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THEMA: Inflation und Kausalität

Inflation und Kausalität 08 Dez 2018 20:50 #45699

Guten Abend,
bin neu hier im Forum, aber die Frage beschäftigt mich schon viele Jahre. Die Inflation soll ja unter Anderem erklären warum das Universum in alle Richtungen gleich kalt ist obwohl gegenüberliegende Gebiete nicht kausal verbunden sind. Andererseits scheint die Physik im ganzen Universum gleich zu sein. Dann ist doch, bei gleicher Entstehung, gar nichts anderes zu erwarten als gleiche Temperatur in alle Richtungen.
Einfaches Beispiel: 2 Töpfe mit kochendem Wasser werden unter gleichen äußeren Bedingungen voneinander entfernt aufgestellt. Dann werden die Abkühlkurven im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sein - nicht weil die Töpfe Informationen austauschen können, sondern weil die Physik die selbe ist. Warum soll es beim Universum anders sein?

Viele Grüße,
Reinhard

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Inflation und Kausalität 09 Dez 2018 12:06 #45717

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Reinhard W schrieb: Guten Abend,
bin neu hier im Forum, aber die Frage beschäftigt mich schon viele Jahre. Die Inflation soll ja unter Anderem erklären warum das Universum in alle Richtungen gleich kalt ist obwohl gegenüberliegende Gebiete nicht kausal verbunden sind. Andererseits scheint die Physik im ganzen Universum gleich zu sein. Dann ist doch, bei gleicher Entstehung, gar nichts anderes zu erwarten als gleiche Temperatur in alle Richtungen.
Einfaches Beispiel: 2 Töpfe mit kochendem Wasser werden unter gleichen äußeren Bedingungen voneinander entfernt aufgestellt. Dann werden die Abkühlkurven im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sein - nicht weil die Töpfe Informationen austauschen können, sondern weil die Physik die selbe ist. Warum soll es beim Universum anders sein?

Viele Grüße,
Reinhard

Nun, m.M. heißt "gleich" in diesem Fall nicht unbedingt mit "gleicher Entstehung" zusammen. Bei deinen beiden Töpfen ist die "Gleichheit" dadurch bedingt, dass sie zur gleichen Zeit auf die gleiche Temperatur gebracht wurden. Es musste daher sehr wohl Information ausgetauscht worden sein, nämlich die Temperatur und der Zeitpunkt.
Die Frage ist, was man daraus für eine Schlussfolgerung ziehen kann? Zwei Urknalle? Geht nicht, denn das widerspricht der Beobachtung, die Expansion erfolgt in alle Richtungen gleichschnell. Änderung der Naturkonstanten? Soweit nicht die LG damit gemeint ist, kann man durch Beobachtung der vergangenen Ereignisse durch den Blick ins Weltall, auch das ausschließen.

MfG
WL01

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MfG
WL01

Inflation und Kausalität 09 Dez 2018 12:39 #45719

Hallo Reinhard W,
du schriebst:

Die Inflation soll ja unter Anderem erklären warum das Universum in alle Richtungen gleich kalt ist obwohl gegenüberliegende Gebiete nicht kausal verbunden sind. Andererseits scheint die Physik im ganzen Universum gleich zu sein. Dann ist doch, bei gleicher Entstehung, gar nichts anderes zu erwarten als gleiche Temperatur in alle Richtungen.


Das mag stimmen.
Aber der Weg zu dieser Erkenntnis war doch eine sehr schwieriger.
Was in deinem Satz so einfach geschrieben steht, hat einen immensen geistigen und technischen Aufwand erfordert.
Hochkomplexe Teleskope und andere Gerätschaften mussten entwickelt werden um Inflation und Temperaturverteilung überhaupt festzustellen.

Die Interpretation dieser Messergebnisse dauert aber weiterhin an.
z.B. was könnte man sich unter dunkler Energie vorstellen?

Gruß Brooder

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Inflation und Kausalität 09 Dez 2018 13:31 #45721

Reinhard W schrieb: Einfaches Beispiel: 2 Töpfe mit kochendem Wasser werden unter gleichen äußeren Bedingungen voneinander entfernt aufgestellt. Dann werden die Abkühlkurven im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sein - nicht weil die Töpfe Informationen austauschen können, sondern weil die Physik die selbe ist. Warum soll es beim Universum anders sein?

Sehr gute Überlegung! Weiss ich ad hoc auch keine Antwort drauf. Sieht so aus, als wäre die Inflation hinfällig.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

Inflation und Kausalität 09 Dez 2018 16:57 #45730

Hallo und Danke für die Antworten. Viel weiter bin ich damit allerdings noch nicht.
Aber um es noch mal klar zu stellen, es geht mir nur um die Sache mit der Temperatur. Die Inflation mag ja noch andere Phänomene erklären und dafür nützlich sein. Ich sehe nur nicht, dass man sie braucht um die gleichmäßigkeit der Hintergrundstrahlung zu erklären.
Wieso 2 Urknalle? Wegen den 2 Töpfe? Ich wollte damit nur sagen dass bei gleichen Anfangsbedingungen gleiche Ergebnisse herauskommen. Natürlich tauschen sie keine Information aus, nachdem sie mal aufgestellt wurden, wie auch?
Wenn überhaupt kann man den Ukrnall mit einem Topf und dessen Temperatur an verschiedenen Stellen veranschaulichen, aber das hinkt wohl. Ganz am Anfang war es ein Quantenobjekt und was wir messen ist die Temperatur ca. 400 000 Jahre später. Kann ein Quantenobjekt an verschiedenen Orten verschiedene Temperaturen haben? Kann man da überhaupt von Ort und Temperatur sprechen?
Mit ratlosen Grüßen,
Reinhard

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Inflation und Kausalität 09 Dez 2018 19:03 #45737

Hallo Reinhard W,
Deine Dich seit langem beschäftigte Frage beinhaltet bereits die Antwort.

Im ursprünglichen, klassischem Standard-Urknall-Modell war es unverständlich, wie Regionen im frühen Universum ihre Temperatur aufeinander abstimmen konnten, obwohl sie weiter auseinanderlagen als die Strecke, die das Licht in 380 000 Jahren zurücklegen konnte. Erst mit Postulierung der Inflationstheorie (GUT-Ära), wie Du es ja richtigerweise beschrieben hast, war es allgemein klar.

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Inflation und Kausalität 10 Dez 2018 22:16 #45787

Hallo,
klar, die Inflation macht auch aus einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung vorher eine gleichmäßige nachher in dem winzigen Ausschnitt den wir dann sehen. Bzw. dieser Ausschnitt war vorher schon gleichmäßig, weil er Zeit hatte sich zu durchmischen. Die Frage war aber, warum sollte die Temperatur nicht von Anfang an gleichmäßig gewesen sein. Weil die Physik, die dazu führte, doch auch gleich war. Dann wäre die Inflation (für diesen Aspekt) überflüssig.

Eben kommt mir aber noch ein anderer Gedanke. Wir mesen die Hintergrundstrahlung aus der Zeit, als das Universum auf 3000K abgekühlt war, weil es dann erst durchsichtig wurde (Rekombination). Wenn jetzt ein Bereich nach 380 000 Jahren auf diese Temperatur abgekühlt war und der Bereich daneben erst nach 381 000 Jahren, dann messen wir trotzdem beide Bereiche mit 3000K. Den 2. Bereich nur 1000 Jahre später, also weniger rotverschoben. Die Schwankungen, die wir messen, sind also eigentlich keine Temperaturschwankungen sondern Schwankungen des Zeitpunktes der Rekombination.
Stimmt das? Ist das irgendwo so beschrieben??

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Inflation und Kausalität 11 Dez 2018 09:44 #45794

Reinhard W schrieb: ... dann messen wir trotzdem beide Bereiche mit 3000K. Den 2. Bereich nur 1000 Jahre später, also weniger rotverschoben. Die Schwankungen, die wir messen, sind also eigentlich keine Temperaturschwankungen sondern Schwankungen des Zeitpunktes der Rekombination.

Was ja im Grunde das Selbe ist.
Denn warum sollte der 2. Bereich erst 1000 Jahre später durchsichtig werden wenn nicht aufgrund eines Temperaturunterschieds?

assume good faith

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assume good faith

Inflation und Kausalität 11 Dez 2018 19:06 #45821

Merilix schrieb: Denn warum sollte der 2. Bereich erst 1000 Jahre später durchsichtig werden wenn nicht aufgrund eines Temperaturunterschieds?


Wenn Gebiete erst später durchsichtig geworden wären, dann müssten sie bis zu dieser Zeit auch Strahlung aus bereits durchsichtigen Bereichen absorbiert haben.

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

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Inflation und Kausalität 11 Dez 2018 19:37 #45827

ClausS schrieb:

Merilix schrieb: Denn warum sollte der 2. Bereich erst 1000 Jahre später durchsichtig werden wenn nicht aufgrund eines Temperaturunterschieds?


Wenn Gebiete erst später durchsichtig geworden wären, dann müssten sie bis zu dieser Zeit auch Strahlung aus bereits durchsichtigen Bereichen absorbiert haben.

Ist das ein Problem? Wenn hinter (Sichtlinie) dem undurchsichtigen Bereich ein bereits durchsichtiger Bereich lag sehen wir die Strahlung nicht mehr weil sie absorbiert bzw. weggestreut wurde.

BTW: kann man nicht in der Granulation der Sonnenoberfläche etwas ähnliches beobachten wie in der Hintergrundstrahlung?

assume good faith

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assume good faith

Inflation und Kausalität 11 Dez 2018 20:12 #45829

Merilix schrieb: BTW: kann man nicht in der Granulation der Sonnenoberfläche etwas ähnliches beobachten wie in der Hintergrundstrahlung?

So ist es, links siehst du die kontrastverstärkte Hintergrundstrahlung als Kugelprojektion in der alternativen Farbcodierung und rechts die Oberfläche der Sonne an einem ruhigen Tag (es gibt natürlich auch Tage mit mehr oder weniger Sonnenflecken). Hellgelb ist im linken Bild 1 Millikelvin von Dunkelrot entfernt; die Wellenlänge im Bild links war zum Zeitpunkt als sich das Licht auf den Weg zu uns gemacht hat um den Faktor 1089 kürzer als wir es heute empfangen und die Temperatur die heute 2.75 Kelvin ist war damals ca. 3000 Kelvin. Auf der Sonnenoberfläche haben wir ca. 5500 Kelvin, das heißt zur Zeit der Rekombination war es schon etwas kühler als heute auf der Sonne. Das Muster ist aber im Prinzip praktisch das gleiche wie auf einer Sternenoberfläche:



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