Hallo
Im Fernsehen sagte Prof. Harald Lesch kürzlich das das Universum gerade sei. Das seien die letzten Erkenntnisse durch Messungen. Also wie ein dickes Lineal. Das widerspricht jeglicher Logik des Urknalls- Ballonartiges aufblähen und Form des Universums bis Einstein. Habe ich da was falsch verstanden oder wie hat er es denn gemeint?
Da hast Du wohl was falsch verstanden.
Unser Universum ist wenn dann nicht gerade, sondern flach. Und zwar dreidimensional flach.
Das klingt wirr, löst sich aber auf, wenn man sich folgendes anschaut:
Unser Universum ist vom Raum her dreidimensional.
Flach bedeutet dabei, daß diese drei Dimensionen, nicht in einer vierten Dimension gekrümmt sind. Da sich das keiner vorstellen kann, reduziert man die Dimensionen um eine. Man stellt sich also das Universum als flaches Stück Papier vor, das dann eben in der dritten Dimension gekrümmt ist, oder nicht. Für Hypotetische zweidimensionale Bewohner dieses Flachen Stücks Papier, ist die Krümmung in der dritten Dimension nicht direkt sichtbar, da sie nur 2 Dimensionen kennen. Durch indirekte Messungen könnten sie diese Krümmung aber bemerken.
Wenn aber keine solche Krümmung vorliegt dann ist das Papier eben flach.
Wenn wir nun den dreidimensionalen Raum nehmen, und in die vierte Dimension krümmen, kann sich das keiner vorstellen. Deswegen wird ja die Analogie mit den zwei Dimensionen verwendet.
Flach bedeutet also nichts anderes als das unser Universum eben dreidimensional ist, und nicht in einer vierten Dimension gekrümmt. Deswegen ist es aber doch in allen drei Dimensionen ausgedehnt. Daher ist ein flaches Universum kein Widerspruch zum Urknall.
Das war also eine Anspielung auf die vierte Dimension und das Vorstellungsvermögen für uns Laien… Wie soll ich mir denn als Laie dann die vierte Dimension vorstellen? Ich denke die gibt es gar nicht. Wieso wird Raum so kompliziert dargestellt ?
Hallo!
Also die 4-dimensionale Raumzeit ist doch etwas sehr lange und weit akzeptiertest, ein simples ich glaube die gibt es gar nicht reicht da als Argumentation nicht 
Die Stringtheorethiker verwenden sogar noch viel mehr Dimensionen…
Warum wir Raum so kompliziert beschreiben? nun ja, weil die Natur uns das so vorgibt. Modelle mit 4 dim Raumzeit haben sich als sehr mächtig dabei erwiesen, unser Universum zu beschreiben, daher verwenden wir diese Modelle.
Um Richard Feynman zu ziteren, der die Frage versucht hat zu beantworten, warum Physik manchmal so kompliziert ist:„If you don’t like it, go somewhere else“
lg
Flach bedeutet dabei, daß diese drei Dimensionen, nicht in
einer vierten Dimension gekrümmt sind.
Es bedeutet sogar, dass sie überhaupt nicht gekrümmt sind - weder in eine vierte Dimension noch intrinsisch.
Nach meinem Wissen werden durch 4D die Räume in Räume verschachtelt dargestellt. Für mich ist nur wichtig was die ÄUSSERE Hülle dieses 4D Körpers darstellt. Im Endeffekt ist die Hülle aber nichts anderes als ein 3D Körper. Und wenn das Universum eine Sattelform oder Ballonform oder was auch immer für eine Form hat-ist es von Außen betrachtet ein 3D Körper. Begriffe wie 4D-Raum, 4D-Körper, Hyperraum, Hyperkörper, Hypersprung usw… sind für mich fantasievolle Ausreden und Vorstellungen um die ein einfaches Universum glaubhaft zu komplizieren. (Deren Existenz, Entstehung, Schwarzer Materie und Unendlichkeit immer noch uns Rätsel aufgibt)
Zurück zu der Ursprungsfrage: Was der Prof. Lesch da gesagt hat ist für mich persönlich etwas zu gewagt. Meine Vorstellung vom Universum ist immer noch der Mega-Ballon der sich aufbläht (Kugelähnliche Form) wo die Galaxien in Richtung „Ballonhülle“ sich vom Urknallzentrum wegbewegen. Und auch das ist eine 3D Form.
Ich kann doch nicht in einen Luftballon einen Würfel, darin noch mal einen Würfel und darin eine Pralinenschachtel verstecken und von einem 4D Körper sprechen. Es ist im Endeffekt außen eine Kugel. Pasta.
Hi,
Also ich bin mir nicht sicher, ob ich deine Einwände verstanden habe, aber ich glaube du irrst dich an manchen stellen.
Erstens: Klar kann ich eine Hyperfläche in einen N-dim Raum einschreiben und das Ergebnis ist N-1 dimensional. Allerdings ist dann immer noch wichtig, dass der ursprüngliche Raum N- Dimensionen hat.
Bsp: Stell dir 2 dimensionale Wesen vor, die die 3. nicht sehen können, und auf einer Kugeloberfläche leben. Wenn sie an einem Punkt starten, 10 m gehen, einen rechten Winkel schlagen, nochmal 10 m gehen und wieder einen rechten Winkel schlagen, werden sie irgendwann wieder am Ursprungspunkt ankommen. Ihr Dreieck hat dann mehr als 180 ° Winkelsumme. Sie können also nicht, obwohl sie die 2-D Welt nie verlassen können, behaupten sie leben nicht in einer 3D Welt, so wie du es tust.
Die Krümmung in eine weitere Dimension ist nicht vernachlässigbar.
Außerdem ist dein Bild des Urknalles problematisch. Es gibt kein „Zentrum“ wo dieser stattgefunden hat. Der ganze Raum war punktförmig damals, daher ist überall das Zentrum des Urknalls. Der Raum hat sich begonnen auszudehnen, nicht die Materie sich in den Raum.
Das Bild mit dem Ballon funktioniert so, dass alle Materie AUF der BALLONOBERFLÄCHE sitzt, und soll zeigen was passiert wenn sich der Raum ausdehnt, nämlich dass sich alle Galaxien voneinander entfernen, weil zwischen ihnen „Raum entsteht“.
Passt also irgendwie nicht.
lg
Hallo,
Das war also eine Anspielung auf die vierte Dimension und das
Vorstellungsvermögen für uns Laien… Wie soll ich mir denn als
Laie dann die vierte Dimension vorstellen? Ich denke die gibt
es gar nicht. Wieso wird Raum so kompliziert dargestellt ?
Diese vierte Dimension muss es ja auch nicht geben, aber ein gekrümmter 3-dimensionaler Raum lässt sich nun mal mit einer vierten Dimension beschreiben.
Stell dir vor du bist eine 2D-Ameise auf einer Ballon-Oberfläche. Die Ameise lebe nur in diesen 2 Dimensionen, aber ganz klar kannst du dir einen Ballon 3-dimensional visuell vorstellen, da eine gekrümmte 2-dimensionale Fläche sich eben mit 3 Dimensionen beschreiben lässt. Und du kannst dir das visuell vorstellen (wie willst du dir auch sonst eine gekrümmte 2D-Fläche visuell vorstellen, wenn nicht 3-dimensional), selbst wenn es diese 3. Dimension im Ameisenbeispiel gar nicht gäbe.
Ein gekrümmter 3-dimensionaler Raum lässt sich analog dazu mit 4 Raumdimensionen beschreiben. Genauso muss es aber in unserem Universum diese 4. Raumdimension, aber egal ob es sie gibt oder nicht, unser Gehirn ist leider nicht wirklich in der Lage, uns diese 4-Dimensionale Form vorstellen zu können, da wir eben Wesen sind, die nur unsere 3-dimensionale kennen.
„Raum“ ist also etwas, das gar nicht so einfach ist, wie man meinen könnte. Aber nur zur Verwunderung: Du selbst bist doch scheinbar zuvor davon ausgegangen, dass der Raum in unserem Universum gekrümmt wäre, nämlich ein in sich gekrümmter Raum wäre wie die Oberfläche eines Ballons, nur mit 3 Dimensionen. Nur wie hast du dir denn das dann bis dahin vorgestellt, wenn dir das mit einer vierten Dimension kompliziert erscheint?
vg,
d.
Hallo,
Ich kann doch nicht in einen Luftballon einen Würfel, darin
noch mal einen Würfel und darin eine Pralinenschachtel
verstecken und von einem 4D Körper sprechen.
Musst du doch nicht. Aber ein Luftballon IST doch ein 3-dimensionaler Körper, selbst wenn seine Oberfläche nur 2-dimensional ist.
Es ist im Endeffekt außen eine Kugel. Pasta.
Und eine Kugel ist ein 3-dimensionales Objekt.
Und das mit dem „Raum in Raum schachteln“ verstehe ich auch nicht ganz. Du hast doch auch kein Problem damit, ein Blatt Papier dir vorstellen. Dessen Oberfläche ist vereinfacht einfach nur eine 2-ebene. Um dir etwas 3-dimensional vorzustellen, schachtelst du doch auch keine Blätter in Blätter.
vg,
d.
Meine Vorstellung
vom Universum ist immer noch der Mega-Ballon der sich aufbläht
(Kugelähnliche Form) wo die Galaxien in Richtung „Ballonhülle“
sich vom Urknallzentrum wegbewegen.
Deine Vorstellung ist hier aber falsch. Nach allem was wir heute wissen, hat unser Universum eben nicht diese Form. Das war mal eine Vorstellung, die eine Zeit lang populär war, ohne dass es dafür jedoch einen Beleg gab. Aus unseren heute viel besseren Beobachtungsdaten sehen wir aber genau das nicht: Das Universum scheint flach zu sein und eben nicht gekrümmt.
Und die Vorstellung, auch in dem Ballon-Beispiel, dass alles von einem „Urknallzentrum“ wegfliegt, ist im Übrigen sehr problematisch, weil in unserer 3-dimensionalen Welt gibt es kein Zentrum des Urknall. Und in unserem flachen Universum gibt es auch selbst in einem vermeintlich 4-Raum keinen Punkt, von dem alles wegfliegt.
Aber egal: Wenn der Herr Lesch gesagt hat, dass unser Universum flach ist, dann hat er nur das gesagt, was unserem aktuellen Kenntnisstand in der Kosmologie entspricht und ein flaches Universum widerspricht auch in keinster Weise dem Urknall.
vg,
d.
Hi,
…
Aus unseren heute viel
besseren Beobachtungsdaten sehen wir aber genau das nicht: Das
Universum scheint flach zu sein und eben nicht gekrümmt.
…
Unter anderem um die fehlende Raumkrümmung zu erklären (für die extrem unwahrscheinliche Anfangsbedingungen des frühen Universums geherrscht haben müssten) haben die Physiker ja die Inflationsphase des frühen Universums postuliert. Was wir somit als „flach“ bezeichnen wäre nichts anderes als eine Krümmung in viel größerem Maßstab. Ähnlich wie einer Ameise die krumme Erdoberfläche als flach erscheint.
Gruß, C.
Hallo
Ich meine 4D. Mit 3D habe ich keine Probleme. Gebt mal in Wikipedia 4D ein. Es kommen Räume in Räume(würfelähnlich) Dann spielt rechts eine Animation ab. Nur ne nette Show. (Quatsch) Das soll 4D sein. Es ist von außen betrachtet immer ein 3D Raum. Egal wieviel verzogene Würfel innen verborgen sind,
Das meinte ich mit dem Beispiel Würfel im allon,darin nochmal ein Würfel und darin eine Pralinenschachtel. Im Endeffekt ein simpler primitiver 3D Ballon. Die letzte äußere Form ist immer 3D. Ein 4D Körper, Form, Ebene ist reine SF
Hallo,
Unter anderem um die fehlende Raumkrümmung zu erklären (für
die extrem unwahrscheinliche Anfangsbedingungen des frühen
Universums geherrscht haben müssten) haben die Physiker ja die
Inflationsphase des frühen Universums postuliert.
Nicht nur dafür, die Inflation erklärt ja noch eine ganze Reihe von anderen Dingen auch.
Allerdings bedeutet das nicht, dass das Universum deshalb eine Ballon-Form hat. Es könnte jede beliebige Form haben (es könnte auch einfach flach sein), nur ist es einfach so riesig groß, dass wir mit unseren aktuellen Messungen keine Krümmung feststellen können.
Genauer gesagt besagt die erste Friedmann-Gleichung
H^2 = \frac{8 \pi G}{3} \rho - \frac{k c^2}{a^2}
H ist der Hubble-Parameter, also die Expansionrate des Universums.
G ist die Gravitationskonstante.
Und ρ ist die Dichte des Universums.
k ist die Krümmung des Universums.
a ist der Skalenfaktor, grob gesagt also die Größe des Universums.
Damit das Universum flach erscheint (wie wir es eben messen können), muss der Bruch \frac{k c^2}{a^2} gegen null gehen.
Das kann entweder dadurch geschehen…
-
dass das Universum schlicht und einfach flach ist, d.h. k = 0 wäre. Dann ist auch der gesamte Bruch null.
-
oder dass k gegen 0 geht, also extrem klein ist, das Universum wäre zwar gekrümmt, aber nur gaaanz minimal. Bei einem sehr kleinen k wäre der Bruch so klein, dass wir ihn im Rahmen der Messungenauigkeit nicht vom Fall „k=0“ unterscheiden könnten.
-
oder dass a gegen unendlich geht, also sehr, sehr groß ist. Dadurch nähert sich der Bruch - praktisch unabhängig von der Krümmung k und damit der Form des Universums - ebenfalls 0 und wir könnten ihn bei ausreichender Größe von a ebenfalls nicht vom Fall „k=0“ unterscheiden.
-
oder natürlich beides der Fall ist, also k=0 ist und a sehr groß ist.
Die Inflation würde bewirken, dass a sehr groß wird. Aber selbst unter Annahme einer Inflation sagt uns das also noch nichts darüber aus, ob das Universum nun wirklich flach ist, oder einfach nur so aussieht, da eben a sehr groß ist und der Bruch unabhängig vom Wert von k nur sehr klein ist.
In diesem Fall kann das Universum aber jede beliebige Form haben und muss nicht der populären „Ballon-Form“ entsprechen. Es könnte genauso gut auch eine Sattelform haben oder einfach nur flach sein. Es könnte auch eine völlig exotische oder irreguläre Form haben. Es könnte endlich oder unendlich sein, geschlossen oder offen.
Aber da es keinen Hinweis auf eine irgendwie gekrümmte Form des Universums gibt, gibt es auch eigentlich keinen Grund anzunehmen, dass es gekrümmt ist. Der einzige Grund anzunehmen wieso es nicht flach wäre ist, dass es nur eine bestimmte Dichte gibt (die „kritische Dichte“), bei der das Universum flach ist, aber viele andere Dichtewerte, bei denen es gekrümmt ist. Diese „Feinabstimmung“ ist IMO aber ein ziemlich wackliges Argument, weil erstens sind viele Dinge im Universum feinabgestimmt, schon allein daher, weil es uns sonst nicht geben würde. Zweitens könnte es ganz konkrete Gründe haben, wieso die Dichte des Universums genau der kritischen Dichte entspricht, die wir nur nicht kennen. Eine Möglichkeit dazu wäre, dass das Universum einfach eine Energie von 0 hat, wie es z.B. Lawrence Krauss propagiert aber auch wie es Stephen Hawking oder andere für möglich halten.
Alles in allem kann man einfach nur sagen, dass wir nicht genau wissen, welche Form unser Universum als ganzes hat. Wir können nur sagen, dass das für uns beobachtbare Universum ziemlich flach *aussieht* und es daher zumindest darauf hindeutet, dass unser Universum flach ist. Ob es das aber wirklich ist oder nur so aussieht, können wir einfach noch nicht unterscheiden. Es gibt aber jedenfalls keinen Grund anzunehmen, dass unser Universum eine Ballon-Form hat.
vg,
d.
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Hallo,
Ich meine 4D. Mit 3D habe ich keine Probleme. Gebt mal in
Wikipedia 4D ein. Es kommen Räume in Räume(würfelähnlich) Dann
spielt rechts eine Animation ab. Nur ne nette Show. (Quatsch)
Das soll 4D sein. Es ist von außen betrachtet immer ein 3D
Raum.
Das stimmt einfach nicht. Wir Menschen können nur bloß drei Raumdimension erfahren und uns daher auch vorstellen. Das Bild auf Wikipedia ist *kein* 4-D Würfel, sondern die Projektion eines solchen Würfels (als Drahtgittermodell) auf eine 2-Dimensionale Oberfläche, nämlich ein Bild auf deinem Monitor.
Das ist das gleiche, wie dein Monitor auch das Bild eines 3-dimensionalen Würfels zeigen kann, aber ebenfalls nur als Projektion in das 2-dimensionale Monitorbild. Mit deiner Logik müsste man nun auch schließen, dass ein Bild eines normalen 3d-Würfels ebenfalls „Quatsch“ und nur eine nette Show sei. Das ist ja ganz offenbar nicht der Fall.
Die letzte äußere Form ist immer 3D.
Ein 4D Körper, Form, Ebene ist reine SF
Sicher, aber die äußere Form muss nicht immer 3D sein. Ein gekrümmter d-dimensionaler Raum hat ein 4-D Bild, genauso wie du ein Blatt (2D) auch in 3D betrachten kannst. Das kann dir jetzt noch so komisch vorkommen, aber deshalb ändert das daran nichts.
vg,
d.
Der Urknall ist keine Explosion, wo etwas von innen nach außen fliegt. Der Urknall ist der Beginn einer für uns messbaren Bewegung von bestimmten Teilchen. Durch diese Bewegung entsteht Temperatur, Abkühlung, Bewegung von Körpern. Ohne Bewegung gäbe es das alles nicht.
Das ist auch das Problem bzgl. einer Form.
Sorry, das wird etwas länger. Hoffe, man versteht´s:
Eine Linie ist 1-dimensional. Krümmt man sie, wird sie 2-dimensional oder andersherum: Man benötigt eine 2. Dimension zum Krümmen.
Wäre man jetzt selbst eindimensional, könnte man sich nur in einer Dimension bewegen, nicht aber in 2. Das wäre so als hätte man ein Auto ohne Lenkung. Man könnte dann nur vor und zurück fahren(ohne das durch einen Blick zur Seite wahrnehmen zu können, denn das wäre schon eine 2. Dimension).
Würde sich diese eine Dimension nun in einer zweiten krümmen, dann würde man als 1-D-Wesen an seiner 1-dimensionalen Bewegung nichts ändern. Man würde nicht sehen, dass man sich in einer 2. Dimension bewegt. Mit viel Glück, würde man es in einer anderen Form wahrnehmen können. Man würde auch nur mit Glück wahrnehmen, dass man sich in seiner eigenen, einen Dimension bewegt.
Darüber hinaus würde selbst ein zweidimensionales Wesen eine Krümmung der 1. Dimension nicht als solche Krümmung wahrnehmen wie es ein Wesen aus der 3. Dimension könnte. Würde das 2-D-Wesen die Bewegung des Autos des 1-D-Wesen beobachten, würde es das Auto quasi in Länge und Breite fahrend beobachten (ohne dass das Auto lenkt (das Auto hätte natürlich keine Höhe und würde lediglich als Strich wahrgenommen werden)).
Oder einfacher: Das 2-D-Wesen würde überhaupt erst die Länge des 1-D-Wesens sehen können, da das 2-D-Wesen von der Seite auf das 1-D-Wesen schauen kann (Vorausgesetzt „sehen“ wäre möglich)
(Natürlich, so absurd es ist, muss die Zeit natürlich existieren, um eine Bewegung machen bzw. etwas beobachten zu können.) Für ein zweidimensionales Wesen hätte die Krümmung allerdings keine Form wie für ein 3-dimensionales Wesen. Es würde zwar etwas messen, was das 3-dimensionale Wesen als Krümmung sieht, aber es wäre für das 2-D-Wesen lediglich eine Bewegung in 2 Richtungen gleichzeitig oder eben eine (scheinbar gerade) Linie.
Ein zweidimenionales Universum besteht ausschließlich aus Punkten und Strichen (Analog dazu müssen wir, um 3-D-Formen sehen zu können, in mindestens 4 Dimensionen leben).
Was ich meine und worauf ich hinaus will, ist die Vorstellung einer krummen Linie. Ein 2-D-Wesen stellt sich eine für uns 3-D-Wesen gekrümmte Linie/Bewegung nur als Strich vor, evtl. z.B. eine in verschiendenen Schattierungen, weil es eine Krümmung im Sinne von „rund“ nicht kennt. Ein 2-D-Wesen sieht keine Flächen.
Erst mit einer 3. Dimension(Höhe) ist man in de Lage die Krümmung von der Seite(also von oben) zu sehen (bzw. Flächen).
So:
Applizierte man dies nun auf die Theorie der Raumzeit, dann bewegen wir uns im Raum in 3 Dimensionen. D.h. man muss eine 4. Dimension wahrnehmen können, um eine 3. sehen zu können.
Da wir das tun, sehen wir auch räumliche Formen.
Nun kommt aber der Punkt:
Wie ein 2-D-Wesen sich eine gekrümmte Linie in sein 2-D-Universum als (gerade) Strich einbaut, also seine Wahrnehmung nicht über die der Striche hinausgeht, bauen wir genauso 3-D gekrümmten Raum bzw. ein 3-D-Universum mit einer 3-D-Form in unsere 3-D-Vorstellung.
Analog dazu, wie ein 3-D-Wesen nun eine (evtl. gekrümmte) 1-dimensionale Linie sieht, bräuchte man eine 5. Dimension, um sich die 4-D-Raumzeit als „Form“ wie sie tatsächlich aussieht, vorstellen zu können.
Nimmt wir 3-D-Wesen z.B. ein Lineal, eine Kugel oder ein Donut als Vergleich, um sich das (mindestens) 4-D Universum vorzustellen, dann gleichen wir einem 2-D-Wesen, welches sein Universum als Strich oder sogar Punkt beschreibt oder man gleicht einem 1-D-Wesen, welches sein Universum als Punkt oder leere Menge beschreibt.
Das ist das gleiche, wie dein Monitor auch das Bild eines
3-dimensionalen Würfels zeigen kann, aber ebenfalls nur als
Projektion in das 2-dimensionale Monitorbild. Mit deiner Logik
müsste man nun auch schließen, dass ein Bild eines normalen
3d-Würfels ebenfalls „Quatsch“ und nur eine nette Show sei.
Das ist ja ganz offenbar nicht der Fall.Die letzte äußere Form ist immer 3D.
Ein 4D Körper, Form, Ebene ist reine SFSicher, aber die äußere Form muss nicht immer 3D sein. Ein
gekrümmter d-dimensionaler Raum hat ein 4-D Bild, genauso wie
du ein Blatt (2D) auch in 3D betrachten kannst. Das kann dir
jetzt noch so komisch vorkommen, aber deshalb ändert das daran
nichts.
Ich denke, er meint, dass es sich bei unsere 4±dimensionalen Bildern und Formen lediglich um Modelle handelt, um theoretische Definitionen von Dimensionen.
Man könnte ja 100 Striche in verschiedenen Winkeln aneinanderreihen und und es als ein 100-dimensionales Gebilde definieren. Das Objekt als Zeichnung/Material/Masse bleibt trotzdem 3-dimensional.
KORREKT ! Das MEINE ICH
Das Objekt als Zeichnung/Material/Masse bleibt
trotzdem 3-dimensional.
Das ist es aber ja gerade nicht! Die Zeichnung bzw Abbildung am Monitor ist 2-dimensional. Und er hat ja auch kein Problem damit, dass er ein 3-dimensionales Gebilde auf ein 2-dimensionales Bild reduziert. Daher verstehe ich nicht, wieso er es dann als „Quatsch“ betitelt, wenn das gleiche mit einem 4-dimensionalen Gebilde passiert. Und das verstehe ich nach wie vor nicht.
vg,
d.
Ich muss gestehen, ich verstehe dein Argument mit den 100 verschiedenen Winkel überhaupt nicht. Die Anzahl der Dimensionen in einem Raum sind nunmal nicht durch die Anzahl irgendwelcher Striche gegeben, sondern durch die Anzahl der linear unabhängigen Basisverktoren. Und egal wie viele Striche du zeichnest auf einem Blatt Papier, du wirst immer mit zwei Basisvektoren auskommen, andererseits ohne einen dritten linear unabhängigen aus dem Papier heraus zeigenden, wirst du nie einen Punkt oberhalb der xy Ebene beschreiben können.
Im Grunde hast du Recht. Allerdings geht es ja um Modelle. Um ein mehrdimensionales Bild zeichnen zu können, definiert man die Dimensionen.
Das berühmte Bil von der gekrümmten Raumzeit ist 4-dimensional, hat aber tatsächlich auf dem Bildschirm nur 2 Dimensionen.