Dec 19 2016

Was war am Anfang und was geschah mit Raum & Zeit (Kein Konventioneller Bericht)

Pro. Dr. Christof Wetterich von der Institute für Theoretische Physik Universität Heidelberg hat eine besondere Perspektive von Raum und Zeit entwickelt um den Anfang vom Universum zu beschreiben. Nachdem ich sein Vortrag angesehen habe ende Januar 2016 war ich so zusagen total zufrieden und offen fragen schienen sich aufzulösen. Ich selber habe 2013-14 einen Konzept Papier für mich selber geschrieben um meine Gedanken besser zu ordnen die etwas unkonventionell erschien. Prof. Wettererichs Arbeit war genau das was ich Jahre lang suchte und nie richtig darauf gestoßen bin. Meine Arbeit ist natürlich nicht so Elegant wie seine und vielleicht auch nicht so verständlich.

Kurze Einführung zum Standard Model

Der Christof Wetterich spricht von Bildern. Der uns bekannteste Bild ist die „Erfolgs Story“, Urknall Theorie. Am Anfang war fast nichts. Aus dem primordialen Fluktuationen im Vakuum entstand der Explosionsartige Expansion den wir als Inflation bezeichnen. Circa 10 hoch 30 bis 10 hoch 40 Sekunden.

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Bild 1: Der Urknall Abgebildet wie wir ihn schon oft gesehen haben.

Die Primordial Fluktuationen im Vakuum machen sich bemerkbar in der kosmischen Hintergrundstrahlung und führen zu die ersten Sterne und Galaxien nach der Inflation und Teilchen Produktion.

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Bild 2: Links: Primordiale Fluktuationen führten zu Expansion die wir messen können als kosmische Hintergrundstrahlung mit Temperaturschwankungen von +- 1/1000 Grad. In die nächste Phase entwickelt sich das Universum weiter und Sternen, Galaxien konnten sich Bilden.
>Rechts: Die Kurve ist die vorhergesagte Entwicklung des jungen Universum von Wissentschaftler. Die Punkte und Linien auf der Kurve sind tatsächliche Mess-Werte. Es stimmt ungeheuerlich gut überein. Eine Bestätigung das die Mathematik hinter den Theorien richtig ist.

Das Universum das aus der Kälte kam

Im ewigen Licht-Vakuum, der Anfang von Allem spricht der Professor davon das alle Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit sich bewegen, wie Lichtteilchen.

Nach dem sich Teilchen gebildet haben, könnte man erst von Temperatur und Entropie reden. Das Universum sah aus wie die Oberfläche der Sonne undurchsichtig, ein Plasma unten Links. Als die Teilchen Elektronen einfingen wurde auch das All – Licht durchlässig – wie wir es Heute kennen unten Rechts.

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Bild 3: Unsere Sonne Links und das Universum Rechts.

Das ewiges Licht-Vakuum, wie in Bild 2 – Links, die sich bis hin zu den kosmischen Hintergrundstrahlungen entwickelte hat war keine 300 000 Jahren Alt sondern wir sprechen von 5000 Milliarden Jahren. Es war ein langsames Anwachsen der Masse der Teilchen und eine graduelle Abschwächung der Gravitation. Das folgt von der sich nur langsame Änderung des Raums.

Der Plasma schrumpfte langsam und heizte sich auf bis Teilchen sich Bilden konnte. Gleiche Physik nur die begriffe ändern sich mit dem man Dinge Messen. Raum ist ein Eigenschaft von Materie. Wo nichts ist, ist auch kein Raum. Raum & Zeit sind verknüpft mit Materie. Zum Vakuum kommen wir gleich. Raum wird Definiert durch Messungen. GPS-Systeme machen das gleiche. Drei bis vier Satelliten Definieren einen Punkt mit Zeitangaben. Eine fühle von Satelliten Definieren Raum & Zeit.

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Bild: 4

Jetzt kommen wir zurück zu der aussage „Wo nichts ist, ist auch nichts“. Nicht ganz, das wissen die meisten schon. Es besteht ein Vakuum der immer Fluchtionen hervorbringt wie im kleinen Inlay Bild 2. Ein Vakuum kann bis auf ein Minimum Wert ab sinken aber nicht ein Wert von Null bekommen. (Kommentar von mir) Ein Flaches Vakuum so zusagen gibt es nicht. Das wäre tatsächlich nichts. Keine Schwingungen keine Energie und die muss es schon immer gegeben haben. Von nichts kommt nichts.

Im Raum gibt es immer Fluktuationen und Magnet Felder. Magnet Felder Lenken Licht nicht ab. Deswegen können wir den Raum auch ausmessen mit Licht bzw. Radiowellen bei GPS. Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist Konstant. Eine gewisse Distanz in einer bestimmten Zeit. Zeit muss durch Physikalische Prozesse Definiert werden. Sich wiederholenden Periodische Prozesse kann man als Uhren benutzen. Gewisse Anzahl von Zirkeln oder Perioden Sinus kurve ergäben eine Zeiteinheit. Die Frage stellt sich jetzt ob der Raum Konstant ist.

Um das heraus zu finden wir das Universum Ausgemessen durch Spektral-Analyse von Sternen, Quasare und Galaxien. Rot-Verschiebungen in den Spektren machen aussage wie weit ein Objekt entfernt ist.

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Bild 5: Oben: Licht Spektrum von unsere Sonne als nächste Standard Kerze. Wasserstoff Atome Absorbieren Licht in einer gewissen Welle-Länge im Roten Bereich deswegen gibt es eine Schwarze Linie. Andere Atome Absorbieren in andere Wellenbereich.
>Unten: Um so weiter eine Lichtquelle entfernt ist um so länger ist sie auch unterwegs und desto mehr Dehnen sich die Licht-Wellen aus weil sich der Raum aus Dehnt während dieser Zeit und somit wandert die Obsorbtions-linie so zu sagen nach dem längeren Wellen-Bereich hinzu. Eine Rot-Verschiebung nach Rechts. Es besteht ein Verhältnis zwischen Rot-Verschiebung v=0.07c und Distanz d= 1 Mrd. Licht Jahre. Wird der Wert (v) größer ist auch (d) größer entsprechend weiter Entfernt. Dadurch haben wir die Ausdehnung von Raum gemessen die in diesen Zeit ausgedehnt ist.

Diese aussagen sind richtig wenn die Masse von Atomen über die ganze Zeit sich nicht ändern sondern konstant bleiben. Dann könnte das Universum etwa 13,7 Mrd. Jahre Alt sein. Nach Prof. Wetterich gibt es auch einen anders Bild. Im frühen Universum waren die Atome Größer und haben daher weniger Masse gehabt. Über die Zeit nehmen die Atome an Masse zu und werden Kleiner. Der Raum bleibt unverändert. Warum, wenn das Licht im Röter Bereich heute ankommt dann war es im kürzeren Wellen Bereich ausgesendet worden nach Links im Spektrum, dann stimmt wieder die Physik.

Was wir Messen können ist der Abstand zwischen den Galaxien geteilt durch die Atom Größe. Entweder der Raum wächst oder die Atome werden Kleiner und Masse größer. Massen hängen vom Kosmon-Feld ab, und dieses wächst.

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Bild 6: Oben: Standard Model der Kosmologie.
>Unten: Prof. Wetterichs Model durch Transformation.

Dadurch das es unterschiedliche Bilder der gleichen Ereignis gibt und in beiden ist die Physik gleich muss der Raum ein Metrik sein. Keine Ansicht ist Falsch. Raum und Zeit sind nicht Starr. Vor oder Außerhalb des Universums ist nicht sinnvoll nach zu Denken. Flaches Vakuum Wert = 0 gibt es nicht. In Abwesenheit von Teilchen sind Raum und Zeit Eigenschaften des Vakuums. Raumzeit wird vom Materiellen beeinflusst. Physikalische Gesetze hängen vom Zustand des Materiellen ab. Das Vakuum ist nicht Leer.

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Bild 7:

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Bild 8:

Schauen wir nochmal die zwei Modele an in Bild 6. Beide sind Gleichwertig. Die Anzahl von Clicks, Zeiteinheiten zum Anfang des Universum sind Gleich. Im Urknall Model werden die Clicks immer schneller während in der zweiten Modell, das Universum das aus der Kälte kam immer Länger werden, des wegen auch die 5000 Mrd. Jahre Entwicklungszeit bis zum Hintergrundstrahlung in Vergleich zu den 300 000 Jahre in der Erfolgs Story.

Transformationen

Ein Metrisches Feld oder Gravitationsfeld ist ein Vakuum mit Fluktuierende Felder Magnet Felder an jedem Ort und zu jeder Zeit. Da brauchen wir 10 Größen um das darzustellen.

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Bild 9: Links: Wie die Physiker Metrik geschrieben als Formel ist egal. Bevorzugt unteres Beispiel.

Gravitation ist die Metrik der Raumzeit homogen und isotrop (Gleichmäßig und in jede Richtung). Durch die Metrik werden abstände zwischen das Materiellen gemessen, die Geometrie. Je nach Wahl der Metrik gibt es Unterschiedliche Bilder oder Geometrien aber gleichwertige Realitäten.

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Bild 10: Links: Wichtig ist die -1, die Zeit Komponente.

Beispiel von Transformationen

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Bild 11: Die Antarktis sieht Unterschiedlich aus je nach dem welche Koordinaten System verwendet wird so wie in Bild 6 die Entwicklung vom Universum.

Was war am Anfang. Die Masse aller Teilchen gehen gegen Null. Alles bewegt sich wie Lichtquanten. Am Anfang war Ewiges Licht-Vakuum.

Religion

Prof. Dr. Christof Wetterich:

  • Die Bezeichnung Gott sollte man anwenden in der Beziehung zwischen Menschen.
  • Die Menschheit und die Erde ist mehr als die Summe des Einzeln. Religion ist hier angesiedelt.
  • Für das Universum hat Gott keine Bedeutung.
  • Religionen mögen das Urknall Model als Schöpfungsakt, aber das Universum ist schon immer da gewesen und die Zukunft ist auch Unendlich.

Alle Bilder sind Screen Shots von seinen Vortrag Physik im Theater.

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