Lichtgrenze?

Ich habe eine relativ simple (vielleicht naive) Frage: Kann Licht unser Universum verlassen?

Auf den ersten Blick eine einfache Frage ,mit einem einfachen "Nein" zu beantworten, denn überall wohin aus unserem Universum Licht hinscheinen kann ist oder wird es unser Universum. Von all diesen Punkten kann es zurückgespiegelt werden. (Sollten dort zufällig Spiegel rumstehen, zB ne Staubwolke...)

Was aber, wenn es in ein schwarzes Loch fällt?
Selbst dann ist es immer (von unserer Zeit hier von der Erde aus betrachtet!) in unserem Universum. Denn es wird relativ zu unserem Bezugssystem (unserer Erdzeit) nie den Ereignisshorizont erreichen, also nie in das schwarze Loch fallen, es könnte theoretisch immer gespiegelt werden. Alle Spiegel, die wir in ein schwarzes Loch fallenlassen werden von Licht eingeholt, egal wieviel später wir das Licht absenden. Dieses Licht kommt in endlicher Zeit zu uns zurück, wenn auch heftig rotverschoben.
Daraus muß man im übrigen den Schluß ziehen, daß von uns aus betrachtet niemals etwas von einem schwarzen Loch verschluckt werden kann.
(Ich kann mich nur auf meine eigenen Berechnungen berufen, hab das so noch nirgends gelesen, was meint ihr?)

zara.t.

Wenn sich unser Universum ausbreitet (wovon ich augehe) ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit >= der Lichtgeschwindigkeit. Das würde es dem Licht unmöglich machen aus der "Wand" des Universums herauszutreten... jedenfalls auf den normalen Weg.

Das Universum dehnt sich ja im Bezug zum Beobachter aus. Um so weiter ein Ort entfernt ist, desto schneller entfernt er sich. Licht in der Mitte des Universums hat eine wesentlich höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit einzuholen, als am Rande des Universums. Trotzdem glaube ich schon, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Lichtgrenze eingeschränkt ist.

Außerdem legt das Photon ja einen Weg zurück und um so mehr Weg es zurücklegt, desto niedriger wird die Fluchtgeschwindigkeit des Universum-Randes, da sich das Photon nähert.
Dass heisst, selbst wenn sich der Rand des Universums schnller als das Photon bewegt, kann das Photon diesen einholen, da die Ausbreitungs-Geschwindigkeit des Randes abnimmt, um so näher das Photon ist.

Die Frage an sich lässt sich aber auch wieder kritisieren. Logischerweise geht man von einem endlichen Universum aus. Die Grenze zwichen Universum und Nicht-Universum ist aber doch gerade durch die Grenze von Materie-reichen und -leeren Raum definiert. Das Photon kann also hächstens die Grenze vor sich herschieben, ausweiten, abwer nie übertreten.

Hallo zusammen!

Ok, das heißt also, das Licht über die Grenze eines aktuellen Universums tritt, aktualisiert es dessen Ausdehnung, und schafft Raum.

Aber irgendwie habe ich da ein Problem, mal systemisch betrachtet:
Angenommen, das All definiert sich über die Informationen die es enthält, Materie, Antimaterie, Energie usw.. Wir sagen also, alles was Materie ect. ist ist das All, meinentwegen das Universum.

Nun definiert jemand, das All dehnt sich aus: Wie ist das zu verstehen?
Muss es dazu nicht seine Grenzen überschreiten?
Und es kommt ja zwangsläufig etwas dazu. Nimmt das Universum "Nichtuniversum" in sicht auf oder wie?

Gut, definieren wir das Universum als abgeschlossenes System, inwieweit kann sich ein abgeschlossenes System ausdehnen?

Die Frage hätte also lauten können, verliert das Universum Energie oder, gibt das Universum Informationen nach außen ab?

Gruß

Kai

Hallo.
Was du ansprichst ist ein generelles Missverständnis, das aus dem Begriff "Ausdehnen" herrührt.
Soweit ich das verstanden habe, ist dieser Begriff irreführend.
tatsächlich gibt es NICHTS ausserhalb des Universums in das sich das Universum ausdehnen könnte.
Am Besten du vergisst den Begriff "ausdehnen".
Stell dir das Universum vor, voller galaxien und Sterne etc. Nun vergrößert sich permanent der Abstand zwichen all den galaxien. Es entsteht quasi Raum zwichen den Materieballungen. das erklärt auch warum sich das Universum umso schneller von uns weg 'ausdehnt', umso weiter weg die materie ist.
Das Universum ist alles, vielleicht sogar unendlich groß. Alles was sich verändert ist lediglich der Abstand, also der Raum, ZWICHEN den Materieballungen. Ständig und überall. Im gewissen Sinne ist das auch ein Ausdehnen.

Am anschaulichsten lässt sich das vielleicht an einem Luftballon erklären. Stell dir vor du bist auf der Oberfäche eines Luftballons. Ein Stückchen neben dir steht jemand anderer. Nun wird der Luftballon aufgeblasen. Die Oberfläche vergrößert sich stetig und der Abstand zwichen dir und dem Anderen, sowie zu jedem Anderen Punkt auf dem Ballon wird immer größer. An jeder Stelle des Ballons würdest du die Beobachtung machen, dass sich alles von dir wegbewegt.
Deshalb bist du aber nirgendwo im Mittelpunkt der Ausdehnung.
Genausowenig lässt sich möglicherweise ein Mittelpunkt in unserem Universum festlegen.

ich hoffe das war verständlich.

Zitat:

Die Frage hätte also lauten können, verliert das Universum Energie oder, gibt das Universum Informationen nach außen ab?

mit zunehmender Ausdehnung kühlt das Universum ab. Die Gesamtenergie des Universums bleibt immer konstant. Jedoch schwindet bei fortschreitender Ausdehnung die Dichte immer mehr, logisch. Und damit kommt es zu einer Auskühlungerscheinung. So erklärt sich warum der Urknall, der Zeitpunkt der größten Dichte unseres universums, offensichtlich sehr heiß war.

Hey,

der Luftballon war wirklich ein tolles Beispiel, wenn ich irgendwann man Kinder habe, die mich dann fragen, wie sie sich ein ausdehnendes Universum vorstellen könnten, dann... Das sollte ein Kompliment werden.

Allerdings bereitet mir nun genau diese Anschaulichkeit Probleme (man kann sich wohl ewig darüber Gedanken machen):

Du hast die Vergrößerung in das Universum hineinverlegt

Hui, da kommt mir gerade ein Gedanke. Ich hab da mal etwas über eine Art Blasenstruktur des Universums gesehen. Es scheint so zu sein, dass sich die Galaxienhaufen alle auf der Peripherie von riesigen Leerräumen befinden und bewegen. Auf diesen Blasenoberflächen verdichtet sich quasi die Materie des Universums. Man könnte also spekulieren, ob die Ausdehnung dieser Leeren dazu geführt hat, dass sich die Materie dort verdichtet, wo mindestens zwei Leereblasen aufeinanderzu wachsen. Dieses Konzept würde quasi Deinen Standpunkt festigen.

Kommen wir wieder zu meinem Problem: Was bläst denn das Universum von innen her auf?


Kai

Kommen wir wieder zu meinem Problem: Was bläst denn das Universum von innen her auf?

Die dunkle Energie. (siehe auch "kosmologische Konstante", "Inflation des Kosmos")

zara.t.

Danke, aber die Ballon-Erklärung hab ich auch nur irgendwo aufgelesen, wahrscheinlich von Hawking. Der bringt immer die anschaulichsten Erklärungen.
Zu den Blasen: Natürlich muss man die Oberfläche des Ballons ins Dreidimensionale übertragen. Dabei spielt die runde Form des Ballons keine Rolle - es geht nur um die Oberfläche.
Trotzdem kann es natürlich sein, dass aus dem Modell des Luftballons eine Analogie zu blasenförmigen Entwicklungen von Materieanhäufungen gezogen werden kann. Über die Ausdehnung des Universums ist noch recht wenig bekannt, so ist zumindest mein Eindruck. Möglicherweise dehnt sich das Universum doch nicht aus, und die Rotverschiebung hat völlig andere Ursachen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Energie
zu Begriffen bietet sich Wikipedia immer am besten an.

Guter Link Chemo,

jetzt muss ich noch eine leicht verrückt klingende Vermutung loslassen, die ich aber hiermit nicht das erste Mal in diesem forum zur diskussion stelle.

These: Unser Universum befindet sich im Innern eines schwarzen Loches.

Nehmt die Masse des Universums und berechnet deren Schwarzschildradius. Ihr werdet sehen daß er in der Nähe des vermuteten Radius unseres Universums liegt.
Und jetzt? wat nu?

zara.t.

@Zara.t.

Interessanter Gedanke (Das mit dem rechnen lasse ich lieber :) )

Ich bin zwar kein Profi aber ich habe mal irgendwo gesehen das der Schwarzschildradius
nicht nur in "Schwarzen Löchern" existiert sondern auch in einfachen Sternen, wobei einfach
... irgendwie nicht passt.

Vielleicht solltest Du noch mal genau erklären was einen Schwarzschildradius ausmacht.

Puh ist das Wort lang
Schwarzschildradius = SSR

Ich hatte das damals glaub ich so interpretiert das in einem Stern der in sich zusammenfällt
(Was ja auch nicht von heute auf nächstes Jahrhundert :) gehen kann, den SSR,
immer weiter vergrößert solange bis sich SSR und "Sternenoberfläche" treffen.
Da aus dem inneren des SSR ja nichts mehr nach außen dringen kann haben
wir dann ein so genanntes Schwarzes Loch.

Die Frage ist aber eigentlich wo ist da Platz für uns?

Jetzt könnte man sich vorstellen das es eine Gewaltige Masse gibt die sich an einem Punkt konzentriert,
und der SSR dadurch riesig ist.

Allerdings könnte der SSR ja auch nur den Raum geben den er sich vorher von "außen genommen hat"

Um den SSR zu vergrößern (Also unser Universum nach der Theorie) müsste dem zentralen Massepunkt
ständig mehr Energie zugeführt werden damit sich seine Masse vergrößert, oder der Punkt müsste immer
kleiner werden um die Masse stärker zu konzentrieren.

Da die Anziehungskraft des Massepunktes, wenn in einem Schwarzen Loch so ein Raum wie unser Universum möglich wäre,trotzdem erhalten bleiben müsste, würden wir uns alle auf irgend ein Zentrum zubewegen.

Die Vergrößerung das Raumes im Schwarzen Loch durch größer werdenden SSR dürfte keine Auswirkungen
auf unsere Position haben da sie ja von außen angesetzt und nicht von der Mitte nachgeschoben wird.

Achso und da aus dem SSR nichts raus kann, könnte Licht zwar die Grenze erreichen aber was dann
passiert keine Ahnung. Rein theoretisch müsste es ja sowieso Richtung Massepunkt fliegen.

So ich hab jetzt sämtlichen Bockmist von mir niedergeschrieben, jetzt seid ihr wieder dran :)

Grüße Soli

"Da die Anziehungskraft des Massepunktes, wenn in einem Schwarzen Loch so ein Raum wie unser Universum möglich wäre,trotzdem erhalten bleiben müsste, würden wir uns alle auf irgend ein Zentrum zubewegen."

Unser Universum könnte rotieren und es enthält vermutlich dunkle Energie.
( Für ein rotierendes schwarzes Loch ist die Schwarzschild-Lösung nicht mehr gültig - wir sollten dann besser vom Ereignisshorizont als vom Schwarzschildradius sprechen.)


"Um den SSR zu vergrößern (Also unser Universum nach der Theorie) müsste dem zentralen Massepunkt
ständig mehr Energie zugeführt werden damit sich seine Masse vergrößert, ...

Stimmt. Aber die Energie müßte unserem Universum von außen zugeführt werden. Nur durch Konzentration der bereits vorhandenen Menge kannst du den Ereignisshorizont nicht vergrößern.

"... oder der Punkt müsste immer
kleiner werden um die Masse stärker zu konzentrieren.

Stimmt nicht. Durch stärkere Verdichtung der Masse erhöhst du nicht die Gravitation außerhalb ihrer ursprünglichen Ausdehnung.

Diese Theorie würde also aussagen, dass nichts unser Universum verlassen kann, weil die Summe der Gravitation aller Materie es zwangsläufig zurückziehen würde. Oder sagt das noch mehr aus?
Steht irgendwo das Materie innerhalb eines schwarzen Lochs nicht seinen normalen Gang gehen könne?

nur eine sache: schwarze löche dehnen sich afaik nicht aus, es sei denn sie erhalten materienachschub von aussen. da die ausbreitung des universums aber sowieso keine klassische kinetische bewegung ist, erübrigt sich das vielleicht aber auch. Dennoch sinkt auch bei dieser Form der Ausdehnung kontinuierlich die Dichte des Universums. Die gegenüberliegenden Enden entfernen sich voneinander und dementsprechend verringert sich auch der Einfluss der Gravitation. Der Schwarzschild-Radius würde dementsprechend kleiner.

Diese Schwarzes-Loch-Theorie setzt natürlich vorraus, dass das Universum endlich ist, oder?

Kann das Licht unser Universum verlassen?
Um mir diese Frage zu überlegen, frage ich mich zuerst, was es bedeutet: "Licht verlässt unser Universum"?

Das heißt doch, dass das Licht eine Grenze, nämlich den Rand des Universums überschreitet.

Damit entsteht die Frage, ob es einen Rand gibt und wenn ja, wo dieser Rand ist und wie er "aussieht".

Gibt es keinen Rand, dann kann er auch nicht überschritten werden.

Angenommen es gibt einen Rand, der die vertrauten drei Raumdimensionen begrenzt, dann kann das Licht diesen nicht überschreiten, denn in dem Moment wo die Grenze überschritten wird, ist es keine Grenze mehr.

Die zweite Möglichkeit wäre, der Rand begrenzt die Zeit. Die Frage ist also, kann das Licht den Anfang oder das Ende der Zeit "überschreiten.
Analog der obigen Uberlegung kann Licht diese Punkte nicht überschreiten, da es ansonsten kein Anfang und kein Ende der Zeit wäre.

Dann bliebe als letzte Möglichkeit (die ich sehe), dass das Licht unser Universum in eine Richtung verlässt, die "senkrecht" auf den uns bekannten Dimensionen steht.
Allerdings wäre der Lichtstrahl dann nicht mehr das, was wir unter einem Lichtstrahl vestehen (nämlich die Bewegung von Lichtquanten in den uns bekannten drei Raumdimensionalen).


Die Konsequenz dieser Überlegung ist, dass ein Lichtstaht unser Universum nicht verlassen kann.

Chemo schrieb in Beitrag Nr. 898-4:

Die Frage an sich lässt sich aber auch wieder kritisieren. Logischerweise geht man von einem endlichen Universum aus. Die Grenze zwichen Universum und Nicht-Universum ist aber doch gerade durch die Grenze von Materie-reichen und -leeren Raum definiert. Das Photon kann also hächstens die Grenze vor sich herschieben, ausweiten, abwer nie übertreten.

Entschiedener Einspruch!

Selbst wenn man von einem endlichen Universum ausgeht (das ist noch lange nicht entschieden, derzeit deuten die Beobachtungen eher auf ein unendliches Universum hin), hat das Universum keine Grenze. Sondern das Universum ist in drei Dimensionen so wie die Erdoberfläche in zwei Dimensionen: Endlich, aber nicht begrenzt; wenn man weit genug in eine Richtung geht (bzw. das tun könnte, ohne dabei auch in der Zeit fortzuschreiten), dann kommt man irgendwann wieder zum Ausgangspunkt zurück. Eine Grenze zwischen Universum und Nicht-Universum
Auch völlig materiefreier Raum, sollte es diesen irgendwo geben, gehört selbstverständlich zum Universum (zumindest, wenn er mit unserem Raumbereich irgendwie zusammenhängt; turt er das aber nicht, kann sich ein Photon ohnehin nicht dorthin verirren).
Das Photon kann also tatsächlich unser Universum nicht verlassen, aber nicht, weil es die (nichtexistente!) Grenze des Universums vor sich her schiebt, sondern weil alles, was das Photon erreichen könnte, per Definitionem zu unserem Universum gehört.

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 898-10:

Guter Link Chemo,

jetzt muss ich noch eine leicht verrückt klingende Vermutung loslassen, die ich aber hiermit nicht das erste Mal in diesem forum zur diskussion stelle.

These: Unser Universum befindet sich im Innern eines schwarzen Loches.

Nehmt die Masse des Universums und berechnet deren Schwarzschildradius. Ihr werdet sehen daß er in der Nähe des vermuteten Radius unseres Universums liegt.
Und jetzt? wat nu?

zara.t.

Nun, die ART ist zeitumkehrinvariant, d.h. zu jeder Lösung gehört auch eine andere Lösung, die die entgegengesetzte Reihenfolge liefert.
Das Gegenstück zum schwarzen Loch nennt man weißes Loch. In ein weißes Loch kann nichts hinein, es kommt nur Materie heraus. Und während im schwarzen Loch für hineinfallende Materie die Singularität in der Zukunft liegt, liegt sie für "herausfallende" Materie im weißen Loch in der Vergangenheit. Natürlich hat das weiße Loch dieselbe Masse und denselben Radius wie das schwarze, dessen zeitumgekehrte Lösung es ist. Wenn man also unbedingt das Universum als "Loch" betrachten will, dann wäre ein weißes Loch doch wesentlich passender.

Allerdings hat es wenig Sinn, den Radius des Universums mit dem Radius eines SL zu vergleichen, denn das Modell für das Universum, mit dessen Hilfe der Radius des Universums bestimmt wurde, ist eben nicht das Modell eins schwarzen (oder eines weißen) Loches, und die beiden Größen sind trotz desselben Namens zwei völlig verschiedene Größen:
* Der Radius eines schwarzen Loches bestimmt die Fläche des Ereignishorizonts und somit den "Raumanteil", den das SL einnimmt.
* Der Radius des (geschlossenen) Universums ist der Krümmungsradius des Raums, also der Radius, den eine hypothetische in einen vierdimensionalen euklidischen Raum eingebettete Kugel haben müßte, damit deren dreidimensionale "Oberfläche" dieselbe Geometrie hat wie unser Raum. 2 pi mal dieser Radius ist der Weg, den wir zurücklegen müssten, um wieder an den Ausgangspunkt zu kommen.

ich habe eine Frage zu diesem Thema:

Was ist der Schwarzschildradus?

Hi timeout,
ich sehe ehrlich gesagt keinen Grund die beiden Radien nicht zu vergleich. Vorraussetzung: Unser Universum ist flach und somit offen. Was ja wohl so zu sein scheint.

Der Schwarzschildradius ergibt sich dann aus: Rs = 2M ; wobei M = die Masse des Objekts, in unserem Fall die des gesamten Universums (G = c = 1)

Ich kam auf diese verrückte Idee durch die Lektüre von "Der kreative Kosmos" von Thomas Görnitz.
Dort schreibt er:
"Wenn man die räumliche Ausdehnung unseres Kosmos mit derjenigen vergleicht, die ein Schwarzes Loch derselben Masse besitzen würde, so zeigt sich, dass beide die gleiche Größenordnung besitzen."

Sollte leicht nachzurechnen sein.
Die geometrische Problematik des Rs ist mir durchaus bewußt. Die Entfernung vom Ereignisshorizont zur Singularität ist immerhin unendlich und nicht Rs. Im Falle unseres Universums hätten wir keine Massensingularität. Ist die Entfernung vom Zentrum zum Ereignishorizont , ja von jedem Punkt zum Ereignisshorizont nicht trotzdem unendlich? -was hieße, wir könnten den Rand nie erreichen. (Muß mich mal wieder mit dem Fließbach beschäftigen.) Was heißt das dann für den Schwarzschildraduius des Universums?

Sorry ist mir etwas konfus geraten. Muß mal in die Literatur schauen.



zara.t.

Hallo zusammen!

Heißt das nun, unser Universum hat einen Ereignishorizont? Das ist sogar die Frage hinter der frage, kann unser Universum von außen beobachtet werden...aber das scheint sich ja erübrigt zu haben.

Die Frage ist ja auch ob wir (oder ich) nur in zwei Seiten (z.B. Universum/Nichtuniversum) denken, oder ob sich solche Unterscheidungen auch nachweisen lassen.

Was mich an der Unbegrenztheit wie Timeout sie angesprochen hat, stört ist, das sie Dimensionen als Möglichkeiten vorraussetzt und diese nicht als universumsimanent betrachtet. Das heißt, es gibt doch eine Grenze, wenn man es so definieren möchte, nämlich die, die durch die Dimensionen vorgegeben ist.

Es ist natürlich eine elegante Lösung von einem endlichen aber nicht begrenzten Universum zu schreiben. Aber was ist dadurch gewonnen? Doch nur, dass die Grenze nicht zu bestimmen ist, weil sie eine Gegenwart braucht, die es so nicht gibt.

Mal zu den Löchern: Warum sollte man nicht annehmen können dass unser Universum ein schwarze oder weißes Loch ist? Im endeffekt änderte das wohl nichts, oder? Ich meine alle Definitionen, von Höhen und Tiefen einer bestimmten Kraft, Größe usw. basieren letztlich auf Relationen, die in unserem Universum bestehen, und darüber hinaus können wir ja keine Aussagen machen.

So, es grüßt Euch

Kai