Universum - ein Teil unendlich verdoppeln / teilen

Ich möchte "Durchmesser" durch "grösste Länge" ersetzen, denn das mit dem kugelförmigen Universum war mir schon sauer aufgestossen, als ich "Durchmesser" geschrieben habe. Ansonsten schliesse ich mich fürs erste Peters Position an: Aus einem Urknall kann eigentlich kein unendliches Universum folgen(Das ist doch "unsere" Position, oder @Peter0167 ?). Nun ruft aber erstmal die Arbeit.

@Gim
@Dahergelaufen

Hier ist die gesamte Thematik sehr übersichtlich und gut beschrieben, insbesondere die Abschnitte Beobachtungshorizont, Hubble-Radius und Ereignishorizont...

Wikipedia: Beobachtbares Universum

Leider fehlt mir gerade ein wenig die Zeit, um näher drauf einzugehen, vielleicht heute Abend wieder.

LG Peter

Holdings schrieb:Es heißt doch dass man eine Größe im Universum ins unendliche verdoppeln kann und auch dass man etwas immer durch die Hälfte in die Unendlichkeit teilen kann. Aber wenn man das erste Beispiel weiter untersucht sollte doch klar sein dass die Größe niemals größer sein kann als das Universum selbst.

Wo "heißt" es so?
Welche Größe überhaupt?
Warum dieser Umweg mit "unendlich verdoppeln"? Sag doch gleich: "unendlich groß"
Letztendlich fragst du doch nur, ob das Universum unendlich groß ist?

Holdings schrieb:Somit müsste man schlussfolgern dass die kleinste Größe irgendwann kleiner ist als das woraus das Universum entsteht und es somit nicht möglich wäre..

Ist die kleinste plausible Länge nicht die Planck-Länge mit 1,6m*10^(-35)? Diese kannst du gerne noch halbieren. Im Mikrokosmos wirst du damit nichts beschreiben können.

Holdings schrieb: Ist die Schlussfolgerung korrekt?

Nein, da die Annahme einer "unendlich kleinen Große" falsch ist.

Ich halte es für wahrscheinlich, dass das Universum endlich ist. Es war beim Urknall winzigst und expandiert seit 13, 8 Mrd. nach welcher "Formel"/Vorschrift auch immer.
Setze ich in diese Formel DurchmesserUniversum(Alter) = ??? die 13,8 Mrd. Jahre ein, bekomme ich ein endliches Ergebnis. Das Ergebnis kann ich leider nicht abschätzen, da ich mich leider mit den Grenzen des Beobachtbaren Univsersum zufrieden geben muss.

Dahergelaufen schrieb:Ansonsten schliesse ich mich fürs erste Peters Position an: Aus einem Urknall kann eigentlich kein unendliches Universum folgen(Das ist doch "unsere" Position, oder @Peter0167 ?).

Ich glaube, man muß bei diesem Thema höllisch aufpassen, vor allem die Bedeutung der verwendeten Begriffen sollte allen klar sein. Wenn der eine vom "Universum" redet, versteht womöglich jeder etwas anderes darunter, und so kommt es dann ruck zuck zu Missverständnissen. Dieses Phänomen ist besonders bei Laien wie uns sehr häufig zu beobachten. Wenn Physiker diskutieren kommt so was selten vor, da sie über eine gemeinsame Begriffsbasis verfügen, und daher auch wissen, was der andere meint.

Nochmal zum Thema "unendliches Universum". Ich gebe zu, ich habe mich da auch missverständlich ausgedrückt, ich bin nun mal kein Physiker :D.

Eigentlich müsste man sagen, wir wissen es nicht. Es gibt gute Gründe anzunehmen, dass es unendlich groß und flach ist. Und das bedeutet zwangsläufig, dass es auch schon zu Beginn unendlich gewesen sein muss.
Ich weiß, dass ist saumäßig schwer zu verstehen, insbesondere weil die gängige (aber falsche!) Vorstellung, dass der Urknall in einem einzigen Punkt stattfand, und sich von dort explosionsartig ausbreitete, immer noch in den Köpfen vieler drinsteckt, und so schnell auch nicht von dort verschwinden wird.

Der Kerngedanke ist folgender: Wenn etwas, was unendlich ist expandiert, dann ist es immer noch unendlich. Und genau so verhält es sich auch, wenn es schrumpft. Etwas unendliches kann niemals auf etwas endliches schrumpfen, auch wenn dafür unendlich viel Zeit bleibt.
Der Gedanke ist also durchaus zulässig, dass man von einem unendlichen Beginn bereits beim Urknall ausgeht. Bleibt die Frage, was nützt uns das? Wir können es weder widerlegen noch beweisen, und darum bin ich auch der Meinung, wir sollten mit dem rechnen, was wir haben/wissen. Und da bleiben nun mal nur endliche, aber NICHT BEGRENZTE! Dinge übrig.

Peter0167 schrieb:Ich glaube, man muß bei diesem Thema höllisch aufpassen, vor allem die Bedeutung der verwendeten Begriffen sollte allen klar sein.

So sieht's mal aus, ich wollte mich auch so langsam aus der Diskussion zurückziehen.

Aber rein logisch würde ich behaupten, dass die Antwort auf die Threadfrage direkt von der (Un-)Endlichkeit des Raums abhängt. IST der Raum unendlich, dann kann man jede Strecke auch noch verdoppeln, quadrieren usw. Ist er es nicht, dann ist (Länge des Universums) / 2 die grösste Strecke, die sich noch verdoppeln lässt. Wenn der Zustand unbekannt ist, und so scheint es ja zu sein, dann lässt sich auch die Frage des TE nicht zufriedenstellend beantworten.

Man müsste ja auch noch die Krümmung des Raums beachten, da verlassen wir aber endgültig meinen Bildungsbereich, um ehrlich zu sein.

Und mit der kleinsten Länge sieht es ja schon wieder anders raus, Stichwort Plancklänge. Ich persönlich bin hier raus. :)

@Sauffenberg

Es heißt deshalb so weil man doch ein Teil z.b. ins unendliche teilen kann und man nicht irgendwann bei nur noch einem ankommt, da dieses auch teilbar ist etc. Es wäre beispielsweise nicht möglich zum ersten Teil des entstandenen "etwas" zu kommen da man eben jedes einzelne Teil teilen kann. Sonst würde sich ja die Frage stellen woraus besteht das Teil welches man nicht teilen kann. Das meine ich dass es dann ja auch etwas nicht unendlich verdoppeln könnte. Da es das Universum übersprengt.

Ist es nicht so das sich die Größe eines Raumes nur durch Materie definieren lässt? Man setze einmal voraus das es irgendwann einmal keine Materie mehr gibt, und auch alle schwarzen Löcher verstrahlt sind. Dann fehlt die Skala. Wie groß ist das Universum dann?

TangMi schrieb:Ist es nicht so das sich die Größe eines Raumes nur durch Materie definieren lässt?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Raum zu definieren, bei einigen spielt die Anwesenheit von Materie eine Rolle, bei anderen nicht.

Mathematisch lassen sich Räume auch völlig frei von Materie definieren, das geht so weit ich weiß über pseudo-riemannschen Mannigfaltigkeiten und Minkowski-Räume, aber da habe ich keine Ahnung von. Andere Varianten setzen Materie, bzw. einen Beobachter voraus, und über allem schwebt die Kausalitätskeule, die wiederum die Zeit mit ins Spiel bringt. Deshalb kann man Raum und Zeit auch nicht wirklich gut trennen. Insgesamt ist das ein sehr unerfreuliches Thema, von dem ich lieber die Finger lasse, da mir der mathematische Background fehlt :D.

@Peter0167

Peter0167 schrieb:Eigentlich müsste man sagen, wir wissen es nicht.

Japp, das bringt es auf den Punkt.

Peter0167 schrieb:Wir können es weder widerlegen noch beweisen, und darum bin ich auch der Meinung, wir sollten mit dem rechnen, was wir haben/wissen. Und da bleiben nun mal nur endliche, aber NICHT BEGRENZTE! Dinge übrig

Begründung richtig, die Schlussfolgerung allerdings nicht. Bei einem flachen Universum ist es einfacher, von einem unendlich großen Universum auszugehen, weswegen dem der Vorzug gegeben wird.

Wikipedia: Universum#Form und Volumen

@Sauffenberg

Sauffenberg schrieb:Ich halte es für wahrscheinlich, dass das Universum endlich ist. Es war beim Urknall winzigst und expandiert seit 13, 8 Mrd. nach welcher "Formel"/Vorschrift auch immer.

Nein, der Teil, aus dem das sichtbare Universum hervorgegangen ist, war winzigst. Sollte es tatsächlich unendlich groß sein, dann war es dass auch schon zu Anfang, wobei dass, was wir als Singularität bezeichnen, nicht wirklich definiert ist, weil es sich mit unseren bisherigen Modellen nicht beschreiben lässt.

@Holdings

Holdings schrieb:Es heißt deshalb so weil man doch ein Teil z.b. ins unendliche teilen kann und man nicht irgendwann bei nur noch einem ankommt, da dieses auch teilbar ist etc. Es wäre beispielsweise nicht möglich zum ersten Teil des entstandenen "etwas" zu kommen da man eben jedes einzelne Teil teilen kann.

Kannst du, oder willst du uns nicht mitteilen, was du mit "Teil" oder "Größe" eigentlich meinst?

Wenn du mit "Teil" ein Teilchen meinst, dann kannst du es nicht beliebig teilen, weil die kleinsten Teilchen diskrate Werte haben. Du kannst beispielsweise ein Stück Papier bis zu einer gewissen Grenze immer weiter zerschneiden, kommst aber zwangsläufig irgendwann bei Cellulosemolekülen an, die sich leider nicht mehr zerschneiden lassen. Die Moleküle kannst du dann aber chemisch zerlegen bis zu bei Atomen ankommst. Die Atome kannst du physikalisch abermal zerlegen in Hülle (Elektronen) und Kern (Protonen und Neutronen). Bei den Elektronen ist hierbei schon Schluss, die sind bereits unteilbar.

Beim Kern wiederum kannst du Protonen und Neutronen trennen und diese beiden Spezies abermals in Quarks und Gluonen zerlegen. Dann ist auch dort Schluss.

Holdings schrieb:Sonst würde sich ja die Frage stellen woraus besteht das Teil welches man nicht teilen kann.

Es ist kein zusammengesetztes Teilchen, womit die Frage sinnlos ist. Das Teilchen ist fundamental.

Holdings schrieb:Das meine ich dass es dann ja auch etwas nicht unendlich verdoppeln könnte.

Eine endliche Anzahl an Teilchen kann man schon per Definition nicht unendlich verdoppeln. Natürlich ist es denkbar, dass du hier gleich wieder von "Größen" statt von "Teilen" sprechen wirst, dass kann man bei dir ja leider nicht voraus sehen. Größen kannst du natürlich beliebig verdoppeln, fragt sich halt nur, inwieweit das zielführend ist.

@Gim

Früher dachte man auch dass Atome unteilbar sind und dann gings ja doch. Ich denke dass das auch bei Elektronen möglich ist. Denn wenn man ausschließt dass man alles unendlich teilen kann dann muss man sagen dass man das erste Teil gefunden hat. Woraus alles besteht und alles anfing sozusagen. Dann wäre z.b. das Elektron das erste Teil. Und das war beim Urknall dann einfach da oder wie? Das muss ja aus etwas bestehen weißt Du was ich meine?

Ich habe von Teilchen gesprochen als es um das teilen ging da man eben eine Größe also eine räumliche größe ja nicht von einem Teilchen spricht. Zum Beispiel baut jemand ein Raumschiff und das vergrößert er immer wieder durch neue Dinge und zwar schneller als das Universum sich ausdehnen kann (einfach nur mal in der Theorie) das meine ich. Klar kann man auch ein natürliches Beispiel heranführen wie eine Sonne die größer wird als ein Universum aber das ist quatsch. Und darauf wollte ich eben hinaus. Ob das möglich ist. Aber da weniger Materie im Universum vorhanden ist um das zu tun, stell ich mir die Frage was wäre? Das wäre ja nicht möglich meiner Meinung nach. Da man eben nicht alles ins unendlich Teilen kann! Und auch nicht ins unendliche verdoppeln kann! Mir hat man das hier mal gesagt und es als Fakt dargestellt. Deshalb dieser Thread.

@Holdings

Das hat man früher gedacht, als man überhaupt keine Ahnung vom Aufbau der Materie hatte und auch keine Möglichkeit, dass festzustellen. Das "Atomos" der Griechen würde heute den Elementarteilchen entsprechen, wobei diese Teilchen allerdings nicht die chemischen Elemente bilden, sondern auf noch weit tieferen Ebenen liegen. Das Problem ist halt, dass keiner vor 2000 Jahren auf so einen Kram wie starke und schwache Kernkraft, Radioaktivität und Quantenphysik kommen konnte, mit dem damals verfügbaren Wissen und Mitteln.

Holdings schrieb:Denn wenn man ausschließt dass man alles unendlich teilen kann dann muss man sagen dass man das erste Teil gefunden hat

Nein, man kann nur sagen, dass man ein unteilbares Teilchen gefunden hat. Ich würde gerne erfahren, wie du von dem Einen auf das Andere schließt. Selbst wenn Elektronen und Quarks wider erwarten doch teilbar sind, so hätte man nur den Nachweis, dass es eben noch kleinere Teilchen gibt, aber nicht, dass man potenziell immer weiter teilen kann.
Leider ist dein offenbar bestenfalls oberflächlich ausgeprägtes Wissen über wissenschaftliches Arbeiten ein echtes Hindernis für mich, dir kurz und prägnant mitzuteilen, warum man etwas so sieht, wie man es eben sieht.

Holdings schrieb: Dann wäre z.b. das Elektron das erste Teil. Und das war beim Urknall dann einfach da oder wie?

Nein, das Elektron wäre dann unteilbar und nicht das erste Teil. Und was genau beim Urknall war, wissen wir nicht. Physikalisch nicht beschreibbar. Kurz nach dem Urknall wären Teilchen da, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur.

Holdings schrieb: Zum Beispiel baut jemand ein Raumschiff und das vergrößert er immer wieder durch neue Dinge und zwar schneller als das Universum sich ausdehnen kann

Angenommen das ginge, wobei das ja schon nicht möglich ist, würde er bei einem unendlichen Universum halt immer weiter bauen, ohne jemals an ein Ende zu stoßen. Bei einen endlichen Universum würde er an der einen Seite rausbauen, an der anderen Seite wieder reinkommen, wie bei irgendwelchen antiquierten Computerspielen.

Im übrigen kannst dunur soviel bauen, wie du Material hast. Wenn du Bauklötze aufreihst, kannst du nur soweit aufreihen, wie du Bauklötze hast. Das hat doch mit verdoppeln und halbieren nichts zu tun.

@Gim

Du missverstehst mich, ich denke nicht dass man alles teilen kann sondern mir wurde das hier mal gesagt und das habe ich nicht geglaubt und wurde daraufhin als Religiöser Spinner abgetan deshalb eben die Fragen. Aber Du bestätigst sozusagen das was ich auch schon dachte. Also danke für die Erklärungen etc.

Holdings schrieb:Zum Beispiel baut jemand ein Raumschiff und das vergrößert er immer wieder durch neue Dinge und zwar schneller als das Universum sich ausdehnen kann

Könnte bei der Klimaerwärmung und der Abschmelzung der Eismassen von Grönland und Antarktika das Wasser des Meeres schneller über die Ufer steigen, als das Meer anwachsen kann? Also ich würde mal sagen: Dort, wo das Meerwasser hin expandiert, da ist dann Meer. Das Meer ist keine eigene Größe, die ein eigenes Wachstum hat.

Die Frage, ob das Meerwasser schneller auf das Festland ausgreifen könne, wäre ziemlich absurd. Jedem wäre klar (davon gehe ich mal aus), daß hier keine zwei unterschiedliche Dinge expandieren, sondern ein und dasselbe.

Übertragen auf das Universum frag ich mich genauso, wie man sich vorstellen kann, daß etwas im universum sich möglicherweise schneller ausbreiten könnte als das Universum selbst. Selbst anders herum, daß das Universum sich schneller ausbreitet als die Gesamtheit aller Energie und Materie in ihm.

Holdings schrieb:Es heißt doch dass man eine Größe im Universum ins unendliche verdoppeln kann und auch dass man etwas immer durch die Hälfte in die Unendlichkeit teilen kann.

Mathematisch betrachtet kannst Du mit "unendlich" keine arithmetischen Operationen im R^n (und C^n) durchführen, da "unendlich" schlicht keine Zahl aus den genannten Räumen ist; somit ist dort nichts derartiges definiert. Das Prinzip der Konvergenz funktioniert anders, aber ich denke nicht, dass Du dies meintest oder ausdiskutieren wollen würdest.

Deswegen frage ich mich, wieso Du dies nun auf unser Universum anwenden möchtest? Dieses ist an sich endlich, auch wenn die aktuellen Daten bezüglich der Metrik des Universums nahelegen, dass dieses sich für immer (also "unendlich" lange) ausdehnen wird. Definitiv ein Minimum finden wir bei der Plancklänge, die hier bereits erwähnt wurde und in Deiner Überlegung berücksichtigt werden sollte.

Holdings schrieb:Somit müsste man schlussfolgern dass die kleinste Größe irgendwann kleiner ist als das woraus das Universum entsteht und es somit nicht möglich wäre. Ist die Schlussfolgerung korrekt?

Da Deine Prämisse, wie gezeigt, nicht einwandfrei ist, so ist es auch die Schlussfolgerung nicht. ;)

Mr.Dextar schrieb am 27.06.2015:auch wenn die aktuellen Daten bezüglich der Metrik des Universums nahelegen, dass dieses sich für immer (also "unendlich" lange) ausdehnen wird.

Ist das der letzte Stand? Als ich mich das letzte Mal mit dem Thema beschäftigte (eingeschränkt durch meine unzulängliche naturwissenschaftliche Ausbildung), hieß es, die Ausdehnung des Universums würde sich messbar verlangsamen und müsste demnach irgendwann zum Stillstand kommen.
Es wurde sogar die Vermutung geäußert, der Prozess der Ausdehnung könnte sich umkehren und das Universum so enden, wie es einst begonnen hat.

@Commonsense

Is schon ne Weile her. Das heißt, Du magst es vor nicht langer Zeit so gelesen haben, aber dann war Deine Quelle damals schon veraltet. Seit Du was von der Dunklen Energie gehört hast, seit wenigstens dieser Zeit ist das aber passee.

Wikipedia: Expansion des Universums

Beobachtungen weit entfernter Supernovae vom Typ Ia unter anderem im Rahmen des Supernova Cosmology Project, für deren Auswertung die Astronomen Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam Riess den Nobelpreis für Physik des Jahres 2011 zugesprochen bekamen,[2] zeigen, dass die Expansion des Universums heute beschleunigt abläuft. Diese Ergebnisse stimmen überein mit Untersuchungen der kosmischen Hintergrundstrahlung, beispielsweise mittels des WMAP-Satelliten. Als Ursache wird Dunkle Energie angenommen, eine zeitlich variable Verallgemeinerung der kosmologischen Konstante. Dunkle Energie konnte bislang nicht direkt nachgewiesen werden; ihre einzigen derzeit beobachtbaren Auswirkungen beziehen sich auf die Expansion des Universums sowie die Strukturbildung im Universum.

Hervorhebung von mir. Die Dunkle Energie wurde wegen dieser beschleunigten Ausdehnung angenommen. Vorher ging man quasi von nem "ballistischen Universum" aus, also wie bei nem hochgeworfenen Objekt. Fliegt erst schnell weg vom Boden, dann immer langsamer. Entweder fällt das Objekt zurück, oder es schafft durch die Anfangsgeschwindigkeit, sich von der Erdanziehung zu lösen, sodaß es ewig weit (und immer ein klein bisserl langsamer) fortfliegt. Dazu brauchts nur die Startenergie (quasi den Urknall). Aber wenn das Objekt immer schneller fliegt, dann muß ne Energie wirken.

Mr.Dextar schrieb am 27.06.2015:Dieses ist an sich endlich,

Hast du dafür Beweise? Falls nicht, ist deine Aussage viel zu definitiv. Das Universum ist nicht per se endlich, wir wissen nur einfach nicht, ob es endlich oder unendlich ist. Und mit der Ausdehnung (im Sinne von Expansion, nicht Größe) hat das schonmal gar nichts zu tun.

Commonsense schrieb:Als ich mich das letzte Mal mit dem Thema beschäftigte (eingeschränkt durch meine unzulängliche naturwissenschaftliche Ausbildung), hieß es, die Ausdehnung des Universums würde sich messbar verlangsamen und müsste demnach irgendwann zum Stillstand kommen.

Was du beschreibst ist der Big Crunch, eines von 3 Szenarien zum Ende des Universums. Wie du schon geschrieben hast, würde sich die Expansion in diesem Falle umkehren, da die Dichte größer als die kritische Dichte ist. Das führt dazu, dass sich aufgrund der Gravitation das UNiversum letztendlich wieder zusammenzieht. Mit den derzeitigen Daten ist dieses Ende am unwahrscheinlichsten. Das Universum hat ziemlich genau die kritische Dichte. Ob es eine abweichende Dichte hat, kann man wegen technischer Beschränkungen derzeit nicht feststellen.

Die beiden anderen Szenarien wären der Big Rip und der Kältetod des Universums. Beim Big Rip würde die Expansion drastisch zunehmen, ein außeinanderreißen sämtlicher Strukturen wäre die Folge. Beim Kältetod würde sich das Universum immer weiter ausdehnen, bis die Entropie maximal wird. Dies ist mit den derzeitigen Daten das wahrscheinlichste Ende unseres Universums.

Davon abgesehen könnte es auch sein, dass das Universum einen Phasenübergang erlebt, in dem ein von einen Zustand eines falschen Vakuums in den eines echten Vakuums übergeht. Das wäre zumindest ein ebenso katastrophales Event.

@Commonsense

Ist soweit der aktuelle Stand, der äußerst präzise vermessen wurde:

The density of the universe also determines its geometry. If the density of the universe exceeds the critical density, then the geometry of space is closed and positively curved like the surface of a sphere. This implies that initially parallel photon paths converge slowly, eventually cross, and return back to their starting point (if the universe lasts long enough). If the density of the universe is less than the critical density, then the geometry of space is open (infinite), and negatively curved like the surface of a saddle. If the density of the universe exactly equals the critical density, then the geometry of the universe is flat like a sheet of paper, and infinite in extent.

The simplest version of the inflationary theory, an extension of the Big Bang theory, predicts that the density of the universe is very close to the critical density, and that the geometry of the universe is flat, like a sheet of paper. [...]

Recent measurements (c. 2001) by a number of ground-based and balloon-based experiments, including MAT/TOCO, Boomerang, Maxima, and DASI, have shown that the brightest spots are about 1 degree across. Thus the universe was known to be flat to within about 15% accuracy prior to the WMAP results. WMAP has confirmed this result with very high accuracy and precision. We now know (as of 2013) that the universe is flat with only a 0.4% margin of error. This suggests that the Universe is infinite in extent; however, since the Universe has a finite age, we can only observe a finite volume of the Universe. All we can truly conclude is that the Universe is much larger than the volume we can directly observe.

Quelle: http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html

@Gim

Ich bezog mich auf den aktuellen Stand, der da sagt, dass die Gesamtenergie des Universums 0 ist (das bezeichnete ich als "endlich"; vielleicht mag die Formulierung etwas unglücklich gewesen sein).

Considering the amount of energy packed in the nucleus of a single uranium atom, or the energy that has been continuously radiating from the sun for billions of years, or the fact that there are 10^80 particles in the observable universe, it seems that the total energy in the universe must be an inconceivably vast quantity. But it's not; it's probably zero.

Quelle: http://www.livescience.com/33129-total-energy-universe-zero.html

@perttivalkonen

Ja, leuchtet ein, Danke! Dann war die angebliche Verlangsamung also kein Messergebnis, sondern eine Annahme, die aus der These der ballistischen Expansion resultierte. War die Darstellung wieder mal etwas unwissenschaftlich.

Stimmt, war etwas länger her, obwohl ich inzwischen schon von dark matter gehört habe. Aber den Zusammenhang hatte ich nicht hergestellt. Irgendwie hatte ich Dark Matter verstanden als Energie, die Galaxien voneinander trennt und sich außerhalb des bekannten Universums findet, aber dass sie für eine beschleunigte Expansion verantwortlich ist, habe ich wohl überhört/-sehen/-lesen.