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THEMA: Physik des Negativen Drucks

Physik des Negativen Drucks 24 Nov 2016 07:25 #9893

Da ich mich z.Z. intensiv mit der Inflationstheorie und der Dunklen Energie befasse, ist mir folgendes aufgefallen.

Im Buch von Lesch und Gaßner steht auf Seite 54 (zweite Auflage), etwa in der Seitenmitte, folgendes.

Lesch: Aber was passiert, wenn sich das quantenmechanische Nichts – warum auch immer – in einem falschen Zustand mit positiver Energie befindet.

Im nächsten Absatz beschreibt Gassner den Mechanismus der adiabatischen Expansion des Universums gemäß dem Ersten Hauptsatz der Wärmelehre (ohne den Hauptsatz zu erwähnen) und korreliert so Druck mit Energiedichte, um dann ein paar Zeilen später folgenden „Merksatz“ zu formulieren.

Gaßner: Seit Einstein wissen wir nämlich, dass positive Energie gemäß E=mc² gravitativ anziehend wirkt. Ebenso entspricht ein negativer Druck einer negativen Energie pro Volumen und wirkt gravitativ abstoßend.

Damit haben wir einen Widerspruch, denn die positive Energie von der Lesch spricht entspricht zweifelsfrei der negativen Energie pro Volumen von Gassner. Das ist nun nicht nur ein Schreibfehler, sondern es wird eine Generalisierung vorgenommen (positive Energie anziehend, negative Energiedichte entsprechend einem negativen Druck abstossend). Diese Generalisierung soll plausibel klingen, enthält aber eine unzutreffende Physik.


Und Lesch fährt auch anschließend fort:

Lesch: Hier haben wir es also mit einer antigravitativen Energiefreisetzung aus dem Vakuum zu tun, …..

Also nun ist die Energie wieder positiv. Das muss auch so sein. Bei der adiabatischen Expansion des Nichts bei konstanter Energiedichte lautet nach dem ersten Hauptsatz der Wärmelehre die Entsprechung: negativer Druck gleich positiver Energie pro Volumen; wie man es auch leicht nachrechnen kann. Der Energiesatz liefert das Minuszeichen zwischen Druck und positiver Energiedichte.

Josef Gaßner wiederholt seine nicht zutreffende Formulierung in einem Beitrag im Thread „Rückzahlung von Schulden ans Nichts“. Offensichtlich hat er dies so abgespeichert.

Ganz unabhängig davon ist ein negativer Druck eine sehr merkwürdige Sache. Deswegen meine Frage an die Experten unter Euch: Gibt es außerhalb der Kosmologie in der Physik an anderer Stelle ebenfalls einen negativen Druck? Da meine ich keinen Differenzdruck, sondern sozusagen einen Druck, der ganz anders geartet ist als man sich Druck gemeinhin vorstellt. So als ob Druck ein Vektor wäre und nun in die entgegengesetzte Richtung zeigte. (Aber Druck ist natürlich ein Skalar.) Was ist also das Wesen eines negativen Drucks? Wenn man die Physik des negativen Drucks nicht kennt, ist die Rede, dass „negativer Druck gravitativ abstoßend" sei, eben nur eine Rede und erklärt nichts. Dies scheint mir eine logische Konsequenz zu sein.

Beste Grüße Denobio

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Physik des Negativen Drucks 24 Nov 2016 12:56 #9899

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Hallo!

„Expandiert man einen Raum adiabatisch bei konstanter, positiver Energiedichte entsteht negativer Druck.“

Was heißt das physikalisch? Es ist zunächst ein formales Rechenergebnis, das man mit Hilfe des ersten Hauptsatzes der Wärmelehre erzielt. Die Pointe ist, dass man hierzu auf Erden kein Experiment machen kann. Niemand kann hier einen leeren Raum adiabatisch expandieren bei dem während des Größerwerdens die Energiedichte konstant bleibt. Aber nur wenn die Energiedichte während der Expansion auf wundersame Weise wirklich konstant bleibt, kann man von einem negativen Druck sprechen, der dabei auftritt.


Dass man das im Experiment nicht nachvollziehen kann, ist übel.

„Expandiert man einen Raum adiabatisch bei konstanter, positiver Energiedichte entsteht negativer Druck.“

Dazu mal eine mutmaßlich blöde Nachfrage: Der negative Druck soll doch die Expansion bewirken und nicht der Umstand, dass der Raum adiabatisch expandiert wird einen sogartigen, negativen Druck erzeugen?
Als sicherlich in dem Bereich informiertester Stratege hier, kannst du dazu vielleicht noch ein paar erläuternde Zeilen loswerden, Denobio?

Die konstante Energiedichte hat Einstein eingeführt. Als eine Integrationskonstante (kosmologische Konstante). In der Friedmann-Expansionsgleichung wird dieser Lambda-Term (wie die kosmologische Konstante auch genannt wird) in die "Dichteklammer" gezogen und fortan als Energiedichte des Vakuums interpretiert.

Auch dazu eine Frage:
Das tut man doch aber erst, seit man Lambda als Energiedichte des Vakuums interpretiert?
In den Feldgleichungen ist Lambda nach meinem bescheidenen Verständnis doch zunächst einzig Gravitationsantagonist ohne konkreten physikalischen Inhalt, sprich ohne ausdrücklich Energie zu sein.
Bei einem ausgewogenem Verhältnis (kritische Dichte) der Widersacher Gravitation und Lambda sei dann das (Friedmann-)Universum flach.
Also beschreibt doch Omega kleiner, größer oder genau 1 tatsächlich das Mischverhältnis von Lambda (Expansion) und Gravitation (Masse und Energie)?

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Physik des Negativen Drucks 24 Nov 2016 14:17 #9900

Hallo Ropp,
Du hast alles korrekt beschrieben.
Der Lamba-term von Einstein (Kosmologische Konstante) taucht rein formal auch auf der rechten Seite der Friedmannschen Expansionsgleichung auf. Als additive Konstante Lambda/3 , mit unbekannter Physk. Neben Krümmung und der Materie-und Strahlungsdichte.

Bis zur Entdeckung der beschleunigten Expansion 2007/2008 hat man diesen Term ignoriert. Das Universum dehnte sich ewig aus oder zog sich auch wieder zusammen, je nachdem wieviel Energiedichte man annahm. (Auch Einstein hatte ja seine kosmologische Konstante nicht mehr haben wollen)

Nachdem aber entdeckt wurde, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt , hat man den kosmologischen Term reaktiviert. Man taufte ihn nun Dunkle Energie. Um die Friedmanngleichung konsistent zu machen , formte man den Ausdruck um ("zog den Lambda Term in die Energieklammer").

Fortan hing die Expansion des Universums in unserer Epoche nur noch von der Materiedichte (mit Dunkler Materie) und der Vakuumenergiedichte ab. Die Krümmung verschwand auch, da man inzwischen von einem flachen Universum ausging. Und die Strahlungsdichte spielt ohnehin nur im jungen Universum eine Rolle. Wenn man die Energiedichten auf die kritische Dichte (gehört zum flachen Universum) normiert, kommt man zu den Dichteparametern, die sich zu 1 addieren. Die Omegas sind ca. : . baryonische Materie 0,04; Dunkle Materie 0,26, Dunkle Energie 0,7 also zusammen 1 (stimmt nicht ganz, habe dafür jetzt nicht extra nachgeschlagen).

Deine andere Frage: Ja der negative Druck! Die repulsive Kraft kann man aus der Friedmannschen Expansionsgleichung (nun mit konstanter Energiedichte) mit ein wenig Mathematik, ganz ohne negativen Druck, ableiten. Diese Kraft wächst mit dem Skalenfaktor und ist der Gravitation, die mit dem Quadrat des Skalenfaktors abnimmt, entgegengesetzt.

Nun kann man mit der konstanten Energiedichte, wie man Einsteins Konstante inzwischen getauft hat, und die auch tut, was schon Einstein von ihr wollte (Gravitationsantagonist), herumspielen.
Wenn es um Ausdehnung unter Energieabschluss geht, erinnert man sich an den Hauptsatz pdV+dE= 0

Und formal rechnet der jetzt einen negativen Druck aus und alle Welt ist nun überzeugt, dass der negative Druck die besclheunigte Expansion antreibt. Nur weiß keiner, was der negative Druck ist.

Das ist alles. Und glaube mir, in meinen Träumen werfe ich diesen negativen Druck samt seiner vermaledeiten Dunklen Energie wieder aus der Physik raus....
;) Beste Grüße denobio

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Physik des Negativen Drucks 24 Nov 2016 20:28 #9914

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Hallo Denobio,

Um den negativen Druck zu entmystifizieren:
Es kommt darauf an, ob die Kraft, die pro Flächeneinheit auf einen Körper wirkt, zur Fläche hin oder von ihr weg gerichtet ist.
Einen negativen Druck nennt man auch Zug.

Gruß,
Lulu

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Physik des Negativen Drucks 24 Nov 2016 23:29 #9916

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Hier mal ein sympathisches Exemplar! :)

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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 03:49 #9917

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Die Krümmung verschwand auch, da man inzwischen von einem flachen Universum ausging.

Ich habe in einem Artikel von Bartelmann mal gelesen, die räumliche Flachheit sei eine höchst instabile Angelegenheit und nur solche Varianten, die von Beginn an flach sind , es später auch blieben;
sozusagen glaubt man, unser Universum sei in seiner hochenergetischen Frühphase als flach ausgebacken.
Fast schade eigentlich, denn ein Universum, das seit 7 Milliarden Jahren durch Lambda dominiert wird und dennoch flach ist, wäre aus meiner Sicht doch ein dolles Argument (vielleicht das einzige?!) Lambda in die Energiedichte zu stecken.
Eine anderes Argument den Feldgleichungen und der Friedmann-Kosmologie diese Clowns-Nase aufzusetzen, sehe ich nämlich eigentlich nicht.
Denn so wirklich gut funktionieren Quantenfeldtheorien und deren Vakuumfluktuationen nicht als Darsteller der Kosmologischen Konstanten; die zur Verfügung stehenden Theorien liefern diesbezüglich Zahlenmaterial, das an der Wirklichkeit weit vorbei geht, so dass negativer Druck und der Umstand, dass man eine adiabatische Raumexpansion, bei der die Energiedichte konstant ist, nicht experimentell nachvollziehen kann, aktuell wohl im Schatten dieser noch größeren Problematik stehen.

Vielleicht darf man sich in vorliegender Gemengelage mal folgenden Blick zurück auf diesen Punkt gestatten:

In den Feldgleichungen ist Lambda nach meinem bescheidenen Verständnis doch zunächst einzig Gravitationsantagonist ohne konkreten physikalischen Inhalt, sprich ohne ausdrücklich Energie zu sein.

Mit der Gravitation ist es doch so: Sie ist eine Wechselwirkung zwischen Energie/Masse und der Raumzeit. In wie weit ist es eigentlich sinnvoll, dieser Wechselwirkung und Scheinkraft einen waschechten Energiebeitrag entgegenzusetzen?

Beste Grüße

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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 08:53 #9919

In großer Eile
Hallo Lulu,
herzlichen Dank für den Hinweis. Falls dies eine allgemein gültige Konvention für das Vorzeichen des Druckes ist, unterstützt es meine Ansicht.

Nimm einen Luftballon. Der Druck geht in Richtung Flächennormale. Was Passiert? Der Luftballon wird aufgeblasen. Was würde ein negativer Druck machen?

Nimm ein Volumen Quantenvakuum. Schließe es mit einer schale virtuell ab. Welchen Druck brauchst Du, um es aufzublasen?

Negativer Druck ist ein Energie-Effekt. pdV wird nach dem Energiesatz negativ, weil die mechanische Druckarbeit die Vermehrung der Energie , die bei adiabatischer Expansion und konstanter Energiedichte auftritt, kompensieren werden muss.

Ich bleibe dabei:

Der Negative Druck erklärt die beschleunigte Expansion des Universums in keiner Weise. Die Argumentation muss umgedreht werden. Dass bei Anwendung des Energiessatzes auf die fragliche Expansion ein negativer Druck auftritt, ist das größte Argument gegen die Möglichkeit der Existenz der Dunklen Energie.

Hallo Ropp,
herzlichen Dank für deine Beiträge. Sehr beeindruckend. Nächstens mehr dazu.
Beste Grüße
Denobio

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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 12:29 #9923

Ich könnte mir vorstellen, woher die Verwirrung kommt, die sich in dem Merksatz ausdrückt „positiver Druck wirkt gravitativ, negativer Druck antigravitativ“.

Manche formulieren nämlich “der Strahlungsdruck wirke gravitativ“. Gewisse Formelausdrücke legen das auch nah. (Mir scheint, dass man als theoretischer Physiker Gefahr zu laufen droht, im Angesicht der Fomeln manchmal die physikalischen Basics zu verlieren.)

Aber die Physik ist ganz anders:
Das junge Universum hatte eine ungeheur große Strahlungsdichte, bestand zunächst nur aus Strahlung. Diese Strahlung war noch nicht „in Masse umgewandelt“. Die Strahlungsdichte wirkte enorm gravitativ gemäß E=mc². Also genau so gravitativ wie ihr Massenäquivalent.

Deswegen stehen in der Friedmanngleichung auch die Massendichte und die Energiedichte der Strahlung als gravitative Größen, die die Expansion bremsen. Das hat mit einem mechanischen Strahlungsdruck nichts zu tun.

Der Trugschluss ist aber nun, dass man sozusagen in einem umgekehrten Analogschluß von der konstanten Vakuumenergiedichte sagt, ihr negativer Druck wirke antigravitativ. Falsch: Druck wirkt nicht als gravitative Kraft.

Deshalb sage ich: Wendet man den Ersten Hauptsatz auf die adiabatische Expansion mit konstanter Energiedichte eines wie immer gearteten Vakuums (und sei es ein Quantenvakuum) an, dann antwortet der Hauptsatz mit einer negativen Volumenarbeit -pdV, weil er nicht anders die ständige Energiezunahme kompensieren kann. Der negative Druck ist eine formale Reaktion des Energiesatzes und nicht treibende Kraft der Expansion.

Daraus schließen wir: das Konzept der konstanten Energiedichte ist falsch, weil sie formal einen negativen Druck generiert, der im gesamten Kontext keinen Sinn macht.


So, jetzt schreiben wir ein Paper und Josef Gaßner beschafft uns den Zutritt zu der relativ unbedeutenden Zeitschrift „Nature“.
Und dann killen wir die Dunkle Energie. :P
Wer macht mit? ;)


Beste Grüße
Denobio

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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 17:45 #9927

Ropp schrieb:

Mit der Gravitation ist es doch so: Sie ist eine Wechselwirkung zwischen Energie/Masse und der Raumzeit. In wie weit ist es eigentlich sinnvoll, dieser Wechselwirkung und Scheinkraft einen waschechten Energiebeitrag entgegenzusetzen?


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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 17:49 #9928

Hallo Ropp,
die Friedmann Gleichung beschreibt die Expansion. Der bremsende Term in dieser Gleichung steht dort als Energiedichte. Deswegen passt es schon ins System, wenn man den Lambda Term auch als eine Energiedichte interpretiert. Deswegen schreibt man ihn so um, "dass man ihn in die Energieklammer ziehen kann." Im weiteren Verlauf des zu dieser Theorie gehörenden Formalismus kommt man zu den sogenannten Dichteparameter. Die haben alle samt die form Energie pro Volumen (geteilt durch die sogenannte kritische Dichte).

Zur Flachheit. Wenn heute ein annäherndes flaches Universum beobachtet wird, dann müsste es am Anfang "ideal flach" gewesen sein. Das hätte wiederum eine Feinabstimmung der Energiedichten verlangt, an die niemand glauben will. Dies war ein wichtiger Grund für die Einführung der Inflation.
Die Frage ist, brauchen wir wirklich den Dichteparameter der Dunklen Energie, um die beobachtete Flachheit zu erklären?
Dass der Wert von Lamba so ungeheuer klein ist, ist für manche Kosmologen auch ein Grund, Lambda in Frage zu stellen.

Lambda wirkt eher über die ungeheure Größe des Universums, weil die entsprechende Kraftwirkung linear mit dem Skalenfaktor wächst. Auch ein schwer zu verstehendes Verhalten einer Kraft.

Und dass dann die Energiedichte des Vakuums in unsrer Epoche so nah an der gravitativ wirkenden Dichte liegt (ein bißchen mehr als doppelt so groß aber keine Größenordnung von Unterschied) macht manche Kosmologen auch skeptisch.
Beste Grüße
Denobio

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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 22:02 #9933

Hallo Denobio,
Hinter allen Begrffen, ob Kräften. Drücken, Arbeit, Lageenergie, potentielle Energie, Kernenergie, Masse, ja sogar Gravitatinsenergie steckt der Begriff Energie, und zwar gravitativ positiv wirkende Energie, Diese Art von Energie wirklich überall im Universum gravitativ anziehend, deshalb mit einem Pluszeichen versehen.
Hätten all diese Energieformen die Oberhand, würde die Expansion des Universums abgebremst. Schlussendlich käme es zu einer Umkehr und alles würde wieder zusammen stürzen.
Wir beobachten das Gegenteil. Das Universum scheint sich beschleunigt auszudehnen. Das ist zwar mit Vorsicht zu genießen, denn die Beobachtungen, so sorgfältig sie auch durchgeführt wurden, könnten auch einem Effekt geschuldet sein, der zeitabhängig ist. Soll heißen, in unserer Epoche beobachten wir gerade diesen Effekt, in einer Milliarde Jahre wäre das Ergebniss ein anderes.
Die Ausdehnung der Raumzeit muss also eine Ursache haben, die dem Raum selbst als Eigenschaft innewohnt. Da wir nicht wissen, was diese Eigenschaft ist, geschweige denn, wie sie beschrieben werden könnte, hat sie dunkle Energie genannt.
Hier ist der Begriff Energie schön problematisch. Denn der Begriff Energie ist aus unserer Alltagswelt entlehnt. Hier kann es sein, dass der Begriff Energie hie völlig fehl am Platze ist. Denn vielleicht ist dieser Ausdehnungsdruck gar keine negative Energieform, sondern eine zwangsläufige Eigenschaft der Raumzeit selbst. Die positive Energie, also, das was wir kennen, ist lediglich so eine Art Staub, den diese ExpansionsEigenschaft der Raumzeit hinterlässt.
Versieh also alle Energieformen, die wir kennen mit einem Pluszeichen und die dagegen wirkenden Expansionseigenschaften mit einem Minuszeichen.
Dann kommen wir uns näher.
Grüße
Thomas
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Physik des Negativen Drucks 25 Nov 2016 22:21 #9934

Entschuldigung bitte für die orthographischen Fehler im Vorbeitrag. Hab vergessen, nochmal Korrektur zu lesen. War einfach abgelenkt. Ich hoffe, dass man trotzdem verstehen kann, was ich auszudrücken versuchte.
?
Grüße
Thomas

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 09:16 #9937

Hallo Thomas,
bitte informiere dich einmal darüber, dass die Vakuukenergiedichte mit einem positiven Vorzeichen , wie alle anderen Energiedichten, in der Expansionsgleichung steht.
Liest Du eigentlich meine Darlegungen? Du hast die Vakuumenergiedichte mit einem negativen Vorzeichen abgespeichert und ignorierst, dass es nicht so ist. Schau dir doch die Friedmann Gleichungen genau an. Und arbeite durch, wie die Beschleunigungsgleichung abgeleitet wird. Und wie die gravitative Kraft und die repulsive Kraft zu ihren Vorzeichen kommen.
Aus der positiven Energiedichte der Massen etc. wird mit Hilfe der Strömungsgleichung eine negative Kraft ausgerechnet, die der Ausdehnung entgegenwirkt. Und gleichzeitig ergibt sich aus aus der positiven Energiedichte der Vakuumenergiedichte eine positive Kraft, die die Ausdehnung antreibt.
Ich bitte dich wirklich sehr, dir einmal die Gleichungen und Mathematik anzusehen. Ich kann dir da ein Buch von Klaus Becker empfehlen. Auch kannst du die Friedmann gleichung googeln. Die Beschleunigungsgleichung auch. Wer hat denn dir von der negativen Energie, zu der der negative Druck gehört eigentlich erzählt?
Ich habe das alles nun x- mal genau erzählt. Und du wiederholst ständig: negativer Druck gleich negative Vakuumenergiedichte. Das ist falsch.
Es macht keinen Spass mehr, immer das Gleiche zu wiederholen.
So.
Grüsse Denobio

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 09:49 #9938

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Sieh das man nicht so eng, Denobio. :)
Viel entscheidender sind die folgenden Zeilen.
Thomas schrieb:

Die Ausdehnung der Raumzeit muss also eine Ursache haben, die dem Raum selbst als Eigenschaft innewohnt. Da wir nicht wissen, was diese Eigenschaft ist, geschweige denn, wie sie beschrieben werden könnte, hat sie dunkle Energie genannt.
Hier ist der Begriff Energie schön problematisch. Denn der Begriff Energie ist aus unserer Alltagswelt entlehnt. Hier kann es sein, dass der Begriff Energie hie völlig fehl am Platze ist. Denn vielleicht ist dieser Ausdehnungsdruck gar keine negative Energieform, sondern eine zwangsläufige Eigenschaft der Raumzeit selbst.

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 16:25 #9941

Hallo Denobio,

Langsam langsam Denobio. Nicht so schnell schiessen ;)

Ich lese Thomas letzten Beitrag so das er wie du sagt alle bekannten Energieformen sind positiv. Da ist kein Wort mehr von negativen Druck oder negativer Energiedichte.

Was Thomas mit einem Minus versieht ist eine dem Wesen nach unbekannte ExpansionsEigenschaft.. Was diese Eigenschaft sein soll bleibt offen.

Gruß
Merilix

Interessanten Thema btw. Ich lese aufmerksam mit halt mich aber inhaltlich lieber raus^^ ;)

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 16:47 #9942

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Erstmal Respekt, Denobio.
Du sorgst hier für einen der anspruchsvollsten Threads der letzten Monate. Mir geht es wie Merilix, schließe mich seinem Kommentar vorbehaltlos an und halte mich auch raus, weil ich offen gestanden nur in groben Zügen folgen kann. Auch Ropps Kommentar kann ich mich nur anschliessen.
Die DE hat es schon in sich, falls es sie überhaupt gibt. Und sie dürfte sich mit dem üblichen Handwerkzeug der Physik nicht so einfach bändigen oder gar widerlegen lassen.
Beste Grüße
Cyborg

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 20:39 #9945

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Denobio schrieb: Lambda wirkt eher über die ungeheure Größe des Universums, weil die entsprechende Kraftwirkung linear mit dem Skalenfaktor wächst. Auch ein schwer zu verstehendes Verhalten einer Kraft.

Und dass dann die Energiedichte des Vakuums in unsrer Epoche so nah an der gravitativ wirkenden Dichte liegt (ein bißchen mehr als doppelt so groß aber keine Größenordnung von Unterschied) macht manche Kosmologen auch skeptisch.
Beste Grüße
Denobio


Dies bezeichnet man als das Koinzidenzproblem: Materie und Dunkle Energie haben auffällig zufällig die gleiche Größenordnung.

Das ist darum verwunderlich, weil sich die Materie mit der Expansion immer weiter verdünnen sollte, die Dunkle Energie ( das Quantenvakuum als Ursache vorausgesetzt ) aber nicht.
Eine mögliche Erklärung für diese Koinzidenz wäre, dass mit der Expansion des Universums nicht nur neues Quantenvakuum, sondern auch neue Materie entsteht. Das geht dann schon in Richtung von Diracs "Large Number Hypothesis" und einer grundsätzlichen Infragestellung des vorherrschenden Kosmologischen Modells mit Inflation und diesem ganzen Pipapo.

Eine Reihe weiterer auffälliger Koinzidenzen ergeben sich mit der von Milgrom in Zusammenhang mit den Rotationskurven von Galaxien empirisch entdeckten Kritischen Beschleunigung. Zum Beispiel ist diese Beschleunigung gerade so groß, dass ein Körper, der seit dem Anfang des Universums beschleunigt würde, heute gerade Lichtgeschwindigkeit erreicht hätte.

Ein Indiz, dass die Probleme, für deren Lösung man Dunkle Energie und Dunkle Materie postuliert hat, eng miteinander zusammenhängen und sich nur durch Effekte auf großen Skalen erklären lassen, die sich nicht einfach durch Extrapolation der Dynamik lokaler Systeme ergeben (und genau das macht das Standardmodell),

Ich denke, dass meine Skepsis am ΛCDM-Modell immer noch grundsätzlicher ist als die von Denobio. (Da bin ich mir allerdings nicht mehr sicher. Denobio macht gewaltige Fortschritte im "Sektierertum".)

Gruß,
Lulu

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Physik des Negativen Drucks 26 Nov 2016 23:19 #9946

Lieber Denobio,
Hau doch nicht so auf mich rein! Ich ringe doch auch nur um Erkenntnis, genau wie du.?
Wir sollten uns nur darauf verständigen, zwischen der Schulphysik und der dort wenig gelehrten Kosmologie zu unterscheiden. Ich meine damit, dass die Thermodynamik Gegenstand der Schulphysik ist und die Kosmologie, sprich ART und damit verbunden die daraus abgeleiteten Kosmologiemodelle ( Lemaitre, Friedmann ...) Gleichungssyteme liefern, die die Dynamik möglicher Universumsmodelle beschreiben.
Dein Lamdafaktor stand bei Einstein noch auf der linken Seite der Gleichung. Heute findet man ihn als Symbol für die DE auf der rechten Seite.
Das ist aber lediglich die theoretische Seite der Medaille.
Viel entscheidender erscheinen mir die zwischenzeitlich gemachten experimentellen Erkenntnisse.
Hier haben wir heute sehr gut verifizierte Erkenntnisse:
1. die Geometrie der Raumzeit auf großen Skalen ist flach
2. das Universum expandiert
3. die Gesamtenergie ist null.
Aus diesen Aussagen resultiert ein Teilerverhältnis von ca. 33% Materie und DM zu etwa 67% DE.
Dieses Teilerverhältnis war früher zu Gunsten der Materieanteile anders. Je weiter zurück man geht, umso deutlicher.
Materie scheint sich also nicht nachzubilden, sie verdünnt sich aber mit zunehmender Ausdehnung und verliert damit an Einfluss an der Expansionsdynamik und damit an Einfluss ihrer Bremswirkung.
Wenn man die Dinge so betrachtet, dann stehen sich hier zwei Spieler gegenüber. Zum einen die gravitativ anziehend wirkenden Anteile, mit einem Pluszeichen versehen und eine Eigenschaft der Raumzeit, die, wie oben schon diskutiert, für Expansion sorgt, hier mit einem Minuszeichen versehen.
Welche Namen und Sachverhalte in diesen Anteilen subsummiert werden, ist da eher eine Sache für Detailinteressierte .
Dieses Gedankengebäude dominiert heute die Köpfe der Astrophysiker und Kosmologen.

Liebe Grüße und schönen Sonntag
Thomas

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 09:43 #9948

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Hallo Thomas,

Thomas schrieb: Wir sollten uns nur darauf verständigen, zwischen der Schulphysik und der dort wenig gelehrten Kosmologie zu unterscheiden. Ich meine damit, dass die Thermodynamik Gegenstand der Schulphysik ist und die Kosmologie, sprich ART und damit verbunden die daraus abgeleiteten Kosmologiemodelle ( Lemaitre, Friedmann ...) Gleichungssyteme liefern, die die Dynamik möglicher Universumsmodelle beschreiben.


Das meinst du doch nicht wirklich, dass die Thermodynamik in der Kosmologie keine Rolle spielt. Ganz offensichtlich besteht eine tiefe Beziehung zwischen ART und Thermodynamik. Der amerikanische Physiker Ted Jacobson hat bereits 1995 gezeigt, dass die Einsteinschen Feldgleichungen aus thermodynamischen Betrachtungen abgeleitet werden können. Bei den Versuchen, ART und Quantentheorie zu vereinigen, spielt die Thermodynamik eine Hauptrolle, weil die "Übertheorie " ja in jedem Fall gelten muss.

Dein Lamdafaktor stand bei Einstein noch auf der linken Seite der Gleichung. Heute findet man ihn als Symbol für die DE auf der rechten Seite.
Das ist aber lediglich die theoretische Seite der Medaille.
Viel entscheidender erscheinen mir die zwischenzeitlich gemachten experimentellen Erkenntnisse.
Hier haben wir heute sehr gut verifizierte Erkenntnisse:
1. die Geometrie der Raumzeit auf großen Skalen ist flach
2. das Universum expandiert
3. die Gesamtenergie ist null.
Aus diesen Aussagen resultiert ein Teilerverhältnis von ca. 33% Materie und DM zu etwa 67% DE.
Dieses Teilerverhältnis war früher zu Gunsten der Materieanteile anders. Je weiter zurück man geht, umso deutlicher.
Materie scheint sich also nicht nachzubilden, sie verdünnt sich aber mit zunehmender Ausdehnung und verliert damit an Einfluss an der Expansionsdynamik und damit an Einfluss ihrer Bremswirkung.


Es muss früher um viele Größenordnungen zu Gunsten der Materie verschoben gewesen sein und sich in Zukunft um viele Größenordnungen zu Gunsten der Dunklen Energie verschieben. Dass beide ausgerechnet in der jetzigen Epoche von der gleichen Größenordnung sein sollen, ist doch etwas, worüber man sich wirklich wundern muss. Hast du dafür irgendeine plausible Erkärung im Rahmen der Standardkosmologie?

Wenn man die Dinge so betrachtet, dann stehen sich hier zwei Spieler gegenüber. Zum einen die gravitativ anziehend wirkenden Anteile, mit einem Pluszeichen versehen und eine Eigenschaft der Raumzeit, die, wie oben schon diskutiert, für Expansion sorgt, hier mit einem Minuszeichen versehen.
Welche Namen und Sachverhalte in diesen Anteilen subsummiert werden, ist da eher eine Sache für Detailinteressierte .
Dieses Gedankengebäude dominiert heute die Köpfe der Astrophysiker und Kosmologen.


Dies ist das vorherrschende Paradigma, aber es sind doch längst nicht alle Astrophysiker und Kosmologen mehr davon überzeugt. Thomas Kuhn hat in seinem wissenschaftstheoretischen Klassiker „The Structure of Scientific Revolution“ Kriterien herausgearbeitet, die einem wissenschaftlichen Umbruch vorhergehen, wie z.Bsp. zunehmende Verkomplizierung, zunehmende Unzufriedenheit in der community, Entschärfung von Problemen durch ad hoc Annahmen ( wie der Annahme mysteriöser Substanzen a la Dunkle Materie und Dunkle Energie ) und andere mehr. So wie ich es sehe, sind alle diese Kriterien in der aktuellen Kosmologie bereits erfüllt.

Gruß,
Lulu

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 11:52 #9949

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Zum Vorzeichen des Drucks kann ich auch nichts sagen, aber ich möchte einen neuen Aspekt zum Druck einbringen.
Der gravitative Druck, also der Druck, der durch gravitative Kräfte entsteht, und der Druck, der für die Expansion des Universums sorgen soll, werden auf die gleichen Wirkursachen zurückgeführt (wenn auch mit unterschiedlichem Vorzeichen). Ich möchte demgegenüber zwischen dem gravitativen und expansiven Druck deutlich differenzieren. Ich will das erklären.

Nehmen wir einen masselosen Körper in einem parallelen Potentialfeld an. Ein Potentialfeld kann man sich nicht vorstellen, aber ein Strömungsfeld senkrecht zu den Linien gleichen Potentials. Die Strömungslinien links und rechts des Körpers verdichten sich und üben einen 'Strömungsunterdruck' aus. Analog dazu krümmt sich der Raum um den Körper herum und bewirkt nach der ART durch die Raumkrümmung eine Beschleunigung auf den Körper. Da diese Kräfte sich auf beiden Seiten aufheben, werden sie nicht wahrgenommen. Man kann sich aber eine rotierende Kugel vorstellen, bei der sich die Raumlinien auf der einen Seite verdichten, auf der anderen Seite aufheben und eine Kraft in Richtung der Potentiallinien verursachen, vergleichbar mit der Umlaufbahn eines Planeten.

Die Expansion wird demnach also ohne gravitative Ursache durch die blosse Existenz der Materie, durch ihre Verdrängungswirkung, bewirkt. Die Materie selbst verursacht die Expansion, die sich dann logischerweise ausserhalb der matriedichten Zonen abspielt. In diesem Beispiel sind die Raumverdrängung durch die Materie und der Unterdruck (negativer Druck) zwei unterschiedliche Vorstellungen derselben Erscheinung, nämlich der Expansion.

Die beschleunigte Expansion ist dann durch zunehmende Materiezusammenballung zu erklären.

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 16:54 #9960

Hallo Lulu,
Hast schon recht mit der Kritik an meiner Darstellung der Rolle der Thermodynamik. Das hab ich eher unglücklich formuliert.
Gemeint habe ich, dass die Inhalte der Thermodynamik der Materieseite zuzuordnen sind und nicht der DE -Seite.
Wenn die DE eine Eigenschaft der Raumzeit selbst ist, dann kann ich mir nicht vorstellen, dass man mit den Gesetzen der Thermodynamik dieselbe beschreiben kann.
Grüße
Thomas

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 19:33 #9964

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Thomas schrieb: Hallo Lulu,
Hast schon recht mit der Kritik an meiner Darstellung der Rolle der Thermodynamik. Das hab ich eher unglücklich formuliert.
Gemeint habe ich, dass die Inhalte der Thermodynamik der Materieseite zuzuordnen sind und nicht der DE -Seite.
Wenn die DE eine Eigenschaft der Raumzeit selbst ist, dann kann ich mir nicht vorstellen, dass man mit den Gesetzen der Thermodynamik dieselbe beschreiben kann.
Grüße
Thomas


Hallo Thomas,

vielleicht hilft dieser link deinem Vorstellungsvermögen auf die Sprünge:

www.wissenschaft.de/archiv/-/journal_con...-Atome-der-Raumzeit/

Wir sind wieder an einem Punkt angelangt, wo es ohne Quantengravitation nicht weitergeht.

Gruß,
Lulu
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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 20:20 #9965

Hallo

Thomas schrieb: Hallo Denobio,
Hinter allen Begrffen, ob Kräften. Drücken, Arbeit, Lageenergie, potentielle Energie, Kernenergie, Masse, ja sogar Gravitatinsenergie steckt der Begriff Energie, und zwar gravitativ positiv wirkende Energie, Diese Art von Energie wirklich überall im Universum gravitativ anziehend, deshalb mit einem Pluszeichen versehen.

Ich habe in diesem Zusammenhang eine Frage zur Coulombenergie. Hat diese auch immer ein Pluszeichen? Kann ich diese in die Überlegung zur DM/DE mit einbeziehen. Oder hat das Eine mit dem Anderen nichts zu tun?

Grüße
seb110

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 20:29 #9966

Hallo

Dick schrieb: Ich möchte demgegenüber zwischen dem gravitativen und expansiven Druck deutlich differenzieren.


Ich habe deine Erklärung nicht verstanden. Meinst Du damit, dass sich sichtbare Materie zu einem geringeren Maße zusammenzieht (gravitativ), als dass diese (expansiv) zusammengedrückt wird?

viele Grüße
seb110

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 20:44 #9967

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Guten Abend!

Mit Koinzidenzen und zusehender Verkomplizierung der Beschreibung der Welt bringt Lulu zwei sehr gute Punkte in die Diskussion.
Denobio schrieb:

Der bremsende Term in dieser Gleichung steht dort als Energiedichte. Deswegen passt es schon ins System, wenn man den Lambda Term auch als eine Energiedichte interpretiert.

Ein guter Hinweis. Es stimmt natürlich dass diese Gleichungen bzw. ein System, das letztlich (nur noch) Dichteparameter innerhalb einer Metrik gegeneinander arbeiten lässt, eine Interpretation von Lambda als Energie nahelegen.
Und entsprechend ist es dann auch nicht mehr weit, Lambda in eine Gesamtenergiedichte zu sortieren. Leuchtet alles ein.
Könnte es jedoch vielleicht unglücklich sein, dem Innenleben dieser Metrik ihre eigene Expansion aufzubürden?
Damit macht man für meinen Geschmack ein Stück weit die Hose (Raumzeit und ihre Expansion) zum Hintern (Masse/Energie).
Dass man in der Physik und Kosmologie den Faden Lambda als Teil der Energiedichte gerne aufnimmt ist natürlich gut verständlich vor dem Hintergrund des ausgesprochen großen Erfolgs von Teilchenphysik und Quantenmechanik allgemein und der Hochenergiephysik rund um den Beginn allen Seins im Speziellen; diese Bereiche haben schließlich über Dekaden geliefert wie Pizzajungens! Viele Meilensteine wie beispielsweise Überlegungen zur primordialen Nukleosynthese und besonders die Vorhersage der Hintergrundstrahlung samt ihrer Beschaffenheit durch Gamov 1940 und nochmals durch Peebles 1960 sind da mindestens zu nennen.
>>>>>>
Randnotiz: Es ist ohnehin wünschenswert, wenn die Theorie dem Geschehen voraus ist und nicht, wie bei der Beschleunigung der Expansion von Beobachtungen schockartig überrumpelt wird.
>>>>>>
So, und nun mal Hand aufs Herz, was weiß man eigentlich über die Raumzeit? Haben Quantenmechanik und Teilchenphysik irgendwas geleistet unser Wissen diesbezüglich zu erweitern? Abkühlung des Universums hier gerne ausgeklammert.
Hierzu ein Zitat aus einem früheren Thread:

Ropp schrieb:

Ropp schrieb: Was weiß man denn schon groß über das Gebilde Raumzeit, physikalische Prozesse innerhalb des Universums mal ausgenommen.
Doch eigentlich nur folgendes:

- Drei Raumdimensionen.
- Eine Zeitdimension.
- Wird durch das Vorhandensein von Masse und Energie geometrisch ausgeformt.
- Seit den Zwanzigern: Gebilde vergrößert sich. War also früher kleiner. Ganz früh mal ganz ganz klein.
-Seit Ende der Neunziger: Vergrößerung des Gebildes hat an Fahrt aufgenommen.
Ergänzungen?

-War mal zum Start sehr heiß, ist inzwischen abgekühlt.

So zeigt sich, alles was man über die Raumzeit im Großen und Ganzen weiß stammt aus Einsteins Gehirn einerseits und Beobachtungen (Expansion und Beschleunigung der Expansion) andrerseits. Relativität der Zeit fehlt in der Aufzählung, aber da steht man dann ja wieder unmittelbar in Einsteins Oberstübchen.
Könnte es sogar noch über bloßes nicht Leisten von Erkenntnis hinaus gehen? Könnte Teilchenphysik hinsichtlich Expansionseigenschaften der Raumzeit gar ein Klumpfuß und Klotz am Bein sein?
Man überlegt sich Quantenfluktuation als Motor der Expansion und wenns zahlenmäßig nicht passt, zaubert man noch ein paar feine Überlegungen zur Supersymmetrie aus dem Hut.
Irgendwann ist alles Dasein dann eine Anleihe beim Nichts.
Ich finde, man darf sich fragen, wie ein Nichts überhaupt was zu verleihen haben kann. Schon mal einem nackten Nichts in die Tasche gefasst, möchte man fragen. :)
Denobio ist dazu im Thread zur Rückzahlung einen liebenswert trockenen Satz losgeworden:

Aber das Universum ist nach Lage der Dinge entstanden und wir wissen nichts besseres als "Quantenfluktuationen" und Inflation.

Ich mag noch anfügen, dass es doch eine trostlose Vorstellung ist, dass alles was war und werden könnte, jede Überlegung zu Supersymmetrie, die ein kluger Geist je erdacht hat, und überhaupt alle Existenz in einem Nichts verschwinden wird oder wenigstens verschwinden sollte. Denn auf Pump zu existieren ist auch kein schöner Gedanke. Klar, jeder muss mal über den Jordan gehen, aber muss gleich das gesamte Raumzeitkontinuum in einem Nichts verschwinden?!:)
Anmerkung:
Das gemütliche Miteinander der CPT-Asymmetrie und der zartesten Theorie zur Expansion seit es Kosmosausdehnungen gibt
Eine die Kosmologie dominierende Theorie, die die fortlaufende Verdichtung von Massen/Energie auf allen Skalen abbildet, schmiegt sich mit Überlegungen aus dem Bereich CPT-Asymmetrie zu einem freundlichen Bild, wenn man das Strukturwachstum durch Gravitation als eine Art Schuldendruck des Nichts auffasst.
Sicher bildet das Ende des Strukturwachstums, nämliche eine komplette Verdichtung und somit Raumzeit-Singularität, ein Szenario in dem eine finale Teilchen- Antiteilchen-Annihilation gut denkbar ist.

Schlichter ist die Beschreibung der Welt derweil natürlich nicht geworden, womit dann der Bogen zum Thema Verkomplizierung geschlagen ist.

So, hier nun eine Zäsur im Text!

Dafür seien mit Thomas und Lulu zwei Kenner aus unserem Kreise zitiert:

Lulu schrieb:

Das ist darum verwunderlich, weil sich die Materie mit der Expansion immer weiter verdünnen sollte(...)

Thomas schrieb:

Materie scheint sich also nicht nachzubilden, sie verdünnt sich aber mit zunehmender Ausdehnung und verliert damit an Einfluss an der Expansionsdynamik und damit an Einfluss ihrer Bremswirkung.

Anmerkung: Natürlich verdünnt sich Materie, betrachtet man rein das sich aussdehende All einerseits und die darin enthaltene, sich nicht vermehrende Masse/Energie im Verhältnis zueinander. Der Fakt dass sich Materie immer weiter verdichtet, spielt in der ART und der Friedmann-Kosmologi keine Rolle . Es sollte dies eher eine nette Überleitung zum Thema Strukturbildung in der Zeit nach Freisetzung des CMB sein, als dass diese Zitate groß was zur Sache tun. Selbstredend war es nicht meine Absicht, in Querlanten-Manier auf Falschaussagen an den Pranger zu stellen. Aber ich denke, das ist auch jedem klar, der den Text ließt.
Mitnichten verdünnt sich Materie einzig!
Gott sei Dank hat uns die Teilchen- und Hochenergiephysik, auf der ich eben noch rumgetrampelt bin, die Hintergrundstrahlung beschert. Ihre Propheten und Entdecker seien gepriesen!
Endlich macht man sich nun auf breiter Front Gedanken zur Strukturbildung und beschreibt mittels (modifiziertem) Jeans-Modell das Anwachsen der beobachteten Anisotropien der Hintergrundstrahlung hin zu den Dingen, die wir heute sehen, wenn wir ins All gucken: Planeten, Sterne und Galaxien. Das ist eine tolle Sache, denn
>>>>>
Randnotiz: Das Jeans-Modell wurde 1902 von James Jeans erdacht. 65 Jahre vor Entdeckung des CMB und mehr als 20 Jahre vor Entdeckung des Kosmosausdehnung. Beachtlich! Falls das jemand noch nicht kennt und sich dafür interessiert:http://pauli.uni-muenster.de/tp/fileadmin/lehre/teilchen/ws1112/Strukturbildung.pdf wir wollen ja nicht, dass sich hier noch jemand zu Tode googelt oder wahlweise mit vielen Inspirationen für den nächsten Hosenkauf ins Bett geht. :)
>>>>>
zur Strukturbildung im Rahmen einer Kosmosentwicklung sagen die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie und entsprechend die Friedmann-Kosmologie nämlich nichts.
Anmerkung: Die Feldgleichungen sagen im Grunde alles über Strukturbildung! In einem Kosmos, in dem zum Zeitpunkt X Struktur Y besteht, wächst diese Struktur aufgrund der Gravitation an, bis der ganze Kladeradatsch zusammen fällt.
Präziser muss es heißen, die Feldgleichungen inklusive Kosmologischer Konstante sagen zur Strukturbildung nichts. Denn genau dafür ist Lambda dort zu finden. 
Einsteins Schlamassel war ja, das sich diese Verdichtungs- und Kollaps-Entwicklung ergibt. Die Strukturen wachsen. Einstein möchte keine Entwicklung im Kosmos und erweitert die Feldgleichungen genau deshalb um Lambda. Lambda ist also Gravitationsantagonist, der Strukturbildung verhindern soll.
Was genau Lambda sei, darauf gehen die Feldgleichungen nicht ein.

Eine so gewonnene Metrik in der Lambda enthalten ist, hat entsprechend Schwierigkeiten mit Strukturbildung.
Nimmt man Lambda als Darsteller von Kosmosexpansion her, so wie man das heute wohl gerne tut, darf man sich als erstes über Folgendes Wundern:
Wieso wirkt sich der heute dominierende Gravitationsantagonist Lambda eigentlich nicht auf vorhandene Strukturen aus (Auflösung von Struktur), sprich wieso wirkt das eigentlich nur auf großen Skalen, bzw. zugespitzt: Wieso wachsen die Strukturen, obwohl wir doch einen Gravitationsantagonisten in unserer Metrik haben?
Natürlich, mag man einwenden, wie ich ja auch selbst gerade bemerkt habe, die abstoßende Wirkung setze erst auf sehr großen Skalen ein und es ist dies seit jeher auch (wunderlicherweise?) akzeptiert. Wir sehen allerdings heute auch auf den allergrößten Skalen mit dem Cosmic Web verdichtete Struktur. Dass auf diesen Skalen Struktur zu finden ist, spricht dafür, dass sie wohl nicht mit Fingerschnips entstanden ist, sondern gewachsen ist und wir auch in diesen allergrößten Skalen Strukturwachstum beobachten. Somit gibt es gute Hinweise, dass es offensichtlich auch auf großen Skalen nicht dergestalt funktioniert dass die Kosmologische Konstante abstoßend wirkt und wir darüberhinaus ja schon auf viel kleineren Skalen bereits Kosmosexpansion sehen, deren Darsteller die Kosmologische Konstante heute sein soll.
Und das größte Problem: Man fahndet vergeblich danach, was das überhaupt ist ( dunkle Energie, negativer Druck usw.) und schaut auf ein Universum, von dem man nach Stand der Dinge zu 68 bis 70% nicht weiß woraus es besteht.
Dem Innenleben einer Metrik mit Kosmologischer Konstante als Expansionsdarsteller Ist natürlich somit ihr eigenes Wachstum überantwortet.Letztlich arbeiten in einem Extrakt wie der FLWR-Metrik nach Einführung der Dichteparameter (im wesentlichen) nur noch Omega-Lambda und Omega-(dunkle)Materie gegeneinander. Und da hat man sie dann am Hals, die liebe Dunkle Energie, denn der Rückschluss dass Lambda nun auch sowas wie Energie sein sollte, ist mit dem Formalismus der Friedmann-Gleichungen wohl zwangsläufig.


Alles was man erwartet bei zusehender Expansion ist Ausdünnung der Materie.
Tja, den Gefallen tut uns die Materie aber nicht, stattdessen verdichtet sie sich zusehends.
Und nun blicken wir auf eine Koinzidenz, die ich über alle Maßen aufregend finde: Man schaue sich an, um welchen Faktor das Universum gewachsen ist seit Aussendung der Hintergrundstrahlung: circa Tausend!
Man schaue sich an, um welchen Faktor strukturierter Materie heute ist seit Aussendung der Hintergrundstrahlung: circa Tausend!
Überblicken wir das Geschehen: Uns zeigt sich ein Kosmos, der sich in seiner Frühphase, in der alle Energie auf engem Raum konzentriert war, mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnt und der sich dann später einhergehend mit zusehender Verdichtung der Strukturen weiter ausdehnt.
Das Bild lädt mich zu folgender frecher Überlegung ein:
Es existiert eine zweite Wechselwirkung zwischen Raumzeit und Massen/Energie neben der Gravitation, die kein Gravitationsantagonist ist wie für Lambda in der ART vorgesehen, sondern lediglich antagonistische Züge zur Gravitation hat:
Je konzentrierter Massen /Energie in der Raumzeit, desto größer die Expansion der Raumzeit!
Vielleicht kann man nun den Krümmungsbalast in den Feldgleichungen über Board schmeißen, und an ihrer Stelle der Strukturbildung entsprechend Platz machen.
Mit einer Metrik, die man anschließend gewinnt hat man keine Schwierigkeiten mehr mit dunkler Energie.
Thomas schrieb:

Die Ausdehnung der Raumzeit muss also eine Ursache haben, die dem Raum selbst als Eigenschaft innewohnt. Da wir nicht wissen, was diese Eigenschaft ist, geschweige denn, wie sie beschrieben werden könnte, hat sie dunkle Energie genannt.
Hier ist der Begriff Energie schön problematisch. Denn der Begriff Energie ist aus unserer Alltagswelt entlehnt. Hier kann es sein, dass der Begriff Energie hie völlig fehl am Platze ist. Denn vielleicht ist dieser Ausdehnungsdruck gar keine negative Energieform, sondern eine zwangsläufige Eigenschaft der Raumzeit selbst.

In diesem Sinne: Voila!:)

Beste Grüße

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 20:53 #9968

Hallo,

Jetzt fühl ich mich doch getrieben eine Zwischenfrage zu stellen:
Wird hier bei der Suche nach fundamentalen Zusammenhängen die Thermodynamik nicht etwas überstrapaziert?
Ich verstehen diesen Zweig als statistisch und übergeordnet, als geeignet Zusammenhänge zu beschreiben aber nicht diese zu erklären. Thermodynamik als Test ob vermutete fundamentale Zusammenhänge plausibel und richtig sein können aber nicht umgedreht. Man kann mit Hydrodynamik das Verhalten von Flüssigkeiten, mit Thermodynamik das Verhalten von Gasen beschreiben. Um sie wirklich zu verstehen muss man zunächst mal runter auf die Ebene der Moleküle und Teilchen und deren Wechselwirkungen. TD liefert dann Tests ob das gefundene nicht falsch ist. Und so müsste es hier beim Thema doch eigentlich auch sein.
Oder sieht das jemand anders?

Gruß
Merilix

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 21:01 #9969

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Auf das noch ein Hauch Prädiktivität durch meinen Gedankengang wehe: Man beobachtet dass sich das Universum seit 7 Milliarden Jahren beschleunigt ausdehnt, es hat seinerzeit Schub bekommen. Vielleicht hat es bei der Strukturbildung einen ähnlichen Schub einhergehend mit dem Entstehen großräumiger Strukturen wie Galaxienhaufen gegeben, der sich in gleicher Zeit finden lässt.

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Physik des Negativen Druckst 27 Nov 2016 21:36 #9970

Hallo Ropp,
Materie wurde in einer ganz kurzen Phase zu Beginn des Universums gebildet. Verantwortlich war das inzwischen nachgewiesene Higgsfeld. Dieses Feld mit seinen Eigenschaften sorgte dafür, dass die Elementarteilchen entstanden und zwar nur ganz bestimmte, nämlich Quarks, Elektronen und Neutrinos und deren Antiteilchen. Durch eine Assymmetrie zwischen beiden kam es dann zu einem Überschuss der Materie.
Als die Temperatur dann unter ein bestimmtes Niveau sank, war Schluss mit Materieentstehung.
Mit der Expansion ging es aber munter weiter. Die Materie verklumpte zwar in der Phase der Strukturbildung, sie verdichtete zunehmend, aber sie vermehrte sich nicht mehr.
So kam es also zu einer Verdünnung auf großen Skalen.
Da muss man aufpassen und das eine mit dem anderen nicht verwechseln.
Grüße
Thomas

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Physik des Negativen Drucks 27 Nov 2016 22:49 #9971

Hallo Lulu,
Dein Hinweis auf diesen Link ist gut gemeint, aber hilfreich ist er eher wenig. Denn am Ende steht dort keine Lösung für unseren Diskussionsgegenstand. Dass eine nachprüfbare Theorie der Quantengravitation hilfreich wäre, ist uns doch allen bewusst. Dieser Artikel kommt zu keiner anderen Erkenntnis. Wieso soll er mir also zu einer neuen Einsicht verhelfen?
Grüße
Thomas

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Physik des Negativen Drucks 28 Nov 2016 06:54 #9972

Thomas und alle anderen,
Thomas ich will nicht auf dich einhauen. Ich bin eher verzweifelt. Es ist so einfach, aber ihr geht in Sphären, die gar nicht notwendig sind. Jeder hat das im Kopf was ihm wichtig ist. Lulu will am liebsten die Quantengravitation heranziehen. Aber es ist so einfach. Wir lassen jetzt mal den negativen Druck weg.

1. Argument. In der Friedmanngleichung in der Version der Dichteparameter steht ein positives omega, das die Materiedichte darstellt und ein positives Omega, das die Dichte der Dunklen Energie darstellt. Also Dunkle Energie auch eine positive Energie (und wenn die Summe aus den Omegas 1 ist hat man Flachheit)

Das Problem ist, und das ist was ihr nicht seht, ist wie kommt man von dieser Expansionsgleichung mit zwei positiven Energien einmal zu einer Kraft mit Minuszeichen und einmal zu einer Kraft mit Pluszeichen?

Wie man von den beiden positiven Energien einmal zu einem Pluszeichen kommt und einmal zu einem minus, ist reine Mathematik, sogar ganz einfache.

Wir gehen den mathematischen Weg rückwärts.
Ich vereinfache die Beschgleunigungsgleichung und anstatt des Skalenfaktors nehmen wir die Ortsvariable r und wir lassen Konstanten weg.

Dann steht links die Beschleunigung dv/dt
und recht nehmen wir als erstes eine Gravitationskraft proportional - 1/r² und dazu eine positive Kraft der Dunklen Energie Lambda * r (das Lamba lassen wir wieder weg.

Also dv/dt = - 1/r² + r

Dann multiplizieren wir die Gleichung durch mit 2*v oder 2* dr/dt und integrieren. Das macht jetzt jeder bitte selbst.. Das Ergebnis lautet

v² = 1/r + r² Links steht formal eine positive kinetische Energie , rechts ein positives Gravitationspotential plus eine positive potentielle Energie wie bei einer Federkrfáft. Letztere repäsentiert hier die Dunkle Energie.

Wir sind also von der kosmologischen Beschleunigungsgleichung ausgegangen, die eine negative Gravitationskraft enthält plus einer positiven beschleunigenden Kraft und durch die Integration kommen wir zur der Friedmannschen Expansionsgleichung in der das Minus verschwunden ist. Jetzt fragt sich jeder warum die letzte Gleichung das Prinzip und die Form der Friedmanngleichung ist und hat. Da muss man sich halt etwas tiefe einarbeiten, dann sieht und weiß man es. Aber ich werde es sicher hier noch erklären (müssen).

Jetzt müssen wir nicht mehr verzweifelt allgenmeine Merksätze sagen , von der Art, "wenn positive Energie gravitativ wirkt, dann muss es eine negative Energie sein, die beschleunigend wirkt.

Es ist einfache Mathematik und alles ist konsistent. Gab euch nicht zu denken, dass sich in der Friedmanngleichung positive Energien addieren? Nur weil niemand sich vorstellen konnte, dass aus zwei positiven Energien einmal eine bremsende Kraft und einmal eine beschleunigende Kraft entsteht, war scheinbar der Analogschluss zwingend, die andere Kraft müsse von einer negativen Energie herkommen.
Selbst Gassner ist diesem Trugschluss erlegen.

Das zweite mathematische Argument ist: Man ordnet ja der Dunklen Energie einen negativen Druck zu. Das würde nicht funktionieren, wenn die dunkle Energie selbst negativ wäre. Rechnet nach: Jeder kennt den Ersten Hauptsatz!!!

Gassner, der selbst kürzlich sagte, er wünschte , er könne in diesem Forum auch öfters auf mathematische Argumente zurückgreifen, hat das schon längst geschnallt. Da bin ich mir ganz sicher. Mich wundert, dass er so still ist.

Liebe Freunde. In diesem Beitrag sind sehr viele orthographische Fehler, weil ich das so hingeschmissen habe, aber hier habt ihr, das was euch mathematisch gefehlt hat. ich wünschte, ich könnte euch das an einer tafel persönlich vorrechnen.

Wenn dann nun alle versatnden habenm, warum wir zwei positive Energien haben und trotzdem einmal zu einer bremsenden kraft und zum andern zu einer beschleunigung kommen, wenn das allen klar ist, dann komme ich noch zur Interpreatation der Dunklen Energie als negativen Druck.
Das ist ja mein eigentliches Anliegen.

Und diesem Punkt geht es dann auch noch an den Kragen. Diese Formulierung ist nicht aggressiv gemeint, wie nichts von mir aggressiv gemeint ist. Es ist meine Art, Physik leidenschaftlich zu vertreten. Im persönlichen Gespräch würdet ihr bemerken, dass nichts an mir aggressiv ist. Schriftlich ist das hier schwierig, man kann nicht ellenlange schriftliche ausarbeitungen machen, um die dinge in wissenschadftlicher Schönheit darzustellen, da wird es au8ch mal flapsig.

Übrigens: in den vorstehenden Beiträgen war es meistens Ropp, der am kern der sache am nächsten dran war.

Beste Grüße
Denobio

Ich hänge hier nochmal meinen Eröffnungsbeitrag für diesen Thread an , um zu zeigen wie sachlich ich einen Widerspruch im Buch von Gassner vorgetragen habe.

Im Buch von Lesch und Gaßner steht auf Seite 54 (zweite Auflage), etwa in der Seitenmitte, folgendes.

Lesch: Aber was passiert, wenn sich das quantenmechanische Nichts – warum auch immer – in einem falschen Zustand mit positiver Energie befindet.

Im nächsten Absatz beschreibt Gassner den Mechanismus der adiabatischen Expansion des Universums gemäß dem Ersten Hauptsatz der Wärmelehre (ohne den Hauptsatz zu erwähnen) und korreliert so Druck mit Energiedichte, um dann ein paar Zeilen später folgenden „Merksatz“ zu formulieren.

Gaßner: Seit Einstein wissen wir nämlich, dass positive Energie gemäß E=mc² gravitativ anziehend wirkt. Ebenso entspricht ein negativer Druck einer negativen Energie pro Volumen und wirkt gravitativ abstoßend.

Damit haben wir einen Widerspruch, denn die positive Energie von der Lesch spricht entspricht zweifelsfrei der negativen Energie pro Volumen von Gassner. Das ist nun nicht nur ein Schreibfehler, sondern es wird eine Generalisierung vorgenommen (positive Energie anziehend, negative Energiedichte entsprechend einem negativen Druck abstossend). Diese Generalisierung soll plausibel klingen, enthält aber eine unzutreffende Physik.


Und Lesch fährt auch anschließend fort:

Lesch: Hier haben wir es also mit einer antigravitativen Energiefreisetzung aus dem Vakuum zu tun, …..

Also nun ist die Energie wieder positiv. Das muss auch so sein. Bei der adiabatischen Expansion des Nichts bei konstanter Energiedichte lautet nach dem ersten Hauptsatz der Wärmelehre die Entsprechung: negativer Druck gleich positiver Energie pro Volumen; wie man es auch leicht nachrechnen kann. Der Energiesatz liefert das Minuszeichen zwischen Druck und positiver Energiedichte.

Leicht beieinander wohnen die Gedanken. Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen. Schiller, Wallenstein

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