Was ist außerhalb des sich ausbreitenden Universums?

Sonni1967 schrieb:Wenn der Raum nur durch Objekte existiert was ist denn dann beim Urknall entstanden?

Materie, Raumzeit. Das ist die Definition des Urknalls.

Sonni1967 schrieb:Was expandiert den dann (ich hab gelernt dass immer neuer Raum entsteht und dies immer schneller)?

Ja, die Objekte driften auseinander ohne das es durch eine Eigenbewegung erklärt werden kann.

Sonni1967 schrieb:Kurz danach gab es noch keine "Objekte", die bildeten sich erst später bei der Abkühlung.

Die physikalischen Gesetze (SRT/ART, QT) sind gültig mit der Planck-Zeit. Was vorher war, weiß keiner, da geht uns die Physik aus, kleinere Zeitabschnitte sind nicht darstellbar.

Der Urknall endete per Definition nach rd. 400.000 Jahren.

totte schrieb:Der Urknall endete per Definition nach rd. 400.000 Jahren.

Die Definition, insbesondere auf der deutschsprachigen Wiki-Seite ist da sehr ungenau.

Wikipedia: Urknall

Einerseits wird der Urknall als formaler Punkt bezeichnet ...

Genauer ist der Urknall die Bezeichnung eines formalen Punktes im kosmologischen Modell eines expandierenden Universums.

... und andererseits liest man da auch Folgendes ...

Der „Urknall“ bezeichnet keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität.

Eine weitere Formulierung lautet ...

Demnach muss noch kurz nach dem Urknall die Dichte des Universums die Planck-Dichte übertroffen haben, ein Zustand, der sich allenfalls durch eine noch unbekannte Theorie der Quantengravitation richtig beschreiben ließe, aber sicher nicht durch bestehende physikalische Theorien.

... und die verträgt sich nun gar nicht mit deiner Formulierung ...

Der Urknall endete per Definition nach rd. 400.000 Jahren.

Zudem sind Begriffe wie "vor" oder "danach" sinnfrei, wenn nicht eindeutig beschrieben wird, "von wo aus" man die Sache betrachtet. Unsere Umgangssprache lässt da mehrere Interpretationen zu, "vor" dem Urknall kann auch immer "nach" dem Urknall bedeuten, und umgekehrt.

Nach meiner persönlichen Definition bezeichnet der Urknall tatsächlich nur einen Punkt und keine Zeitspanne. Die Urknalltheorie wiederum beschreibt die Entwicklung des Universums, die vom Urknall aus betrachtet erst eine Planckzeit nach dem Urknall (vom jetzigem Zeitpunkt aus betrachtet davor) begann. Der Urknall selbst wird also von der Urknalltheorie überhaupt nicht physikalisch beschrieben! Da kann ich nur sagen: Faszinierend! :D

intruder schrieb:Was ich nicht verstehe ist, wenn da "Nichts" ist, wie kann da was hingepustet werden?

Bin mir nicht sicher, ob Dein Edit bedeutet, daß Deine Frage sich komplett erledigt hat. Darum antworte ich sicherheitshalber trotzdem.

Viele stellen sich das Universum als Kugel vor - und sehen sich als Betrachter außerhalb dieser Kugel. In dieser Art, sich das vorzustellen, gibt es natürlich schon einen Raum drum herum. Und wenn die Kugel größer wird, dann greift sie mit ihrem Volumen in diesen sie umgebenden Leerraum aus, dringt in diesen ein.

Das ist aber schon ne falsche Vorstellung.

In einer 3D-Kugel befindet sich 3D-Raum, und außerhalb der 3D-Kugel befindet sich ebenfalls 3D-Raum. Wird die Kugel größer, nimmt sie mehr Raum ein. Klar. Was aber, wenn der 3D-Raum unseres Universums nicht dem Kugelinneren entspricht, sondern der 2D-Oberfläche dieser Kugel? Hat diese 2D-Oberfläche einen Rand, über den hinaus sich diese 2D-Fläche beim Anwachsen hinausschiebt? Nein! Die Oberfläche selbst dehnt sich überall, und man kann nicht wie bei einer größer werdenden 3D-Kugel sagen "OK, dieser Bereich hier, der befindet sich noch innerhalb der vorherigen Universumsausdehnung, aber dieser Bereich dort, der ist da, wo vorher nichts war. Eine anwachsende gekrümmte 2D-Oberfläche (z.B. eines im Aufblasen begriffenen Luftballons) schiebt sich nicht in einen leeren 2D-Raum hinein wie ein anwachsendes Blatt Papier auf einem Tisch.

Man könnte sagen, daß die 2D-Oberfläche einer anwachsenden Kugel dennoch in einen leeren 3D-Raum hineinwächst. Nachher expandiert unser 3D-Universum zwar nicht innerhalb eines 3d-Leerraumes, dann aber innerhalb eines 4d-Raumes. Ist nur die Frage, ob dieser 4D-Raum tatsächlich existieren muß. Mir reicht es, daß die 2D-Oberfläche keinen Rand und keinen "dahinter" weitergehenden 2D-Raum besitzt. Egal, wie weit man in diesem 2D-Raum geht, man stößt nur auf weiteren "Innen"raum und bleibt im eigenen Universum. Daß ein soundsoviel-dimensionaler Raum, wenn er gekrümmt ist, notwendig eine weitere Raumdimension erzwingt, weil wir uns eine zweidimensionale Kugeloberfläche nun mal nur in einem dreidimensionalen Raum vorstellen können, ist aber nicht zwingend. Wenn nämlich Gravitation Raum krümmt, so wäre der vierdimensionale Raum, in dem unser 3D-Universum sich befindet, ebenfalls zumindest in der Nähe unseres Universums gekrümmt. Was dann einen fünfdimensionalen Raum erzwingen würde. Welches wieder lokal gekrümmt sein muß,weils hier ja Gravitation gibt, sodaß er sich in einem sechsdimensionalen Raum befinden müßte. Und dieser... und dieser... - und zack! - müßten wir unendlich viele Raumdimensionen annehmen. Oder aber, ein n-dimensionaler Raum kann sich auch ohne n+1-te Dimension krümmen.

Dann aber braucht ein expandierender Raum, der in jeder Richtung nur wieder "an sich selbst grenzt", keinen umgebenden Leerraum, in den es hineinzuexpandieren gilt.

Wenn also die Gummipelle eines Luftballons unserem 3D-Raum entspricht, dann expandiert der Raum selbst, ohne daß da noch weiterer Raum wäre.

@perttivalkonen

Ok, das verstehe ich so weit, hoffe ich ;) Wir hatten in einem anderen Thread ja schon mal das Problem behandelt, wie schwierig es ist, sich Nichts vorzustellen und wie leicht man sich darunter einen schwarzen Raum vorstellt, was halt falsch ist. Noch mal zu dem Beispiel oben mit der Rakete und darum ist "Nichts" Würde der Raum expandieren, wenn die Rakete beschleunigt oder kann die Rakete gar nicht beschleunigen, weil der Raum dazu fehlt?

Das ganze erinnert mich ein bisschen an die Folge "Das Experminet" von TNG :D

@Peter0167
Die Diskussion bräuchte eigentlch einen eigenen Fred.

Ich habe mich auf

Peter0167 schrieb:... und andererseits liest man da auch Folgendes ...

Der „Urknall“ bezeichnet keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität.[/quote]
bezogen.
Daraus leitet sich die weiteren Sichtweisen ab.

Peter0167 schrieb:... und die verträgt sich nun gar nicht mit deiner Formulierung ...

Der Urknall endete per Definition nach rd. 400.000 Jahren.
Wenn man den Urknall als punktuelles Ereignis versteht, dann hast du recht.
Ich habe das jetzt als Zeitspanne interpretiert,

Ich sollte mal wieder mehr auf Genauigkeit meiner Formulierungen achten...

Thx, für den Hinweis..

perttivalkonen schrieb:Wenn also die Gummipelle eines Luftballons unserem 3D-Raum entspricht, dann expandiert der Raum selbst, ohne daß da noch weiterer Raum wäre.

Ich war kurz davor deiner Ausführung folgen zu können, aber dann hast Du leider den vermaledeiten Luftballon ins Spiel gebracht. Nun blockiert mich das wieder, weil ich das mit dem Ballon nicht für mich verständlich übertragen kann. Weil der Ballon ja eben diesen Rand hat, also das was ich dann als die 2D Oberfläche verstehe. Dabei habe ich es deiner Beschreibung aus dem anderen Thread so verstanden, dass der Ballon so bleibt wie er ist, der “Raum“ da „drin“ aber größer wird. Jetzt muss ich mir nur noch den Rand vom Ballon wegdenken können (müssen?).

Du hast nicht zufällig veranschaulichendes Bild- oder Videomaterial für sowas? :-)

intruder schrieb:Würde der Raum expandieren, wenn die Rakete beschleunigt oder kann die Rakete gar nicht beschleunigen, weil der Raum dazu fehlt?

Wenn nur eine Rakete existiert und nichts drum herum, dann existiert kein Raum (außer innerhalb der Rakete). Sobaldaber die Rakete startet, stößt sie am Heck Materie aus. Und schon gibt es außerhalb der Rakete etwas, und es gibt den Raum dazwischen Indem Materie A und Materie B unterscheidbar sind und miteinander interagieren, gibt es eine Beziehung zwischen ihnen, eine Eigenschaft, die wir Raum (Raumzeit) nennen. Rkete und Treibstoffrückstand entfernen sich voneinander, wodurch eben der Raum entsteht, der Zwischenraum. Welcher expandiert.

Die Schwierigkeit in Deinem Beispiel ist nur, daß wir uns die Rakete und den Raum so vorstellen, daß ich in eine Richtung schaue und dort dann die Raketenaußenhülle (von innen) sehe. Theoretisch müßte mein Blick geradlinig weitergehen und dann doch eigentlich "ins Nichts" führen. So stellen wir uns das halt vor. Im Ernstfall sehen wir jenseits der Raketenaußenhülle aber die Außenhülle unserer Rakete von außen, und zwar das Stück hinter unserem Rücken. Da dieses "Universum" gerade mal raumschiffgroß ist, wäre die Krümmung auch absurd stark.

skagerak schrieb:aber dann hast Du leider den vermaledeiten Luftballon ins Spiel gebracht.

Und ich steh dazu. ;)

skagerak schrieb:Weil der Ballon ja eben diesen Rand hat, also das was ich dann als die 2D Oberfläche verstehe.

Dieser Rand ist aber nicht "am Rand des Universums", sondern überall.

Male einen Punkt. Nullte Dimension. Zeichne einen Strahl, der von diesem Punkt ausgeht. Eine Dimension. Nun zeichne einen zweiten Strahl, der im rechten Winkel zum ersten Strahl steht. Zwei Dimensionen, eine Fläche. Nun füge einen Strahl hinzu, der zu den beiden vorigen Strahlen im rechten Winkel steht. Auf dem Papier zu zeichnen geht das nicht mehr. Aber Du kannst eine Stange senkrecht auf den Punkt stellen, der dann die Bedingung der Rechtwinkligkeit sauber erfüllt. Zugleich hat er den "Rand" der Fläche verlassen.

Und das stimmt eben nicht. Der Rand der zweidimensionalen Fläche ist nicht die Fläche selbst, sondern deren eindimensionale Begrenzung. Was Du Rand nennst, das ist nicht der Rand der Fläche, sondern der Rand der Kugel. Die zweidimensionale Oberfläche ist der Rand eines dreidimensionalen Gebildes. Eine Kugeloberfläche hat keinen Rand. Ein Blatt Papier hat einen Rand. Und so hat auch die obere Blattfläche einen Rand. Aber eine Kugeloberfläche hat keinen.

Daß ein N-dimensionales Etwas zugleich der Rand von etwas n+1-Dimensionalem sein kann, ist richtig - sobald es dieses n+1-dimensionale Etwas denn auch gibt samt n+1-dimensionalem Raum. Wenn es das aber nicht gibt, dann hat sich was mit "issn Rand".

Zurück zu den drei Strahlen, die alle von einem Punkt ausgehen und im echten Winkel zu den jeweils anderen beiden Strahlen stehen. Nimm nun eine vierte Stange und stelle sie ebenfalls auf den Punkt, und laß diese ebenfalls im rechten Winkel zu allen drei vorigen Strahlen stehen. Dann hast Du den vierdimensionalen Raum erreicht. Als dreidimensionales Wesen kannst Du diese Stange nicht einmal mehr sehen, nicht einmal einen Millimeter vom Stangenende am Punkt. Das bedeutet, daß dieser Punkt auf einer dreidimensionalen "Fläche" liegt. Egal wieviel solcher Gebilde mit einem Punkt und jenen vier Strahlen Du konstruierst und beliebig auf der gesamten Erde, im Orbit oder in tiefen Höhlen verteilst, im vierdimensionalen Raum lägen sämtliche Punkte nebeneinander. Und obwohl Du die Gebilde so verteilst, daß keine der für Dich sichtbaren Stangen jedes Gebildes in Parallele zu einer Stange der anderen Gebildes steht, werden die vierten Stangen, die Du nicht siehst, samt und sonders parallel zueinander ausgerichtet sein, und ihre Basis am Punkt wird auf der selben Höhe liegen.

Aber wie gesagt nur, wenn es eine vierte Raumdimension gibt. Und danach sieht es verdammt überhaupt nicht aus (so traurig das auch für die Stringianer und Branisten ist).

Daß Du beim Luftballon die dritte Dimension des Raumes nicht vergessen kanst, macht es für Dich halt unmöglich, mit dem Ballonbeispiel das Richtige anfangen zu können.

skagerak schrieb:Du hast nicht zufällig veranschaulichendes Bild- oder Videomaterial für sowas? :-)

Nope. :(

@perttivalkonen
Okay, danke soweit. Ich werd mir das mal durch den Kopf gehen lassen, und ggf darauf zurück kommen :-)

Sonni1967 schrieb am 02.12.2017:Die Geometrie des Raumes und der Zeit sind eins aber ich kann mir nur den 3D Raum vorstellen, grrrrrr.

Na also, da haben wir´s doch schon wieder.
Zeit ist imaginär, und nur ein von uns gemessener Abstand zwischen Ereignissen und Zuständen, um uns in der Welt zu orientieren.

Ich stelle mir einen Stapel mit Blättern vor.
Ich bewege mich auf einem Blatt (vorgestellt als 3 D-Raum) und immer in Aufwärtsrichtung durch den Blätterstapel, wobei das "Jetzt"(so wie ich es wahrnehme) das eine Blatt ist auf dem ich mich gerade befinde.
Die Blätter unter mir, welche ich schon durchschritten habe sind die Vergangenheit.
Die Blätter die noch vor mir liegen die Zukunft.
Die Bewegung auf dem Blatt auf dem ich mich befinde (Raum) und die Bewegung durch den Stapel (Richtung Zukunft) wären dann das was wir Zeit nennen.
Je schneller ich mich auf dem Blatt bewege je langsamer würde ich nach oben durch den Blätterstapel reisen.

Warum wird man nach oben langsamer, wenn man sich auf dem Blatt schneller bewegt?
[/quote]

Wenn ich mich (nur gedanklich) auf dem Blatt (Raum) mit annähernder LG bewegen könnte würde ich praktisch im Stapel stecken bleiben und die Zeit würde still stehen. Ich wäre dann wie eingefroren.
Je langsamer ich mich auf dem Blatt bewege, je schneller würde ich durch den Stapel nach oben reisen.

Warum? Welcher Zusammenhang besteht da?

...könnte ich mir vorstellen dass mein einzelnes Blatt gar nicht flach sondern rund geformt ist wie ein Ball.

Stellenweise zerknittert, ja, das schon. Aber nicht rund geformt. Das haben die Messungen der Raumsonden Hubble, Cobe, Wmap und Planck ergeben. Man kann das "Blatt" als flach annehmen, mit etlichen Kuhlen darin.

Geht wohl in meinen Gedanken in Richtung Blockuniversum. Hmmmmmm.....
Vielleicht hatte Albert Einstein recht. Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sind nur eine Illusion.

In der Tat, es ähnelt der Beschreibung des Blockuniversums. Das erhält man, wenn man in ferner Zukunft auf den Teil des Blätterstapels zurückschaut, in dem es Sonni gab. Und dann wird der zurückschauende Betrachter keine "Gegenwart" mehr festlegen können.
Für ihn ist alles Vergangenheit. Und wenn sich der Beobachter auf eine Zeit mit Sonni als Baby konzentriert, dann ist alles schon vorherzusehen, was Sonni in der Zukunft erleben wird. Zum Beispiel bei Allmystery schreiben.
Ja, Zeit ist Illusion - bloß eine Meßgröße des Homo sapiens.
Aber auch wenn man beim Blockuniversum keine "Gegenwart" bestimmen kann, dann passiert nicht alles "gleichzeitig". Das Blockuniversum ist nicht real, sondern ein dreidimensionales Diagramm, so als wenn ich ein zweidimensionales Diagramm, mit X-Achse und Y-Achse zeichnen würde. Beim Blockuniversum gibt es eben zusätzlich noch die Z-Achse für die Zeit. Es geschieht nicht alles gleichzeitig, weil gar nichts geschieht auf einem einmal erstellten Diagramm. Aber der Betrachter eines Diagramms kann gleichzeitig alles darauf überblicken.

Meine persönliche Vorstellung wäre: ein einziges "Blatt" (vielleicht endlich, vielleicht unendlich) auf dem Veränderungen stattfinden, wie auf einer Theaterbühne. Zwischen diesen Veränderungen ist "Zeit".
Um es vielleicht noch etwas zu verkomplizieren (oder besser zu erklären):
Dieses "Blatt" hat Vertiefungen, die mit "Wasser" gefüllt sind. Nirgendwo schaut das Blatt über den Wasserspiegel hinaus. Die Bewohner dieser Blatt-Welt sind langbeinig und hochgewachsen, wie die Massai. Wenn nun ein Bewohner nur knöcheltief im Wasser steht, kann er sich recht schnell und ungezwungen bewegen. Je tiefer er in eine Kuhle hineingerät, desto langsamer wird er sich bewegen. Deutlich langsamer wird er, wenn er hüfthoch oder brusthoch im Wasser steht. Am langsamsten ist er, wenn ihm das Wasser dicht unter der Nase steht.
Jetzt wieder zurück zum realen Universum.
Das leere "Blatt" ist "Raum".
Die "Kuhlen" sind "Gravitation".
Das "Wasser" ist das Medium, das ich gerne "Gravitationsmedium" nenne (irreführenderweise als "RaumZeit" bezeichnet).
Je tiefer ein Wesen in diesem Medium ist (hohe Schwerkraft) desto langsamer vergeht die Zeit für es. Es liegt ein größerer (Zeit-)Abstand zwischen Anfang und Ende einer Bewegung, als wenn es nur knöcheltief im "Wasser" stünde.

Bernie schrieb:Na also, da haben wir´s doch schon wieder.Zeit ist imaginär, und nur ein von uns gemessener Abstand zwischen Ereignissen und Zuständen

Ja, die Zeit ermöglicht "Abstände" zw. Ereignissen genauso wie der 3dimensionale Raum Objekten ermöglicht räumliche Abstände
im Bezug zueinander zu haben.

Ohne Zeit keine Veränderung und ohne Raum keine Freiheitsgrade der Bewegung für Objekte.
Deshalb gehören sie in meiner Vorstellung zusammen.

Um mir die Metrik dieser Raumzeit überhaupt abstrakt vorzustellen hab ich mir meinen Blätterball erdacht (aber nur als Eselsbrücke).

Das einzelne Blatt soll quasi den 3dimensionalen Raum beschreiben als Freiheitsgrad für 3 Richtungen in dem sich ein Objekt
bewegen kann.
Durch die Blätter hindurch soll die 1dimensionale Zeit beschreiben (Freiheitsgrad für Veränderung oder zeitliche Abstände),
aber nur in 1 Richtung (Zukunft). Also eine 4dimensionale Raumzeit.

Bernie schrieb:Warum wird man nach oben langsamer, wenn man sich auf dem Blatt schneller bewegt?

Ich hab mir das so vorgestellt:
Je schneller sich ein Objekt im 3-D Raum (dem Blatt) bewegt, desto langsamer tickt die Uhr -Zeit- (in Richtung durch die Blätter),
relativ zu einem sich in "Ruhe befindlichem Bezugssystems" im Raum (auf dem Blatt). Umgekehrt ist es genauso.

Anders ausgedrückt:
Je langsamer ich mich auf der Raumachse bewege, je schneller bewege ich mich auf der Zeitachse und umgekehrt.

Ein Photon bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit und die ist absolut.
Könnte ein massebehaftetes Objekt im Raum auf LG beschleunigen ( auf dem Blatt) so würde es in der Zeit (durch den Blätterstapel)
"stecken bleiben".
Bei erreichen der LG würde für das Objekt die Uhr stillstehen aber zugleich wäre der 3-D Raum (das Blatt) auf 0 kontrahiert.
Keinerlei Bewegung mehr, weder im Raum noch durch die Zeiten. Deshalb kann ich die Raumzeit nicht trennen. Beides ermöglicht
"Strecken" im Raum gemessen in Metern, in der Zeit gemessen in Sekunden usw. usf....

Ich versuch halt nur zu begreifen wie Albert Einstein sich die Raumzeit vorstellte, ist aber schwer für mich mir das abstrakt in
Bildern vorzustellen, so ein Mist und dann kommt ja noch in der ART die Gravitation dazu :( .
Ich kann mir gut vorstellen dass man das viel besser begreifen kann wenn man die Sprache der Mathematik erlernt hat.

Der Raum ist ein dreidimensionales Kontinuum. Dies will sagen, daß es möglich ist, die Lage eines (ruhenden) Punktes durch drei Zahlen (Koordinaten) x, y, z zu beschreiben, und daß es zu jedem Punkte beliebig „benachbarte“ Punkte gibt, deren Lage durch solche Koordinatenwerte ... beschrieben werden kann, die den Koordinaten x, y, z beliebig nahekommen. Wegen der letzten Eigenschaft sprechen wir von „Kontinuum“, wegen der Dreizahl der Koordinaten von „dreidimensional“.

Analog ist die Welt des physikalischen Geschehens, von MINKOWSKI kurz „Welt“ genannt, natürlich vierdimensional in zeiträumlichem Sinne. Denn sie setzt sich aus Einzelereignissen zusammen, deren jedes durch vier Zahlen, nämlich drei räumliche Koordinaten x, y, z und eine zeitliche Koordinate, den Zeitwert t, beschrieben ist. Die „Welt“ ist in diesem Sinne auch ein Kontinuum; denn es gibt zu jedem Ereignis beliebig „benachbarte“ (realisierte oder doch denkbare) Ereignisse, deren Koordinaten ... sich von denen des ursprünglich betrachteten Ereignisses x, y, z, t beliebig wenig untescheiden.

Daß wir nicht daran gewöhnt sind, die Welt in diesem Sinne als vierdimensionales Kontinuum aufzufassen, liegt daran, daß die Zeit in der vorrelativistischen Physik gegenüber den räumlichen Koordinaten eine verschiedene, mehr selbständige Rolle spielt. Darum haben wir uns daran gewöhnt, die Zeit als ein selbständiges Kontinuum zu behandeln. In der Tat ist die Zeit gemäß der klassischen Physik absolut, d.h. von der Lage und dem Bewegungszustande des Bezugssystems unabhängig....

Durch die Relativitätstheorie ist die vierdimensionale Betrachtungsweise der „Welt“ geboten, da ja gemäß dieser Theorie die Zeit ihrer Selbständigkeit beraubt wird ...
Diese dürftigen Andeutungen geben dem Leser nur eine vage Idee von dem wichtigen Gedanken MINKOWSKIs, ohne den die im folgenden in ihren Grundgedanken entwickelte allgemeine Relativitätstheorie vielleicht in den Windeln stecken geblieben wäre...


Albert Einstein Dezember 2016

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/spezielle-relativitaetstheorie-im-original