Berechnung der Verteilung von dunkler Materie/Energie - Seite 2

Klink · Gast

Danke für Eure Antworten, ich werde mir das nochmal ansehen.

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

@Ich: Wow, Respekt, hätte nicht gedacht, dass es irgendwo im Internet eine derart leich zu verstehende Erklärung gibt. Nun habe ich eine Frage dazu:

"Wir könnten sogar in einem Raum leben, der an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich stark gekrümmt ist. Genau das ist übrigens der Fall. "

Zu diesem Satz. Ich dachte ich hätte während meiner Recherche irgendwo gelesen, dass der Raum ungekrümmt sein muss, damit die Friedmann-Gleichung aufgeht. Falls das so wäre, wären dann nicht alle Berechnungen, die man durch die Friedmann-Gleichung angestellt hätte, verfälscht?

Und parallel dazu: Ist die Art der Krümmung, die Materie auf den Raum auswirkt, dieselbe wie eine Krümmung in die D4?

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

klink · Gast

Verständnisfrage:

"Deswegen ist der "kosmologische Raum" flach, während der "natürliche Raum", wenn man das so nennen will, positiv gekrümmt ist."

Wie definierst Du die Abgrenzung von natürlichem zu kosmologischen Raum ?

Meinst Du mit Raum jeweils eine Gleichzeitigkeits-Hyperfläche eines Beobachters ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

Klink · Gast

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

PhilERC64 · Gast

Als Referatspartner hätte ich ne Frage Augenzwinkern

was hat des alles mit der Massenverteilung im Universum zu tun? Hilfe

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

@PhilERC64:
In erster Linie überhaupt nichts. Aber die Masseverteilung berechnet man mithilfe der Friedmann-Gleichung und diese beinhaltet unter anderem den Faktor k, der zwischen -1 und 1 liegt und angibt, wie stark das Universum gekrümmt ist. Damit die Gleichung richtige Ergebnisse liefert, muss hier der richtige Wert angegeben werden, und im Rahmen der Messgenauigkeit kommt man auf den Wert 0 für ungekrümmt. Und hier hat sich die Diskussion aufgetan, ob man diese Krümmung überhaupt messen kann, solange wir uns in der 3. Dimension befinden.

Klink · Gast

Kann mir bitte jemand einmal anhand der Friedmann-Gleichungen zeigen, wie man mithilfe des Werts der Kosmischen Hintergrundstrahlung auf ein flaches Universum kommt ?

Danke !

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

Die Friedmann-Gleichungen werden dazu nicht ausreichen. Man benötigt die Multipol-Zerlegung der Hintergrundstrahlung. Ich kenne dazu keine kurze Darstellung; Weinberg geht in seinem Buch darauf ein.

Hier ein Fachvortrag: http://www.staff.science.uu.nl/~proko101/JildouBaarsmaCMB.pdf

Aus der Multipolzerlegung kann ein Vergleich mit verschiedenen Modellen abgeleitet werden; siehe z.B. hier (ganz unten)
http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March05/Guth/Guth1.html

Klink · Gast

Danke Dir !

Im zweiten Link steht:

"Figure 3. (A to D) The expanding sphere illustrates the solution to the flatness problem in inflationary cosmology. As the sphere becomes larger, its surface becomes more and more flat. In the same way, the exponential expansion of spacetime during inflation causes it to become spatially flat."

Also bedeutet "flach" eigentlich, daß die bildliche Kugeloberfläche (R^3 als Kugeloberfläche) mitlerweile so einen großen Krümmungsradius hat, daß die Krümmung nahezu nicht mehr angegeben werden kann ? Also ist selbst Omega = 1,000000000000000001 nicht "flach" sondern eigentlich minimalst sphärisch ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

Der Hinweistext ist verwirrend.

Natürlich wird in einem expandierenden Universum "der Raum mit der Zeit flacher werden". Allerdings hat man in einem FRW-Universum drei Klassen von Raumzeiten entsprechend des Parameters k = 0, k = +1, k = -1. Diese drei Klassen entsprechen direkt "flach", "positiv gekrümmt", "negativ gekrümmt". k ist eine Konstante, d.h. eine Raumzeit der Klasse "positiv gekrümmt" bleibt positiv gekrümmt und geht nie in die Klasse "flach" über.

Laie321 · Anmeldungsdatum: 02.03.2017 Beiträge: 5

ich habe eine kurze grundsätzliche Frage zu zusätzlichen bzw. abzüglichen Dimensionen. Geht es dabei nicht viel eher um die Möglichkeit Berechnungen oder Gedankengänge durch die Zuhilfenahme fiktiver Dimensionen zu ermöglichen oder zu vereinfachen?
Im 2D-Raum kann doch niemals irgendetwas existieren. Wie denn auch ganz ohne Tiefe?
Also was ich sagen will: Wir wissen, dass 3D existiert. Wir wissen, dass zweidimensionale Objekte in 3D nicht existieren, da nichts keine Tiefe haben kann und trotzdem noch einen Raum ausfüllt. Wieso sollten dann im 4D-Raum dreidimensionale Objekte existieren können? Da 3D aber existiert kann 4D und alles darüber nicht existieren. Mathematisch sind mehr Dimensionen vorstellbar, aber das spielt doch für die Realität keine Rolle, oder?

Ich würd mich echt über eine Antwort freuen, falls jemand meine unfachlichen Ausführungen verstanden hat. Danke

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

Wow, hätte nicht gedacht, dass hier noch einmal Antworten kommen O.o
Jedenfalls, "Ich": Mich würde interessieren, woran du festmachst, dass 4D bewiesen wäre? Natürlich klingt es logisch, dass 3D ein Schnitt durch 4D ist, ABER wie wollen wir die 4. Dimension beweisen? Es gibt natürlich die String-Theorie, die auf mehreren Dimensionen aufbaut, aber die ist nicht bewiesen. Und so viel ich weiß, müssten wir, um zu beweisen, dass es eine 4. Dimension gibt, eine Winkelverzerrung feststellen, was bei den Dimensionen des Universums aufgrund der Messungenauigkeiten nicht möglich ist derzeit. Oder täusche ich mich?

LG,
Eagle

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

Mathematisch entspricht die Dimensionalität eines Vektorraumes der maximalen Anzahl linear unabhängiger Vektoren in diesem Raum. Drei Dimensionen sind einfach durch die raumartigen Richtungen gegeben. Die vierte Dimension ist zeitlicher Natur.

Ein Beispiel: Ein Ereignis kann sich jetzt vor, rechts oder oberhalb von mir ereignen. Außerdem kann sich das Ereignis am selben Ort ereignen, an dem ich mich gerade jetzt befinde, jedoch z.B. erst morgen. Damit existieren vier unabhängige Richtungen in der Raumzeit, um das Ereignis relativ zu mir zu lokalisieren.

Diese Argumentation gilt bereits in der Newtonschen Mechanik.

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

Natürlich ist mir diese Theorie bekannt, aber ist es wirklich bewiesen, dass die Raumzeit die vierte Dimension ist? Ich meine, es klingt logisch, aber ist es damit bewiesen?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

"Beweisen" ist ein eher unpassendere Begriff.

Beweisen kann man mathematische Theoreme auf Basis von Voraussetzungen.

In der theoretischen Physik werden vierdimensionale Räume bzw. Mannigfaltigkeiten jedoch als Basis zur Formulierung der mathematischen Modelle verwendet, aus denen dann Schlussfolgerungen abgeleitet, also Theoreme bewiesen werden. Es werden also gerade nicht diese vierdimensionale Räume im mathematischen Sinne "bewiesen".

Allerdings sind die o.g. Schlussfolgerungen zutreffend, da sie die Beobachtungen und Messungen korrekt beschreiben bzw. vorhersagen. Damit ist die Annahme, die Zeit sei eine Dimension der vierdimensionalen Raumzeit insofern ebenfalls zutreffend, als sie zu vernünftigen mathematischen Modellen führt, die eine korrekte Beschreibung unserer Beobachtungen liefern.

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

Ich weiß, dass "Beweise" in der Form nur in der Mathematik möglich sind ^^. Ich meinte damit eher, ob es als "gesichtert" oder etwas in der Art gilt. Dass diese Theorie tatsächlich korrekte Voraussagen liefert, war mir so z.B. noch gar nicht bekannt, vor allem auch, weil ich mir momentan noch nicht besonders gut vorstellen kann, wie man mit der 4. Dimension, wenn man sie denn als Raumzeit definiert, große Berechnungen anstellen kann. Aber hierfür langt mein beschränktes Wissen einfach nicht.
Andere Frage an dieser Stelle: Da ich mich nicht besonders gut mit der String-Theorie auskenne, wie ist dort denn die vierte Dimension dann definiert? Kollidiert es dann mit obiger Theorie?
LG,
Eagle

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

Verstehe ^^ Ich finde es immer sehr interessant, wie man überhaupt solche Theorien aufstellt; auf die Idee, dass es exakt neun Raumdimensionen gibt, muss man erst einmal kommen. Ich habe leider seit der 11. Klasse aus stundentechnischen Gründen kein Physik mehr, daher fehlt mir doch ein wenig Wissen, aber ich finde Astronomie und Dimensionen und Felder und und und alles so interessant, dass ich mich immer weiter hineinlesen möchte xD. Falls jemand mir eine konkrete Empfehlung geben kann, nur her damit ;P.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

qEagleStrikerp · Anmeldungsdatum: 03.05.2015 Beiträge: 12

Das klingt wirklich interessant. Vor allem ausgerechnet die Zahl 9, auf den ersten Moment hört es sich wirklich seltsam an. Diese Rechnung würde ich mir bei Gelegenheit wirlich gerne mal anschauen, aber ich fürchte, das ist wieder ein typischer 40-Seiten-Beweis xD

Laie321 · Anmeldungsdatum: 02.03.2017 Beiträge: 5

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

4 D · Gast

sondern ob Menschen daran glauben dass unsere 3 dimensionale Welt Teil einer 4 dimensionalen Welt ist und warum sie das denken.

Die vierte Dimension ist nur ein Freiheitsgrad und änder nichts an der Anschaulichkeit der Physikalischen Prozesse.
Die Behauptung, dass die vierte Dimension nicht bildlich vorstellbar ist, ist wirklich purer Unsinn.
Es gibt keinen, absolut keinen Unterschied zwischen 3D und 4D Beschreibung der Physikalischen Prozesse, was die Anschaulichkeit (bildliche Darstellung) betrifft.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018

Laie321 · Anmeldungsdatum: 02.03.2017 Beiträge: 5

Um das nochmal ganz kurz zu klären. Ich gehe konform mit der Raumzeit. Aus dem einfachen Grund, dass es sinnvoll ist eine Zeitangabe im gleichen Atemzug mit einer räumlichen Angabe zu treffen.
Es ging mir tatsächlich um die Theorie eines Hyperraumes auch wenn ich, da sich mir viele mathematische und physikalische Probleme in meinem Leben bisher nicht stellen, keine Ahnung habe warum man einen solchen Raum überhaupt denken muss.
https://de.wikipedia.org/wiki/4D
Hier ist beispielsweise von einem Tesserakt die Rede und davon, dass wir 4 räumliche Dimensionen nicht wahrnehmen können. Meine Frage ist jetzt: Nimmt man allgemein an, dass es tatsächlich noch mehr räumliche Dimensionen gibt oder dienen alle über und unter Drei nur der Vereinfachung bzw. Logik.

Wie ich schon sagte: Viele Menschen bringen oft dieses Beispiel der flachen Erde, in der zweidimensionale Lebewesen existieren und wie sie unsere Welt wahrnehmen würden. Aber es kann kein einziges dreidimensionales Teilchen in einem wirklich zweidimensionalen Raum existieren und andersrum. Demnach nimmt ein zweidimensionales Lebewesen überhaupt nichts von einer dreidimensionalen Welt wahr.
Genauso sollte es sich auch mit den Raumdimensionen überhalb der dritten verhalten. Da wir aber die räumliche Dreidimensionalität mehr oder weniger jeden Tag beweisen, indem wir durch diese Welt laufen, können, zumindest nach meinem Verständnis, weder weniger noch mehr als Drei Raumdimensionen existieren.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18018