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THEMA: Flaches Universum

Flaches Universum 08 Okt 2016 11:42 #8702

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Ich möchte mich erst mal darüber bedanken so ein Forum zu etablieren
Es gibt im Deutschsprachigen Raum per Video keine Infos darüber, warum das Universum flach ist.
Das wäre doch mal was, etwas zu diesen Thema zu sagen.

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Flaches Universum 08 Okt 2016 12:58 #8706

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Hallo..
Weißt du denn nun schon, wieso das Universum flach ist? :)

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Flaches Universum 13 Okt 2016 08:44 #8815

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Kann man die hinlängliche Geometrie auf unser Universum einfach so anwenden?
Das Universum dehnt sich aus, bwz der Raum dehnt sich aus. In welche Richtung mit welcher Geschwindigkeit?
Nimmt man eine ideale Kugel, welche sich gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnt.
Dann kann es selbst dort zu unterschiedlichen Raumausdehnungsgeschwindigkeiten kommen. Näher zum Mittelpunkt der Kugel verhält sich die Geschwindigkeit anders als zur Kugelhülle hin. Ein noch leicht verständliches Modell.
Aber in einem "flachen" Universum. In diesem Fall muss es ja eine priorisierende Ausgangsrichtung der Ausdehnung gegeben haben, bzw geben.
Diese Tatsache alleine wäre schon einmal interessant, weil es dann einen zielgerichteten Urknall (ich mag dieses Wort nicht) gegeben haben muss.
Ein Vorgang, der eine Richtung favorisiert.
Ein flaches Universum wird von 2 Seiten "gedrückt" oder der Raum kann sich nur in bestimmter Form ausbreiten.
Ich weiß nicht, und da bin ich wieder bei meinem 1. Satz siehe oben, ob man eine geometrische Form auf unser Universum anwenden kann.
Man kann halt nicht von "draußen" draufschauen.
Es wird von einem flachen Universum ausgegangen, weil kosmische Beobachtungen dies zeigen.
Sicher werden zukünftige noch bessere Beobachtungsmethoden weitere Aufschlüsse bringen.

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Flaches Universum 13 Okt 2016 09:21 #8816

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Moin Ralf,

Hier bist du ein bisschen auf dem falschen Dampfer.
Es geht nicht darum, ob sich das Universum äußerlich als Pfannkuchen, Dreispitz oder Ballettschuh darstellt, sondern um Mannigfaltigkeit des Raumes.
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Flaches Universum 13 Okt 2016 09:41 #8817

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Danke Ropp

Ist mir schon klar, dass man nicht die einfachsten geometrischen Formen annehmen kann.
Das zeigt ja schon das Innere des Universums mit seiner Struktur.
Die anfängliche Frage war ja: Warum ist das Universum flach und wo es Videos darüber gibt.
Ich selber kenne nur Videos, worin das sicn ausbreitende Universum als eine Art Trichter gezeigt. wird.
Und eine geometrische Form bedarf meiner Meinung nach auch einer festen Grenze. Und da wissen wir nun wirklich nicht, ob es die gibt- am Rande des Universums (auch so ein Ausdruck).
Gibt es diesen Rand?

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Flaches Universum 13 Okt 2016 10:43 #8820

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Man kann halt nicht von "draußen" draufschauen. Es wird von einem flachen Universum ausgegangen, weil kosmische Beobachtungen dies zeigen.

Ralf schrieb: Und eine geometrische Form bedarf meiner Meinung nach auch einer festen Grenze. Und da wissen wir nun wirklich nicht, ob es die gibt- am Rande des Universums (auch so ein Ausdruck).
Gibt es diesen Rand?

Es geht in Bezug auf Flachheit eher um Fragen der Innenarchitektur des Raumes, so dass wir uns Gott sei Dank nicht in Vogelperspektive aufs Universum begeben müssen, um dazu was zu sagen.
Man kann zur Abmessung von K einfach einen Stern, eine Galaxie oder sogar eine Anisotropie der Hinttgrundstrahlung peilen, einmal winters, einmal sommers. Man erhält ein Dreieck, dessen Innenwinkelsumme 180 Grad hat im Falle einer euklidischen und flachen Geometrie der Raumzeit. Im Falle einer para- oder hyperbolen Krümmung erhält man bei der Gelegenheit eine größere bzw. kleinere Winkelsumme als 180.


Beste Grüße
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Flaches Universum 17 Okt 2016 17:13 #8901

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Ja ich weiß warum das Universum flach ist Hr. Gaßner hat mir sogar darauf eine Email beantwortet.
Im Englischen gibt es viele Beiträge dazu. Es wäre nur toll wenn Hr. Prof Lesch oder Prof Gaßner das noch mal visiuell
erklären würden. Das wäre toll

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Flaches Universum 29 Okt 2016 01:58 #9139

Zur Messung der Krümmung (oder nicht) stellen sich mir ein paar Fragen:

1) In einem Video erklärt Herr Gassner u.a. das man Dreiecke vermisst, -- soweit ich das verstanden habe -- indem man Strukturen aus der Hintergrundstrahlung mit Galaxienhaufen in Verbindung bringt. Das verstehe ich nicht. Wir müssen doch noch mindestens 400 Mio Jahre warten ehe wir heute sichtbare Dichteschwankungen im CMB als erste Galaxien sehen können. Mir erscheint es nicht wirklich plausibel auf diese Weise Dreiecke vermessen zu können.

2) Es wird erklärt das sich eine Krümmung der Raumzeit als Verzerrung im CMB zeigen müsste. Ist das wirklich so? Würde nicht eine in alle drei Raumrichtungen wirkende Krümmung auch sämtliche Lichtwege gleichmäßig so beeinflussen das sie nicht mehr messbar ist?
Ein Gedankenexperiment dazu:
man stelle sich vor, rings um Hanover wäre im Abstand von einigen 100km eine Leinwand aufgestellt. Auf der Leinwand sei ein Streifenmuster -- z.B ein eindimensionaler Auszug des CMB -- abgebildet. Eine irgendwie geartete Verzerrung aufgrund der Erdkrümmung würde sich nicht zeigen. Das einzige was man feststellen könnte wäre eine Verschiebung des Frequenzspektrums (falls wir Wissen wie es bei einer flachen Erde aussehen sollte). Es zeigt sich nämlich das der Umfang des Kreises kürzer als \(\pi \cdot d\) ist. Ist das eventuell die Art Verzerrung nach der man gesucht hat?

Eine andere Art der Dreiecksvermessung kann ich mir nicht vorstellen da wir ja keine Entfernungen zwischen den Objekten messen können, nur Abstände und Winkel von der Erde aus und der Cosinussatz ist dafür nicht anwendbar wenn wir erst nachweisen wollen das er gilt.

Was habe ich da übersehen?

Was ist gemeint wenn in wissenschaftlichen Kreisen von Flachheit des Universum die Rede ist? Meint man da wirklich das gesamte Universum oder nur den möglicherweise winzigen Teil der jemals mit uns in kausalem Zusammenhang stand/steht/stehen wird? Vielleicht ist es ja so riesig das wir eine eventuell doch vorhandene innere Krümmung niemals werden messen können. Dann wäre eine solche Krümmung allerdings auch kaum noch relevant für kosmologische Modelle.

Zum letzten Punkt stellt sich eine Zusatzfrage: kann man eine maximal mögliche Energie für den Urknall abschätzen und so Rückschlüsse auf eine maximale Größe des gesamten Universum ziehen uder gibt es da im Prinzip keine Obergrenze?

Ich hoffe die Fragen machen wenigstens etwas Sinn ;)

Gruß
Merilix

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Flaches Universum 29 Okt 2016 12:00 #9142

Merilix schrieb: Zum letzten Punkt stellt sich eine Zusatzfrage: kann man eine maximal mögliche Energie für den Urknall abschätzen und so Rückschlüsse auf eine maximale Größe des gesamten Universum ziehen uder gibt es da im Prinzip keine Obergrenze?


Das gesamte Universum hat nach Meinung von Herrn Gaßner die Gesamtenergie 0. Die Energie für die Teilchen etc. ist danach bei einem sehr frühen Phasenübergang frei geworden. Da man diesen Phasenübergang nicht experimentell nachstellen kann, kann man nicht ermitteln, wie viel Energie da frei geworden ist. Eine Obergrenze für das Universum dürfte daher daraus nicht ermittelbar sein.

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Flaches Universum 31 Okt 2016 17:18 #9201

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Hi Merilix,
Du schriebst..

Eine andere Art der Dreiecksvermessung kann ich mir nicht vorstellen da wir ja keine Entfernungen zwischen den Objekten messen können, nur Abstände und Winkel von der Erde aus und der Cosinussatz ist dafür nicht anwendbar wenn wir erst nachweisen wollen das er gilt.

Folgende Überlegung dazu: Ich breite vor mir ein elastisches Tuch aus, auf das ich ein Dreieck male. Ich messe meine Innenwinkel, 180 grad alles fein.
Dann Spanne ich das Tuch über eine Kugel, so groß, dass sie geeignet ist, das Tuch zu spannen. Nachdem ich das Tuch auf die Kugel gefriemelt habe, nehme ich wieder mein Geodreieck zur Hand und messe die Winkel. Innenwinkelsumme größer 180 grad!
An welcher Stelle habe ich den Kosinussatz gebraucht?:)

Was ist gemeint wenn in wissenschaftlichen Kreisen von Flachheit des Universum die Rede ist?


Ich weiß nicht, in wie weit Topologische Mannigfaltigkeiten zwei- und besonders dreidimensionaler Räume dir ein Begriff sind.
Selbst wenn man sich da bestens auskennt, kann man diese schicken Cartoons dazu gut angucken, zwar Englisch, aber leicht zu verstehen:
www.youtube.com/playlist?list=PL09E9E697F585A58C
Der entsprechende Wikipedia-Eintrag:
de.m.wikipedia.org/wiki/Mannigfaltigkeit

Nun ist es salopp so, dass Einstein beim Erstellen der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht sparsam war beim Griff in die Riemann-Schublade.
Klar, er hatte Gravitation als Lokale Krümmung der Raumzeit-Geometrie zu beschreiben. Wer eine lokale Krümmung beschreibt, sagt aber dann natürlich auch etwas zur globalen geometrischen Gestalt dieser Raumzeit und so erhält man als exakte Lösung der Feldgleichungen zur ART die FLRW-Metrik.
de.m.wikipedia.org/wiki/Friedmann-Lemaît...ertson-Walker-Metrik
Nun ist es mit der so erhaltenen Metrik so, dass Modellierungen von Raumzeiten, in denen im Verhältnis Kosmologischer Konstante zu Masse zuviel Masse enthalten ist, sich zusammmenziehen. Im Zuge dessen matscht aber nicht nur die Masse zusammen, sondern die ganze Metrik kontrahiert und verbiegt sich dabei in eine parabole Fläche bzw. eine Poincaré-Spähre. In diesem Raum hat ein Dreieck eine größere Innenwinkelsumme als 180 grad.
Modelliert man dergestalt eine Raumzeit, in der im Verhältnis Masse zu Kosmologischer Konstante, zuviel Lambda steckt verformt sie sich in eine hyperbole Fläche, denn wie im ersten Fall hat es auch hier folgen für die Gestalt der Metrik, dass nun verhältnismäßig zu wenig Masse enthalten ist.
Enthält eine Modellierung allerdings genau das richtige Verhältnis aus Kosmosausdehnung und Masse (kritische Dichte), ist die Raumzeit flach.
Hier ein Radiobeitrag von Lesch, in dem es anlässlich des Themas dunkler Energie im Plauderton um die Geschichte geht.

Und hier noch ausführlich.

Diese ganze Reihe von Jörn Loviscach enthält gute Videos zum Thema ART.
m.youtube.com/playlist?list=PL9txSunocNHjRqSmGjGHyL1eyeirr4tpM

Meint man da wirklich das gesamte Universum oder nur den möglicherweise winzigen Teil der jemals mit uns in kausalem Zusammenhang stand/steht/stehen wird

Man meint zunächst den Teil, den man sehen kann.
Es kann durchaus sein, dass wir mit dem möglicherweise winzigen Auschnitt des Universums, den wir sehen können auf einen Homöomorphismus gucken. Flach soweit wir blicken können, tatsächlich aber eine riesige Kugel (10.000 mal größer als der überschaubare Teil..)
Im Folgenden Beitrag geht es ab Minute 21 um genau diese Angelegenheit.
Und in den Minuten davor - recht oberflächlich - um die Vermessung der Flachheit mittels des CMD.


Schöne Grüße

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Flaches Universum 31 Okt 2016 23:29 #9209

Ropp schrieb: Hi Merilix,
Du schriebst..

Eine andere Art der Dreiecksvermessung kann ich mir nicht vorstellen da wir ja keine Entfernungen zwischen den Objekten messen können, nur Abstände und Winkel von der Erde aus und der Cosinussatz ist dafür nicht anwendbar wenn wir erst nachweisen wollen das er gilt.

Folgende Überlegung dazu: Ich breite vor mir ein elastisches Tuch aus, auf das ich ein Dreieck male. Ich messe meine Innenwinkel, 180 grad alles fein.
Dann Spanne ich das Tuch über eine Kugel, so groß, dass sie geeignet ist, das Tuch zu spannen. Nachdem ich das Tuch auf die Kugel gefriemelt habe, nehme ich wieder mein Geodreieck zur Hand und messe die Winkel. Innenwinkelsumme größer 180 grad!
An welcher Stelle habe ich den Kosinussatz gebraucht?:)

Gegenfrage: Was ist ein Geodreieck?
Vielleicht ist der Kern meiner Frage nicht deutlich geworden -- Wie können wir Dreiecke vermessen wenn wir den einen Punkt an dem wir uns befinden nicht verlassen, Abstände zwischen entfernten Punkten sowie entfernte Winkel nicht direkt vermessen und die Innenwinkelsumme selbst noch nicht als gegeben voraussetzen können? (wir wollen ja erst wissen ob die wirklich 180° ist)

Zu den Modellen und zitierten Video:
Die sind mir geläufig. Ich kenne die Modelle Kugel / flache Fläche / Sattel. Nur leider gehen die auch am Kern meiner Frage vorbei.
Gerade das Video wo erklärt werden sollte wie mit CMB die Flachheit nachgewiesen werden soll spart genau den Punkt aus. Es wird als hinzunehmender Fakt gezeigt wie ein die CMB verzerrt aussehen müsste erklärt aber nicht wirklich warum. (Der Sprung von den Steinen im Wasser zur CMB ist mir ein bisschen zu groß)
Mich interessiert hier die Herleitung, Und das in einer möglichst ausgewogen Mischung aus anschaulicher Geometrie, Mathematik und natürlicher Sprache, Am allerbesten als Rechenbeispiele für verschiedene Punkte der Verzerrung...(ich weis, anspruchsvoll bin ich hier nicht ;)).

Wie kommt man darauf das die Verzerrung genau so aussehen müsste? Von welchen Annahmen geht die Rechnung dabei aus? Am Beispiel mit der Leinwand rund um Hannover habe ich versucht bildhaft zu zeigen wie ich mir das vorstelle und warum da keine Verzerrung zu sehen ist. Allerdings geht mein Beispiel von einer in die dritte Dimension gekrümmten zweidimensionale Fläche aus -- einen in eine 4. Dimension gekrümmten Raum mag ich mir für das Universum eigentlich nicht vorstellen wollen.

Andererseits führt Flachheit (ebenso wie der Sattel) in ein logisches Dilemma: Beim Urknall müsste eine Unendlichkeit auf einen (unscharfen) Punkt konzentriert gewesen sein. Und genau dieses Dilemma muss erstmal verständlich aufgelöst werden bevor man (sollte besser sagen Ich) über die drei Varianten weiter nachdenken kann. Ansonsten bleibt ja nur die Vorstellung der Kugeloberfläche als einigermaßen plausibel übrig.
(Nachtrag: Die Zeitkomponente der RaumZeit lass ich hier bewusst außen vor, Das das Universum zeitlich unendlich sein kann ist klar, es geht mir hier allein um die Raumdimensionen und eine räumliche Krümmung

BTW: Die Loviscach Videos kenn ich. Der macht das richtig gut. Einige sind zwar etwas jenseits dessen dem ich gerade noch folgen kann aber davon lass ich mich nicht abschrecken -- muss ich halt zwei, dreimal gucken oder einfach nur auf mich wirken lassen ;)

Interessant ist übrigens die Rot-Blauverschiebung im Hintergrund. Das bedeutet doch nichts anderes als das es im (beobachtbaren) Universum ein ausgezeichnetes Bezugssystem gibt, eines relativ dessen der kosmische Hintergrund Ruhe ist. Und plötzlick klopft auch der Ätherbegriff wieder an die Tür :o Oder interpretier ich da zuviel rein? Aber eigentlich ist das ein anderes Thema und muss hier nicht weiter diskutiert werden.

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