Wie kann das Weltall unendlich sein?

[KaPiTN]

Welche Frage könnte ich Deiner Meinung nach nicht verstanden haben?

 

[Metal_Warrior]

Wo steht die Begründung?

Unendlichkeit hat, wie der Name bereits sagt, kein Ende. Endlichkeit hat eines, Unendlichkeit eben nicht. Daher ist auch die Ausdehnung eines endlos großen Objektes (um es mal anders zu schreiben) nicht möglich. Wie viel endlos größer wollen wir denn werden, als endlos groß?

Man nennt das Aussagenlogik. Ich versuchs mal, dir anders zu formulieren. Die Ausdehnung des Universums nennt man Expansion, was vom Lateinischen expando (ausbreiten, darlegen, kund tun) bzw. ex- (aus, hinaus, heraus) und pando/pateo (ausbreiten, ausstrecken) kommt. Wenn ich mich "aus etwas heraus ausbreite", dann muss ich vorher irgendwo drin gewesen sein. Ergo gibt es eine Grenze zwischen Innen und Außen, sonst kann Ausbreitung nicht gegeben sein. Ich kann mich nicht in etwas ausbreiten, was ich vorher schon bin - und genau das bedeutet Unendlichkeit - ich kann mich hinbewegen, wo ich will, ich befinde mich immer noch im unendlichen Raum. Dort, wo er sich ausbreiten könnte, hätte er aber eine Grenze, also wäre er endlich. Um sich ausbreiten zu können muss er in etwas vordringen, was er vorher nicht selbst war. Und damit ist die ganze Diskussion für 3/4dimensionale Räume eigentlich erschlagen.
Zumal, und ich glaub das hast du selbst schon gesagt, ist der Raum beim Urknall entstanden und hat sich von dort aus ausgedehnt. Also war er vorher nicht da und ist in etwas hineingewachsen, was nicht er selbst war. Ergo: Keine Unendlichkeit. Gehen wir zudem davon aus, dass er sich nur mit Lichtgeschwindigkeit aufspannen kann, können wir sogar die maximale Größe berechnen.

Was widerspricht der Annahme, daß der Kosmos unendlich sein könnte?

Das Konzept hinter dem Wort "Ausdehnung".

Welche Frage könnte ich Deiner Meinung nach nicht verstanden haben?

Lies den Threadtitel. Die Frage hab ich nämlich ausführlich beantwortet.

 

[KaPiTN]

Man nennt das Aussagenlogik. Ich versuchs mal, dir anders zu formulieren. Die Ausdehnung des Universums nennt man Expansion, was vom Lateinischen expando (ausbreiten, darlegen, kund tun) bzw. ex- (aus, hinaus, heraus) und pando/pateo (ausbreiten, ausstrecken) kommt. Wenn ich mich "aus etwas heraus ausbreite", dann muss ich vorher irgendwo drin gewesen sein. Ergo gibt es eine Grenze zwischen Innen und Außen, sonst kann Ausbreitung nicht gegeben sein. Ich kann mich nicht in etwas ausbreiten, was ich vorher schon bin - und genau das bedeutet Unendlichkeit - ich kann mich hinbewegen, wo ich will, ich befinde mich immer noch im unendlichen Raum. Dort, wo er sich ausbreiten könnte, hätte er aber eine Grenze, also wäre er endlich. Um sich ausbreiten zu können muss er in etwas vordringen, was er vorher nicht selbst war.

Nein. Du hast da eine völlig falsche Vorstellung und scheinst das Unendliche Universum von außen betrachten zu wollen. Das ergibt natürlich keinen Sinn. Der Raum, auch wenn er schon unendlich ist, kann sich natürlich noch dehnen. Elemente innerhalb des Raumes entfernen sich dadurch, ohne daß aber sich ihr Position verändern würde.

Aber gehen wir zurück zur Frage des TS.

Entscheidend für eine mögliche Unendlichkeit des Raumes ist, da in diesem Raum zwei beliebige Punkte durch einen beliebig Großen Abstand von einander getrennt sein können müssen. Dies würde aber bei einer Krümmung im Raum nicht funktionieren, da dieser letztlich wieder in in sich selber zurückgeführt werden würde. Nur in der Ebene wären die Bedingen erfüllt.
Das bedeutet, daß nur ein flaches Universum unendliche Ausmaßen haben könnte.

Für ein Flaches Universum müßte der Raum im globalen Mittel 5,7 Wasserstoffatome pro Kubikmeter enthalten. (Masse + im Masse umgerechnete Energie)
Dem liegt zu Grunde, daß nach Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins alle Energien (Strahlung plus Vakuumenergie) und Massen (reguläre Materie und Dunkle Materie) des Universums zusammen genommen die Krümmung bestimmen.

Die Massendichte läßt sich wiederum aus der kosmischen Hintergrundstrahlung berechnen. ( Wie das funktioniert, habe ich mangels bislang gefundener Infos noch nicht verstanden )Demnach hat Universum heute also eine Massendichte, die ein perfektes flaches Universum erzeugt.

Das ganze ist allerdings noch kein Beweis, da es hier noch eine Meßungenauigkeit von 2% gibt.

Des weiteren könnte der Raum, rein theoretisch, auch nicht triviale Topologien haben, die zwar flach, aber endlich sind.

Aber die Frage war ja nicht, ob das Weltall unendlich ist, sondern wie es unendlich sein kann.

 

[Pleitgengeier]

Wäre er wirklich unendlich wäre unser Himmel ja hell erleuchtet da ja an jedem Punkt am Himmel ein Stern, eigentlich ja sogar unendlich viele Sterne hintereinander, sein müssten.

Aber nur wenn diese unendlich hell leuchten würden
Selbst wenn man Dämpfung vernachlässigt sind Sterne isotrope Strahler und somit sinkt deren Leistung quadratisch mit der Entfernung

 

[Seedy]

@KaPiTN:
Mach dir nix draus, Metal_warrior versucht mit Semantik physikalische Problemen zu lösen... mit der Methode wird er nicht mal Kernspaltung verstehen, schließlich sind Atome (von griechisch ἄτομος átomos‚ unteilbar) Semantisch unteilbar und Kernspaltung daher nicht möglich...

 

[Munro]

@Pleitgengeier:

Was passiert, wenn du eine verdammt kleine Zahl mit unendlich multiplizierst? D.h. unendlich viele Sonnen oder andere strahlende Körper. So ist es ganz egal, wie schwach diese Sonnen jeweils leuchten.

Ist der Punkt mit der Ausdehnung nicht, dass es keinen eigentlichen Ausgangspunkt der Ausdehnung gibt und es deswegen eine Ausdehnung ist, die von jedem Punkt im Universum aus so zu beobachten ist, als ob der jeweilige Punkt der Ausgangspunkt wäre? Dadurch muss die Geschwindigkeit der Ausdehnung zunehmen, je weiter ein Punkt von einem Ausgangspunkt (der Beobachtung) entfernt ist. Irgendwann ist die Geschwindigkeit der Ausdehnung größer als die Lichtgeschwindigkeit und das Universum, das dahinter liegt (wenn man hier überhaupt noch von Existenz sprechen kann), hängt im eigentlichen, physikalischen Sinn nicht mehr mit dem Ausgangspunkt zusammen. Es würde aber einen weiteren Punkt geben, der zwischen dem Ausgangspunkt und jenem Punkt liegt, der nicht mehr Gegenstand der Beobachtung sein kann; von diesem weiteren Punkt aus kann sowohl jener Punkt als auch der Ausgangspunkt Gegenstand der Beobachtung sein. Und so geht es unendlich weiter.

Das jedenfalls gesetzt dem Fall, dass nicht ganz zufällig die Milchstraße der absolute Mittelpunkt ist. Das Universum wäre unendlich, ohne dass jemals eine Information zu uns gelangen könnte, die aus einer Region jenseits der Möglichkeit der Beobachtung (von unserem Standpunkt aus) liegt. Es dürfte auch nichts bringen, mit (fast) Lichtgeschwindigkeit in irgendeine Richtung zu fliegen, um doch noch an diese Information zu gelangen. Der Raum dehnt sich ja zu schnell aus.

Grundsätzlich ist schon die Vorstellung, dass das Universum einen zeitlichen Anfang hat, schwer zu ertragen: Warum ausgerechnet dann und nicht wann anders? Das Problem verschärft sich, wenn man davon ausgehen würde, dass das Universum endlich ist: Warum ist es gerade in diesem Umfang endlich und nicht in einem anderen? Die Ursache für ein unendliches Universum entzieht sich sowieso jeglicher Vorstellungskraft, vielleicht kann man sich deswegen damit leichter abfinden.

Leider kommt dann das nächste Problem auf: Wenn das Universum unendlich ist und außerdem mannigfaltig, müsste dann nicht auch alles unendlich häufig vorhanden sein? D.h. unsere Erde mit diesen Menschen, die genau das tun, was sie jetzt gerade tun, mit derselben Geschichte und auch mit allen denkbaren Abweichungen davon?

 

[Seedy]

Ist der Punkt mit der Ausdehnung nicht, dass es keinen eigentlichen Ausgangspunkt der Ausdehnung gibt und es deswegen eine Ausdehnung ist, die von jedem Punkt im Universum aus so zu beobachten ist, als ob der jeweilige Punkt der Ausgangspunkt wäre?

Es sieht zwar von jedem Punkt im Universum so aus als wäre es der Ausgangspunkt, da durch die vergrößerung des Raumes sich "alles" von diesem Punkt entfernt.
ABER
1. Wenn du die Expansion zurück rechnest und dein Beobachtungspunkt plötzlich außerhalb des Raumes liegt ist ein ein ziemlich gutes Anzeichen das du nicht der Mittelpunkt bist.
2. Wenn die verlängerten Richtungsvektoren der sich ausbreitenden Objekte (in dem Fall z.B. Galaxien) nicht auf dich zeigenist das ebenfalls ein ziemlich gutes Anzeichen das du nicht der Mittelpunkt bist.
3. Bewegen sich Objekte deren Fluchtvektor in einem relativ kleinen Winkel zu deinem liegt langsamer von dir weg als welche mit einem großen Winkel.
(Ist etwas in grader Linie exakt gegen über von dir bewegt es sich mit doppelter Geschwindigkeit von dir weg, hat es einen 90 Grad Winkel zu dir bewegt es sich nur noch mit 1,5 facher Geschwindigkeit von dir weg, flieht es in die gleiche Richtung wie du wirst du gar keine Entfernungszunahme feststellen können.)
Damit ließe sich an Hand von Referenzpunkten feststellen was das Zentrum der Expansion ist.

Wenn das Universum unendlich ist

Und da haben wir das Problem, eines dem ich früher in diesem Thread auch schon aufgesessen bin (und zu meiner Schande vehement verteidigt habe)
http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/07/21/ist-das-universum-unendlich-gross/

und außerdem mannigfaltig, müsste dann nicht auch alles unendlich häufig vorhanden sein? D.h. unsere Erde mit diesen Menschen, die genau das tun, was sie jetzt gerade tun, mit derselben Geschichte und auch mit allen denkbaren Abweichungen davon?

https://de.wikipedia.org/wiki/Universum#Konsequenzen_eines_unendlichen_Raumzeitvolumens

neuerer Zeit hat der Physiker Max Tegmark darauf hingewiesen, dass aus dem gegenwärtigen Standardmodell des Universums zusammen mit der Quantentheorie folge, dass im Durchschnitt alle 10^10^29 Meter eine „Zwillingswelt“ existieren müsse. Einige der genannten Konsequenzen ergäben sich allerdings schon bei Universen mit endlichem, aber hinreichend großem Volumen.

 

[KaPiTN]

Es sieht zwar von jedem Punkt im Universum so aus als wäre es der Ausgangspunkt, da durch die vergrößerung des Raumes sich "alles" von diesem Punkt entfernt.
ABER
1. Wenn du die Expansion zurück rechnest und dein Beobachtungspunkt plötzlich außerhalb des Raumes liegt ist ein ein ziemlich gutes Anzeichen das du nicht der Mittelpunkt bist.

Wenn die Beobachtung von jedem Punkt aus gleich ist, warum sollte dann nicht für jeden Punkt das Ergebnis raus kommen, daß man sich im "Zentrum" befinden würde?

Ich habe schon vorher bezweifelt, daß die sich die durch Rotverschiebung von Materie angenommene Expansion des Raumes als Ausgangs"punkt" einen Punkt hatte und die Vorstellung geäußert, daß der Raum schon vorher unendlich war.
Nun spricht Deine erste Quelle auch davon.

 

[Seedy]

Wenn die Beobachtung von jedem Punkt aus gleich ist, warum sollte dann nicht für jeden Punkt das Ergebnis raus kommen, daß man sich im "Zentrum" befinden würde?

Von der Erde aus kann man nicht definitiv bestimmen ob sich die Sonne um uns, oder die Erde um die Sonne dreht.
Das geht erst unter Zuhilfenahme dritter Objekte wie z.B. dem Mars.

Das heißt ich kann über die Referenzpunkte feststellen ob ich das Zentrum bin, oder eben nicht.


aber der von dir Zitierte Punkt geht davon aus das sich es mit gleicher Geschwindigkeit in alle Richtungen ausdehnt.
Wenn ich die Expansion zurück rechne und NICHT die Mitte bin muss ich zwangsläufig irgendwann außerhalb des Raumes liegen.
Wenn ich die Expansion zurück rechne und die Mitte bin werden das eben nicht passieren.

Sollte die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht mehr in alle Richtungen gleich sein, dann wäre mein Punkt 1 hinfällig - da hast du recht.

 

[dexter]

flieht es in die gleiche Richtung wie du wirst du gar keine Entfernungszunahme feststellen können.

Ääh, jein, es herrscht ja (momentan) Einigkeit, dass sich alles von allem entfernt (und das wahrscheinlich auch mit zunehmender Geschwindigkeit). Das heisst, dass ein Objekt, was "mit uns" flieht, sich trotzdem von uns entfernt.

Man berichtige mich ggf.

 

[KaPiTN]

@Seedy:

Ein Referenzpunkt wäre ein Punkt außerhalb des Systems. Das dürfte bei einem undendlichen Universum schwierig werden,

@dexter So verstehe ich es zu mindestens, wenn sich weiter entfernte Punkte schneller entfernen, als nähere. Die Ausdehnungen addieren sich.

 

[Seedy]

@Seedy:

Ein Referenzpunkt wäre ein Punkt außerhalb des Systems. Das dürfte bei einem undendlichen Universum schwierig werden,

Nein, ein Referenz punkt kann auch IM System sein.
Man beobachtet einfach wie sich die Dinge im System zueinander verhalten (sie Mars-Erde-Sonne vergleich)

Ääh, jein, es herrscht ja (momentan) Einigkeit, dass sich alles von allem entfernt (und das wahrscheinlich auch mit zunehmender Geschwindigkeit). Das heisst, dass ein Objekt, was "mit uns" flieht, sich trotzdem von uns entfernt.

Das würde bedeuten das die Expansion des Raumes nicht an der Grenze stattfindend sondern sich der Raum überall vermehrt.

Also auch zwischen einem Objekt das sich mit uns in gleiche Richtung bewegt und somit "theoretisch" konstant den gleichen Abstand zu uns haben sollte eine Raumzunahme stattfindet

 

[KaPiTN]

Und wenn für alle Beobachtungspunkte das gleiche gilt, warum sollte das nicht für die jeweils gewählten Referenzpunkte gelten, oder anders, was soll das für ein Referenzpunkt sein und wie sollte er gefunden werden?

Das würde bedeuten das die Expansion des Raumes nicht an der Grenze stattfindend sondern sich der Raum überall vermehrt.

Ich dachte , das wäre klar. Ebenso wie, daß es keinen Rand gibt?

Ausdehnen, nicht wachsen.

 

[dexter]

Das würde bedeuten das die Expansion des Raumes nicht an der Grenze stattfindend sondern sich der Raum überall vermehrt.

Ich würd's nicht vermehren nenn, aber ja, genau.

 

[Munro]

@Seedy:

Wenn ich deinen ersten Link richtig verstanden habe, dann geht das eher in die Richtung, die ich versucht habe zu beschreiben.

Würdest du sagen, dass wenn sich von jedem Punkt aus gesehen das Universum durchschnittlich in alle Richtungen gleichmäßig schnell ausdehnt, dann die skizzierten Schlüsse ziehen lassen?

 

[Seedy]

Und wenn für alle Beobachtungspunkte das gleiche gilt, warum sollte das nicht für die jeweils gewählten Referenzpunkte gelten, oder anders, was soll das für ein Referenzpunkt sein und wie sollte er gefunden werden?

Naja, du siehst von jedem Beobachtungspunkt das verhalten in relation zu dir.
Du musst aber das verhalten der anderen zueinander beobachten.
Das wird nämlich nicht von jedem Punkt aus gleich sein.

Über den letzten Punkt muss ich erstmal weiter nachlesen.

--- [2016-11-12 19:25 CET] Automatisch zusammengeführter Beitrag ---

Würdest du sagen, dass wenn sich von jedem Punkt aus gesehen das Universum durchschnittlich in alle Richtungen gleichmäßig schnell ausdehnt, dann die skizzierten Schlüsse ziehen lassen?

Durch die letzten paar Posts bin ich auf einen kleinen Denkfehler meinerseits aufmerksam geworden.
(denke man sollte das auch mal mitteilen das die Diskussionen hier auch mal was bringen )

Mein Denkfehler war das ich (obwohl ich es eigentlich besser wusste) davon ausgegangen bin das sich der Radius verlängert in dem hinten was angeklebt wird.

Dem ist aber nicht der Fall, im Radius werden auf der gesamten Länge stücke eingefügt.
Daher ist strecken definitiv das bessere Wort als Wachsen, oder Zunehmen.

Nun aber zu deiner Frage an mich.
NEIN.

Aus dem vorhergehenden müsste hervorgehen das "mehr" Raum sich auch schneller streckt - es ist ja mehr Raum da zum strecken.
-> Dinge die weiter von uns weg sind müssten als mir ihrem Abstand an Geschwindigkeit zunehmen.
Diese Geschwindigkeit ließe sich allerdings aufteilen in die tatsächliche Geschwindigkeit und die Scheingeschwindigkeit die entsteht durch den nachträglich dazu gekommenen Raum.

Das ist etwas was nachweislich passiert.


Die von mir gesehene Ausbreitungsgeschwindigkeit ist also dennoch von meiner Position abhängig.

Wenn ich nicht die "tatsächliche" Mitte bin würde sich die Seite von mir die "mehr" Raum hat schneller Ausdehnen als die Seite die weniger Raum hat.
Somit könnte ich über die unterschiedlichen Streckgeschwindigkeiten sogar meine Position bestimmen.

 

[infofilter]

mich würde noch interessieren wie diejenigen, die an einen rand oder eine grenze des universums glauben, sich diese vorstellen. was macht diese grenze aus, wie kann man auf sie stoßen? und was würde dann passieren?

 

[Skipjack]

Wenn ich nicht die "tatsächliche" Mitte bin würde sich die Seite von mir die "mehr" Raum hat schneller Ausdehnen als die Seite die weniger Raum hat.
Somit könnte ich über die unterschiedlichen Streckgeschwindigkeiten sogar meine Position bestimmen.

Welche Position? Die bezügliche einer "Mitte"?

Das ist Dein Irrtum. Es gibt keine "Mitte" (oder anders die Mitte ist überall).

Man darf sich die Expansion des Universums nicht als eine Art Fluchtbewegung (wie nach einer Explosion) von einem Zentrum aus in einen Raum vorstellen.
Hier expandiert der Raum selber. Und da der Raum beim Urknall auf einen Punkt (die "Mitte") reduziert war, expandiert seitdem die Mitte quasi mit - sie ist also überall. Der Beweis ist die (relative) Homogenität der Hintergrundstrahlung.

Die von mir gesehene Ausbreitungsgeschwindigkeit ist also dennoch von meiner Position abhängig.

Ist sie deswegen eben nicht. Genau das funktioniert nur dann, wenn es eine Fluchtgeschwindigkeit in einem schon existierenden Raum gäbe. Dann könnte dieser Raum auch einen Fixpunkt definieren. Beim expandierenden Raum ist aber kein Punkt gegenüber dem anderen ausgezeichnet. Wie auch? Sie waren ja beim Urknall praktisch alle Eines.
Und wenn es keinen ausgezeichneten Punkt gibt, kann die Expansion zweier Punkte nur noch von ihrem relativen Abstand abhängen. Du kannst also in alle Richtungen schauen und alles, was dieselbe Fluchtgeschwindigkeit (von Dir) hat, ist in etwa gleich weit weg. Das ist die (auf grosser Skala) Isotropie des Universums.

 

[dexter]

Der Beweis ist die (relative) Homogenität der Hintergrundstrahlung.

Die Homogenität wäre auch bei einem "explodierenden" Universum gegeben, wenn man nahe der Mitte ist. Von daher beweist das imho nix.

 

[Seedy]

Man darf sich die Expansion des Universums nicht als eine Art Fluchtbewegung (wie nach einer Explosion) von einem Zentrum aus in einen Raum vorstellen.

Doch, genau das!