h. Raumausdehnung) kumulieren. Frage: Wie sieht das Medium und der Speicher für eine negative Arbeit aus, die auf Basis eines negativen Drucks geleistet wird?

Es gibt eigentlich nur drei Möglichkeiten:
1. Es gibt einen Speicher für negative Volumenarbeit.
2. Das Vakuum hat einen unbekannten Vorrat positiver Energie, der sich in gleicher Weise entleert wie positive Vakuumenergie wegen des Wirkens von Lambda entsteht.
3. Der Energieerhalt gilt global im Rahmen der ART nicht.

Diese Überlegungen gelten unbenommen der zusätzlichen Tatsache (wenn wir das Friedmannsche Weltmodell als gültig betrachten), dass der negative Druck nicht nur eine energiemäßige Kompensation darstellt, sondern die Expansion auch noch beschleunigt.


Zitat Josef M. Gassner
Fazit: konstante positive Energiedichte und negativer Druck in den Feldgleichungen sind zwei Interpretationsmöglichkeiten des selben Phänomens. Einmal postuliert man, dass die konstante positive Energiedichte einfach da ist und einmal stellt man sich die Frage, welcher negative Druck notwendig ist um die konstante positive Energiedichte unter Expansion zu erhalten.

Ich hoffe, das hilft ein wenig weiter. Schönen Samstag Abend
Josef

Nein, das hilft m. E. mir zumindest nicht weiter. Herr Gassner referiert in erster Linie das mathematische Modell. Eine physikalische Erklärung zumindest des negativen Drucks ist das nicht.

Sprechen wir es offen aus: Wir wissen nicht, was physikalisch hinter dem negativen Druck steckt.

Was wissen wir?

Aus Beobachtungen ist es wahrscheinlich, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Und wir wissen auch, dass es wahrscheinlich flach ist.

Mit dem Friedmann Weltmodell haben wir eine mathematisches Modell, das die Beobachtungen perfekt abbildet.

Und in dieser Mathematik spielt die janusköpfige Dunkle Energie eine entscheidende Rolle.

Wird es bei dieser Mathematik bleiben? Oder finden wir feinere physikalische Deutungen?

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 10 Jun 2017 20:38 #15461

Hallo Denobio,
schön, von dir zu hören.
Habe deinen Beitrag gelesen und möchte , schon wegen deiner einleitenden Bitte, auf etwas aufmerksam machen, was damals rein physikalisch gar nicht zur Sprache kam:
Zum Einen auf Aussagen zum Lamb Shift und zum Anderen auf den Casimir -Effekt.
Beim einen berücksichtigt man die Existenz von Quantenfluktuationen in den Atomen und kommt mit diesen zu erstaunlich guten Beschreibungen der Atomorbitalmodelle.
Beim anderen bringt man zwei elektrisch leitende, aber geerdete Platten sehr nahe zusammen, um dann festzustellen, dass offensichtlich die Einschränkung der Existenz von Fluktuationen zwischen den Platten und der Nichteinschränkung ausserhalb zu einem Druck führt, der die Platten bei weiterer Annäherung zusammenkleben lässt.
Beide Aussagen führen zur Überzeugung in der Fachwelt, dass es Quantenfluktuationen tatsächlich gibt.
Desweiteren würden die Spektren von sehr altem Licht, also von weit entfernten Sternen kommend, anders aussehen, als sie es tatsächlich tun, wenn der Lamb Shift Effekt früher ein anderer gewesen wäre, also wenn diese früher eine andere Dichte gehabt hätten. Das würde man an Spektren sehen. Man sieht aber nix.
Das deutet darauf hin, dass es bei Quantenfluktuationen im Lauf der Jahrmilliarden zu keinem Dichtegradienten kam.
Ein Hinweis darauf, dass es trotz Ausdehnung der Raumzeit zu keiner Dichteabnahme besagter Fluktuationen kam.
Wie kann das sein?
Und sind wir mal ehrlich, keiner weiß das, Thermodynamik hin und zurück, es weiß eben keiner. Und trotzdem ist unser Universum flach und die uns bekannte Materie macht nur 4,9% vom gesamten Inhalt aus.
Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 10 Jun 2017 23:38 #15466

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Aus Beobachtungen ist es wahrscheinlich, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Und wir wissen auch, dass es wahrscheinlich flach ist.

Das sind die beiden prägenden Messungen aus der Zeit Ende der Neunzigerjahre und Anfang des neuen Jahrtausends.
Beide Beobachtungen gelten aus meiner Sicht zu recht als bestätigt.
Ihre Einordnung in unsere Sicht der Dinge ist aber fragwürdig.
Zur Beschleunigung der Expansion:
Man muss mal folgendes sehen: die Physik, nämlich mechanische Analogie-Modelle, mit der man sich bis Mitte der Neunzigerjahre die Expansion des Universums erklärt, ist reichlich infantil.
Vermessene Flachheit: da macht man natürlich viel dran fest: kritische Dichte, Omega1-Tortendiagramme, Inflationstheorie..
Allerdings hat man sich mit einem Lambda rechtsseitig in den Feldgleichungen auch die theoretischen Rosinen rausgepickt.
Denn nun mehrt sich eine (dunkle) Energie entsprechend der Messung von Flachheit, die man gemacht hat, so wie wie der Raum wächst.
Dass sich eine invariante Größe Masse/Energie gegenüber dieser konstanten Vakuumenergie stetig verkleinert, ist aus meiner Sicht alles andere als schön.
Aber: auch ein Friedmann-Modell ohne Lambda ist klassisch mechanische Physik, die den Dingen wohl kaum gerecht wird. Mal Hand aufs Herz: Ein Modell, in dem der Skalenfaktor gleich kinetischer Energie sein soll, die sich dann an schnöder Materie verbraucht?

Wird es bei dieser Mathematik bleiben? Oder finden wir feinere physikalische Deutungen?

Es wird sicher nicht dabei bleiben und wir finden bestimmt besseres!
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 08:09 #15469

Hallo Thoma,
danke für Deine Anmerkungen. Ich stimme dir voll zu. Ich denke auch, dass es das Quantenvakuum mit seinen Quantenfluktuationen gibt. (Von der Lambschift habe ich schon an der Uni 1971 gehört; zum Casimireffekt habe ich allerdings auch schon kritische Stimmen vernommen). Wie vielleicht schon an anderen Stellen aufgeleuchtet ist: von den Friedmanngleichungen bin ich begeistert. Sie beschreiben auf die einfachste denkbare Weise, das was wir beobachten. Ich glaube Einsteins Lambdaterm ist ein Geschenk an die Physik. In dem Sinne, dass sie implizit mit dem negativen Druck eine negative Energiedichte mit sich bringt, die man zur Beschreibung der beschleunigten Expansion braucht. Ich weiß nicht, ob man sich ohne Lambda so schnell getraut hätte, explizit eine negative Energiedichte einzuführen.
Als ich vor zwei Jahren als Hobbyastronom angefangen habe mich für Kosmologie zu interessieren, habe ich als Erstes mit aller Macht versucht, die Mathematik der Friedmann-Gleichungen zu verstehen. In einem zweiten Schritt, gilt es den physikalischen Hintergrund zu verstehen. Das ist bei der konstanten Energiedichte, die Lambda repräsentiert, ganz einfach. Das sind die Vakuumfluktuationen. Nun hat eine bei Ausdehnung konstante Energiedichte eine Zustandsgleichung mit einem negativen Druck. (Obwohl noch nicht sicher ist, wie diese Zustandsgleichung ganz genau aussieht. Aber Herr Gassner hat irgendwann gesagt, die Spezialisten meinten, es liefe alles auf die Dunkle Energie mit w=-1 hinaus). Die meisten „Erklärer“ halten sich beim negativen Druck nur an die Mathematik (z.B „zwei Seiten des selben Phänomens“, usw.), haben aber keine physikalische Erklärung, so wie „eine konstante Energiedichte beruht auf Quantenfluktuationen als intrinsische Eigenschaft des Raumes“.

In mir sträubt sich mein physikalisches Gefühl gegen den negativen Druck (obwohl, ich wiederhole mich, mathematisch alles so gut funktioniert). Deshalb versuche ich, mit meinen bescheidenen Mitteln, tiefer zu graben. Zudem ist die Energiebilanz der Expansion auch nicht ganz leicht zu verstehen.
Beste Grüße Denobio

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 08:18 #15470

Ropp,
ich liebe deine Bemerkungen. Die haben was! Obwohl ich im Detail so nicht formulieren würde. (Hier ein Bekenntnis von mir: Leider bin ich kein Theoretischer Physiker, sondern von Hause aus Angewandter Physiker, also fast Ingenieur. Ich mags praktisch, das merkt man wahrscheinlich immer.)
Beste Grüße Denobio

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 11:13 #15476

Ropp, hast du ein neues Thema angelegt? Es ist scheinbar leer. Und wenn ich es beantworten will, kommt die Fehlermeldung, ich hätte keine Berechtigung.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 11:26 #15477

Übrigens,Thomas, hier ein Gedankenexperiment:
Stell dir ein Quantenvakuum vor, das sonst keine Massen und Energien beinhaltet. Nur Lambda wirkt. Es hat von irgendwas etwas Schwung mitgekriegt und expandiert vor sich hin. Es expandiert natürlich nicht vor sich hin, sondern expandiert exponentiell .
Nun ändern wir die Friedmann Beschleunigungsgleichung und lassen den Druck nur einfach, so wie die Energiedichte, wirken. Wäre es dann nicht so, dass sich dieses Universum ganz gleichförmig ausdehnt? Gel. (So als Schwabe nach Bayern)

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 11:34 #15479

Aber ich warte immer noch auf einen Hinweis zum physikalischen Wesen des negativen Drucks. Er übt ja eine beschleunigende Kraft aus. Kommt man seinem Wesen näher, wenn man Überlegungen zum Wegintegral dieser Kraft anstellt. Das wäre dann wahrscheinlich eine negative potentielle Energie. Landet man dann wieder bei p mal V , also gleich negative Energiedichte mal V ? Oder wäre das ein eigenständig neues Energieintegral? Wohl eher nicht.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 12:17 #15483

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Hallo Denobio,

Ich hatte dort einen Text gepostet, mit dessen Veröffentlichung ich dann doch unzufrieden war. Hast du ihn gelesen?
Nachtrag: Wesentlich war unter anderem dass ich die Überschrift etwas pathetisch fand und die steht da jetzt noch! :cheer:
Vielleicht kann ein Moderator mir den Gefallen tun, die Reste zu entsorgen.
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 12:27 #15484

Nein, ich fand keinen Text vor. Die Überschrift ist ok. Man müsste das nur mit gutem Inhalt füllen. Möchtest du nicht beginnen? Manchmal muss man Dinge sacken lassen und überschlafen. Dann verdichten sich die Gedanken.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 12:59 #15487

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Ich hab es unter besserer Überschrift nochmals gepostet. Raus damit!;-)
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 11 Jun 2017 22:21 #15514

Hallo Denobio,
war bei diesem schönen Wetter Motoradfahren. Es war wahrscheinlich eher ein positiver Druck, der mich dazu gebracht hat, jedenfalls keine negative Energie.
Aber zurück zu deinen Bemerkungen:
Ich kann nur soviel kommentieren, als da offensichtlich zwei Denkmodelle existieren zum Thema Ursache der Expansion:
Zum Einen stellt man sich vor, dass das Universum einen Anfangsimpuls erzeugt hat. Die Raumzeit startete gewissermaßen mit hoher kinetischer Energie und wandelt diese im Lauf der Expansion in potentielle Energie um. Irgendwann kommt der Prozess zum Stillstand und das ganze dreht sich um.
Die andere Vorstellung sagt, dass das Universum einen systemimanenten Expansionsdrang hat, der mit abnehmender Materiedichte offenbar die Oberhand gewinnt, was natürlich eine Kopplung der Materie an die Expansionseigenschaften der Raunzeit voraussetzt.
Wenn das so ist, dass es hier eine Kopplung gibt, dann wäre es doch naheliegend, sich darüber Gedanken zu machen, wie diese Kopplung genau aussieht. Geschieht sie über die ART, oder über die Dichte quantenphysikalischer Effekte? Oder anders gesagt, ist die Kopplung eher makroskopisch verankert oder mikroskopisch?
Allein die Beantwortung dieser Frage würde schon ein Schritt in die richtige Richtung sein.
Ich hab darauf auch keine Antwort. Ich weiß auch nicht, ob es dazu von Theoretikern überhaupt Überlegungen gibt. Wahrscheinlich schon. Wenn uns solche Fragen so interessieren, dann müssen wir mal die Arbeitsgruppen abhören, die sich damit beschäftigen.
Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 12 Jun 2017 11:55 #15553

Hallo Thomas,
bei den beiden Denkmodellen, von denen Du sprichst, ist mir ein ganz wichtiger Aspekt, dass sie weder alternativ noch komplementär sind, sondern zumindest in den Friedmanngleichungen additiv neben einander stehen, also parallel wirken. Und die Friedmann-Expansion ist immerhin der mathematische Kern des Lambda-CDM-Modells.
Dabei muss man sagen, dass es eine Verbindung beider Denkmodelle gibt. Die kinetische Energie der Expansion stammt, so das Modell, aus der Inflation. Und die hat eine ähnliche Triebfeder wie die Dunkle Energie, die heute für eine beschleunigte Expansion zuständig ist. Da gibt es also eine Verbindungslinie zwischen den beiden Denkmodellen, die du erwähnt hast. (Inflation: falsches Vakuum des Higgsfeldes, Dunkle Energie: die nicht verschwindende Nullpunktsenergie)

Eine Kopplung von Materie und Dunkler Energie habe ich ja schon im anderen Thread zur Sprache gebracht. Aber in der Form, dass die Dunkle Materie ihre Finger im Spiel hat. Dunkle Materie könnte die Fähigkeit haben, die Dunkle Energie in ihrem Aufkommen zu hindern und/oder sie in ihrem Wirken einzuhegen. Indem sich Dunkle Materie infolge der Expansion verdünnt, verliert sie natürlich an Einfluss auf die Dunkle Energie. Diesen Beitrag hat leider noch niemand kommentiert. Ich bin nicht enttäuscht darüber; das ist normal. Ich erwähne es nur, weil du jetzt ebenfalls von einer Kopplung sprichst.
Beste Grüße
Denobio

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 12 Jun 2017 13:17 #15564

Die Konsequenz meiner Kopplung wäre natürlich, dass die Energiedichte der DE nicht konstant wäre. Aber sind die Beobachtungsdaten, die diese Konstanz scheinbar bestätigen, so eindeutig? Wenn das so wäre, wäre meine Spekulation obsolet.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 12 Jun 2017 18:22 #15577

Astrophysiker in Zürich haben die Entwicklung des Alls simuliert. Aus immerhin 2 Billionen virtueller Teilchen ließen sie 25 Milliarden Galaxien entstehen.
Der so entstandene virtuelle Kosmos soll dazu dienen, den Satelliten Euclid zu kalibrieren. Dieser soll ja bekanntlich 2020 ins All starten, um das Universum zu erforschen. Euclid soll quasi Licht in die Dunkelheit von DM und DE bringen. :cheer:
Dann wird sich wohl auch zeigen, wie die tatsächlichen Strukturen da draußen mit Lambda CDM zusammenpassen.
Die Messstrategie Euclids soll nun mit dem erstellten virtuellen Galaxienkatalog optimiert und Fehlerquellen möglichst minimiert werden. Dann kann er ab 2020 für sechs Jahre im Weltall massenhaft Daten sammeln und quasi eine Tomografie des Universums machen.
Die Sache klingt spannend.
Link zum Artikel der Schweizer um Joachim Stadel, Douglas Potter und Romain Teyssier der Uni Zürich:

Simulation der Entwicklung des Alls

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 12 Jun 2017 19:55 #15582

Danke Cyborg, ein interessanter Hinweis. Grüße Denobio

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 12 Jun 2017 20:57 #15589

Hallo Denobio,
Josef hat zum Verhältnis von DE , DM/Materie und dem Expansionsverhalten mal einen netten Vergleich gebracht.
Ein Mensch steht am Rande einer Startbahn und pfeift ( mit gleicher Lautstärke!) Ein Flugzeug startet. Das Turbinengeräusch übertönt das Pfeifen so, das man es nicht wahrnehmen wird. Entfernt sich das Flugzeug jetzt, wird das Pfeifen immer deutlicher und scheinbar lauter. Das Pfeifen wird nicht lauter, nein, das Motorengeräusch wird schwächer!
Ein sehr anregender Gedanke.
Aus meiner Sicht hat der Vergleich aber einen Haken, denn er liefert keine Antwort auf die Art der Kopplung, siehe oben.
Denn gibt es eine solche, müsste der Pfeifton durch das leiser Werden der Triebwerke ebenfalls leiser werden.
Und genau das ist nicht der Fall. Im Gegenteil, der Pfeifende scheint sich zu freuen, dass das Flugzeug endlich weg ist und fängt seit 5-6 Mrd. Jahren an, immer lauter zu pfeifen.
Wenn man sich die Frage der Kopplung stellt, dann ist es ratsam, so glaube ich, ob man nicht gut beraten ist, zuerst einmal mögliche Kopplungsvarianten zu untersuchen, Makro-wie Mikro-kosmologisch. Das Friedmannmodel unterscheidet hier nicht und wirft alle Ursachen in einen Topf.
ARt oder Quantenphysikalische Ursachen gedanklich zu trennen, ist also angebracht.
Solange man das Wesen der DM und der DE nicht versteht, werden aber alle Erklärungsversuche der tatsächlichen Kopplungsmechanismen ins Leere laufen und rein spekulativen Charakter haben.
Das ist mein derzeitiger Meinungsstand.
Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 14 Jun 2017 11:10 #15667

Hallo Thomas,
Bitte verstehe mich richtig, ich denke, es ist von meinen Beiträgen her deutlich geworden, dass ich die Kosmologie nicht auf Basis solcher Geschichten, wie die kürzlich, als du Josef zitiert hast, verstehen will. Ich bin überzeugt, dass man physikalische Phänomene nur dann richtig versteht, wenn man den mathematischen Zusammenhang begreift. Am allerbesten, man kann eine Formel oder Gesetzmäßigkeit svelbst ableiten. So habe ich Physik immer betrieben. Nun habe ich die Uni 1975 im Alter von 27 verlassen. Dementsprechend habe ich nicht mehr das mathematische Gerüst, um die moderne Physik umfassend zu verstehen. Aber bei der Friedmann Kosmologie kann ich noch mithalten. Dementsprechend ist mir vollkommen klar, wie die Energiedichten mit dem Skalenparameter skalieren und ich kann diese Zusammenhänge nicht nur nachvollziehen, sondern auch herleiten.
Nach dem Studium habe ich 10 Jahre lang eine große elektronenstrahltechnische Anlage entwickelt und dabei auch viel rechnen müssen. Also, ich war immer an der Theorie genauso interessiert, wie am Experiment. Wie gesagt, die Kosmologie gefällt mir auch deswegen sehr, weil ich da noch mathematisch mithalten kann.
In diesem Zuscammenhang bin ich überrascht, wie sehr ich bei meinen Beiträgen mit Prosaphysik auskomme. Man kann doch ohne Mathe weit mehr sagen, als ich bisher gedacht habe.
Also nichts für ungut. Ich weiß, du meinst es gut mit mir und wirst nichts in den falschen Hals bekommen. Denn meine Zeillen stellen keine Kritik dar. Nur ein Bekenntnis. Vielleicht ist es ein bisschen unfein, wenn man so über sich selbst schreibt, aber ich möchte Missverständnissen vorbeugen und ich weiß auch, dass du über eine gesunde Rebustheit verfügst.
Beste Grüße Denobio.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 14 Jun 2017 11:21 #15669

Die Crux ist doch, dass wir nicht wissen was los ist, und uns Meinungen nicht weiter bringen. Wir könnten Dunkle Materie und Dunkle Energie auch Ernie und Bert nennen, das macht kein Unterschied. Sicher, Lambda CMD ist das beste Modell, das wir haben aber es basiert nun mal auf Ernie und Bert was im Klartext heißt, dass wir es nicht verstehen.

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 19 Jun 2017 18:34 #15943

Denobio,
im Thread "Ende ? des Universums" habe ich bereits kritisch diese Kopplung rein intuitiv bezweifelt. Dabei gebe ich offen zu, dass ich mich bei weitem nicht so mit der Mathematik dahinter befasse wie du. Aber aus allem von mir Gelesenem konnte ich auf keine solche Kopplung schließen. Ich habe fast den Eindruck, dass du mir die Frage, die damals unbeantwortet blieb, somit beantwortet hast. Vielen Dank dafür!

Link zum Thread "Ende ? des Universums"

www.urknall-weltall-leben.de/index.php?o...&limitstart=40#13050

Schöne Grüße
Cyborg

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 19 Jun 2017 21:34 #15946

Hallo Denobio,
wir diskutieren in zwei Threads parallel fast das Gleiche, im DM -Thread und hier.
Lass uns hier weiter diskutieren, ohne die Inhalte des andern zu vergessen. Hin und her Kopieren verfälscht den den jeweiligen Fortgang.
Aber zu hier und der aufgeworfenen Frage einer möglichen Kopplung.
Wie komm ich drauf?
Grundlage meiner Überlegungen ist der Energieerhaltungssatz und die offensichtliche Gewissheit, dass die Gesamtenergie = 0 bisher immer gültig war, es im Augenblick auch so ist und in Zukunft auch. Wir haben zwar einen negativen Energieterm in den Gleichungen, die DE, der eine Verdünnung von Baryonen , Photonen und Neutrinos gegenübersteht, aber trotzdem bleibt die Gesamtenergie immer gleich 0.
Wie kann das sein?
Der Expansionanteil vergrößert sich und der Materie und Strahlungsanteil verringert sich. Bei gesamt = 0 liegt die Vermutung nahe, dass das eine sich auf Kosten des anderen nährt, nicht nur dünner wird!
Wie gesagt, zugrunde liegt der Energieerhaltungssatz.
Ich weiß, der Energieerhaltungssatz gilt nur für gravitativ positiv wirkende Energien. Aber trotzdem steht im Raum: gesamt = 0!
Wenn dem so wäre, müsste es eine Kopplung, sprich WW geben.
Wenn dem nicht so ist, dann sollte eigentlich die Gesamtenergie den Wert 0 irgendwann verlassen und das Ganze endet im Big Rip mit Gesamtenergie gleich minus Unendlich.
Was mir also Kopfzerbrechen macht, ist, dass das Refenzmodell zu einer beschleunigten Expansion führt, ohne den Energiesatz zu verletzen .
Nachdem du dich offensichtlich sehr mit diesen Dingen beschäftigst, kannst du vielleicht diesen Knoten lösen helfen.
Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 20 Jun 2017 12:58 #15957

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ja Singularität halt. Betrachten wir mal kurz was anderes welches mit Energie sehr viel zu tun hat, Ein Galvanisches Element, besitzt doch ein Plus Pol wo sind bitte die Positronen?..... extrapoliert man dieses auf das Gesamte Universum ist leichter dieses 0 zu ertragen, vor allem negativer druck der nur ein mathematischen Vorzeichen produziert auf Grund Differenzen, und so wie Thomas es schon schreibt wird nun diese Wechselwirkung angezapft verliert sich der wert 0 und unser Universum ist wohl eine Energiequelle für etwas außerhalb :D
Druck Verlust schließe ich nicht aus, also irgendwie kann man sich schon leicht mit einem negativen druck anfreunden wenn man es von der druck Überschuss Seite betrachtet.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 20 Jun 2017 13:02 #15958

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In einem statischen Universum, in dem Lambda und Gravitation genau austariert sind, kann man vielleicht diesbezüglich von Gesamtenergie Null sprechen.
Da nun Lambda heute die beschleunigte Expansion des Universum darstellen soll, also dominiert, ist da auch nichts mit Gesamtenergie Null.
Im Gegenteil: wie gestern von Denobio recht ausführlich beleuchtet, schrumpfen die Anteile von Dunkler Materie, Materie und Strahlung gegenüber Lambda auf annäherungsweise Null.

In der ART gibt es keine globale Energieerhaltung ( lokal schon).

Wenn man mit der Allgemeinen Relativitätstheorie Urknall und Expansion im Rahmen der Friedmann-Kosmologie darstellt und dabei der Meinung ist, das habe mit Einsteins Theorie mehr zu tun als mit Newtons, ist das auch nicht falsch.
Klar, das Universum wird größer und größer, der Anteil an Materie und Strahlung sinkt, während für das Wachstum des Gebildes ein immer größer werdender Anteil an dunkler Energie verantwortlich sein soll.

Der Kosmologe Matthias Bartelmann weist oft auf Lovelock´s Theorem (1960) hin.

Ich hab mal mit dem gemailt, da hat er das auch erwähnt. :-)
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 20 Jun 2017 22:33 #15997

Hallo Denobio,

hier noch ein Gedanke, der mir immer wieder durch den Kopf geht:
Die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie.
In der Fachwelt wird diese Asymmetrie so behandelt, als ob es irgendeinen Mechanismus gegeben hat bei der Entstehung des Universums oder auch noch gibt, der dafür gesorgt hat, dass beide Komponenten eben nicht symmetrisch entstanden oder entstehen .
Wenn dieser Mechanismus nur einmal, bei hohen Temperaturen, also zu Beginn des Ganzen funktioniert hat, ja, dann ist die Materie jetzt einfach da und verdünnt sich mit zunehmender Expansion. Dann gibt es bei den jetzt vorherrschenden Temperaturen keine Kopplung mehr von Materieteilchen an die DE.
Würde man also die Ursache der Asymmetrie genau verstehen, dann könnte man die Frage einer Kopplung von Materie an die DE ebenfalls eindeutig beantworten.
Ausgenommen ist hier ausdrücklich das Higgsteilchen.
Es verleiht offensichtlich beiden, Materie und Antimaterie ihre Masseeigenschaften.
Daher kommt wahrscheinlich auch die Idee von Pauldrach, aus dem Higgs jetzt zwei zu machen, nämlich das Higgs und das Antihiggs, um durch deren Annihilation die Quelle des negativen Drucks zu verorten.
Das Beispiel zeigt, wie verfahren die Zusammenhänge im Augenblick erscheinen.
Jetzt bleibt nur wieder die alte Devise: wir irren uns empor!

Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 20 Jun 2017 23:11 #16000

Thomas schrieb:

Ausgenommen ist hier ausdrücklich das Higgsteilchen. Es verleiht offensichtlich beiden, Materie und Antimaterie ihre Masseeigenschaften.

Auch wenn es immer wieder hartnäckig behauptet wird, so ist diese Behauptung nach gängiger Interpretation falsch. Das Higgs-Teilchen bzw -boson entsteht durch Selbstwechselwirkung des Higgs-Feldes. Wie jedem skalaren Feld kann man auch dem Higgs-Feld ein Boson zuordnen, eben das Higgs-Boson. Aber dieses Higgs-Boson vermittelt nicht die Masse. Die Masse entsteht durch Kopplung der meisten Elementarteilchen an das Higgs-feld. Dieser Vorgang scheint mit dem Higgs-Boson selber nichts zu tun zu haben.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 20 Jun 2017 23:22 #16001

@Cyborg,
du hast natürlich recht. Es ist das Feld, nicht das Teilchen!
Aber ein Einwurf sei hier erlaubt: du sagst: wie jedem skalaren Feld könne man auch dem Higgsfeld ein Boson zuordnen. Kennst du noch ein anderes Skalarfeld, bei dem das so ist?

Grüße
Thomas
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 21 Jun 2017 02:20 #16004

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Hallo!
Ich las die News von Jörn Müller: Er schreibt über das Kriseln der Inflationstheorie.
(...) „In diesem Sinne soll der Kosmologe Alan Guth gesagt haben: Die Inflation, wenn sie denn wahr ist, ist nicht das Ende der Erforschung der kosmischen Ursprünge, sondern nur ihr Anfang.“
- Zufällig sah ich ein arte Video von vor 5 Jahren. Ich wusste noch nicht, dass Guth, Weinberg, Süsskind und Linde sich in ihm zu Vertretern der Multi-Versen-Theorien erklärten, auch Penrose u.a.
- Eigentlich steht die Urknalltheorie auch auf dem Prüfstand – wird man sie ergänzen?
- Ihr wisst ja, ich bin einem hypothetischen Universum-Zyklus aufgeschlossen, aber das ich in verschiedenen Parallelwelten leben soll, nein.
Siehe:
www.sciencemag.org/news/2017/04/dark-energy-illusion
Exzerpt:
Streng genommen gilt die FLRW-Gleichung für ein glattes und homogenes Universum. Um also den Skalenfaktor bei jedem Schritt zu berechnen, gehen die Kosmologen typischerweise davon aus, dass das Universum glatt ist und seine durchschnittliche Dichte aus der Simulation bestimmt - wie der Eingang der FLRW-Metrik.
Wenn das Universum nun nicht glatt ist…???
bye-bye,
Chalawan2000
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 21 Jun 2017 18:34 #16033

@Thomas:
Der Begriff "Selbstwechselwirkung" ist ein Term in der Feldtheorie. Felder können mit sich selbst wechselwirken und dabei können Teilchen entstehen. Aber du hast schon Recht, in Bezug auf skalare Felder wird es da recht übersichtlich. Wie ist es mit der Selbstwechselwirkung in der Festkörperphysik bezüglich der sog. "Phononen", die als bosonische Quasiteilchen gesehen werden?
Grüße Cyborg

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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 22 Jun 2017 21:17 #16067

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OFF Topic, Jedoch ist es mir wichtig das nun genau zu erfragen, Ich vernehme wieder dieses "dehnen" ist das so? Denobio kann man das bestätigen? oder ist es ein ausbreiten, ich stehe zwischen zwei Welten nun, das eine Dehnt sich, das andere breitet sich aus, einer beharrt auf diesem, der andere auf diesem.... was ist nun richtig?

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**
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Physikalische Erklärung des Negativen Drucks 23 Jun 2017 00:23 #16069

Hallo Denobio,

jetzt hab ich deinen Beitrag zweimal gelesen, schon deshalb, weil du an den alten Disput wieder anknüpfst.
Es fiel mir auf, dass du von einem Begriffsmissverständnis als Ursache für die damaligen Meinungsunterschiede ausgehst, nämlich negative Energie und damit negativen Druck als Eigenschaft der DE und andererseits die positive Energiedichte derselben.
Woher weißt du denn, dass die Energiedichte des Vakuums positiv ist. Und dass die Energiebilanz bei Raumausdehnung null ist?
Wenn die Vakuumenergiedichte bei Raumausdehnung konstant bleibt, dann heißt das doch, dass die Gesamtenergie durch den größer werdenden Raum auch größer wird. Nicht die Energie pro Volumeneinheit, sondern der gesamte DE - Inhalt des Universums. Wir unterhalten uns kosmologisch.
Wieso soll also die GesamtDE null sein, sie vermehrt sich ja ständig, zugegebenermaßen auf einer Art Nullniveau. Anschaulich kann man sich das vorstellen wie eine glatte Seeoberfläche. Der See wird durch Ausdehnung des Raumes größer, aber er gibt keine Energie noch oben oder unten ab. Er wird einfach nur größer.
Mit diesem Bild wäre die DE mit sich selbst im Reinen, Oder vielleicht doch nicht?

Der negative Druck als Anfangsphänomen (Inflation) oder als Dauerzustand pro Volumen ist damit in seiner Ursächlichkeit noch nicht erklärt.

Der zweite Punkt, der mir auffiel, war die Thematik Symmetriebruch, Stichwort falsches Vakuum.
Hier kann ich nur aufs Buch verweisen. Dort ist sehr anschaulich beschrieben, wie es dazu kam, Stichwort Mexican Hat.
In den Downloads findet man dazu auch den Beitrag von Josef et al. Higgsvakuumerwartungswert, der den Abstand zwischen der Spitze des Huts und dessen Krempe beschreibt.
Das führt unweigerlich zu der Frage, wie kam das Higgsfeld in die Welt und wieso blieb das Higgspotential genau dort hängen, wo es hängen blieb und vertiefte sich nicht weiter?
Die Energiedichte des falschen Vakuums war sicher extrem groß, aber woher nimmst du die Gewissheit, dass die Energiedichte des negativen Drucks dem entgegenstand und sich zu Null bilanziert? Da erschließt sich mir keine physikalische Brücke.

Und noch ein Punkt fiel mir auf:
Du schreibst an einer Stelle: Nach dem Zusammenbruch der Inflation: Gleichgewicht aller positiven Energien mit einer hypothetischen negativen Energie.
Wie meinst du das?
Etwa so?
Die DE bilanziert sich zu Null
Die Materie mit einer hypothetischen Energie bilanziert sich zu Null
Und die DM, wie bilanziert die sich?

Also in Summe sollten wir mal in die Rolle des Buchhalters schlüpfen und alle Energieformen , soviel sind das ja nicht, in eine Gewinn- und Verlustrechnungstabelle schreiben.
Buchhaltung in den Naturwissenschaften hat sich schon oft als sehr nützlich erwiesen.
Beginnen müsste man erst einmal mit der Definition und hinreichender Charakterisierung der Einzelteile um dann fortzufahren mit der Quantifizierung und am Ende die Frage zu stellen, wie schlägt das ganze zu Buch, positiv oder negativ.
Wenn am Ende Null rauskommt, gehen wir ein Bier trinken.
Grüße
Thomas
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