Expansion des Universums

Hallo zusammen,
ich bin neu in diesem Forum und habe auch gleich eine Frage, die mir sehr am Herzen liegt.

Ich bemühe mich zur Zeit, die Urknalltheorie zu verstehen (was wirklich nicht leicht ist), und da stellt sich mir die Frage, wenn das Universum anfangs die Größe von 1e-23 mm besaß und sich dieses Universum mit beispielsweise 300 000 km/s ausgedehnt hat (es muß sich eigentlich mit Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben) wie kann man die anwachsende Größe des Universums (d. h., den Durchmesser) berechnen?
Ich würde z. B. gerne wissen, wie große das Universum nach 1 s (nach dem big bang) war. Läßt sich das überhaupt berechnen?
Ich würde das sehr gerne wissen und würde mich freuen, wenn mir jemand weiter helfen kann.

Ich habe zwar nur wenig darüber gelesen - meist sogar aus sekundärer Literatur - möchte aber dennoch meine Ansicht widergeben, die ich für richtig halte.
Das Universum expandierte zum Urknall mit annähernder Lichtgeschwindigkeit, die Geschiwndigkeit der Expansion nahm aber mit der Zeit ab, und beträgt heute nur noch 500 km/s. Nach einer Sekunde hätte das Universum also einen Durchmesser von 600.000 km gehabt.
Und heute? Da müsstest du einfach nur die anfängliche Lichtgeschwindigkeit sehen und sie im Laufe der Jahrmillarden fallend bis heute zu 500 km/s berechnen.
Eine ähnliche Rechnung stellte ich schon mal an und kam letztlich auf grob geschätzt auf 10^70 km Durchmesser. Aber diese Zahl ist keinesfalls nur mit annähernder Genauigkeit sondern sollte mir nur eine kleine Vorstellung geben.

Maximilian schrieb in Beitrag Nr. 817-2:

...die Geschiwndigkeit der Expansion nahm aber mit der Zeit ab, und beträgt heute nur noch 500 km/s.

Die neueste Messung der Hubble-Konstante liegt bei 71 km/s pro Megaparsec Entfernung.
Andererseits geht man davon aus, daß das Universum keine bevorzugten Stellen hat, also auch keinen Mittelpunkt. Das Universum dehnt sich überall gleich aus, wie ein aufquellender Kuchenteig.
Und wenn das All unendlich groß ist, kann es auf die Hälfte zusammenschrumpfen und ist immer noch unendlich groß. Das mit der Urknall-Singularität (Start-Punkt), von der alles begann, halte ich für einen Denkfehler.

Maximilian schrieb in Beitrag Nr. 817-2:

...die Geschiwndigkeit der Expansion nahm aber mit der Zeit ab, und beträgt heute nur noch 500 km/s.

Die neueste Messung der Hubble-Konstante liegt bei 71 km/s pro Megaparsec Entfernung.
Andererseits geht man davon aus, daß das Universum keine bevorzugten Stellen hat, also auch keinen Mittelpunkt. Das Universum dehnt sich überall gleich aus, wie ein aufquellender Kuchenteig.
Und wenn das All unendlich groß ist, kann es auf die Hälfte zusammenschrumpfen und ist immer noch unendlich groß. Das mit der Urknall-Singularität (Start-Punkt), von der alles begann, halte ich für einen Denkfehler.

Zitat:

Die neueste Messung der Hubble-Konstante liegt bei 71 km/s pro Megaparsec Entfernung.

Interessant, in einem Buch, das ich vor etwa 5 Jahre las, waren es noch 500 km/s. Aber es ist nie schlecht auf dem neusten Stand zu sein. Also danke für die Information!

Zitat:

Und wenn das All unendlich groß ist, kann es auf die Hälfte zusammenschrumpfen und ist immer noch unendlich groß.

In dem Punkt siehst du das Universum gleich mit dem Raum, was wohl aber falsch ist. Wenn etwas unendlich ist, dann ist es der Raum - außerhalb des Universums. Denn unser Universum, was expandiert (ob in einem anderem Raum oder nicht) ist ein geschlossenes System von endlicher Größe.

Könntest du aber das mit der Urknallsingularität noch weiter ausführen? Wenn es sich gleichmäßig, in alle Richtungen gleich ausdehnt, müsste es doch einen Mittelpunkt geben, oder nicht? Genau so wie es bei jeder Ausdehnung auch einen Rand gibt.
Wie sollte es sonst sein oder meinst du damit nur die Entstehung?

Hallo,

vielen Dank für Eure Antworten und die Infos.

@ Maximilian

Ich denke, dass Wissenschaftler noch immer nicht eindeutig nachweisen können, ob sich das Universum nun mit Lichtgeschwindigkeit, annähernder Lichtgeschwindigkeit oder mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnte, denn gerade hier finde ich immer wieder recht kontroverse Meinungen.
Bleiben wir der Einfachheit halber einfach mal bei 300 000 km/s und nehmen wir an, dass der Ausgangspunkt einen Durchmesser von 1e-23 mm besaß. Wie berechne ich die Größe des Universums nach 1 s…. nach 2 s…. oder 100 Jahren…oder 10 000 Jahren etc.
Du sprichst davon, dass das Universum nach 1 s einen ungefähren Durchmesser von 600 000 km besaß. Wie ist der genaue Rechenweg? Das würde mich brennend interessieren.

@ Bernhard Kletzenbauer

Du sprichst davon, dass das Universum keine bevorzugten Stellen hat, also auch keinen Mittelpunkt. Das Universum dehnt sich überall gleich aus, wie ein aufquellender Kuchenteig.
Den Vergleich mit dem Kuchen und den Rosinen habe ich schon einmal irgendwo gelesen, aber verstehen kann ich den Vergleich, dass er keinen Mittelpunkt besitzt nicht so recht, denn auch ein Kuchen besitzt einen Mittelpunkt und eine Endlichkeit.
Da möchte ich gern den Satz von Maximilian unterstreichen „Denn unser Universum, was expandiert (ob in einem anderem Raum oder nicht) ist ein geschlossenes System von endlicher Größe.“
Wenn ich von der Singularität ausgehe, dann erfolgt doch eine Expansion in alle Richtungen –so ziemlich gleichmäßig- nur mit zunehmend schwächerer Kraft.

Du schreibst weiter: “ Und wenn das All unendlich groß ist, kann es auf die Hälfte zusammenschrumpfen und ist immer noch unendlich groß.“
Sorry, aber diese Aussage kann ich irgendwie nicht recht verstehen (vielleicht bin ich ja begriffsstutzig). Was verstehst Du unter „unendlich“????
Ich lese oftmals, dass sich das Universum „unendlich“ ausdehnen könne (ein offenes Universum), was ich allerdings auch nicht nachvollziehen kann. Gibt es überhaupt eine „Unendlichkeit“ oder basiert dieser Begriff nur auf unser mangelndes Vorstellungsvermögen? „Unendlichkeit“ ist doch m. E. keine Größe, genauso wie das „NICHTS“ (wie immer man das definieren möchte) aus dem der Urknall hervorgegangen sein soll. Hier habe ich auch meine Probleme. Da finde ich das Modell von den Astrophysikern Prof. Wolfgang Priester und Dr. Hans Joachim Blome wesentlich interessanter und vor allem nachvollziehbar.
siehe unter:
http://users.math.uni-potsdam.de/~oeitner/QUELLEN/Z...


Noch zwei Sätze zu Maximilian:
Du schreibst: „In dem Punkt siehst du das Universum gleich mit dem Raum, was wohl aber falsch ist. Wenn etwas unendlich ist, dann ist es der Raum - außerhalb des Universums.“

Gibt es überhaupt so etwas wie einen Raum außerhalb des Universums? Ich habe mich schon oft gefragt, was jetzt an der Stelle ist, wohin sich das Universum einmal ausdehnen wird?

Maximilian schrieb in Beitrag Nr. 817-5:

Die neueste Messung der Hubble-Konstante liegt bei 71 km/s pro Megaparsec Entfernung.

Zitat:

Interessant, in einem Buch, das ich vor etwa 5 Jahre las, waren es noch 500 km/s. Aber es ist nie schlecht auf dem neusten Stand zu sein. Also danke für die Information!

Ich habe einfach mal losgegoogelt. Hier steht etwas über die Hintergrundstrahlung und das Hubble-Gesetz.

http://www.mpe.mpg.de/~amueller/lexdt_h.html

„...wurden immer besser, der Überlappungsbereich immer kleiner, so dass sich nun der aktuelle und anerkannte Wert auf 72 km/s/Mpc (H0KP, Freedman et al, 2001) beläuft.“

Da kann man mal sehen, wie sich das Universum innerhalb von 5 Jahren ändert. ;-)
Weitere Beschreibungen von mir kommen später.

Hallo Maximilian und Sirius.

Zitat:

„Könntest du aber das mit der Urknallsingularität noch weiter ausführen? Wenn es sich gleichmäßig, in alle Richtungen gleich ausdehnt, müsste es doch einen Mittelpunkt geben, oder nicht?“

Alle weit entfernten Galaxienhaufen entfernen sich gleichmäßig von uns. Keiner davon kommt auf uns zu. Wir sind im Mittelpunkt – also war bei uns der Urknall.
Wow, tolle Sache was? Wir sind im Mittelpunkt des Universums und alles entfernt sich von uns, als hätten wir die Pest.
Ein Beobachter im Virgo–Haufen würde aber das gleiche beobachten, und sich im Mittelpunkt der Welt wähnen. Überall im Universum hätte ein Beobachter diesen Eindruck. Eine Rosine in einem transparenten, aufquellenden Teig sieht alle Nachbar-Rosinen von sich wegtreiben, weil der Teig dazwischen gleichmäßig aufquillt. Jede Rosine, glaubt in der Mitte zu sein.
Wo ist die Mitte von unendlich? Sie ist überall und nirgends. Die Frage ergibt keinen Sinn. Unendlich hat keine Mitte.
Die Urknallsingularität ist somit Illusion. Wenn Du etwas unendlich großes zusammendrückst wie einen Schwamm, dann kommt außen immer noch unendlich viel Schwamm hinterher. Es ist nicht möglich alles zu einem Punkt zusammenzudrücken, wenn immer etwas nachkommt.

Zitat:

„Du schreibst weiter: “ Und wenn das All unendlich groß ist, kann es auf die Hälfte zusammenschrumpfen und ist immer noch unendlich groß.“
Sorry, aber diese Aussage kann ich irgendwie nicht recht verstehen (vielleicht bin ich ja begriffsstutzig). Was verstehst Du unter „unendlich“????“

Na, eben ohne Ende!
Du setzt dich in ein Raumschiff und fliegst, und fliegst, und fliegst, usw... und kommst nie an ein Ende. Was ist daran unverständlich?

Zitat:

Ich denke, dass Wissenschaftler noch immer nicht eindeutig nachweisen können, ob sich das Universum nun mit Lichtgeschwindigkeit, annähernder Lichtgeschwindigkeit oder mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnte, denn gerade hier finde ich immer wieder recht kontroverse Meinungen.

Meinungen gibt es viele, doch nicht alle sind richtig. Man kann die Meinung haben, wir würden nicht existieren, doch ist diese nun ebenso wahr, wie jede andere? Wir selbst müssen Abwägen zwischen richtig und falsch.
Das sich unser Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt hat, bezweifle ich, muss es aber letztlich auf eine von menschenhand bewiesene Tatsache zurückführen - nämlich das es nichts schnelleres als das Licht gibt. Doch so recht kann und will ich dieser Theorie nicht vertrauen und schon gar nicht auf ihr bauen, nur weil unser menschlicher Verstand und unsere Logik sie als erkannt und aktzeptiert gelten lassen.
Doch gehen wir, wie du schon sagst, von 300.000 km/s aus.

Was tut denn der Durchmesser zur Sache? Ob nun so Groß wie ein Atom oder die Größe eines Tennisballes, letztlich hat dies doch bei einer Expansion mit der Geschwindigkeit nahe des Lichts, nichts zu tun. Und wenn es sich in jede Richtung mit 300.000 km/s ausbreitet ist der Durchmesser nach einer Sekunde 600.000 km.

Na und ob wir im Mittelpunkt des Universums sind, was tut das zur Sache?
Muss mich jetzt etwas kürzer fassen :-)

Sirius schrieb in Beitrag Nr. 817-6:

...Da finde ich das Modell von den Astrophysikern Prof. Wolfgang Priester und Dr. Hans Joachim Blome wesentlich interessanter und vor allem nachvollziehbar.
siehe unter:
http://users.math.uni-potsdam.de/~oeitner/QUELLEN/Z...

Mir gefällt daran einzig diese Textstelle:
„...Das Universum, so ihre grundlegende Idee, sei nicht erst mit der Urexplosion entstanden. Es habe vielmehr seit ewigen Zeiten existiert in Form eines unendlich großen, jedoch materiefreien Raums. Allerdings müßte er erfüllt gewesen sein mit dem, was die Quantenfeldtheorie als "Quantenvakuum" bezeichnet:...“


Und auch dabei gefällt mir nur „seit ewig“ und „unendlich groß“. Ich stelle mir vor, daß dieses seit ewig vorhandene, unendliche Universum erfüllt war mit Materie und Strahlung (wie angeblich kurz nach dem Urknall).
Und dann kommt der Haken, den keine Theorie bisher erklären kann. Warum änderte sich der Zustand? Warum gibt es nicht auch heute noch ein helles, heißes Plasma, das die ganze Welt ausfüllt?
Apropos ausfüllen: Ob nun Quantenvakuum oder Äther oder sonstwie genannt; irgendwas für uns nicht meßbares, muß sich im Universum befinden. Etwas, das sich ständig ändert, und dadurch erst einen Zeitablauf mit vorher und nachher beschreibbar macht. Wenn es jemals gelingt, dieses Etwas in seinen Eigenschaften zu beschreiben oder gar zu manipulieren, wird man den Aufbau der Welt verstehen.

Was ist eigentlich dieses Quantenvakuum genau? Oft liest man auch Vakuumenergie. Ich frage mich nur, woher kommt diese mysteriöse Engergie. Und vor allem muss einem doch da sauer aufstoßen, dass diese Energie "aus dem Nichts kommt" und sich Quanten Energie aus dem Nichts "leihen" kann.
Muss das nicht zu der Annahme führen, dass jegliche Energie vor dem Urknall auch aus dem Nichts einfach aufgetaucht ist!?! Hört sich auf den ersten Blick zwar komisch an, aber wenn man drüber nachdenkt macht es durchaus Sinn. "Vor" dem Anfang aller Existenz kann nur ein "ewiges" Nichts gewesen sein.
Sofern es die Existenz nicht "immer schon" gab.

Tom

tom:
um die vakuumfluktuation zu verstehen, empfehle ich dir, dich mit herrn heisenberg und dessen unschärferelation zu beschäftigen.
wenn ich es richtig verstanden habe, kommt diese v.fluktuation daher:
in der quantenwelt gibt es keine klar definierten zustände, sondern nur "wahrscheinlichkeiten". das "nichts" (null usw.) ist jedoch ein klar definierter zustand, und damit nicht erlaubt. es gibt immer wahrscheinlichkeiten (!), dass sich im vakuum kleine "energiespitzen" etablieren. experimentell glaubt man das durch den "casimireffekt" nachgewiesen zu haben. den erlär ich dir nicht, kannste dir selbst "googlen" ;-).

Hallo zusammen,
auf die Idee, dass wir (oder unsere Heimatgalaxie) der Nabel der Welt sein könnten, bin ich glücklicherweise noch nie gekommen. Wäre ja auch zu vermessen :-).
Ich bin gedanklich nur von der Singularität ausgegangen (selbstverständlich ist es erst einmal vollkommen egal ob der Punkt oder der Anfang des Universums nun die Größe eines Atoms oder eines Tennisballs besaß). Ich wollte einzig und allein nur den Rechenweg wissen, wie man die Ausdehnung des Universums nach der soundsovielten Sekunde, Minute, Stunde oder Jahr bestimmen kann, da sich die Ausdehnung ja zunehmend verlangsamt. Das war eigentlich schon alles.

Die spannende Frage, ob es überhaupt eine Singularität gab, steht für mich auf einem anderen Blatt, interessiert mich aber genau so brennend.

Ich versuche mich gegenwärtig gerade im Dschungel der vielen (oftmals widersprüchlichen Lehrmeinungen) zu Recht zu finden und mir ist dabei aufgefallen, dass viele Wissenschaftler (siehe Hawking) vehement und ausschließlich nur an ihre eigenen Überzeugungen festhalten wollen und Kritik oder neue Ideen erst einmal grundsätzlich abwehren. Neues Gedankengut wird nur soweit anerkannt, als sie zu den herrschenden Theorien und Normen passen. Wo bleibt bei dieser Gesinnung die Wahrheitsfindung? (Überzeugungen sind sowieso die größten Feinde der Wahrheit)
Wie will man da zwischen falsch und richtig abwägen können?????
Aber das nur am Rande….

Eigentlich wollte ich nur sagen, dass ich gleichfalls Zweifel habe, dass sich das Universum einstmals mit Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt hat. Aber Zweifel sind eine Sache. Der Gegenbeweis eine andere.

Zitat:
„...Das Universum, so ihre grundlegende Idee, sei nicht erst mit der Urexplosion entstanden. Es habe vielmehr seit ewigen Zeiten existiert in Form eines unendlich großen, jedoch materiefreien Raums. Allerdings müsste er erfüllt gewesen sein mit dem, was die Quantenfeldtheorie als "Quantenvakuum" bezeichnet:...“

Hier gefällt mir nur der erste Satz.
„seit ewigen Zeiten“ und „unendlich groß“ lässt sich für mich nur sehr schwer greifen, auch wenn ich die Erklärungen mit dem Rosinenkuchen und Schwamm inzwischen verstanden habe.

Meist lassen sich immer nur Rechnungen und anschauliche Szenarien zum offenen Universum finden. Hingegen wird die Zukunft eines geschlossenen Universums kaum beachtet, obwohl Rechnungen im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie darauf hinweisen, dass bei genügend hoher Materiedichte die Eigengravitation des Universums ausreicht, um die derzeitige Expansion allmählich zu stoppen und in eine Kontraktion umzukehren.
Ich denke, dass ein geschlossenes Universum einfach logischer ist, was nicht heißt, dass ich mich nicht auch vom Gegenteil überzeugen lasse.
Bei einer Abfolge von Expansion und Kontraktion kann ich mir einen geschlossenen Kreislauf vorstellen; aber ob er seit "ewiger" Zeit besteht und ob er "undendlich" lange fortbestehen wird mag ich allerdings auch nicht so recht glauben.