Expansion und negative Masse

Hallo zusammen.
Ich hab’ ein wenig nachgedacht:
Folgende Probleme:
Warum kann das Universum aus dem „Nichts“ entstanden sein? Immerhin gibts ja sowas wie den Energieerhaltungssatz.
Wieso dehnt sich das Universum aus und wie schnell/wie lange/wie weit? (ja, ja, Urknall…)

Was haltet ih davon:
Nehmen wir mal an, das Universum entstand tatsächlich aus dem Nichts. Damit aber die Energieerhaltung nicht verletzt wird, entsteht in gleichem Maße positive und negative Masse!
Negative Masse müßte sich in gleichartiger Umgebeung so verhalten wie normale Materie(also: zwei negative Masse ziehen sich so an)´; Dann stoßen sich positive und negative Massen voneinander ab.
Was, wenn nun durchschnittlich jede zweite Galaxie aus negativer Masser besteht? Das würde erklären, weshalb alle Galaxien voneinander fülchten und woher die Energie für die ganzte Masse kam.

Hallo zusammen.
Ich hab’ ein wenig nachgedacht:
Folgende Probleme:
Warum kann das Universum aus dem „Nichts“ entstanden sein?
Immerhin gibts ja sowas wie den Energieerhaltungssatz.
Wieso dehnt sich das Universum aus und wie schnell/wie
lange/wie weit? (ja, ja, Urknall…)

Hierf"ur gibt es verschiedene m"ogliche Antworten:

  1. Das Universum ist nicht aus dem Nichts entstanden, es ist ein Teil (eine Hyperebene?) eines "ubergeordneten Multiversums. Diese Antwort verschiebt die Frage nat"urlich nur (woher kommt das Multiversum).
  2. Der Energieerhaltunssatz ist mit dem Universum zusammen entstanden (so wie alle anderen Naturgesetze auch). Da es ihn also vorher nicht gab, widerspricht eine Entstehung aus dem Nichts nicht dem Energieerhaltungssatz.
  3. Die Entstehung des Universums haben wir einem wie auch immer gearteten Sch"opfer zu verdanken, der Dank seiner Allmacht l"achelnd mit den Fingern schnippsen, und das Universum aus dem Nichts entstehen lassen konnte (da er allm"achtig ist, kann er sich auch "uber die von ihm selbst gemachten Naturgesetze hinwegsetzen). Stellt sich nat"urlich sogleich die Frage woher kommt der Sch"opfer - ist er auch aus dem Nichts entstanden? Dann bedeutet auch die Einf"uhrung einer schaffenden Kraft nur eine Verschiebung des Problems ("ahnlich wie bei dem Multiversum).

Was, wenn nun durchschnittlich jede zweite Galaxie aus
negativer Masser besteht? Das würde erklären, weshalb alle
Galaxien voneinander fülchten und woher die Energie für die
ganzte Masse kam.

Das ist nicht so. Galaxien stossen hin und wieder zusammen (Andromeda ist z.B. gerade im Begriff, in die Milchstrasse reinzurauschen), im fr"uhen Universum noch wesentlich h"aufiger als heute (so kann man z.B. die Existenz elliptischer Galaxien aus einem Zusammenstoss zweier Spiralgalaxien erkl"aren). Diese H"aufigkeit der Zusammenst"osse, die aus dem Zusammenspiel zwischen gravitativer Wechselwirkung und Geschwindigkeitsdispersion zustande kommt, w"urde sich sehr anders verhalten, wenn Gravitation auch abstossend sein k"onnte. Die Beobachtung zeigt sehr deutlich, dass dies nicht der Fall ist.

Hi Gnlwth,
schön geschrieben! Doch was spricht eigentlich dagegen, daß das Universum pulsiert statt expandiert? Gibt´s da was?

Ciao
Uwe

Hi Gnlwth,
schön geschrieben!

Danke f"ur die Lorbern !

Doch was spricht eigentlich dagegen, daß
das Universum pulsiert statt expandiert? Gibt´s da was?

Ja, es gibt auch eine pulsierende L"osung der Feldgleichungen - das passiert dann, wenn die Massendichte des Universums gr"osser ist als die kritische Dichte (Masse bremst die Expansion). Dann kommt die Expansion irgendwann zum Stillstand und kehrt sich um. Allerdings sind wir weit davon entfernt, in einem Universum auch nur mit ann"ahernd kritscher Massendichte zu leben (etwa 20 Prozent davon ist ein realistischerer Wert). Gibt es daneben noch eine positive Vakuumenergiedichte (was nicht unwahrscheinlich ist), die die Expansion zus"atzlich beschleunigt, dann wird das Universum in alle Ewigkeit nicht nur weiter expandieren, sondern auch noch beschleunigen.

Ciao
Uwe

Hi Gnlwth,
wieder kompetent geantwortet. Und wie fast immer lichtschnell - ich hab´ bei Deinen Antworten immer das Gefühl, ich müßte mal meinen Rechner aufschrauben und gucken, ob Du da drin sitzt. Würd´ mich gar nicht wundern :wink:

Ciao
Uwe

Hi Gnlwth,

Allerdings sind wir weit davon entfernt, in
einem Universum auch nur mit ann"ahernd kritscher Massendichte
zu leben (etwa 20 Prozent davon ist ein realistischerer Wert).
Gibt es daneben noch eine positive Vakuumenergiedichte (was
nicht unwahrscheinlich ist), die die Expansion zus"atzlich
beschleunigt, dann wird das Universum in alle Ewigkeit nicht
nur weiter expandieren, sondern auch noch beschleunigen.

Dazu habe ich vor kurzem noch eine Nachricht gehört, die besagte, daß neue Messungen wohl neue Anhaltspunkte für eine beschleunigte Expansion gefunden haben.

Außerdem habe ich jetzt einen netten Artikel über kosmologische Theorien gelesen - darunter eine, die mit einer negativen Druck (und zwar ABSOLUT negativ!) erzeugenden „Quintessenz“ als so einer Art „variabler kosmologischer Konstante“ arbeitet…mal sehen, was da noch so alles auf uns zu kommt…

Gruß Kubi

Dazu habe ich vor kurzem noch eine Nachricht gehört, die
besagte, daß neue Messungen wohl neue Anhaltspunkte für eine
beschleunigte Expansion gefunden haben.

Ja, das sind zum einen die Supernova-Ergebnisse vom Herrn
Perlmutter, zum anderen die Ergebnisse der Boomerang- und
MAXIMA-Experimente, die die akkustischen Peaks im
Mikrowellenhintergrund vermessen haben.

Außerdem habe ich jetzt einen netten Artikel über
kosmologische Theorien gelesen - darunter eine, die mit einer
negativen Druck (und zwar ABSOLUT negativ!) erzeugenden
„Quintessenz“ als so einer Art „variabler kosmologischer
Konstante“ arbeitet…mal sehen, was da noch so alles auf uns
zu kommt…

Quintessenz ist ein sch"ones Konzept, weil es das
Feintuning-Problem ausschaltet - Du kommst mit jeder m"oglichen
Anfangsbedingung zum heutigen Wert von Lambda. Allerdings ist
der ‚‚mathematische "Uberbau‘‘ f"ur Quintessenz-Universen
ungleich komplizierter als f"ur
Omega_Lambda-ungleich-null-Universen (wof"ur es z.B. schon keine
geschlossene L"osung f"ur den mitbewegten Abstand einer Galaxie
gibt - die Mattig-Formel ist nur g"ultig f"ur Omega_Lambda = 0).
Daher (und weil es f"ur niedrige Rotverschiebungen nicht viel
ausmacht), vermeiden die meisten Leute (inklusive mir)
Quintessenz.

Gruß Kubi

Warum kann das Universum aus dem „Nichts“ entstanden sein?
Immerhin gibts ja sowas wie den Energieerhaltungssatz.

1…
2…
3…

Tag auch!
Wie wär’s mit
4. Die Energie für die Expansion kommt aus der Masse.
Beim Urknall „borgt“ sich das Universum seine Energie von der Masse. Masse=Energie, es hat also „Schulden“ in Form von Masse, die später bei der Kontraktion wieder „zurückgegeben“ wird.

Damit ist zwar nicht geklärt, woher die ganze Energie für Masse und Ausdehung kommt, aber wohl, woher die Energie für die Ausdehnung…bööö

Sorry, dass das unwissenschaftlich ist, ich hab diese Theorie mal gelesen und weiß nicht mehr wo, versuche sie jetzt widerzugeben…

–Michael

die später bei der Kontraktion wieder „zurückgegeben“ wird.

Wie es aussieht kommt es aber nicht zur Kontraktion.

Hallo Sejo, auch ich habe ein Wenig nachgedacht. Ich stimme mit Dir überein, dass auch negative Masse entstanden sein muss. Schon Robert Meyer, der Erfinder des Energiesatzes, begründete seinen bahnbrechenden Satz mit der Annahme, dass nichts vergeht oder aus nichts entsteht.
Gehen wir aber davon aus, dass die negative Masse jegliche Masse abstößt, dann ist die Suche nach ihr erheblich einfacher. Die negative Masse wird ganz sicher nicht hier auf der Erde zu finden sein, da sie durch ihre antigravitative Eigenschaft von der Erde wegfliegt. Schauen wir also etwas weiter draußen, ob sich Hinweise auf die Existenz negativer Materie finden. Ein Effekt, der auf negative Masse im interplanetaren Raum oder im Interstellaren Raum hinweist, ist mir nicht bekannt.
Betrachtet man aber die Galaxienrotation, so fällt auf, dass im zentrumsnahen Bereich die Rotation etwa dem entspricht, was man bei normaler Gravitation erwarten kann. Dies gilt für etwa ein Drittel des Durchmessers. Je weiter man aber nach außen kommt, umso größer wird die Differenz zwischen erwarteter Rotationsgeschwindigkeit und gemessener Geschwindigkeit. Bislang wurde dieses Phänomen auf die Existenz dunkler Materie, die aber auch nicht gefunden worden ist, zurückgeführt. Ein Problem dieser Erklärung besteht aber auch darin, dass die Gravitationswirkung der dunklen Materie auch im Zentrum der Galaxie erkennbar sein müsste; ist sie aber nicht.
Gehen wir aber mal davon aus, dass der intergalaktische Raum mit negativer Masse gefüllt ist, so wäre es klar, dass die äußeren Sterne eine Galaxie stärker in die Galaxie „hineingedrückt“ würden.
Auch die ständige Beschleunigung der Expansion des Universums wäre damit erklärbar.
Sowohl die dunkle Materie als auch die dunkle Energie wären damit hinfällig.
Ein weiteres Problem, nämlich, dass das Universum lange eine Dichte hatte, die ein schwarzes Loch bei weitem übersteigt, und dennoch nicht kollabiert ist, ließe sich mit der Annahme negativer Energie lösen. Während das schwarze Loch nur positive Masse enthält, waren auch im sehr hoch verdichteten Universum sowohl positive als auch negative Masse enthalten und ich nehme auch an, gut gemischt. Somit haben sich immer kleinste Bereiche in ihrer gravitativen und antigravitativen Wirkung gegenseitig kompensiert. Der Urknall war vielleicht doch viel gemütlicher als wir uns das mit dem Bild einer Explosion im Kopf vorstellen. Große Gravitationsereignisse wie die Bildung von Galaxien oder Sternen setzen die Trennung von positiver und negativer Masse voraus und beschleunigen diese Trennung ihrerseits wieder.

Daraus folgt:

  1. Die Annahme einer negativen Masse verletzt den Erhaltungssatz nicht.
  2. Das Problem der hohen Dichte im frühen Universum löst sich auf.
  3. Sowohl die dunkle Materie als auch die dunkle Energie sind überflüssig

Michael Osswald