@@boernsi2000 Dieser Mann hat ein unfassbares Intellekt, dessen Grenzen für mich, der ich seit 4 Semestern Physik studiere und ihn bereits mehrfach als Prof haben durfte, nicht zu erahnen sind😅
Neben dem sehr interessanten Inhalt ist auch der Vortrag an sich hörenswert. Ich weiß nicht, wie ich das genau ausdrücken soll, aber es macht einfach Spaß Herr Bartelmann zuzuhören. Vielen Dank, ganz wunderbar!
Oha, es wird sicherlich ein schweres Unterfangen, das Thema zu vertiefen. .....ja ist logisch. bitte mehr. Die Vortragsweise ist übrigens sehr angenehm. Vielen Dank und einen schönen Abend.
Oh wow wie cool, endlich mal ein Vortrag von Prof. Bartelmann! Er ist ein Koautor in dem Physik Lehrbuch, das ich verwende, die Erklärungen sind wirklich gut, sowohl im Buch als auch in diesem Vortrag. Danke!
@Urknall, Weltall und das Leben Vielen Dank für den tollen Vortrag! Allerdings verstehe ich eine bestimmte Sache noch nicht wirklich: „Das Killing-Vektorfeld.“ Ich habe dieses Vektorfeld nun so verstanden, dass es das Resultat der verschiedenen Transformationen einzelner Punkte in der Raumzeit ist, welche eine kontinuierliche Symmetrie erfüllen. Nun wurde im Vortrag gesagt, dass die Projektion dieser Killingvektoren auf den Vierdimensionalen Bewegungsvektors eines ”Vektorfeld kreuzenden Beobachters“ in dem System des Beobachters zu einer vektoriellen Erhaltungsgröße führt. Ein Beobachter mit entsprechend anderem Bewegungsvektor beobachtet durch entsprechend verschiedene Projektion des Killing-Vektors die Erhaltungsgröße bzw. Ihren Vektor anders. Nun zu meiner Frage: Steckt die Erhaltungsgröße selbst bereits im Killing- Vektorfeld, also die Killingvektoren sind für sich bereits Vektoren der Erhaltungsgröße, welche aus der entsprechenden, kontinuierlichen, Symmetrie der Raumzeit am beobachteten Punkt hervorgehen und werden von verschiedenen Beobachtern durch eine verschiedene Projektion der Bewegungsvektoren nur anders wahrgenommen, oder die Erhaltungsgröße entsteht erst durch die Projektion des Killing-Vektors selbst auf den „Bewegungsvektor“ des Beobachters? Es ist zwar eine längere Frage, ich würde mich allerdings sehr über eine Antwort freuen!
Gute Frage! Ich habe das so verstanden: Greifen wir uns einen Punkt der Raumzeit heraus, dann weist der Killing-Vektor an diesem Punkt in die Richtung, in der die kombinierten Erhaltungsgrößen auch tatsächlich erhalten bleiben. Aber das ist ja nur eine "Moment"-Aufnahme. Wird der Punkt in Richtung des Vekors verschoben, dann -- weil Vektor*feld* -- können sich Betrag und Richtung ja grundsätzlich ändern, wenn auch nur "infinitesimal", also kontinuierlich. [Mein Physikstudium ist schon eine Weile her, also nagelt mich bitte nicht wegen begrifflicher Unschärfe fest.] Da der Killing-Vektor aber eine (kombinierte) Erhaltungsgröße markiert, bin ich davon ausgegangen, dass sich nur die Richtung, nicht aber der Betrag ändern darf. Die Antwort auf deine Frage wäre also: Der *Betrag* des Killing-Vektors in einem Raumzeitpunkt ist bereits selbst eine Erhaltungsgröße. Jetzt aber zu dem bewegten Beobachter, der die Bahn eines Punktes kreuzt. Dieser "sieht" nur die Projektion des Killingvektors auf seinen eigenen raumzeitlichen Bewegungsvektor, weshalb er in der Regel einen anderen, und wenn ich nicht irre, sogar geringeren Betrag dieser kombinierten Erhaltungsgröße "sieht". Leider mangelt es mir an der raumzeitlichen Vorstellungskraft mir auszumalen, was das mit seiner "gesehenen" Erhaltungsgröße macht, wenn sich der Beobachter in einer anderen Richtung durch das sich ebenfalls bewegende physikalische System bewegt, also in jedem Moment einen anderen Raumzeitpunkt einnimmt. "Zwingt" ihn diese Erhaltungsgröße dann so zu sagen auf Kurs? Behält sie auch ihre Richtung oder nur ihren Betrag? Müsste je eigentlich sein, zumindest, was den betrag angeht, denn wenn die Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls gilt, dann sollte diese ja auch ungeachtet ihres Betrages -- es sei denn, dieser ist Null -- und auch unabhängig vom Beobachter gelten. Und am Ende soll ja auch immer möglichst klassische Physik bei rauskommen, die Planeten -- die Beobachter -- also schön auf ihren Bahnen um die Sonne -- das phsikalische System -- bleiben ...
Toller, faszinierender Vortrag. Was mir bei all diesen Erklärungen aber fehlt, ich aber als essentiell wichtig empfinde ist: was ist eigentlich „Raum“ (und ggf. auch „Zeit“)? Geht man von einem kontinuierlichen Zeitverlauf aus, ändert sich nach meinem Verständnis ja die Expansionsrate des Universums (Inflationsphase, aktuelle Phase etc) immer mal wieder. Aber wenn „Raum“ (zumindest bezogen auf die drei Raumdimensionen) „entsteht“, muss der ja „irgendwo“ herkommen - und dieser Ursprung muss doch auch irgendetwas mit Energie (oder Impuls) zu tun haben, insbesondere, wenn die Gleichung: „Geometrie = Energie - Impuls-Inhalt“ gilt. Wo also kommt der „Raum“ her, woraus wird er ggf. transformiert? Es wird m.E. irgendwie immer als Axiom unterstellt, „Raum ist da“ bzw. „Raum kommt hinzu“?
31:44 schöner als beim Fahrradreifen, wo ich diesen Effekt noch nie praktisch beobachtet habe sieht man das bei Gasflaschen. Beim Betrieb eines Gasgrills bildet sich bei passender Luftfeuchtigkeit Raureif.
Der Vergleich mit dem Fahrradreifen in Minute 33 ist falsch. Die Abkühlung erfolgt auch im idealen Gas, die Luft im Fahrradschlauch ist ist annähernd ideal. Beim Ausströmen expandiert die Luft und verrichtet Arbeit gegen den äußeren Luftdruck, diese Arbeit geht zu Lasten der inneren Energie des Gases, es kühlt ab. Die intermolekularen Kräfte sind zu klein für diesen Effekt, die spielen bei Kältemittel wie im Kühlschrank eine Rolle.
Wow, faszinieren!! Joachim Bublath lebt :D :D Super Vortrag! Beim "Killing-Vektorfeld" dachte ich schon: Das ist jetzt eine Theorie, die killt alles xD
Der Vortrag stimmt Punkt für Punkt mit dem überein, was ich zu diesem Thema schon mal ein ganz kleinwenig angemerkt habe.!! 👍 Das Verschwinden der kovarianten Divergenz des Energie-Impulstensors beschreibt eine globale Energie-Impuls-Erhaltung. Denn zu jedem Kräftefeld braucht es eine erhaltene Größe als Kraftangriffspunkt. Erst dadurch bekommt ein Kräftefeld physikalische Realität. Das wäre in etwa auch die Aussage der Eichsymmetrie in allen Wechselwirkungen.
Da ich jetzt schon viele Kommentare gesehen habe, die sinngemäß "gerne mehr von Mathias Bartelmann" beinhalten: 1. Ja, unbedingt dafür! 2. Es gibt noch einen weiteren sehenswerten Vortrag auf UWudL von ihm: "Warum ist das Universum nicht leer?" ruclips.net/video/zi3WqrD7O04/видео.html
Wow, das ist mal ein interessanter Vortrag (auch, wenn ich ihn noch einige Male anhören muß, um alles zu kapieren - mit Wiederholung Noether-Theorem: ruclips.net/video/zmEwMHVPNSM/видео.html ;))! Gern mehr von Matthias Bartelmann!!!
Oh Mann, ich hätte mal die aktuelle "Sterne und Weltraum"- Ausgabe fertig lesen sollen: Großer Artikel von Prof. Bartelmann zum Thema "Energieerhaltung im Universum"!!
Also, im Wesentlichen sagt er: Unter Berücksichtigunge der Energie, die durch die Expansion des Universums hinzugefügt wird, ist die Energie im Universum jederzeit und an allen Orten erhalten? Da wir aber keine Ahnung haben, wo die Energie der Expansion herkommt, bedeutet das doch, dass wir am Ende nicht das Universum als geschlossenes System betrachten müssen, sondern das Universum PLUS irgendwas uns vollständig unbekanntes - oder? Ist das dann noch Physik oder schon Mystik?
Führt das nicht auch den Gedanken der Dunklen Energie ad Absurdum? Das Universum dehnt sich aus, aber wenn das Universum an sich nicht als geschlossenes Systembetrachtet wird kann die Energie für die Ausdehnung auch von außerhalb kommen und wir können die Ausdehnung als "Eigenschaft" sehen, die gar keine Energie aus unserem Universum benötigt...
@@vargad3919 wieso dehnt sich überhaupt das universum angeblich aus, nur weil die galaxien sich entfernen...? die kontinente auf der erde bewegen sich auch mal weg, mal kommen sie näher und trotzdem ist die erde nicht größer geworden... etl. ist das universum auch nur ne übergroße erde und wir sehen auch nur die oberfläche mit ihren galaxien/kontinenten und im inneren wirkt eine art erdkern und das universum schwimmt auf einer art magma... aber was ist eigentlich mit dem phasenübergang...? der quasi das ganze universum in lichtgeschwindigkeit zerstören kann...?
@@seelenwinter6662 Naja, der Vergleich mit den Kontinenten auf der Erde hinkt ein wenig: du wirst nie einen Kontinent haben, der sich von allen anderen Kontinenten im gleichen Maße entfernt, ganz im Gegenteil: Entfernt sich ein Kontinent vom anderen, kommt er einem dritten Kontinent näher. Im Universum bewegt sich aber alles von uns weg. Je weiter entfernt etwas bereits ist, desto schneller entfernt es sich. Und das kann man in alle Richtungen beobachten.
@@seelenwinter6662 "wieso dehnt sich überhaupt das universum angeblich aus, nur weil die galaxien sich entfernen..." Es entfernen sich de facto so ziemlich alle Galaxien von uns (Ausnahme ein paar näher liegende, aber ab einer gewissen Entfernungsschranke entfernen sich ausnahmslos alle Galaxien, siehe Hubblekonstante). Wäre ein krasser Zufall, wenn wir das Zentrum des Universums wären, nicht?
Danke, das Sie das so verständlich erklären. Und danke für die Geschichtliche Erweiterung der Newton nach Einstein Theorie Sie vermitteln Fundamentales Verständnis. Danke an alle von euch.
Abkühlung durch Ausdehnung?: Wenn man einen Raum ausdehnt, wird lediglich die Energie pro Volumen geringer (und man kann lediglich von einer lokale Abkühlung sprechen), aber da sich das Volumen im gesamten vergrößert bleibt doch die Gesamtenergie gleich?
Ja, wenn die Materie sich aber soweit aufgelöst hat, daß Raum und Zeit verloren gehen, sprechen wir von einer sogenannten negativen Energie. Sie nimmt in gleichem Maße zu, wie Raum und Zeit quasi in der extremsten Form des Vakuums aufgehen. Durch diesen Prozeß werden mMn. die Voraussetzungen für den nächsten sogenannten "Urknall" geschaffen, der wiederum nichts anderes zu sein scheint, als eine gigantische Energieumwandlung, aus der auch wir vor ~14 Milliarden Jahren hervorgegangen sind. Es stellt sich mMn. wie ein stetig wiederholender Kreislauf dar, der in seiner energetischen Gesamtbilanz als perfektes (und wohl einziges) Perpetuum Mobilé gesehen werden kann.
Für die Expansion des Universums gilt das allerdings nicht. Strahlung (Licht und energiereiche Materie) verliert durch die Rotverschiebung (de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung) zusätzlich Energie, also nimmt die darin gespeicherte Energiemenge auch insgesamt ab.
@@abgekippt Nein, so darf man die Expansion hier nicht verstehen. Es entsteht dabei tatsächlich neuer Raum zwischen zwei Punkten, das heißt es entsteht zwar eine scheinbare Relativgeschwindigkeit zwischen entfernten Objekten, aber diese darf nicht mit einer Bewegung der Objekte durch ihren lokalen Raum gleichgesetzt werden. Zur kinetische Energie der Materie trägt diese scheinbare Bewegung daher auch nicht bei.
Vielen Dank. Die Energieerhaltung gilt auf kosmologischer Ebene, wenn die Energie der Raumzeitkrümmung sowie die Ausdehnungsenergie des Universums in der Energiebilanz mitberücksichtigt wird. Woher kommt denn die Ausdehnungsenergie des Universums? 😅
"Woher kommt denn die Ausdehnungsenergie des Universums?" Nun, sie wurde dem Universum im Moment des Urknalls mitgegeben und nun ist sie einfach da. Aber diese Antwort verlagert nur die Frage: Was genau ist der Urknall? Und diese Frage lässt sich wahrscheinlich nur über eine Vereinheitlichte Theorie (ART + QT) beantworten, falls überhaupt.
Ein sehr glasklarer und konsistenter Vortrag. Bravo! Zwei spontane Fragen haben sich mir gestellt: 1. Lässt sich das Noether-Theorem ebenso klar verständlich in seiner allgemeinen Form formulieren und vor allem beweisen? Und jetzt die vielleicht etwas weniger konventionelle Frage 2: Das Killing-Vektorfeld scheint mir eine Symmetriegruppe zu erzeugen, eben um das Noether-Theorem anwenden zu können. Lässt sich das Universum nach dieser Gruppe faktorisieren und wie schaut ggf. dieser Quotientenraum der Nebenklassen aus? Wie ist diese Struktur physikalisch bzw. kosmologisch zu interpretieren? Die Fragen würden sich analog stellen, falls die Killing-Vektorfelder ein Gruppoid erzeugen mit einem entsprechend verallgemeinerten Noether-Theorem.
Ich denke es gibt ein paar Grund gesätze von der endlichen Materie und der Rest wird einfach nur so Energie reich wie möglich umgewandelt deswegen gibt es lebewesen
Wenn ich das richtig verstanden habe, erzeugt die Projektion eines Killing-Feldes auf die Bewegungsrichtung des Beobachters eine Erhaltungsgröße. Somit folgt aus der vierdimensionalen Killing-Vektor der erhaltene Enegie-Impuls-Vektor. Kann man auf die gleiche Weise auch den Drehimpuls-Vektor erzeugen? Und hat die 0-te Komponente des Vektors analog zur Energie eine besondere Bedeutung?
Jedes Killing-Vektorfeld erzeugt eine Symmetrie. Besteht diese Symmetrie aus Zeit- bzw. Raumtranslationen, so nennt man die dazugehörigen Erhaltungsgrößen (die man durch Projektion des jeweiligen Killing-Feldes auf die Bewegungsrichtung des Beobachters erhält) Energie bzw. Impuls. Besteht die Symmetrie aus Rotationen, so nennt man die dazugehörige Erhaltungsgröße Drehimpuls.
@@thomasbartsch3134 aus dieser symmatrrie könnte alles enstehen und ich glaube weil das Universum immer einen Energie Ausgleich beibhalten will gibt es Universen es wird einfach nur ein bisschen Masse weggedrückt sozzsagen und aus der restlichen Masse die in diesen undichteren Raum übrich bleibt bildet sich dann neue Energie wieder in einem undichteren Raum also Galaxien und immer so weiter
Aber wir haben keine Möglichkeit diese Singularität zu beweisen aber es muss schon immer diese Materie geben habe also gibt es sozusagen auch kein nichts
Eine Frage an Herrn Bartelmann: Wenn in die Energieerhaltung die Energie mit einbezogen werden muss, die von den Systemen auf der Raumzeit in die Raumzeit selbst hineingeht, kann man dann aus der Krümmung der Raumzeit ihre Energie berechnen? (Im allgemeinen, nicht nur in der Kosmologie) Im üblichen Verständnis ist ja die Energie die zur Zeittranslation gehörige Erhaltungsgröße. Wenn es aber keine globale Zeitkoordinate gibt, ist auch keine Zeittranslation definiert und daher auch keine Energie (geschweige denn, dass sie erhalten wäre). Nun kann man sich hier vielleicht mit den Killing-Vektorfeldern behelfen. Aber wie ist das dann mit der Energie (oder Impuls etc.) der Raumzeit selbst? Man kann ja eine Translation nur von Dingen bezüglich der Raumzeit definieren, aber i.a. nicht eine Translation der Raumzeit bezüglich der Raumzeit selbst. Hat man aber keine Translation, so hat man auch keine Erhaltungsgröße bzgl. einer Translation, also z.B. keine Energie. Wie kann dann davon gesprochen werden, dass die Energieerhaltung aufrechterhalten wird, indem von den Dingen innerhalb endlicher Volumina der Raumzeit die Energie in Raumzeit abfließen kann?
Das kann Stand jetzt nicht beantwortet werden. Die meisten Physiker gehen nicht unbegründet davon aus, dass auch global der zweite Hauptsatz der Thermodynamik im Limes großer Zeit Bestand hat. Das steht und fällt aber mit der Frage der möglichen Abgeschlossenheit bzw. der Qualität dieser des Universums.
@@ulithomsen6859 Nö, die Entropie bestimmt nicht die Zeitrichtung, höchstens die "gefühlte"/beobachtbare Zeitrichtung (thermodynamischer Zeitpfeil). Irgendwie wird das in diversen populärwissenschaftlichen Beiträgen nur gern so pauschal dargestellt. Kausalität ist immer noch die eigentliche Fundamentale bei der Zeitrichtung (denn sie bestimmt ja letztendlich das globale Systemverhalten und damit auch den thermodynamischen Zeitpfeil). Die Größe der Entropie kommt zurecht in der SRT, ART und in weiten Teilen auch in der QM (außer z.B. in der Stat. Physik/Thermodynamik und evtl. noch beim Punkte der Dekohärenz) an keiner Stelle vor. "Nachträgliche" Unterscheidbarkeit von Zuständen ist kein notwendiges oder hinreichendes Kriterium für die Angabe einer Zeitrichtung im Sinne der Kausalität.
Und schon brummt mir wieder der Kopf. Danke für den interessanten Vortrag. In was wird die kinetische Energie bei der Ausdehnung des Universums nun umgewandelt? Wie ändert oder beeinflusst diese Energie die Raumzeit?
Ich habe es so verstanden. In Lage Energie bzw Ortsveränderungsantrieb. Nur...!!! Dann wäre es nicht so, dass ständig neu entstehendes Vakuum die Galaxien auseinander drückt, sondern daß der Forttrieb das Vakuum hinter sich herzieht. Das kommt mir befremdlich vor. Das ganze Raumzeit Volumen wird ja mehr. Es ist ein großes Rätsel für mich.
Super Vortag! Äußerst kompetenter Dozent, den ich gerne öfter zusehen würde! Ich habe 2 Fragen für den Kommentarcheck: 1.) Das Universum als Ganzes soll ja nach Einstein in sich geschlossen sein, also wie die Oberfläche einer Kugel. Dies konnte bisher nicht belegt werden, da das Universum bisher ziemlich flach erscheint. Hätte diese Möglichkeit eines geschlossenen oder eines offenen Universums (also ein sich im Mittel flach, ausdehnendes) irgendwelche Auswirkungen auf die Betrachtung bzw das vorgetragene Ergebnis des Videos? 2.) Könnten sie gemachten Erläuterungen des Videos anhand eines konkreten Beispiele besprochen werden? Ich schlage hier das Erde-Mond-System vor! Der Mond rotiert bereits gebunden mit der Erde, bremst die Erde langsam ab und dadurch vergrößert sich allmählich der Abstand dieser Himmelskörper. Welche Aspekte dieses Systems unterliegen nun welchen Symmetrien? Das ist für mich aktuell noch etwas unklar.
Außerhalb des Universums ist eine undeliche Dichte das bedeutet es kann auch keine Strahlung oder irgendetwas dort durch erst wenn ein Universum ensteht ensteht dieser Raum Zeit weil die Dichte abgenommen hab
Inhalt super. Ich habe ca 1970 Physik studiert, da wurden die Theorem von Emmy Noether kurz erwähnt "die gibt es...". Ich fand das unglaublich interessant, habe aber in der Physikbibliothek fast nichts darüber gefunden, in der Mathe wohl, aber nur ihre mathematischen Arbeiten. Es zwar ist klar, dass Herr Bartelmann die Arbeiten von Noether schätzt, aber "Frau Noether" ist sehr eigenartig. Haben Herr Einstein und Herr Heisenberg ... Es heißt in der Wissenschaft korrekt "Noether hat gesagt" oder, wenn man betonen will, dass es nicht Willi Noehter ist, gelegentlich mal "Emmy Noether hat gesagt".
Mal ne ganz komische Frage, ein Freund hat mir ein Video geschickt wie er ein grashüfper auf der Felge von sein Fahrrad hatte jetzt beschäftige ich mich damit herauszufinden wieviel g Kräften dieser grashüfper aushalten musste wenn er ( jetzt einfach mal in Raum geworfen) mit 20 kmh gefahren ist, wie rechnet man sowas was muss man alles berücksichtigen ( Größe der Felge etc) wie bringt man das in eine Formel das würd mich brennend interessieren und ich kann mir nicht weiter helfen :D vielleicht ein paar schlaue Köpfe da draußen ?
Schade, dass niemand geantwortet hat. Dabei ist die Frage gar nicht so schwer zu beantworten. Also: Auf den Grashüpfer hat während der Fahrt eine (Zentrifugal-) Kraft gewirkt und zwar aus den beiden Umständen heraus, dass der Grashüpfer (a) eine Masse hatte die auf dem drehenden Rad (b) eine Richtungsänderung erfahren hat. Für jede Richtungsänderung einer Masse ist eine Kraft erforderlich. Normiert man diese Kraft auf die Erdbeschleunigung, so erhält man die sog. "G-Kräfte" also eine dimensionslose Angabe die einen Faktor relativ zum eigenen Gewicht auf der Erde darstellt (= Masse mal Erdbeschleunigung). Soweit die Theorie. Zur Praxis: Die Zentrifugalkraft "Fz" hängt ab (a) der Masse "m" des Grashüpfers, (b) dem Radius "r" auf seiner Kreisbahn und (c) seiner Geschwindigkeit (entweder in Form einer Bahngeschwindigkeit "v" oder einer Winkelgeschwindigkeit "w" ... was man eben gerade zur Hand hat). Es gilt Fz = m * v^2 / r für die Bahngeschwindigkeit oder Fz = m * w^2 * r für die Winkelgeschwindigkeit. Wollte man die Kraft in der Einheit "Newton" haben, dann müsste man nun die Masse des Grashüpfers wissen. Da Sie aber die dimensionslose G-Wert mit der Pseudoeinheit "g" wissen wollen, brauchen wir diese nicht (sie wird sich in der Berechnung heraus kürzen). Wenn der Grashüpfer nahe am Mantel des Rades saß, hatte er die gleiche Bahngeschwindigkeit wie das Rad, nämlich 20 km/h bzw. 5,56 m/s. Der Umfang eines Reifens vom Typ 28-622 beträgt etwa 2,13 m und somit beträgt sein Radius etwa 0,34 m. Jetzt müssen wir nur noch einsetzen: G-Wert = (m * (5,56 m/s)^2 / 0,34 m) / (m * 9,81 m/s^2) = 9,27 g.
Schön und gut, aber woher kommt nun die Energie für die Expansion des Universums konkret? Kommt die aus der dunklen Energie? Oder kommt die von außerhalb des Universums? Der Vortrag klang erstmal sehr verständlich, aber eben nur allgemein gehalten und nicht konkret auf unser expandierendes Universum angewandt?
Wenn ich das jetzt rchtig verstanden habe wird ein Teil der Energie vom Universum für dessen Wachstum (Expansion) aufgewendet und steht nicht mehr innerhalb des Universums zur Verfügung. Für einen Betrachter ausserhalb des Universums bliebe aber demnach die Gesamtenergie des Gesamtsystems "Universum" erhalten. Ist das rchtig? Was ist denn mit der "Dunklen Energie" von der man immer wieder hört? Wo taucht sie in der Bilanz auf?
Die Energie steht eben doch zur Verfügung, nur eben als potentielle Energie. Insofern gilt der Energie-Impuls-Erhaltungssatz zumindest innerhalb des gleichen Referenz-Systems. Die drollige andere Konsequenz ist aber, dass abhängig vom Referenz-System die beobachtete Gesamt-Energie im Universum verschieden ist.
Soweit ich den Vortrag verstanden habe, gilt die Energie-Impuls-Erhaltung für das Univetsum, auch wenn es deutlich komplexer ist, als in der klassischen Physik. Die Dunkle Energie ist ein Teil der gesamten Energie-Impuls-Menge im Universum. Kann man das Universum von außen betrachten? Ist das Universum nicht "Alles"?
Ich habe da noch eine Frage: Energie krümmt den Raum (stark vereinfacht). Wenn jetzt Energie für die Expansion des Universums aufgewendet wird nimmt dann die Krümmung ab?
Die Krümmung nimmt mir fortschreitender Expansion deshalb ab, weil die Energie zunehmend verdünnt wird. (Zumindest ohne Berücksichtigung der Dunklen Energie).
Ja sie bleibt konstant die Dichte des Universums Weil außerhalb des Universums ist ja auch Energie nur halt so unendlich dicht das da kein Raum und Zeit enstehen kann also das bedeutet es muss immer ein Universum oder mehrere geben haben und die verschiedenen Universen nehmen sich halt sozusagen die Energie und geben sie wieder zurück
Vielen Dank für Ihre ausführliche Erklärung der Energie-Impuls-Erhaltung. Demnach kann ich aber doch Recht haben, dass die Gesamtheit aller abgestrahlten elektromagnetischen Wellen im Universum zur Beschleunigung der Ausdehnung führt. Schließlich muss ein Photon frei nach Pound&Rebka bei der Passage an einem massereichen Objekt (Galaxie etc) erst durch Frequenzerhöhung Energie gewinnen und beim Verlassen des Potentialtopfes wieder Energie in Form einer Frequenzerniedrigung wieder verlieren - aber je nach Bewegungsrichtung Photon zu Galaxie entweder Energie hinzugewinnt, oder in Form eines winzigen Impulses abgeben, der dann bei der gigantischen Anzahl an Photonen etc. zu Bewegungen in die überwiegende Richtung führen muss (siehe Swing by Manöver und Impulzerhaltungssatz). Wenn man dann von einer Kugelform des Universums ausgeht, müssen diese vorherrschenden Impulse zu einer Bescheunigung nach außen führen. Und dies würde den Kreis dann schließen, weil eine Beschleunigung des Universums seit Ende der dunklen Zeitalters begann... ab diesem Zeitpunkt konnten sich diese elektromagnetischen Wellen ausbreiten und die Expansion wieder beschleunigen... Beste Grüße B. Tebbe P.s. Und Photon etc haben in Bewegung Masse aufgrund ihrer Geschwindigkeit... ( www.frustfrei-lernen.de/quantenphysik/photon.html )
Dann müsste sich ein theoretisches Zentrum aber schneller ausdehnen als Randbereiche wegen der höheren Photonendichte im Zentrum - aber das Gegenteil ist der Fall. Entweder das Universum ist in sich gefaltet oder diese Theorie kann nicht stimmen.
Andreas Szostak Das ist falsch, denn der innere Bereich wird von den von außen nach innen gerichteten Wellen wieder gebremst...sozusagen „Gegenlicht“... Dieses Gegenlicht wird nach außen hin immer schwächer, die ankommende Strahlung von innen und sogar von der gegenüberliegenden Seite immer mehr. Dies führt dazu, dass sich eben die Außenbereiche immer schneller entfernen... LG und danke für die konstruktive Kritik B. Tebbe
Andreas Szostak Noch ein kleiner Zusatz... Das Universum dehnte sich außerdem schon aus. Es kam zwar zu einer Verlangsamung, aber die nach außen gerichtete Bewegung gab es ja noch. Dies wurde dann nur noch durch die Impulse der vorbeiströmenden Wellen verstärkt. Wenn es gar keine Ausdehnung im Vorfeld mehr gegeben hätte, wäre die Entwicklung des Universums vielleicht, oder sogar wahrscheinlich anders verlaufen. Da aber die nach außen gerichtete Expansion noch abgemildert vorhanden war, wurde diese aller Wahrscheinlichkeit nach durch all diese Impulse nach außen verstärkt. LG B. Tebbe
Was hat denn Andreas da für ein Zeichen auf dem T-Shirt? Habe es als klingonisches Schriftzeichen identifziert, aber bin mir unsicher. Weiss jemand mehr?
Mathematisch ist die Sache simpel: Die allg. Relativitätstheorie wird durch eine System partieller Dgls beschrieben, zu welchen man Erhaltungsgrößen finden kann, wenn man den mathematischen Aparat richtig anwedent. Die Herausforderung ist jetzt, diesen Erhaltungsgrößen eine anschauliche, physikalische Bedeutung zu geben.
Also hab ich deswegen die physikalische Anschaulichkeit vermisst? Geschweige denn Beispiele über nicht symmetrische Systeme in denen die Erhaltung nicht zutrifft.
@@BBFPV Was war da nicht anschaulich? Es ging ja erst mal nur um den Zusammenhang zwischen Erhaltungssätzen und Symmetrien, vornehmlich im Zusammenhang mit der Newtonschen Mechanik. Mathematik war noch gar nicht im Spiel. Normalerweise wird ein guter(!) theoretischer Physiker mindestens 10 Tafeln mit komplizierten Rechnungen vollschreiben und dann am Ende lächelnd erklären, was das Ergebnis physikalisch bedeutet. Ein Mathematiker wird es bei den 10 vollgeschriebenen Tafeln belassen. Ein Beispiel für ein System, das nicht invariant unter Zeittransformationen ist, ist schnell gegeben: ein Kochtopf, der auf die heiße Herdplatte gestellt wird. Für das System Kochtopf ist es nicht egal, zu welchem Zeitpunkt man es betrachtet und für den Kochtopf als System gilt keine Energieerhaltung. Sein Inhalt wird immer heißer.
@@tunichtgut5285 Ein Kochtopf ist auch kein geschlossenes System. Man kann hier sehr wohl eine Billanzhülle definieren und die zugefügten und abgegebenen Wärme- und Massenströme, die Entropie zumahne usw. bestimmen. Die Analogie zum expandierenden Universum sehe ich aber nicht. Erklär mir doch noch mal bitte in eigenen Worten was das "Ergebnis physikalisch bedeutet."
@@BBFPV Du wolltest ein System, bei dem eine Invarianz fehlt und daher der zugehörige Erhaltungssatz. Kochtopf auf Herdplatte. Was meine ich mit physikalischer Interpretation? Kochtopfbeispiel: mathematisch würde man feststellen, daß die Gleichungen bzw. die Hamiltonfunktion, die die Dynamik des Systems Kochtopf beschreiben eine explizite Zeitabhängigkeit enthalten. Ergo fehlt die Zeitinvarianz und damit die zugehörige Erhaltungsgröße, die aus dem Nöthertheorem folgen würde. Ende der mathematischen Betrachtung. Die physikalisch Interpretation wäre, daß die Erhaltungsgröße die Gesamtenergie des Systems ist und es Zu- und Abflüsse gibt, weil es kein geschlossenes System ist. In diesem Fall ist die physikalische Interpretation natürlich einfach. Was das expandierende Universum angeht: da kommt hoffentlich noch einiges nach. Wir sind jetzt soweit, daß die Einsteinschen Feldgleichung Erhaltungsgrößen haben, die aber komplexer sind als in der Newtonschen Mechanik. Ergo müssen diese auch in für das gesamte expandierende Universum gelten, da dieses ja durch die Feldgleichung beschrieben wird. Ein paar Folgen wird es das schon noch brauchen, um da zu vertiefen.
Ha ha.... jetzt kann ich wieder ruhiger schlafen. Super erklärt, speziell der Bezug zur SRT. Meine Rede, wer an der Energieerhaltung dreht, kippt die SRT und ART. Das die Raumzeit in die Energiebetrachtung einbezogen wird, sollte noch ein wenig Erläutert werden. Auch mal die Energieerhaltung von Elementarteilchen betrachten. Der Spin scheint auch ein relativistische Betrachtung zu verdienen. Super Prof. schaut hier ruclips.net/video/3lPVEzLAuhI/видео.html ein Q and A zum Thema Dunkle Materie und Dunkle Energie von ihm.
Super Vortrag. Aber gilt das alles auch für ein beschleunigt expandierendes Universum? Ich dachte bisher, die dunkle Energie wurde ad hoc eingeführt, um die globale Energieerhaltung zu retten. Und übrigens die Abkühlung eines expandierenden Gases hatte ich bisher auch anders verstanden. Die Energiedichte verringert sich claro, aber wegen Lageenergie, really? Sorry für das Nachhaken, ich finde den Vortrag wirklich sehr gut, bei mir tauchen nur immer wieder kritische Fragen auf. Danke!
In der Hoffnung, dass der Kommentarcheck die eine oder andere Frage berücksichtigt: 1. Welcher Symmetrie unterliegt nun das physikalische System "expandierendes Universum", damit hierin die gemeinsame Energie-Impuls-Erhaltung gilt? 2. Herr Bartelmann hat erklärt, dass für das expandierende Universum der gemeinsame Energie-Impuls-Erhaltungssatz gilt, wenn man die Raumzeit mit in die Energiebilanz einbezieht. Diese Berücksichtigung würde doch dann durch den Energie-Impuls-Tensor stattfinden, d.h. hier wird dann alle Materie, alle elektromagnetische Strahlung und diese Energie der Raumzeit einfließen? 3. Nun expandiert das Universum aber beschleunigt. Woher kommt diese zusätzliche Energie? Wie meine Vorredner würde ich mir auch wünschen, dass Herr Bartelmann öfter auf diesem Kanal zu konkreten kosmologischen Themen zu Worte kommen kann. Vielleicht könnt Ihr ihn dazu überreden :-) Seine Äußerungen sind klar formuliert und pädagogisch wie didaktisch schlüssig aufgebaut. Ihn habe ich zum ersten Mal 2012/2013 an der Bochumer Sternwarte in einem Übersichtsvortrag zum heißen Urknallmodell gehört. War für mich ein echtes Erlebnis, weil ich viel verstanden habe.
"Diese Berücksichtigung würde doch dann durch den Energie-Impuls-Tensor stattfinden, d.h. hier wird dann alle Materie, alle elektromagnetische Strahlung und diese Energie der Raumzeit einfließen?" Ja, aber immer daran denken: Die Beziehung ist gleichberechtigt wechselseitig (und dazu noch nichtlinear...). "3. Nun expandiert das Universum aber beschleunigt. Woher kommt diese zusätzliche Energie?" Aus dem antigravitativen Potential der dunklen Energie. Stimmt natürlich nur bedingt, da es der Raum an sich ist, der expandiert und das entsprechende Potential qualitativ nicht mit den Potentialen der ART zu verwechseln ist. Der genaue Ursachenhintergrund zur dunklen Energie ist aber halt, wie das Wort schon sagt, dunkel. Man muss nur hier klar differenzieren zwischen zeitlich variablem Anteil der dunklen Energie und potentiellem Energiefluss in das System Universum. Letzterer ist durch die dunkle Energie auf sichtbare/dunkle Materie (im thermodynamischen Sinne) nicht gegeben, sondern eben eine Eigenschaft des Raumes/der Raumzeit selbst. Daher ist wie im Video dargestellt unter thermodynamischer Betrachtungsweise zusammen mit der ART die Energie erhalten.
Urknall, Weltall und das Leben Hallo Herr Gassner, würde sich ein Einstein-Bose-Kondensat aus Antimaterie analog verhalten, zu den beobachteten Effekten die wir von Suprafluids aus Materie kennen? Diese Frage brennt mir seit Jahren auf der Seele. Danke
Hallo Sven L., würde irgendetwas aus Antimaterie sich in dieser Welt anders verhalten als Materie, nur weil wir das eine Materie und das andere Antimaterie nennen? Das Universum nimmt keine Rücksicht darauf, welche der beiden Formen wir wie nennen... Grüße Josef M. Gaßner
Hallo liebes UWL-Team, kann mir das Folgende bitte mal jmd. erklären: Warum wurde und wird so ein Hype daraus gemacht, als entdeckt wurde, dass weiter entfernte Objekte sich schneller entfernen? Falls sich nämlich der Raum gleichmäßig überall ausbreitet, ist doch logisch, dass dies der Fall sein muss, da der innere Teil dieser "Sphäre" doch auch Platz einnimmt und so die Ausdehnungsgeschwindigkeit zum Rand hin stetig anwachsen muss! Die nach außen beschleunigte Raumausdehnung ist somit doch nur eine Konsequenz aus der allgemeinen Raumausdehnung. PS: Ich habe diese (naive?) Frage auch beim Terra X Kanal gestellt und bin auf eure Antwort sehr gespannt! Liebe Grüße aus dem Spessart...
Hallo Horst, in der allgemeinen Relativitätstheorie gibt es auch Friedmann-Universen, die linear expandieren. Theoretisch möglich sind viele Expansionsformen. Im Jahr 1998 wurde anhand der Beobachtungen von Supernovae vom Typ Ia klar, dass unser Universum beschleunigt expandiert. Das wurde seither immer wieder bestätigt. Erklärt wird das merkwürdige Verhalten mit der kosmologischen Konstante Lambda, die eine Form von Dunkler Energie darstellt. Gruß Andreas
Die durchschnittliche Erkaltung des Universums auf "Staubteilchenebene" ist nach der Analogie mit dem Reifen gut zu verstehen. Allerdings konnte ich mir nach diesem Video dennoch nicht erschließen, wie die Rotverschiebung von elektromagnetischen Wellen aufgrund der Expansion des Raums ins Konzept der Energieerhaltung unter Bezugnahme Einsteins funktioniert. Dass die Ausdehnung des Raums selbst Teil der Energiebilanz ist, wurde ja spätestens gegen 35:10 geklärt. Aber Rotverschiebung und die Expansion des Raums wurden nicht in einen Zusammenhang der Energiebilanz gebracht, weswegen ich vermute, dass hier was anderes im Gange ist (und die Expansion vollständig mit der dunklen Energie zu erklären sei). Ein ähnlicher Kanal hat dies kurz als Antwort zu einem Kommentar gegen Ende des Videos angerissen: [1] ruclips.net/video/rzB2R_qiC28/видео.html mit folgenden Quellenbezügen: [2] www.preposterousuniverse.com/blog/2010/02/22/energy-is-not-conserved/ [3] math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html Leider reichen meine Physik-, Mathematikkenntnisse und mein Verständnis (womöglich auch der englischen Sprache) nicht aus, um die Antwort und ihre Herleitung zu verstehen. Kann hier jemand einem Laien vielleicht unter die Arme greifen? :) Edit: Auszug aus [3]: " *Expansion of the universe leading to cosmological redshift* _The Cosmic Background Radiation (CBR) has red-shifted over billions of years. Each photon gets redder and redder. What happens to this energy? Cosmologists model the expanding universe with Friedmann-Robertson-Walker (FRW) spacetimes. (The familiar "expanding balloon speckled with galaxies" belongs to this class of models.) The FRW spacetimes are neither static nor asymptotically flat. Those who harbor no qualms about pseudo-tensors will say that radiant energy becomes gravitational energy. Others will say that the energy is simply lost._ " -- Kann es sein, dass diese Peusdotensoren Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion ist, weshalb die selbe Frage mit zwei vermeintlich unterschiedlichen Erklärungen ([3]: Energie geht verloren; dieses Video: Raumzeit geht in die Energiebilanz mit ein) beantwortet wird?
Ick hab ooch keene Ahnung. Aber ick vermute, wenn man über diese Dinge zu viel nachdenkt, kann man sich gleich einen Platz in der Geschlossenen reservieren. Kosmologen haben haben es seit 5 jahren aufgegeben, eine entsprechende Vorstellung zu vertreten,. Kann ich verstehen.
Ohne jetzt auf die links konkret eingegangen zu sein, mal ein paar Anmerkungen zu diesem Zitat: "Those who harbor no qualms about pseudo-tensors will say that radiant energy becomes gravitational energy. Others will say that the energy is simply lost." Ich versteh nicht so ganz, wieso da "gravitational energy" steht. Die Energieumsetzung der dunklen Energie hat mit Gravitationsenergie doch erstmal wenig bis nichts zu tun oder versteh ich den Kontext nicht so ganz? Leider bleibt der Artikel an dem Punkt sehr unkonkret. Der gängige Ansichtsstand hier ist halt derzeit, dass der Energieverlust der Photonen durch die Wirkung der dunklen Energie in der Expansion genau ausgeglichen wird. Das ganze steht und fällt natürlich mit der Frage, in wie weit dunkle Energie gleichberechtigt in den Kontext des Systems Universum (abgeschlossen? zeitlich unveränderlich im Gesamtkontext? ja/nein?) eingebunden werden kann. "Kann es sein, dass diese Peusdotensoren Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion ist," Mathematisch gesehen ist deren Definition eindeutig und klar. Die Frage ist eher, ob sie für alle Zeiten in der aktuellen Form in der ART so Bestand haben werden.
PS: Ok, mit "gravitational" meint man hier offensichtlich das antigravitative Potential der dunklen Energie. Stört mich hier aber, weil man diese beiden Phänomene eigentlich in dem Kontext strikt voneinander trennen muss.
Schöner Vortrag des Herrn Bartelmann! Bemerkenswert ist auch der Prolog von Andreas Müller, in welchem er eine eigene Fehleinschätzung einräumt. Offenbar bezieht sich seine Bemerkung auf seinen Vortrag "10 Irrtümer zur Urkanlltheorie" vom Dezember 2018. (Ich errinnere mich, denn Ich hatte damals einen dahingehenden Kommentar hinterlassen). Fals es noch einen Kommentarcheck geben sollte, interessieren mich zwei Fragen: 1. Könntet ihr bitte etwas ausführlicher erläutern, was ein Killing-Vektorfeld ist. (Mit dem Begriff Raumzeit kann ich noch etwas anfangen.) 2. Das Wort "kosmologische Konstante, alias Dunkle Energie" ist im Vortrag nicht gefallen. Gelten die genannten Konsequenzen für Erhaltungsgrößen auch mit kosmologischer Konstante?
Hallo Hugo Paul, ja, ich hatte damals (im UWL-Video "10 Irrtümer zur Urknalltheorie") auf der Basis von Gesprächen mit Kosmologen und meinem eigenen Verständnis behauptet, dass die Energie des Universums nicht erhalten ist. Nun führt Prof. Bartelmann aus, dass sie erhalten ist und begründet das auch. Das Spannende an der Grundlagenforschung ist, dass wir künftig vielleicht neue Erkenntnisse gewinnen werden und unsere Aussagen zur kosmischen Energieerhaltung erneut revidieren müssen. Unser Wissen ist immer nur vorläufig! Zu Ihren Punkten noch: 1. Es ist ein recht hohes Niveau, aber bis dazu ein weiteres Video kommt, schauen Sie doch bitte mal hier: www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_k03.html#kill www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_s10.html#sym www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_i02.html#isometr 2. Die kosmologische Konstante ist nach unserem heutigen Verständnis eine mögliche Realisierung von Dunkler Energie, nämlich eine, die zeitlich nicht variiert. Weitere Formen: Quintessenz, kosmische Strings, Phantom-Energie - finden Sie auch in meinem o.g. Weblexikon. Gruß, Andreas Müller
@@UrknallWeltallLeben Zu 1. Danke, die Artikel werde ich mir anschauen. Zu 2. "Die kosmologische Konstante ist nach unserem heutigen Verständnis eine mögliche Realisierung von Dunkler Energie..." Ja, das ist mir bekannt. Meine Frage war aber, ob es dadurch in der Theorie einen Einfluss auf die Erhaltungsgrößen gibt. Aktuell versuche ich, die ART zu begreifen. Gute Literatrur gibt es genug. Aber ich denke nicht, dass ich es in diesem Leben schaffe, mir diese Fragen selbst zu beantworten.
Hallo Hugo Paul, die kosmologische Konstante ist ein Zusatzterm in der Feldgleichung und ein Skalar. Die von Prof. Bartelmann angesprochene verschwindende kovariante Ableitung des Energie-Impuls-Tensors (also dessen Divergenzfreiheit) ist in Einsteins Theorie „fix eingebaut“ und von der kosmologischen Konstante unberührt. Meine Buchempfehlung: Ray d‘Inverno, Einführung in die Relativitätstheorie. Auch als engl. Original erhältlich. Aber Vorsicht: Der Name ist Programm! 😉 Gruß, Andreas Müller
32:57 Warum ziehen sich Gasteilchen aufgrund elekromagn. Wechselwirkung an, meint er hier nicht Gravitation? Ansonsten klasse D`dargestellt. Aber nochmal zum Nachvollziehen. Verstehe ich das richtig, die Raumzeit nimmt die Energie auf in Form von potentieller Energie? Also je höher die Ausdehnung und die Entropie um so mehr "Geometrische-Energie"? Und das heißt, je flacher das Universum um so energetischer seine Geometrie? Kann man das so sagen, oder was ist falsch daran?
Erst war da kein Raum, in dem was passieren könnte-und leider auch keine Zeit, in der es geschehen hätte können. Und dann hats geknallt. Und Raum-zeit und Energie-Masse und die dazugehörigen Gesetze der Physik waren da! Wenn man aus Nichts Alles machen kann, dann kann es geschehen-muss geschehen-daß Alles sich ganz, ganz plötzlich wieder in Nichts verwandelt. Also Vorsicht, bitte!! (Ohgottogottogottt, selbst im Mittelalter hatten sie vernünftigere Theorien...)
@@Nallah108Raum und Zeit gab es schon immer ….der Urknall war wahrscheinlich eine Vakuumfluktuation und damit ein Ereignis Eintritt muss Zeit vergehen denn Zeit=Veränderung und eine Vakuumfluktuation ist eine Veränderung….
Er sagt doch klar die Theorie ist so konstruiert das E erhalten bleibt, deswegen kann er auch auf nichts anderes kommen. Möchte nicht respektlos sein, aber er sagt am Anfang wie wir es verstehen können in der Theorie. Aber er kann nicht sagen wie es in der Realität ist. Bitte richtig verstehen ...
Bitte nicht lokal mit global verwechseln! Hier spielen zwei paar Schuhe rein, die Erhaltung im lokalen (ART, Riemann, differentialgeometrisch hauptsächlich fundiert) und die quasithermodynamische Betrachtung im Globalen. Wie es "wirklich" in der Realität im Zweifel ist, kann keine Theorie sagen. Es kann auch sein, dass die Wirkung der dunklen Energie auf das beobachtbare Universum noch ein paar andere Effekte aufweist, die wir noch nicht kennen. Aber das ist ein Grundproblem der Physik, quasi jeder Naturwissenschaft selbst, sie ist halt evidenzbasiert.
@@Petrucciation1 ich denke so das logischsten ist einfach wenn etwas undichter ist als diese Grundmasse enstehen dort erst die Grund gesetzte der Physik also Anziehungskraft und Energie Umwandlungs Gesetz
Es gibt tatsächlich verschiedene Antworten, z.Bsp. hier Tamara Davis: people.smp.uq.edu.au/TamaraDavis/papers/SciAm_Energy.pdf oder hier Sean Carroll: www.preposterousuniverse.com/blog/2010/02/22/energy-is-not-conserved/ Die Unterschiede beruhen hauptsächlich darauf, ob und ,wenn ja, wie man sich eine Gesamtenergie des Universums definiert. Alle diese Antworten sind in der Wissenschaft natürlich vorläufig bis in der gesuchten Quantengravitationstheorie, dem sequel zur ART, die Frage noch mal gestellt wird. Wenn die Begriffe von Raum und Zeit in einer solchen Theorie neu zu verstehen sind, entsprechend dem berühmten Zitat von Matvei Bronstein, dann auch Zeittranslationsinvarianz und damit Energieerhaltung. (Matvei Bronstein (1936):The elimination of the logical inconsistencies connected with this [his thought experiments] requires a radical reconstruction of the theory, and in particular, the rejection of a Riemannian geometry dealing, as we see here, with values unobservable in principle, and perhaps also the rejection of our ordinary concepts of space and time, modifying them by some much deeper and nonevident concepts. Wer’s nicht glaubt, bezahlt einen Taler.)
Nachdem eine Diskussion zu diesem Thema im Forum ausbleibt, (alle zumindest halbwegs an diesem Thema interessierten User scheinen aus dem Forum raus zu sein), nochmals eine Rückmeldung von mir: Die Frage nach der Energieerhaltung im Universum wird in diesem Video durch Professor Bartelmann meines Erachtens nicht zufriedenstellend beantwortet, weil er einen großen, nicht wirklich nachvollziehbaren Sprung von der lokalen, beobachterabhängigen Energieimpulserhaltung in der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer Gesamtenergie des Universums im Kosmologischen Standardmodell macht. Zur Beantwortung der Frage nach der Gesamtenergie des Universums scheint es mir zwei Strategien zu geben: Man versucht unter Verwendung von Pseudotensoren wie dem Landau-Lifshitz- Tensor diese im Rahmen der Relativitätstheorie direkt zu berechnen. Wegen der Koordinatenabhängigkeit dieser Pseudotensoren besteht das Problem, dass die Ergebnisse solcher Berechnungen uneindeutig sind. Oder man umgeht die Schwierigkeiten einer direkten Berechnung und geht die Frage überhaupt erst im Rahmen des unter vereinfachenden Annahmen auf der Allgemeinen Relativitätstheorie beruhenden Kosmologischen Standardmodells an. Auch hier bleiben Zweifel an der Zulässigkeit der Annahmen, insbesondere der Zusatzannahmen im Sinne eines „protective belt“ a la Lakatos von Dunkler Materie, Dunkler Energie und Inflation, und damit an der Validität des Ergebnisses. Mir scheint, für eine eindeutige lückenlose Herleitung einer Gesamtenergie des Universums bedarf es eines bevorzugten Bezugssystems. Gruß, Lulu
Ich hätte mal eine Frage, könnte man die Ruheenergie von einer Masse irgendwie auf die Energie zurückführen, die diese Masse wegen der Auswirkung auf die Krümmung der Raumzeit hat? Weil wenn ich diese Masse vollständig in Energie verwandle, krümmt diese ja nicht mehr den Raum oder? Also setze ich damit quasi die Energie frei die vorher in der Raum-Zeit gespeichert war oder so? Ok ich habe nochmal gegoogelt (Energie-Impuls-Tensor) und wie ich das verstanden habe krümmt auch eine elektromagnetische Welle die Raum-Zeit, wenn ich nun also meine Masse durch Annihilation in Energie also eine Welle zerstrahle könnte man dann sagen das ich die Ruheenegie in Strahlungsenergie und potentielle Energie umwandle? Wobei die potentielle Energie mit der Zeit zunimmt da sich da sich die Welle in Bezug zum Ursprung immer weiter entfernt und dadurch Rotverschiebt?
Bedenke aber, wenn man Masse zuerstrahlt, dann ist die Strahlung zwar schnell auf ein großes Volumen verteilt, jedoch krümmt sie die Raumzeit noch immer.
@@hugopaul5722 Ja wie gesagt meine erste Annahme war falsch. Mir war nicht bewusst das auch eine elektromagnetische Welle den Raum krümmt. Aber was hälst du von der Anschauung das sich die Strahlungsenergie langsam in pot. Energie umwandelt (eben weil der Raum weiterhin gekrümmt wird) umso weiter die Welle sich vom Ursprungspunkt entfernt und somit Rotverschiebt? Wäre das nicht auch eine Erklärung für die Lichtermüdung? Weil ich habe mal bei Wikipedia geschaut dort gibt es nicht diese Anschauung, aber wäre ja eig eine logische Konsequenz, wenn der Raum weiterhin gekrümmt wird und sich das Licht mit c ausbreitet muss ja die Energie dafür woherkommen und das wäre quasi die Energie die das Licht verliert in dem es rotverschoben wird.
@@Thori45 Hallo Thori45, Ja, es gibt in der ART auch eine gravitative Rotverschiebung. Diese tritt ein, wenn Licht gegen ein Gravitations-Potential (also von der Masse weg) läuft. Soweit man in der ART die Gravitation geometrisch durch eine Raumkrümmung beschreibt, heißt das, das Licht läuft in ein Gebiet mit geringerer Raumkrümmung. Wenn Licht massive Himmelskörper verlässt, dann ist der Effekt sogar messbar sein. Schau mal hier: de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Gravitative_Rot-_und_Blauverschiebung Auf großen Skalen ist das Universum nach heutigem Wissen jedoch flach. Das heißt, es gäbe keine entsprechende Lichtermüdung. Diese Erkenntnis war in der Wissenschaft unerwartet. Zur Erklärung wird gern die Theorie der inflationären Phase bemüht. Diese Theorie ist in meine Augen so ziemlich das Abenteuerlichste in der Kosmologie.
@@hugopaul5722 Ok danke. Sehr interessant. Allerdings wird dort mit der Zeitdilatation Argumentiert. Meine Sichtweise war ja eine andere. Ist das also gleichwertig? Oder ist meine Sichtweise falsch? Wenn ja warum? Mit flach ist gemeint das die Energie gleich null ist? Weil selbst wenn es flach ist und die Energie nicht null wäre würde es ja wenn ich mich vom Zentrum entferne eine Abnahme der Energiedichte sprich Gravitation geben wodurch das Licht durch die Zeitdilatation bzw in meiner Anschauung durch pot. Energie Rotverschoben würde. Nur wenn das Universum insgesamt keine Energie hätte und damit auch als Gesamtsystem keine gravitative Wirkung hätte würde trete dieser Effekt nicht auf oder?
@@Thori45 Deine Ansicht ist schon ganz richtig. Wenn das Univerum eine positive mittlere Energiedichte besitzt, so führt das zu einer positiven mittleren Raumkrümmung. Aber diese Raumkrümmung wird auf großen Skalen nicht beobachtet. Das ist ja zur Zeit das Unverstandene in der Kosmologie.
Vielen Dank für den ineressanten Beitrag. Er hinterlässt bei mir allerdings ein paar mulmige Gedanken und mehr Fragen als Antworten - aber ich denke, das ist auch nicht unerwartet: 1) Jemand sollte dringend dafür sorgen, dass die Erhaltungssätze global gelten, sonst wird mir schlechtt! (Hier spricht mein zynisches, konservatives Physiker-Ich.) 2) Dass die Energie- und Impulserhaltung vom Beobachter abhängig ist - geschenkt. Wer geschluckt hat, dass die Zeit relativ ist und Energie in der Lage ist, die Raumzeit zu krümmen, der hat damit auch keine Probleme. (Hier spricht mein modernes Physiker-Ich.) 3) Ist es möglich, unter Ausnutzung von Asymmetrien in großem Maßstab Energie zu gewinnen? Also im Sinne eines Kreisprozesses, bei dem am Ende ein Energieüberschuss erzielt werden kann? Und ich bin mir im Klaren, dass der Begriff "Kreisprozess" nicht gerade für "Asymmetrie" steht. ;) (Hier spricht mein besorgtes Physiker-Ich). 4) Wäre der vorgenannte, dritte Punkt ggf. ein Erklärungsansatz zur "verlorenen Information" in Schwarzen Löchern? Wo sonst spielen Krümmung der Raumzeit und Symmetriebruch eine so große Rolle ... (Hier spricht mein utopisches Physiker-Ich.)
Fällt mir jetzt erst auf: offensichtlich (coronabedingt?) keine Zuhörer anwesend! Umso größer ist die Lebendigkeit und Leistung zu bewerten, denn ohne Präsenzhörerschaft ist kein akustisch-visuelles Fedback da und alles für den Dozenten viel schwieriger! Chapeau!
TTsseeTT hat es schon erwähnt. Sean Caroll widerspricht der Energieerhaltung. Gilt sie nur für "normale" Energie so wie im Video erläutert? Oder lässt sich die dunkle Energie da auch einbauen? Eine mir bekannte Erklärung ist die Asymmetrie der Expansion. Daher kommt das Noether Theorem nicht zur Anwendung. Stimmt das so? Sehr guter Vortrag ansonsten!
Ich hab das so verstanden: Die Energie bleibt bei der Ausdehnung des Universums konstant. Zwar verringert sich die thermische Energie (das All wird kälter), aber dafür fließt Energie in die Raumzeit. Dass die Raumzeit etwas mit potenzieller Energie zu tun hat, kann man an den Bildern sehen, auf denen die Sonne in einer Kuhle einer Art Gummimatte liegt. Sie liegt tiefer als die darum kreisende Erde, das ist das Äquivalent zu potenzieller Energie.
Weitere Frage, wie sieht es aus mit der Entropiezunahme des Universums, und zwar a) im kosmologischen Standardmodell und b) in einem Modell mit kontinuierlicher Materieerzeugung? Bei b) denke ich an Ansätze wie den hier von I.Prigogine und J.Geheniau www.pnas.org/content/pnas/83/17/6245.full.pdf
Hallo liebes UWudL Team wiedermal ein spannendes Video. ich bedanke mich auch für das tolle Buch reichhaltig und gleichzeitig einfach gehalten um dies auch zu verstehen. Meine Frage an das liebe Team oder eventuell einem renommierten Kollegen bzw. Spezialist ; was Sie von dem neruolink Plänen halten und deren Risiken. Ich wünsche allen einen tollen start für das kommende Lehrjahr. Mfg Maël
@@dieregierung9388 Könnte doch sein, dass immer Wasserstoff entsteht. Und da die "Welle" sich wie eine Kugel ausdehnt entsteht immer weniger je weiter es sich schon ausgedehnt hat (weil die Oberfläche der Kugel immer größer wird)
Videos nein Wasserstoff könnte man ja „sehen“. Es gibt auch keinen Rand des Universums (Zumindest keinen nachweisbaren), sondern nur der von uns sichtbare Rand. Dieser wird aber dadurch bestimmt, dass seit der Existenz des Universums nicht alles Licht uns erreicht hat und nicht dadurch dass dahinter nichts ist.
es ist äusserst unwahrscheinlich, dass es einen beobachtbaren Rand des Universums gibt, von dem du "ins Nichts" rausgucken kannst. Als Gleichnis stell dir eine Kugel vor auf deren Oberfläche du als 2D Lebewesen lebst. Die Oberfläche hat zwar eine endliche (klar definierte) Oberfläche aber im 2D-Raum keinen Anfang und kein Ende, also unendlich. Durch Magie (oder eine Luftpumpe eines göttlichen Wesens) wird diese Kugel immer grösser. Dadurch wird die Oberfläche immer grösser, aber es gibt keinen Rand in der neue Materie entsteht, sondern die Gesamtoberfläche wird grösser, indem das Material der Kugel gestreckt wird. Als 2D-Lebewesen bekommst du das aber gar nicht mit, sondern stellst nur fest, dass alles sich von dir entfernt, je weiter weg um so schneller.
@@Grovinchen Genau! Und meine "Welle" macht aus dem "Nichts" das "Etwas". Und die Welle an sich kann man nicht sehen, weil sie sich mit Lichtgeschwindigkeit entfernt.
Hat er die Frage jetzt wirklich beantwortet? Eher nicht, oder? Meines Wissens ist die Frage noch offen, ob die Energieerhaltung im Universum als Ganzes auch gilt. Stichwort offenes / geschlossenes System ... ???
Hmm ... mich hat das nicht überzeugt. Das ist doch eine der großen, offenen Fragen der Kosmologie und niemand weiß es definitiv. s.a. math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html
Um mal mögliche Verwirrungen hier wegzunehmen, bzw. um mal herauszukristallisieren, woran sich hier wohl die meisten stören: Der Vortrag hier behandelt den aktuellen Stand der Kosmologie unter der Prämisse, dass die dunkle Energie zum System Universum als gleichberechtigte Energiekomponente gehört und es keinen(!) von uns unbekannten externen "Zufluss" von Energie dabei zusätzlich gibt. Heißt, man muss hier in der Anschauung klar differenzieren zwischen Energie (Gesamtenergie) und Wirkung. Unter dieser Prämisse gilt Energieerhaltung formal. Der Energieverlust, den Photonen durch die kosmische Rotverschiebung erfahren ist anteilig in der expansiven Arbeit reizprok enthalten. Heißt eigentlich ganz allgemein: Schuld an der ganzen Verwirrung hier ist ein bisschen auch der Begriff der Energie selbst, der in der Physik gern mal ein komplexes Zusammenhangsgebilde (das wir im Zweifel gar nicht im Detail ganz verstehen, mehr oder weniger eine Blackbox ist), das Potential und Emergenz/Wirkung vereinigt, auf einen Skalar abzubilden versucht :)
Ich will hier nicht großartig differenzieren. Wir alle kennen diese unübetroffenen Vortragenden, zu denen auch -unbesteitbar- Dr. Bartelmann gehört. Danke für dieses Video.
9:55 Ich vermute es muss richtig heißen: Die Masse der Sonne krümmt Raum und Zeit *an der Position der Erde* derart, so dass die Erde sich nicht mehr auf einer geraden Bahn bewegt
Das paradoxe für mich ist, Dunkle Energie und Dunkle Materie (zusammen 95%) müssen da sein, werden aber in den Relativitätstheorien nicht berücksichtigt! Bei allen Gleichungen fehlt ein Rattenschwanz, wobei wir null Ahnung haben wie dick und wie lang der Rattenschwanz ist!🤔🤓
Das ist so nicht richtig. Unabhängig davon, ob es sie tatsächlich gibt und, falls ja, was sie wirklich sind, lassen sie sich in Einsteins Feldgleichungen repräsentieren. So unterscheidet der Energie-Impuls-Tensor nicht zwischen normaler, nachgewiesener Materie und rein hypothetischer Dunkler Materie. Was man den Kosmologen vorwerfen kann, ist, dass sie die logisch gleichwertige Alternative, dass Einsteins Theorie selbst modifiziert werden müsste, um den Abweichungen der Beobachtungen von den Vorhersagen Rechnung zu tragen, nicht gleichwertig verfolgt haben, sondern, bis auf relativ wenige Außenseiter, recht einseitig auf das Pferd "Dunkle Materie, Dunkle Energie, Inflation usw." gesetzt, also einen geradezu klassischen protective belt von Hilfshypothesen a la Lakatos konstruiert haben. Wenn man derartige Fragen in dem Forum zu diesem Kanal aufwirft, dann wird man von der einem Mainstreamdogmatismus verpflichteten Forumsmoderation schnell persönlich angefeindet, so wie zum Beispiel hier: urknall-weltall-leben.de/forum/aktuell/naturwissenschaftliche-themen/2847-wir-irren-uns-aber-nicht-unbedingt-empor.html#49079 Bände sprechend die Aussage von Mustafa Basaran: "Alles glauben sowieso nicht, aber ohne "wohlbedachtem" Glauben funktioniert die Wissenschaft doch überhaupt gar nicht. Ich meine außer Wissenschaftler kann sowieso niemand verstehen, was die überhaupt tun." Gruß, Lulu
Wir können nicht unterscheiden ob sich das Universum ausbreitet oder ob WIR uns komprimieren. Die Beobachtungen die wir dabei machen sehen für uns immer gleich aus. Eventuell ist der zweite Fall einfacher zu erklären weil wir dann ohne die ganzen Hilfskonstruktionen wie dunkle Materie auskommen können.
Doch, das kann man unterscheiden - die räumlichen Abstände zwischen beliebigen anderen Objekten nehmen zu, nicht nur zwischen uns und anderen Objekten.
Erhaltungsgrößen beobachterabhängig?!? WTF? Das ist ein richtiger Murks, den Herr Barthelmann hier absondert, der Bände über seine „Expertise“ in der relativistischen Mechanik spricht. Aber die spielt ja in der Lambda-CDM-Erzählung ohnehin so gut wie keine Rolle.
@@autoluan1234567 Durch einen Übergang von falschem zu echtem Vakuum. Aber das ist eine Spekulation von der Art, die in die Kategorie "fairy tales physics" gehört. Geistert gerne durch soziale Medien, sollte man aber nicht wirklich ernst nehmen.
Ha! Und sie bleibt doch! Wo sollte die Energie auch hin? Müsste dann das Universum nicht in Wechselwirkung mit etwas stehen, was außerhalb des Universums wäre?
Ist das nicht so das Energie überall existiert dann wäre der Energieerhaltungsatz nur eine Bestätigung. Aber ich denke das ich die Theorie von Riemann gut finde nämlich das die Naturgesetze viel leichter zu erklären wären wenn man sie in Dimensionen unterteilt. Weitere Vorschläge?
Hallo corryvreckan, Kosmologie beschäftigt sich mit dem Universum als Ganzes. Astronomie beschäftigt sich mit den Phänomenen innerhalb des Universums, z.B. mit Sternen, Galaxien, etc... Gruß Josef M. Gaßner
![Lil Uzi Vert - We Good [Official Audio]](http://i.ytimg.com/vi/DrSfBULAsek/mqdefault.jpg)
Wo habt ihr diesen Mann die ganze Zeit versteckt? Eine Bereicherung! Danke.
LOL, findest du wirklich ? Das war jetzt nix Besonderes was du da gehört hast. Ich steh eher auf Wissenschaftler und nicht so sehr auf Priester. ;)
Trolle werden hier nicht gefüttert. Trolle werden hier nicht gefüttert. Trolle werden hier nicht gefüttert.
@@boernsi2000 Dieser Mann hat ein unfassbares Intellekt, dessen Grenzen für mich, der ich seit 4 Semestern Physik studiere und ihn bereits mehrfach als Prof haben durfte, nicht zu erahnen sind😅
Er ist der Rockstar Professor für Theoretische Physik in Heidelberg. Alle wollen ihn haben.
Toll vorgetragen, sehr angenehm zum Zuhören der Herr! Bitte gerne wieder einladen :)
Neben dem sehr interessanten Inhalt ist auch der Vortrag an sich hörenswert. Ich weiß nicht, wie ich das genau ausdrücken soll, aber es macht einfach Spaß Herr Bartelmann zuzuhören. Vielen Dank, ganz wunderbar!
Sehr strukturiert und angenehm vorgetragen. Bitte den Herrn öfter einladen Vorträge zu halten. 👍
Da hat man einmal Semesterferien und nichts besseres zu tun als Vorlesungen von seinem Professor anzuschauen. Grüße aus Heidelberg
Kompliziertes Thema super für uns Amateure runtergebrochen!
Oha, es wird sicherlich ein schweres Unterfangen, das Thema zu vertiefen. .....ja ist logisch. bitte mehr.
Die Vortragsweise ist übrigens sehr angenehm. Vielen Dank und einen schönen Abend.
Steven SS deine mutterr
Super Vortrag und wahnsinnig angenehme Stimme!
Phantastisch! Großartiger, sehr gut aufgebauter und verständlicher Vortrag! Sehr herzlichen Dank dafür!
Oh wow wie cool, endlich mal ein Vortrag von Prof. Bartelmann! Er ist ein Koautor in dem Physik Lehrbuch, das ich verwende, die Erklärungen sind wirklich gut, sowohl im Buch als auch in diesem Vortrag. Danke!
Didaktisch sehr sehr gut, Herr Dr. Bartelmann - bravo! Und vielen Dank!
Sehr guter Vortrag. Für das Thema hätte er auch gerne länger sein dürfen!
@Urknall, Weltall und das Leben
Vielen Dank für den tollen Vortrag!
Allerdings verstehe ich eine bestimmte Sache noch nicht wirklich: „Das Killing-Vektorfeld.“
Ich habe dieses Vektorfeld nun so verstanden, dass es das Resultat der verschiedenen Transformationen einzelner Punkte in der Raumzeit ist, welche eine kontinuierliche Symmetrie erfüllen.
Nun wurde im Vortrag gesagt, dass die Projektion dieser Killingvektoren auf den Vierdimensionalen Bewegungsvektors eines ”Vektorfeld kreuzenden Beobachters“ in dem System des Beobachters zu einer vektoriellen Erhaltungsgröße führt.
Ein Beobachter mit entsprechend anderem Bewegungsvektor beobachtet durch entsprechend verschiedene Projektion des Killing-Vektors die Erhaltungsgröße bzw. Ihren Vektor anders.
Nun zu meiner Frage:
Steckt die Erhaltungsgröße selbst bereits im Killing- Vektorfeld,
also die Killingvektoren sind für sich bereits Vektoren der Erhaltungsgröße, welche aus der entsprechenden, kontinuierlichen, Symmetrie der Raumzeit am beobachteten Punkt hervorgehen und werden von verschiedenen Beobachtern durch eine verschiedene Projektion der Bewegungsvektoren nur anders wahrgenommen,
oder die Erhaltungsgröße entsteht erst durch die Projektion des Killing-Vektors selbst auf den „Bewegungsvektor“ des Beobachters?
Es ist zwar eine längere Frage, ich würde mich allerdings sehr über eine Antwort freuen!
Gute Frage!
Ich habe das so verstanden: Greifen wir uns einen Punkt der Raumzeit heraus, dann weist der Killing-Vektor an diesem Punkt in die Richtung, in der die kombinierten Erhaltungsgrößen auch tatsächlich erhalten bleiben. Aber das ist ja nur eine "Moment"-Aufnahme. Wird der Punkt in Richtung des Vekors verschoben, dann -- weil Vektor*feld* -- können sich Betrag und Richtung ja grundsätzlich ändern, wenn auch nur "infinitesimal", also kontinuierlich. [Mein Physikstudium ist schon eine Weile her, also nagelt mich bitte nicht wegen begrifflicher Unschärfe fest.] Da der Killing-Vektor aber eine (kombinierte) Erhaltungsgröße markiert, bin ich davon ausgegangen, dass sich nur die Richtung, nicht aber der Betrag ändern darf. Die Antwort auf deine Frage wäre also: Der *Betrag* des Killing-Vektors in einem Raumzeitpunkt ist bereits selbst eine Erhaltungsgröße.
Jetzt aber zu dem bewegten Beobachter, der die Bahn eines Punktes kreuzt. Dieser "sieht" nur die Projektion des Killingvektors auf seinen eigenen raumzeitlichen Bewegungsvektor, weshalb er in der Regel einen anderen, und wenn ich nicht irre, sogar geringeren Betrag dieser kombinierten Erhaltungsgröße "sieht". Leider mangelt es mir an der raumzeitlichen Vorstellungskraft mir auszumalen, was das mit seiner "gesehenen" Erhaltungsgröße macht, wenn sich der Beobachter in einer anderen Richtung durch das sich ebenfalls bewegende physikalische System bewegt, also in jedem Moment einen anderen Raumzeitpunkt einnimmt. "Zwingt" ihn diese Erhaltungsgröße dann so zu sagen auf Kurs? Behält sie auch ihre Richtung oder nur ihren Betrag?
Müsste je eigentlich sein, zumindest, was den betrag angeht, denn wenn die Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls gilt, dann sollte diese ja auch ungeachtet ihres Betrages -- es sei denn, dieser ist Null -- und auch unabhängig vom Beobachter gelten. Und am Ende soll ja auch immer möglichst klassische Physik bei rauskommen, die Planeten -- die Beobachter -- also schön auf ihren Bahnen um die Sonne -- das phsikalische System -- bleiben ...
Toller, faszinierender Vortrag. Was mir bei all diesen Erklärungen aber fehlt, ich aber als essentiell wichtig empfinde ist: was ist eigentlich „Raum“ (und ggf. auch „Zeit“)? Geht man von einem kontinuierlichen Zeitverlauf aus, ändert sich nach meinem Verständnis ja die Expansionsrate des Universums (Inflationsphase, aktuelle Phase etc) immer mal wieder. Aber wenn „Raum“ (zumindest bezogen auf die drei Raumdimensionen) „entsteht“, muss der ja „irgendwo“ herkommen - und dieser Ursprung muss doch auch irgendetwas mit Energie (oder Impuls) zu tun haben, insbesondere, wenn die Gleichung: „Geometrie = Energie - Impuls-Inhalt“ gilt. Wo also kommt der „Raum“ her, woraus wird er ggf. transformiert? Es wird m.E. irgendwie immer als Axiom unterstellt, „Raum ist da“ bzw. „Raum kommt hinzu“?
Der Abend ist gesichert. Vielen Dank! 😌
31:44 schöner als beim Fahrradreifen, wo ich diesen Effekt noch nie praktisch beobachtet habe sieht man das bei Gasflaschen. Beim Betrieb eines Gasgrills bildet sich bei passender Luftfeuchtigkeit Raureif.
Der Vergleich mit dem Fahrradreifen in Minute 33 ist falsch. Die Abkühlung erfolgt auch im idealen Gas, die Luft im Fahrradschlauch ist ist annähernd ideal. Beim Ausströmen expandiert die Luft und verrichtet Arbeit gegen den äußeren Luftdruck, diese Arbeit geht zu Lasten der inneren Energie des Gases, es kühlt ab.
Die intermolekularen Kräfte sind zu klein für diesen Effekt, die spielen bei Kältemittel wie im Kühlschrank eine Rolle.
Wow, faszinieren!! Joachim Bublath lebt :D :D Super Vortrag!
Beim "Killing-Vektorfeld" dachte ich schon: Das ist jetzt eine Theorie, die killt alles xD
"Joachim Bublath lebt" Ist er je gestorben?
faszinierend, super groovy erklärt, hab ich verstanden
Danke schön!!!
Sachlich erklärt & vermittelt.
Vielen Dank an das gesamte Team und die Sponsoren!
Dafür gibt's von mir fünf STERNE
🌠🌠🌠🌠🌠
Der Vortrag stimmt Punkt für Punkt mit dem überein, was ich zu diesem Thema schon mal ein ganz kleinwenig angemerkt habe.!! 👍
Das Verschwinden der kovarianten Divergenz des Energie-Impulstensors beschreibt eine globale Energie-Impuls-Erhaltung.
Denn zu jedem Kräftefeld braucht es eine erhaltene Größe als Kraftangriffspunkt. Erst dadurch bekommt ein Kräftefeld physikalische Realität.
Das wäre in etwa auch die Aussage der Eichsymmetrie in allen Wechselwirkungen.
Da ich jetzt schon viele Kommentare gesehen habe, die sinngemäß "gerne mehr von Mathias Bartelmann" beinhalten:
1. Ja, unbedingt dafür!
2. Es gibt noch einen weiteren sehenswerten Vortrag auf UWudL von ihm: "Warum ist das Universum nicht leer?"
ruclips.net/video/zi3WqrD7O04/видео.html
Bravo !
Wow, das ist mal ein interessanter Vortrag (auch, wenn ich ihn noch einige Male anhören muß, um alles zu kapieren - mit Wiederholung Noether-Theorem: ruclips.net/video/zmEwMHVPNSM/видео.html ;))! Gern mehr von Matthias Bartelmann!!!
Oh Mann, ich hätte mal die aktuelle "Sterne und Weltraum"- Ausgabe fertig lesen sollen: Großer Artikel von Prof. Bartelmann zum Thema "Energieerhaltung im Universum"!!
Also, im Wesentlichen sagt er: Unter Berücksichtigunge der Energie, die durch die Expansion des Universums hinzugefügt wird, ist die Energie im Universum jederzeit und an allen Orten erhalten? Da wir aber keine Ahnung haben, wo die Energie der Expansion herkommt, bedeutet das doch, dass wir am Ende nicht das Universum als geschlossenes System betrachten müssen, sondern das Universum PLUS irgendwas uns vollständig unbekanntes - oder? Ist das dann noch Physik oder schon Mystik?
Führt das nicht auch den Gedanken der Dunklen Energie ad Absurdum? Das Universum dehnt sich aus, aber wenn das Universum an sich nicht als geschlossenes Systembetrachtet wird kann die Energie für die Ausdehnung auch von außerhalb kommen und wir können die Ausdehnung als "Eigenschaft" sehen, die gar keine Energie aus unserem Universum benötigt...
@@vargad3919 wieso dehnt sich überhaupt das universum angeblich aus, nur weil die galaxien sich entfernen...? die kontinente auf der erde bewegen sich auch mal weg, mal kommen sie näher und trotzdem ist die erde nicht größer geworden...
etl. ist das universum auch nur ne übergroße erde und wir sehen auch nur die oberfläche mit ihren galaxien/kontinenten und im inneren wirkt eine art erdkern und das universum schwimmt auf einer art magma...
aber was ist eigentlich mit dem phasenübergang...? der quasi das ganze universum in lichtgeschwindigkeit zerstören kann...?
@@seelenwinter6662 Naja, der Vergleich mit den Kontinenten auf der Erde hinkt ein wenig: du wirst nie einen Kontinent haben, der sich von allen anderen Kontinenten im gleichen Maße entfernt, ganz im Gegenteil: Entfernt sich ein Kontinent vom anderen, kommt er einem dritten Kontinent näher. Im Universum bewegt sich aber alles von uns weg. Je weiter entfernt etwas bereits ist, desto schneller entfernt es sich. Und das kann man in alle Richtungen beobachten.
@@vargad3919 Joa nette These.
@@seelenwinter6662 "wieso dehnt sich überhaupt das universum angeblich aus, nur weil die galaxien sich entfernen..."
Es entfernen sich de facto so ziemlich alle Galaxien von uns (Ausnahme ein paar näher liegende, aber ab einer gewissen Entfernungsschranke entfernen sich ausnahmslos alle Galaxien, siehe Hubblekonstante). Wäre ein krasser Zufall, wenn wir das Zentrum des Universums wären, nicht?
Danke, das Sie das so verständlich erklären.
Und danke für die Geschichtliche Erweiterung der Newton nach Einstein Theorie
Sie vermitteln Fundamentales Verständnis.
Danke an alle von euch.
Genialer Vortrag ... ein bischen Mathematik mit Schleudersymbolen wäe super... bitte mehr davon ... unbedingt, Danke Leonardo
Abkühlung durch Ausdehnung?: Wenn man einen Raum ausdehnt, wird lediglich die Energie pro Volumen geringer (und man kann lediglich von einer lokale Abkühlung sprechen), aber da sich das Volumen im gesamten vergrößert bleibt doch die Gesamtenergie gleich?
Ja.
Ja, wenn die Materie sich aber soweit aufgelöst hat, daß Raum und Zeit verloren gehen, sprechen wir von einer sogenannten negativen Energie.
Sie nimmt in gleichem Maße zu, wie Raum und Zeit quasi in der extremsten Form des Vakuums aufgehen.
Durch diesen Prozeß werden mMn. die Voraussetzungen für den nächsten sogenannten "Urknall" geschaffen, der wiederum nichts anderes zu sein scheint, als eine gigantische Energieumwandlung, aus der auch wir vor ~14 Milliarden Jahren hervorgegangen sind.
Es stellt sich mMn. wie ein stetig wiederholender Kreislauf dar, der in seiner energetischen Gesamtbilanz als perfektes (und wohl einziges) Perpetuum Mobilé gesehen werden kann.
Für die Expansion des Universums gilt das allerdings nicht. Strahlung (Licht und energiereiche Materie) verliert durch die Rotverschiebung (de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung) zusätzlich Energie, also nimmt die darin gespeicherte Energiemenge auch insgesamt ab.
@@valentinw5976 Masse gewinnt durch die Expansion aber wiederum kinetische Energie
@@abgekippt Nein, so darf man die Expansion hier nicht verstehen. Es entsteht dabei tatsächlich neuer Raum zwischen zwei Punkten, das heißt es entsteht zwar eine scheinbare Relativgeschwindigkeit zwischen entfernten Objekten, aber diese darf nicht mit einer Bewegung der Objekte durch ihren lokalen Raum gleichgesetzt werden. Zur kinetische Energie der Materie trägt diese scheinbare Bewegung daher auch nicht bei.
Super erklärt. Danke schön!!!
Vielen Dank. Die Energieerhaltung gilt auf kosmologischer Ebene, wenn die Energie der Raumzeitkrümmung sowie die Ausdehnungsenergie des Universums in der Energiebilanz mitberücksichtigt wird. Woher kommt denn die Ausdehnungsenergie des Universums? 😅
"Woher kommt denn die Ausdehnungsenergie des Universums?"
Nun, sie wurde dem Universum im Moment des Urknalls mitgegeben und nun ist sie einfach da. Aber diese Antwort verlagert nur die Frage: Was genau ist der Urknall? Und diese Frage lässt sich wahrscheinlich nur über eine Vereinheitlichte Theorie (ART + QT) beantworten, falls überhaupt.
Ein sehr glasklarer und konsistenter Vortrag. Bravo! Zwei spontane Fragen haben sich mir gestellt:
1. Lässt sich das Noether-Theorem ebenso klar verständlich in seiner allgemeinen Form formulieren und vor allem beweisen?
Und jetzt die vielleicht etwas weniger konventionelle Frage 2: Das Killing-Vektorfeld scheint mir eine Symmetriegruppe zu erzeugen, eben um das Noether-Theorem anwenden zu können. Lässt sich das Universum nach dieser Gruppe faktorisieren und wie schaut ggf. dieser Quotientenraum der Nebenklassen aus? Wie ist diese Struktur physikalisch bzw. kosmologisch zu interpretieren?
Die Fragen würden sich analog stellen, falls die Killing-Vektorfelder ein Gruppoid erzeugen mit einem entsprechend verallgemeinerten Noether-Theorem.
Ich denke es gibt ein paar Grund gesätze von der endlichen Materie und der Rest wird einfach nur so Energie reich wie möglich umgewandelt deswegen gibt es lebewesen
Und halt immer eine Dimension weiter runter also einfach undichter von dieser endlichen Materie
Wenn ich das richtig verstanden habe, erzeugt die Projektion eines Killing-Feldes auf die Bewegungsrichtung des Beobachters eine Erhaltungsgröße. Somit folgt aus der vierdimensionalen Killing-Vektor der erhaltene Enegie-Impuls-Vektor. Kann man auf die gleiche Weise auch den Drehimpuls-Vektor erzeugen? Und hat die 0-te Komponente des Vektors analog zur Energie eine besondere Bedeutung?
Jedes Killing-Vektorfeld erzeugt eine Symmetrie. Besteht diese Symmetrie aus Zeit- bzw. Raumtranslationen, so nennt man die dazugehörigen Erhaltungsgrößen (die man durch Projektion des jeweiligen Killing-Feldes auf die Bewegungsrichtung des Beobachters erhält) Energie bzw. Impuls. Besteht die Symmetrie aus Rotationen, so nennt man die dazugehörige Erhaltungsgröße Drehimpuls.
Alle lebewesen die exestieren exestieren einfach nur für eine effizientere Energie Umwandlung als gestende
@@thomasbartsch3134 aus dieser symmatrrie könnte alles enstehen und ich glaube weil das Universum immer einen Energie Ausgleich beibhalten will gibt es Universen es wird einfach nur ein bisschen Masse weggedrückt sozzsagen und aus der restlichen Masse die in diesen undichteren Raum übrich bleibt bildet sich dann neue Energie wieder in einem undichteren Raum also Galaxien und immer so weiter
Aber wir haben keine Möglichkeit diese Singularität zu beweisen aber es muss schon immer diese Materie geben habe also gibt es sozusagen auch kein nichts
Eine Frage an Herrn Bartelmann: Wenn in die Energieerhaltung die Energie mit einbezogen werden muss, die von den Systemen auf der Raumzeit in die Raumzeit selbst hineingeht, kann man dann aus der Krümmung der Raumzeit ihre Energie berechnen? (Im allgemeinen, nicht nur in der Kosmologie)
Im üblichen Verständnis ist ja die Energie die zur Zeittranslation gehörige Erhaltungsgröße. Wenn es aber keine globale Zeitkoordinate gibt, ist auch keine Zeittranslation definiert und daher auch keine Energie (geschweige denn, dass sie erhalten wäre). Nun kann man sich hier vielleicht mit den Killing-Vektorfeldern behelfen.
Aber wie ist das dann mit der Energie (oder Impuls etc.) der Raumzeit selbst? Man kann ja eine Translation nur von Dingen bezüglich der Raumzeit definieren, aber i.a. nicht eine Translation der Raumzeit bezüglich der Raumzeit selbst. Hat man aber keine Translation, so hat man auch keine Erhaltungsgröße bzgl. einer Translation, also z.B. keine Energie. Wie kann dann davon gesprochen werden, dass die Energieerhaltung aufrechterhalten wird, indem von den Dingen innerhalb endlicher Volumina der Raumzeit die Energie in Raumzeit abfließen kann?
Wie ist die Größe der Entropie in diesem Zusammenhang zu betrachten?
Würde mich auch mal interessieren. Nimmt die Entropie insgesamt im Universum immer weiter zu oder bleibt sie konstant?
@@techtech5186 IIRC nimmt die Entropie immer zu und bestimmt dadurch die Zeitrichtung.
Das kann Stand jetzt nicht beantwortet werden. Die meisten Physiker gehen nicht unbegründet davon aus, dass auch global der zweite Hauptsatz der Thermodynamik im Limes großer Zeit Bestand hat. Das steht und fällt aber mit der Frage der möglichen Abgeschlossenheit bzw. der Qualität dieser des Universums.
@@ulithomsen6859 Nö, die Entropie bestimmt nicht die Zeitrichtung, höchstens die "gefühlte"/beobachtbare Zeitrichtung (thermodynamischer Zeitpfeil). Irgendwie wird das in diversen populärwissenschaftlichen Beiträgen nur gern so pauschal dargestellt. Kausalität ist immer noch die eigentliche Fundamentale bei der Zeitrichtung (denn sie bestimmt ja letztendlich das globale Systemverhalten und damit auch den thermodynamischen Zeitpfeil). Die Größe der Entropie kommt zurecht in der SRT, ART und in weiten Teilen auch in der QM (außer z.B. in der Stat. Physik/Thermodynamik und evtl. noch beim Punkte der Dekohärenz) an keiner Stelle vor. "Nachträgliche" Unterscheidbarkeit von Zuständen ist kein notwendiges oder hinreichendes Kriterium für die Angabe einer Zeitrichtung im Sinne der Kausalität.
Super vortrag, bitte mehr davon
Herr Bartelmann ist einfach top! Ziegelsteine sind der Hammer! :)
Jetzt hätte mir noch der Brückenschlag zur dunklen Energie und Vakuumenergie gefehlt dann wäre es perfekt. Vielen Dank!
Und schon brummt mir wieder der Kopf. Danke für den interessanten Vortrag. In was wird die kinetische Energie bei der Ausdehnung des Universums nun umgewandelt? Wie ändert oder beeinflusst diese Energie die Raumzeit?
Ich habe es so verstanden. In Lage Energie bzw Ortsveränderungsantrieb. Nur...!!! Dann wäre es nicht so, dass ständig neu entstehendes Vakuum die Galaxien auseinander drückt, sondern daß der Forttrieb das Vakuum hinter sich herzieht. Das kommt mir befremdlich vor. Das ganze Raumzeit Volumen wird ja mehr. Es ist ein großes Rätsel für mich.
Super Vortag! Äußerst kompetenter Dozent, den ich gerne öfter zusehen würde!
Ich habe 2 Fragen für den Kommentarcheck:
1.)
Das Universum als Ganzes soll ja nach Einstein in sich geschlossen sein, also wie die Oberfläche einer Kugel.
Dies konnte bisher nicht belegt werden, da das Universum bisher ziemlich flach erscheint.
Hätte diese Möglichkeit eines geschlossenen oder eines offenen Universums (also ein sich im Mittel flach, ausdehnendes) irgendwelche Auswirkungen auf die Betrachtung bzw das vorgetragene Ergebnis des Videos?
2.)
Könnten sie gemachten Erläuterungen des Videos anhand eines konkreten Beispiele besprochen werden?
Ich schlage hier das Erde-Mond-System vor!
Der Mond rotiert bereits gebunden mit der Erde, bremst die Erde langsam ab und dadurch vergrößert sich allmählich der Abstand dieser Himmelskörper.
Welche Aspekte dieses Systems unterliegen nun welchen Symmetrien? Das ist für mich aktuell noch etwas unklar.
Außerhalb des Universums ist eine undeliche Dichte das bedeutet es kann auch keine Strahlung oder irgendetwas dort durch erst wenn ein Universum ensteht ensteht dieser Raum Zeit weil die Dichte abgenommen hab
Und umsoundichter die Materie ist um so mehr kann diese Materie anstellen und deswegen gibt es auch Lebewesen für eine effiziente Energie umwandlung
Inhalt super. Ich habe ca 1970 Physik studiert, da wurden die Theorem von Emmy Noether kurz erwähnt "die gibt es...". Ich fand das unglaublich interessant, habe aber in der Physikbibliothek fast nichts darüber gefunden, in der Mathe wohl, aber nur ihre mathematischen Arbeiten. Es zwar ist klar, dass Herr Bartelmann die Arbeiten von Noether schätzt, aber "Frau Noether" ist sehr eigenartig. Haben Herr Einstein und Herr Heisenberg ... Es heißt in der Wissenschaft korrekt "Noether hat gesagt" oder, wenn man betonen will, dass es nicht Willi Noehter ist, gelegentlich mal "Emmy Noether hat gesagt".
Sie waren in Noethen....🤣
Vielen Dank für diesen interessanten Vortrag! :-)
Für mich war es zu schwierig, ich konnte nicht folgen. Trotzdem ein Like.
Bitte ein separates Video zur Herleitung der FL-Gleichungen von Herrn Bartelmann!
Mal ne ganz komische Frage, ein Freund hat mir ein Video geschickt wie er ein grashüfper auf der Felge von sein Fahrrad hatte jetzt beschäftige ich mich damit herauszufinden wieviel g Kräften dieser grashüfper aushalten musste wenn er ( jetzt einfach mal in Raum geworfen) mit 20 kmh gefahren ist, wie rechnet man sowas was muss man alles berücksichtigen ( Größe der Felge etc) wie bringt man das in eine Formel das würd mich brennend interessieren und ich kann mir nicht weiter helfen :D vielleicht ein paar schlaue Köpfe da draußen ?
Schade, dass niemand geantwortet hat. Dabei ist die Frage gar nicht so schwer zu beantworten. Also: Auf den Grashüpfer hat während der Fahrt eine (Zentrifugal-) Kraft gewirkt und zwar aus den beiden Umständen heraus, dass der Grashüpfer (a) eine Masse hatte die auf dem drehenden Rad (b) eine Richtungsänderung erfahren hat. Für jede Richtungsänderung einer Masse ist eine Kraft erforderlich. Normiert man diese Kraft auf die Erdbeschleunigung, so erhält man die sog. "G-Kräfte" also eine dimensionslose Angabe die einen Faktor relativ zum eigenen Gewicht auf der Erde darstellt (= Masse mal Erdbeschleunigung). Soweit die Theorie. Zur Praxis: Die Zentrifugalkraft "Fz" hängt ab (a) der Masse "m" des Grashüpfers, (b) dem Radius "r" auf seiner Kreisbahn und (c) seiner Geschwindigkeit (entweder in Form einer Bahngeschwindigkeit "v" oder einer Winkelgeschwindigkeit "w" ... was man eben gerade zur Hand hat). Es gilt Fz = m * v^2 / r für die Bahngeschwindigkeit oder Fz = m * w^2 * r für die Winkelgeschwindigkeit. Wollte man die Kraft in der Einheit "Newton" haben, dann müsste man nun die Masse des Grashüpfers wissen. Da Sie aber die dimensionslose G-Wert mit der Pseudoeinheit "g" wissen wollen, brauchen wir diese nicht (sie wird sich in der Berechnung heraus kürzen). Wenn der Grashüpfer nahe am Mantel des Rades saß, hatte er die gleiche Bahngeschwindigkeit wie das Rad, nämlich 20 km/h bzw. 5,56 m/s. Der Umfang eines Reifens vom Typ 28-622 beträgt etwa 2,13 m und somit beträgt sein Radius etwa 0,34 m. Jetzt müssen wir nur noch einsetzen: G-Wert = (m * (5,56 m/s)^2 / 0,34 m) / (m * 9,81 m/s^2) = 9,27 g.
@@Astro-Peter na wenn das mal keine ausführliche Antwort ist ! Das ist ja mal Hammer! Vielen vielen dank für deine Mühe ich konnt es sogar verstehen 😁
Danke fürs teilen !
Schön und gut, aber woher kommt nun die Energie für die Expansion des Universums konkret? Kommt die aus der dunklen Energie? Oder kommt die von außerhalb des Universums? Der Vortrag klang erstmal sehr verständlich, aber eben nur allgemein gehalten und nicht konkret auf unser expandierendes Universum angewandt?
Wenn ich das jetzt rchtig verstanden habe wird ein Teil der Energie vom Universum für dessen Wachstum (Expansion) aufgewendet und steht nicht mehr innerhalb des Universums zur Verfügung. Für einen Betrachter ausserhalb des Universums bliebe aber demnach die Gesamtenergie des Gesamtsystems "Universum" erhalten. Ist das rchtig?
Was ist denn mit der "Dunklen Energie" von der man immer wieder hört? Wo taucht sie in der Bilanz auf?
Die Energie steht eben doch zur Verfügung, nur eben als potentielle Energie. Insofern gilt der Energie-Impuls-Erhaltungssatz zumindest innerhalb des gleichen Referenz-Systems. Die drollige andere Konsequenz ist aber, dass abhängig vom Referenz-System die beobachtete Gesamt-Energie im Universum verschieden ist.
Soweit ich den Vortrag verstanden habe, gilt die Energie-Impuls-Erhaltung für das Univetsum, auch wenn es deutlich komplexer ist, als in der klassischen Physik. Die Dunkle Energie ist ein Teil der gesamten Energie-Impuls-Menge im Universum.
Kann man das Universum von außen betrachten? Ist das Universum nicht "Alles"?
@@guntherkraft7732 Der "Betrachter von aussen" ist rein hypothetisch gemeint zur Verdeutlichung.
Ein Universum hat kein "Aussen".
Ich habe da noch eine Frage: Energie krümmt den Raum (stark vereinfacht). Wenn jetzt Energie für die Expansion des Universums aufgewendet wird nimmt dann die Krümmung ab?
Die Krümmung nimmt mir fortschreitender Expansion deshalb ab, weil die Energie zunehmend verdünnt wird. (Zumindest ohne Berücksichtigung der Dunklen Energie).
@@hugopaul5722 Wäre es nicht möglich, dass die Raumzeit sich nicht nur krümmen, sondern auch dehnen kann?
Puhhh - bin ich jetzt schlauer🧐. Irgendwie fehlen da ein paar Beispiele. Merkurpräzession bei ART. Energieinhalt des Universums nun konstant?
Mhhh... so habe ich es verstanden. Die Energie bleibt erhalten. Und das ist gut so XD
Ja sie bleibt konstant die Dichte des Universums Weil außerhalb des Universums ist ja auch Energie nur halt so unendlich dicht das da kein Raum und Zeit enstehen kann also das bedeutet es muss immer ein Universum oder mehrere geben haben und die verschiedenen Universen nehmen sich halt sozusagen die Energie und geben sie wieder zurück
Also denke ich mal beweisen kann man das nciht
Vielen Dank für Ihre ausführliche Erklärung der Energie-Impuls-Erhaltung.
Demnach kann ich aber doch Recht haben, dass die Gesamtheit aller abgestrahlten elektromagnetischen Wellen im Universum zur Beschleunigung der Ausdehnung führt. Schließlich muss ein Photon frei nach Pound&Rebka bei der Passage an einem massereichen Objekt (Galaxie etc) erst durch Frequenzerhöhung Energie gewinnen und beim Verlassen des Potentialtopfes wieder Energie in Form einer Frequenzerniedrigung wieder verlieren - aber je nach Bewegungsrichtung Photon zu Galaxie entweder Energie hinzugewinnt, oder in Form eines winzigen Impulses abgeben, der dann bei der gigantischen Anzahl an Photonen etc. zu Bewegungen in die überwiegende Richtung führen muss (siehe Swing by Manöver und Impulzerhaltungssatz).
Wenn man dann von einer Kugelform des Universums ausgeht, müssen diese vorherrschenden Impulse zu einer Bescheunigung nach außen führen.
Und dies würde den Kreis dann schließen, weil eine Beschleunigung des Universums seit Ende der dunklen Zeitalters begann... ab diesem Zeitpunkt konnten sich diese elektromagnetischen Wellen ausbreiten und die Expansion wieder beschleunigen...
Beste Grüße B. Tebbe
P.s. Und Photon etc haben in Bewegung Masse aufgrund ihrer Geschwindigkeit... ( www.frustfrei-lernen.de/quantenphysik/photon.html )
Dann müsste sich ein theoretisches Zentrum aber schneller ausdehnen als Randbereiche wegen der höheren Photonendichte im Zentrum - aber das Gegenteil ist der Fall. Entweder das Universum ist in sich gefaltet oder diese Theorie kann nicht stimmen.
Andreas Szostak
Das ist falsch, denn der innere Bereich wird von den von außen nach innen gerichteten Wellen wieder gebremst...sozusagen „Gegenlicht“...
Dieses Gegenlicht wird nach außen hin immer schwächer, die ankommende Strahlung von innen und sogar von der gegenüberliegenden Seite immer mehr. Dies führt dazu, dass sich eben die Außenbereiche immer schneller entfernen...
LG und danke für die konstruktive Kritik
B. Tebbe
Andreas Szostak
Noch ein kleiner Zusatz...
Das Universum dehnte sich außerdem schon aus. Es kam zwar zu einer Verlangsamung, aber die nach außen gerichtete Bewegung gab es ja noch. Dies wurde dann nur noch durch die Impulse der vorbeiströmenden Wellen verstärkt.
Wenn es gar keine Ausdehnung im Vorfeld mehr gegeben hätte, wäre die Entwicklung des Universums vielleicht, oder sogar wahrscheinlich anders verlaufen. Da aber die nach außen gerichtete Expansion noch abgemildert vorhanden war, wurde diese aller Wahrscheinlichkeit nach durch all diese Impulse nach außen verstärkt.
LG B. Tebbe
@Bernulf Cornelius Tebbe die elektromagnetische wellen überlagern sich aber ungestört. d.h. die wellenfronten können sich nicht "ausbremsen".
John Archer
Worauf beziehen Sie das?
LG B.T.
Was hat denn Andreas da für ein Zeichen auf dem T-Shirt? Habe es als klingonisches Schriftzeichen identifziert, aber bin mir unsicher. Weiss jemand mehr?
Mathematisch ist die Sache simpel: Die allg. Relativitätstheorie wird durch eine System partieller Dgls beschrieben, zu welchen man Erhaltungsgrößen finden kann, wenn man den mathematischen Aparat richtig anwedent. Die Herausforderung ist jetzt, diesen Erhaltungsgrößen eine anschauliche, physikalische Bedeutung zu geben.
Also hab ich deswegen die physikalische Anschaulichkeit vermisst? Geschweige denn Beispiele über nicht symmetrische Systeme in denen die Erhaltung nicht zutrifft.
@@BBFPV Was war da nicht anschaulich? Es ging ja erst mal nur um den Zusammenhang zwischen Erhaltungssätzen und Symmetrien, vornehmlich im Zusammenhang mit der Newtonschen Mechanik. Mathematik war noch gar nicht im Spiel. Normalerweise wird ein guter(!) theoretischer Physiker mindestens 10 Tafeln mit komplizierten Rechnungen vollschreiben und dann am Ende lächelnd erklären, was das Ergebnis physikalisch bedeutet. Ein Mathematiker wird es bei den 10 vollgeschriebenen Tafeln belassen.
Ein Beispiel für ein System, das nicht invariant unter Zeittransformationen ist, ist schnell gegeben: ein Kochtopf, der auf die heiße Herdplatte gestellt wird. Für das System Kochtopf ist es nicht egal, zu welchem Zeitpunkt man es betrachtet und für den Kochtopf als System gilt keine Energieerhaltung. Sein Inhalt wird immer heißer.
@@tunichtgut5285 Ein Kochtopf ist auch kein geschlossenes System. Man kann hier sehr wohl eine Billanzhülle definieren und die zugefügten und abgegebenen Wärme- und Massenströme, die Entropie zumahne usw. bestimmen. Die Analogie zum expandierenden Universum sehe ich aber nicht.
Erklär mir doch noch mal bitte in eigenen Worten was das "Ergebnis physikalisch bedeutet."
@@BBFPV Du wolltest ein System, bei dem eine Invarianz fehlt und daher der zugehörige Erhaltungssatz. Kochtopf auf Herdplatte.
Was meine ich mit physikalischer Interpretation? Kochtopfbeispiel: mathematisch würde man feststellen, daß die Gleichungen bzw. die Hamiltonfunktion, die die Dynamik des Systems Kochtopf beschreiben eine explizite Zeitabhängigkeit enthalten. Ergo fehlt die Zeitinvarianz und damit die zugehörige Erhaltungsgröße, die aus dem Nöthertheorem folgen würde. Ende der mathematischen Betrachtung. Die physikalisch Interpretation wäre, daß die Erhaltungsgröße die Gesamtenergie des Systems ist und es Zu- und Abflüsse gibt, weil es kein geschlossenes System ist. In diesem Fall ist die physikalische Interpretation natürlich einfach.
Was das expandierende Universum angeht: da kommt hoffentlich noch einiges nach. Wir sind jetzt soweit, daß die Einsteinschen Feldgleichung Erhaltungsgrößen haben, die aber komplexer sind als in der Newtonschen Mechanik. Ergo müssen diese auch in für das gesamte expandierende Universum gelten, da dieses ja durch die Feldgleichung beschrieben wird. Ein paar Folgen wird es das schon noch brauchen, um da zu vertiefen.
Mir haben die Folien sehr gefallen.
Was liebe ich seinen Humor.:)
Welche kontinuierliche Symetrie entspricht der Informationserhaltung bitte?
Ha ha.... jetzt kann ich wieder ruhiger schlafen. Super erklärt, speziell der Bezug zur SRT. Meine Rede, wer an der Energieerhaltung dreht, kippt die SRT und ART. Das die Raumzeit in die Energiebetrachtung einbezogen wird, sollte noch ein wenig Erläutert werden. Auch mal die Energieerhaltung von Elementarteilchen betrachten. Der Spin scheint auch ein relativistische Betrachtung zu verdienen. Super Prof. schaut hier ruclips.net/video/3lPVEzLAuhI/видео.html ein Q and A zum Thema Dunkle Materie und Dunkle Energie von ihm.
Super Vortrag. Aber gilt das alles auch für ein beschleunigt expandierendes Universum? Ich dachte bisher, die dunkle Energie wurde ad hoc eingeführt, um die globale Energieerhaltung zu retten. Und übrigens die Abkühlung eines expandierenden Gases hatte ich bisher auch anders verstanden. Die Energiedichte verringert sich claro, aber wegen Lageenergie, really? Sorry für das Nachhaken, ich finde den Vortrag wirklich sehr gut, bei mir tauchen nur immer wieder kritische Fragen auf. Danke!
höchst kpmplexes dem laien verständlich erklärt. hut ab!
In der Hoffnung, dass der Kommentarcheck die eine oder andere Frage berücksichtigt:
1. Welcher Symmetrie unterliegt nun das physikalische System "expandierendes Universum", damit hierin die gemeinsame Energie-Impuls-Erhaltung gilt?
2. Herr Bartelmann hat erklärt, dass für das expandierende Universum der gemeinsame Energie-Impuls-Erhaltungssatz gilt, wenn man die Raumzeit mit in die Energiebilanz einbezieht. Diese Berücksichtigung würde doch dann durch den Energie-Impuls-Tensor stattfinden, d.h. hier wird dann alle Materie, alle elektromagnetische Strahlung und diese Energie der Raumzeit einfließen?
3. Nun expandiert das Universum aber beschleunigt. Woher kommt diese zusätzliche Energie?
Wie meine Vorredner würde ich mir auch wünschen, dass Herr Bartelmann öfter auf diesem Kanal zu konkreten kosmologischen Themen zu Worte kommen kann. Vielleicht könnt Ihr ihn dazu überreden :-) Seine Äußerungen sind klar formuliert und pädagogisch wie didaktisch schlüssig aufgebaut. Ihn habe ich zum ersten Mal 2012/2013 an der Bochumer Sternwarte in einem Übersichtsvortrag zum heißen Urknallmodell gehört. War für mich ein echtes Erlebnis, weil ich viel verstanden habe.
"Diese Berücksichtigung würde doch dann durch den Energie-Impuls-Tensor stattfinden, d.h. hier wird dann alle Materie, alle elektromagnetische Strahlung und diese Energie der Raumzeit einfließen?"
Ja, aber immer daran denken: Die Beziehung ist gleichberechtigt wechselseitig (und dazu noch nichtlinear...).
"3. Nun expandiert das Universum aber beschleunigt. Woher kommt diese zusätzliche Energie?"
Aus dem antigravitativen Potential der dunklen Energie. Stimmt natürlich nur bedingt, da es der Raum an sich ist, der expandiert und das entsprechende Potential qualitativ nicht mit den Potentialen der ART zu verwechseln ist. Der genaue Ursachenhintergrund zur dunklen Energie ist aber halt, wie das Wort schon sagt, dunkel. Man muss nur hier klar differenzieren zwischen zeitlich variablem Anteil der dunklen Energie und potentiellem Energiefluss in das System Universum. Letzterer ist durch die dunkle Energie auf sichtbare/dunkle Materie (im thermodynamischen Sinne) nicht gegeben, sondern eben eine Eigenschaft des Raumes/der Raumzeit selbst. Daher ist wie im Video dargestellt unter thermodynamischer Betrachtungsweise zusammen mit der ART die Energie erhalten.
Ich habe doch irgendwann mal hier gelernt, gehört, dass die Gesamtenergie im Universum = 0 ist!? Oder bringe ich da was durcheinander?
Hallo QuantenMechaniker 137,
passt! Null ist ja konstant...
Grüße Josef M. Gaßner
Die Gesamt-Energie *aller* Universen ist 0 ;-)
Urknall, Weltall und das Leben Hallo Herr Gassner, würde sich ein Einstein-Bose-Kondensat aus Antimaterie analog verhalten, zu den beobachteten Effekten die wir von Suprafluids aus Materie kennen? Diese Frage brennt mir seit Jahren auf der Seele. Danke
Hallo Sven L.,
würde irgendetwas aus Antimaterie sich in dieser Welt anders verhalten als Materie, nur weil wir das eine Materie und das andere Antimaterie nennen? Das Universum nimmt keine Rücksicht darauf, welche der beiden Formen wir wie nennen...
Grüße Josef M. Gaßner
Urknall, Weltall und das Leben vielen lieben Dank.
Toller Vortrag
Hallo liebes UWL-Team,
kann mir das Folgende bitte mal jmd. erklären:
Warum wurde und wird so ein Hype daraus gemacht, als entdeckt wurde, dass weiter entfernte Objekte sich schneller entfernen?
Falls sich nämlich der Raum gleichmäßig überall ausbreitet, ist doch logisch, dass dies der Fall sein muss, da der innere Teil dieser "Sphäre" doch auch Platz einnimmt und so die Ausdehnungsgeschwindigkeit zum Rand hin stetig anwachsen muss!
Die nach außen beschleunigte Raumausdehnung ist somit doch nur eine Konsequenz aus der allgemeinen Raumausdehnung.
PS: Ich habe diese (naive?) Frage auch beim Terra X Kanal gestellt und bin auf eure Antwort sehr gespannt!
Liebe Grüße aus dem Spessart...
Hallo Horst,
in der allgemeinen Relativitätstheorie gibt es auch Friedmann-Universen, die linear expandieren. Theoretisch möglich sind viele Expansionsformen.
Im Jahr 1998 wurde anhand der Beobachtungen von Supernovae vom Typ Ia klar, dass unser Universum beschleunigt expandiert. Das wurde seither immer wieder bestätigt. Erklärt wird das merkwürdige Verhalten mit der kosmologischen Konstante Lambda, die eine Form von Dunkler Energie darstellt.
Gruß Andreas
Die durchschnittliche Erkaltung des Universums auf "Staubteilchenebene" ist nach der Analogie mit dem Reifen gut zu verstehen. Allerdings konnte ich mir nach diesem Video dennoch nicht erschließen, wie die Rotverschiebung von elektromagnetischen Wellen aufgrund der Expansion des Raums ins Konzept der Energieerhaltung unter Bezugnahme Einsteins funktioniert. Dass die Ausdehnung des Raums selbst Teil der Energiebilanz ist, wurde ja spätestens gegen 35:10 geklärt. Aber Rotverschiebung und die Expansion des Raums wurden nicht in einen Zusammenhang der Energiebilanz gebracht, weswegen ich vermute, dass hier was anderes im Gange ist (und die Expansion vollständig mit der dunklen Energie zu erklären sei).
Ein ähnlicher Kanal hat dies kurz als Antwort zu einem Kommentar gegen Ende des Videos angerissen:
[1] ruclips.net/video/rzB2R_qiC28/видео.html
mit folgenden Quellenbezügen:
[2] www.preposterousuniverse.com/blog/2010/02/22/energy-is-not-conserved/
[3] math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html
Leider reichen meine Physik-, Mathematikkenntnisse und mein Verständnis (womöglich auch der englischen Sprache) nicht aus, um die Antwort und ihre Herleitung zu verstehen. Kann hier jemand einem Laien vielleicht unter die Arme greifen? :)
Edit: Auszug aus [3]:
" *Expansion of the universe leading to cosmological redshift*
_The Cosmic Background Radiation (CBR) has red-shifted over billions of years. Each photon gets redder and redder. What happens to this energy? Cosmologists model the expanding universe with Friedmann-Robertson-Walker (FRW) spacetimes. (The familiar "expanding balloon speckled with galaxies" belongs to this class of models.) The FRW spacetimes are neither static nor asymptotically flat. Those who harbor no qualms about pseudo-tensors will say that radiant energy becomes gravitational energy. Others will say that the energy is simply lost._ "
-- Kann es sein, dass diese Peusdotensoren Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion ist, weshalb die selbe Frage mit zwei vermeintlich unterschiedlichen Erklärungen ([3]: Energie geht verloren; dieses Video: Raumzeit geht in die Energiebilanz mit ein) beantwortet wird?
Ick hab ooch keene Ahnung. Aber ick vermute, wenn man über diese Dinge zu viel nachdenkt, kann man sich gleich einen Platz in der Geschlossenen reservieren. Kosmologen haben haben es seit 5 jahren aufgegeben, eine entsprechende Vorstellung zu vertreten,. Kann ich verstehen.
Ich vermute, man denkt zu sehr in einer Explosionsanalogie und extrapoliert aus menschlichen Erfahrungen auf die Kosmologie.
Ohne jetzt auf die links konkret eingegangen zu sein, mal ein paar Anmerkungen zu diesem Zitat:
"Those who harbor no qualms about pseudo-tensors will say that radiant energy becomes gravitational energy. Others will say that the energy is simply lost."
Ich versteh nicht so ganz, wieso da "gravitational energy" steht. Die Energieumsetzung der dunklen Energie hat mit Gravitationsenergie doch erstmal wenig bis nichts zu tun oder versteh ich den Kontext nicht so ganz? Leider bleibt der Artikel an dem Punkt sehr unkonkret. Der gängige Ansichtsstand hier ist halt derzeit, dass der Energieverlust der Photonen durch die Wirkung der dunklen Energie in der Expansion genau ausgeglichen wird. Das ganze steht und fällt natürlich mit der Frage, in wie weit dunkle Energie gleichberechtigt in den Kontext des Systems Universum (abgeschlossen? zeitlich unveränderlich im Gesamtkontext? ja/nein?) eingebunden werden kann.
"Kann es sein, dass diese Peusdotensoren Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion ist,"
Mathematisch gesehen ist deren Definition eindeutig und klar. Die Frage ist eher, ob sie für alle Zeiten in der aktuellen Form in der ART so Bestand haben werden.
PS: Ok, mit "gravitational" meint man hier offensichtlich das antigravitative Potential der dunklen Energie. Stört mich hier aber, weil man diese beiden Phänomene eigentlich in dem Kontext strikt voneinander trennen muss.
Tja, nun wird mal wieder klar, warum ich damals an der Theorie gescheitert bin :-)
Schöner Vortrag des Herrn Bartelmann! Bemerkenswert ist auch der Prolog von Andreas Müller, in welchem er eine eigene Fehleinschätzung einräumt. Offenbar bezieht sich seine Bemerkung auf seinen Vortrag "10 Irrtümer zur Urkanlltheorie" vom Dezember 2018. (Ich errinnere mich, denn Ich hatte damals einen dahingehenden Kommentar hinterlassen).
Fals es noch einen Kommentarcheck geben sollte, interessieren mich zwei Fragen:
1. Könntet ihr bitte etwas ausführlicher erläutern, was ein Killing-Vektorfeld ist. (Mit dem Begriff Raumzeit kann ich noch etwas anfangen.)
2. Das Wort "kosmologische Konstante, alias Dunkle Energie" ist im Vortrag nicht gefallen. Gelten die genannten Konsequenzen für Erhaltungsgrößen auch mit kosmologischer Konstante?
Hallo Hugo Paul,
ja, ich hatte damals (im UWL-Video "10 Irrtümer zur Urknalltheorie") auf der Basis von Gesprächen mit Kosmologen und meinem eigenen Verständnis behauptet, dass die Energie des Universums nicht erhalten ist. Nun führt Prof. Bartelmann aus, dass sie erhalten ist und begründet das auch. Das Spannende an der Grundlagenforschung ist, dass wir künftig vielleicht neue Erkenntnisse gewinnen werden und unsere Aussagen zur kosmischen Energieerhaltung erneut revidieren müssen. Unser Wissen ist immer nur vorläufig!
Zu Ihren Punkten noch:
1. Es ist ein recht hohes Niveau, aber bis dazu ein weiteres Video kommt, schauen Sie doch bitte mal hier:
www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_k03.html#kill
www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_s10.html#sym
www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_i02.html#isometr
2. Die kosmologische Konstante ist nach unserem heutigen Verständnis eine mögliche Realisierung von Dunkler Energie, nämlich eine, die zeitlich nicht variiert. Weitere Formen: Quintessenz, kosmische Strings, Phantom-Energie - finden Sie auch in meinem o.g. Weblexikon.
Gruß, Andreas Müller
@@UrknallWeltallLeben
Zu 1. Danke, die Artikel werde ich mir anschauen.
Zu 2. "Die kosmologische Konstante ist nach unserem heutigen Verständnis eine mögliche Realisierung von Dunkler Energie..." Ja, das ist mir bekannt. Meine Frage war aber, ob es dadurch in der Theorie einen Einfluss auf die Erhaltungsgrößen gibt.
Aktuell versuche ich, die ART zu begreifen. Gute Literatrur gibt es genug. Aber ich denke nicht, dass ich es in diesem Leben schaffe, mir diese Fragen selbst zu beantworten.
Hallo Hugo Paul,
die kosmologische Konstante ist ein Zusatzterm in der Feldgleichung und ein Skalar. Die von Prof. Bartelmann angesprochene verschwindende kovariante Ableitung des Energie-Impuls-Tensors (also dessen Divergenzfreiheit) ist in Einsteins Theorie „fix eingebaut“ und von der kosmologischen Konstante unberührt.
Meine Buchempfehlung: Ray d‘Inverno, Einführung in die Relativitätstheorie. Auch als engl. Original erhältlich. Aber Vorsicht: Der Name ist Programm! 😉
Gruß, Andreas Müller
32:57 Warum ziehen sich Gasteilchen aufgrund elekromagn. Wechselwirkung an, meint er hier nicht Gravitation? Ansonsten klasse D`dargestellt. Aber nochmal zum Nachvollziehen. Verstehe ich das richtig, die Raumzeit nimmt die Energie auf in Form von potentieller Energie? Also je höher die Ausdehnung und die Entropie um so mehr "Geometrische-Energie"? Und das heißt, je flacher das Universum um so energetischer seine Geometrie? Kann man das so sagen, oder was ist falsch daran?
Frage: Wie verhält es sich mit der Energieerhaltung am Zeitursprung dem Urknall? Da sollte es ja eine Symetriebrechung gegeben haben.
Erst war da kein Raum, in dem was passieren könnte-und leider auch keine Zeit, in der es geschehen hätte können. Und dann hats geknallt. Und Raum-zeit und Energie-Masse und die dazugehörigen Gesetze der Physik waren da!
Wenn man aus Nichts Alles machen kann, dann kann es geschehen-muss geschehen-daß Alles sich ganz, ganz plötzlich wieder in Nichts verwandelt. Also Vorsicht, bitte!!
(Ohgottogottogottt, selbst im Mittelalter hatten sie vernünftigere Theorien...)
@@Nallah108Raum und Zeit gab es schon immer ….der Urknall war wahrscheinlich eine Vakuumfluktuation und damit ein Ereignis Eintritt muss Zeit vergehen denn Zeit=Veränderung und eine Vakuumfluktuation ist eine Veränderung….
Er sagt doch klar die Theorie ist so konstruiert das E erhalten bleibt,
deswegen kann er auch auf nichts anderes kommen.
Möchte nicht respektlos sein,
aber er sagt am Anfang wie wir es verstehen können in der Theorie.
Aber er kann nicht sagen wie es in der Realität ist.
Bitte richtig verstehen ...
Bitte nicht lokal mit global verwechseln! Hier spielen zwei paar Schuhe rein, die Erhaltung im lokalen (ART, Riemann, differentialgeometrisch hauptsächlich fundiert) und die quasithermodynamische Betrachtung im Globalen. Wie es "wirklich" in der Realität im Zweifel ist, kann keine Theorie sagen. Es kann auch sein, dass die Wirkung der dunklen Energie auf das beobachtbare Universum noch ein paar andere Effekte aufweist, die wir noch nicht kennen. Aber das ist ein Grundproblem der Physik, quasi jeder Naturwissenschaft selbst, sie ist halt evidenzbasiert.
Wenn du bisschen weiter denkst kann es kein nichts geben es muss außerhalb des Universums eine dichtere Dichte geben wegen der anziehungskraft
@@Petrucciation1 ich denke so das logischsten ist einfach wenn etwas undichter ist als diese Grundmasse enstehen dort erst die Grund gesetzte der Physik also Anziehungskraft und Energie Umwandlungs Gesetz
Also ist die Energie im Bezug auf die Expansion des Universums jetzt konstant?
Da hatte ich aber auch schon andere Meinungen gehört.
I am confused
Es gibt tatsächlich verschiedene Antworten, z.Bsp. hier Tamara Davis:
people.smp.uq.edu.au/TamaraDavis/papers/SciAm_Energy.pdf
oder hier Sean Carroll:
www.preposterousuniverse.com/blog/2010/02/22/energy-is-not-conserved/
Die Unterschiede beruhen hauptsächlich darauf, ob und ,wenn ja, wie man sich eine Gesamtenergie des Universums definiert. Alle diese Antworten sind in der Wissenschaft natürlich vorläufig bis in der gesuchten Quantengravitationstheorie, dem sequel zur ART, die Frage noch mal gestellt wird.
Wenn die Begriffe von Raum und Zeit in einer solchen Theorie neu zu verstehen sind, entsprechend dem berühmten Zitat von Matvei Bronstein, dann auch Zeittranslationsinvarianz und damit Energieerhaltung.
(Matvei Bronstein (1936):The elimination of the logical inconsistencies connected with this [his thought experiments] requires a radical reconstruction of the theory, and in particular, the rejection of a Riemannian geometry dealing, as we see here, with values unobservable in principle, and perhaps also the rejection of our ordinary concepts of space and time, modifying them by some much deeper and nonevident concepts. Wer’s nicht glaubt, bezahlt einen Taler.)
Nachdem eine Diskussion zu diesem Thema im Forum ausbleibt, (alle zumindest halbwegs an diesem Thema interessierten User scheinen aus dem Forum raus zu sein), nochmals eine Rückmeldung von mir:
Die Frage nach der Energieerhaltung im Universum wird in diesem Video durch Professor Bartelmann meines Erachtens nicht zufriedenstellend beantwortet, weil er einen großen, nicht wirklich nachvollziehbaren Sprung von der lokalen, beobachterabhängigen Energieimpulserhaltung in der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer Gesamtenergie des Universums im Kosmologischen Standardmodell macht.
Zur Beantwortung der Frage nach der Gesamtenergie des Universums scheint es mir zwei Strategien zu geben:
Man versucht unter Verwendung von Pseudotensoren wie dem Landau-Lifshitz- Tensor diese im Rahmen der Relativitätstheorie direkt zu berechnen. Wegen der Koordinatenabhängigkeit dieser Pseudotensoren besteht das Problem, dass die Ergebnisse solcher Berechnungen uneindeutig sind.
Oder man umgeht die Schwierigkeiten einer direkten Berechnung und geht die Frage überhaupt erst im Rahmen des unter vereinfachenden Annahmen auf der Allgemeinen Relativitätstheorie beruhenden Kosmologischen Standardmodells an. Auch hier bleiben Zweifel an der Zulässigkeit der Annahmen, insbesondere der Zusatzannahmen im Sinne eines „protective belt“ a la Lakatos von Dunkler Materie, Dunkler Energie und Inflation, und damit an der Validität des Ergebnisses.
Mir scheint, für eine eindeutige lückenlose Herleitung einer Gesamtenergie des Universums bedarf es eines bevorzugten Bezugssystems.
Gruß,
Lulu
Ich hätte mal eine Frage, könnte man die Ruheenergie von einer Masse irgendwie auf die Energie zurückführen, die diese Masse wegen der Auswirkung auf die Krümmung der Raumzeit hat? Weil wenn ich diese Masse vollständig in Energie verwandle, krümmt diese ja nicht mehr den Raum oder? Also setze ich damit quasi die Energie frei die vorher in der Raum-Zeit gespeichert war oder so?
Ok ich habe nochmal gegoogelt (Energie-Impuls-Tensor) und wie ich das verstanden habe krümmt auch eine elektromagnetische Welle die Raum-Zeit, wenn ich nun also meine Masse durch Annihilation in Energie also eine Welle zerstrahle könnte man dann sagen das ich die Ruheenegie in Strahlungsenergie und potentielle Energie umwandle? Wobei die potentielle Energie mit der Zeit zunimmt da sich da sich die Welle in Bezug zum Ursprung immer weiter entfernt und dadurch Rotverschiebt?
Bedenke aber, wenn man Masse zuerstrahlt, dann ist die Strahlung zwar schnell auf ein großes Volumen verteilt, jedoch krümmt sie die Raumzeit noch immer.
@@hugopaul5722 Ja wie gesagt meine erste Annahme war falsch. Mir war nicht bewusst das auch eine elektromagnetische Welle den Raum krümmt. Aber was hälst du von der Anschauung das sich die Strahlungsenergie langsam in pot. Energie umwandelt (eben weil der Raum weiterhin gekrümmt wird) umso weiter die Welle sich vom Ursprungspunkt entfernt und somit Rotverschiebt? Wäre das nicht auch eine Erklärung für die Lichtermüdung?
Weil ich habe mal bei Wikipedia geschaut dort gibt es nicht diese Anschauung, aber wäre ja eig eine logische Konsequenz, wenn der Raum weiterhin gekrümmt wird und sich das Licht mit c ausbreitet muss ja die Energie dafür woherkommen und das wäre quasi die Energie die das Licht verliert in dem es rotverschoben wird.
@@Thori45 Hallo Thori45,
Ja, es gibt in der ART auch eine gravitative Rotverschiebung. Diese tritt ein, wenn Licht gegen ein Gravitations-Potential (also von der Masse weg) läuft. Soweit man in der ART die Gravitation geometrisch durch eine Raumkrümmung beschreibt, heißt das, das Licht läuft in ein Gebiet mit geringerer Raumkrümmung.
Wenn Licht massive Himmelskörper verlässt, dann ist der Effekt sogar messbar sein. Schau mal hier:
de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Gravitative_Rot-_und_Blauverschiebung
Auf großen Skalen ist das Universum nach heutigem Wissen jedoch flach. Das heißt, es gäbe keine entsprechende Lichtermüdung. Diese Erkenntnis war in der Wissenschaft unerwartet. Zur Erklärung wird gern die Theorie der inflationären Phase bemüht. Diese Theorie ist in meine Augen so ziemlich das Abenteuerlichste in der Kosmologie.
@@hugopaul5722 Ok danke. Sehr interessant. Allerdings wird dort mit der Zeitdilatation Argumentiert. Meine Sichtweise war ja eine andere. Ist das also gleichwertig? Oder ist meine Sichtweise falsch? Wenn ja warum?
Mit flach ist gemeint das die Energie gleich null ist? Weil selbst wenn es flach ist und die Energie nicht null wäre würde es ja wenn ich mich vom Zentrum entferne eine Abnahme der Energiedichte sprich Gravitation geben wodurch das Licht durch die Zeitdilatation bzw in meiner Anschauung durch pot. Energie Rotverschoben würde. Nur wenn das Universum insgesamt keine Energie hätte und damit auch als Gesamtsystem keine gravitative Wirkung hätte würde trete dieser Effekt nicht auf oder?
@@Thori45 Deine Ansicht ist schon ganz richtig. Wenn das Univerum eine positive mittlere Energiedichte besitzt, so führt das zu einer positiven mittleren Raumkrümmung. Aber diese Raumkrümmung wird auf großen Skalen nicht beobachtet. Das ist ja zur Zeit das Unverstandene in der Kosmologie.
Wow, kein Vorspiel, trocken r... , danke für diesen ohne Umschweife auf den punktkommenden Vortrag.
Vielen Dank für den ineressanten Beitrag. Er hinterlässt bei mir allerdings ein paar mulmige Gedanken und mehr Fragen als Antworten - aber ich denke, das ist auch nicht unerwartet:
1) Jemand sollte dringend dafür sorgen, dass die Erhaltungssätze global gelten, sonst wird mir schlechtt! (Hier spricht mein zynisches, konservatives Physiker-Ich.)
2) Dass die Energie- und Impulserhaltung vom Beobachter abhängig ist - geschenkt. Wer geschluckt hat, dass die Zeit relativ ist und Energie in der Lage ist, die Raumzeit zu krümmen, der hat damit auch keine Probleme. (Hier spricht mein modernes Physiker-Ich.)
3) Ist es möglich, unter Ausnutzung von Asymmetrien in großem Maßstab Energie zu gewinnen? Also im Sinne eines Kreisprozesses, bei dem am Ende ein Energieüberschuss erzielt werden kann? Und ich bin mir im Klaren, dass der Begriff "Kreisprozess" nicht gerade für "Asymmetrie" steht. ;) (Hier spricht mein besorgtes Physiker-Ich).
4) Wäre der vorgenannte, dritte Punkt ggf. ein Erklärungsansatz zur "verlorenen Information" in Schwarzen Löchern? Wo sonst spielen Krümmung der Raumzeit und Symmetriebruch eine so große Rolle ... (Hier spricht mein utopisches Physiker-Ich.)
Hiho & Gudes! (8)
1) if ( meins'de Gott? )
[Bete!]
else
[Kotz' doch!]
(x)
2) imho: schönes Geschenk (8)
-> "Swallow the Sun", [search] -> de.m.wikipedia.org/wiki/Swallow_the_Sun
3) Wird doch schon seit geraumer Zeit {von uns (Lebewesen & anders organisierter Materie) - könnte ich auch weglassen (x)} praktiziert.
(; Entropie? -> Fließgleichgewicht? ;)
4) [noch'mal "Interstellar" glotzen!]
LG, uschiwei & 42! muck(8)
Alles ist einfach ein Haufen umgewandelt Materie in eine undichtere Masse "sozusagen"
Das etwas im Kosmos "global gilt", ist entweder eine etwas ungeeignete oder philosophische Wortwahl.
Interessantes Thema, aber ich hatte doch ein paar Verständnis-probleme, weil das alles ziemlich abstrakt ist.
bin mal gespannt, was hier aufgedröselt wird, ich habe jahrelang mich gefragt, ob ihr dazu mal etwas bringt
Fällt mir jetzt erst auf: offensichtlich (coronabedingt?) keine Zuhörer anwesend! Umso größer ist die Lebendigkeit und Leistung zu bewerten, denn ohne Präsenzhörerschaft ist kein akustisch-visuelles Fedback da und alles für den Dozenten viel schwieriger! Chapeau!
Die Zeit geht ja nur in eine Richtung - was ist nun richtig: erst liken dann gucken oder erst gucken dann liken?
Zuerst liken dann gucken. Das Thema alleine verdient ein like. Danach geht aber auch, ist ja super.
TTsseeTT hat es schon erwähnt. Sean Caroll widerspricht der Energieerhaltung. Gilt sie nur für "normale" Energie so wie im Video erläutert? Oder lässt sich die dunkle Energie da auch einbauen? Eine mir bekannte Erklärung ist die Asymmetrie der Expansion. Daher kommt das Noether Theorem nicht zur Anwendung. Stimmt das so?
Sehr guter Vortrag ansonsten!
Ich hab das so verstanden: Die Energie bleibt bei der Ausdehnung des Universums konstant. Zwar verringert sich die thermische Energie (das All wird kälter), aber dafür fließt Energie in die Raumzeit.
Dass die Raumzeit etwas mit potenzieller Energie zu tun hat, kann man an den Bildern sehen, auf denen die Sonne in einer Kuhle einer Art Gummimatte liegt. Sie liegt tiefer als die darum kreisende Erde, das ist das Äquivalent zu potenzieller Energie.
Tolle Erklärung, Danke, und noch: KLIMA-, NATURSCHUTZ: nur Rasen abmäen, den ihr auch braucht! Weitersagen :))
Weitere Frage, wie sieht es aus mit der Entropiezunahme des Universums, und zwar a) im kosmologischen Standardmodell und b) in einem Modell mit kontinuierlicher Materieerzeugung?
Bei b) denke ich an Ansätze wie den hier von I.Prigogine und J.Geheniau
www.pnas.org/content/pnas/83/17/6245.full.pdf
Hallo liebes UWudL Team wiedermal ein spannendes Video. ich bedanke mich auch für das tolle Buch reichhaltig und gleichzeitig einfach gehalten um dies auch zu verstehen.
Meine Frage an das liebe Team oder eventuell einem renommierten Kollegen bzw. Spezialist ; was Sie von dem neruolink Plänen halten und deren Risiken.
Ich wünsche allen einen tollen start für das kommende Lehrjahr.
Mfg Maël
23:40 "[...] das illustriert, dass die Erhaltungsgrößen dann wiederum vom Beobachter abhängen." Das leuchtet mir einfach nicht ein.
Wenn die Raumzeit gekrümmt ist und wir uns auf einer Umlaufbahn um einen Körper im Kreis bewegen, warum kreisen wir nicht in der Zeit? 🤔
Tun wir doch in 365 Tagen. Raum ohne Zeit kanns wohl gar nicht geben
Ich stelle mir den Rand des Universums immer wie eine Energiewelle vor, die die Ausdehnung verursacht und dabei immer weiter neue Materie erzeugt.
@@dieregierung9388 Könnte doch sein, dass immer Wasserstoff entsteht. Und da die "Welle" sich wie eine Kugel ausdehnt entsteht immer weniger je weiter es sich schon ausgedehnt hat (weil die Oberfläche der Kugel immer größer wird)
Videos nein Wasserstoff könnte man ja „sehen“. Es gibt auch keinen Rand des Universums (Zumindest keinen nachweisbaren), sondern nur der von uns sichtbare Rand. Dieser wird aber dadurch bestimmt, dass seit der Existenz des Universums nicht alles Licht uns erreicht hat und nicht dadurch dass dahinter nichts ist.
es ist äusserst unwahrscheinlich, dass es einen beobachtbaren Rand des Universums gibt, von dem du "ins Nichts" rausgucken kannst.
Als Gleichnis stell dir eine Kugel vor auf deren Oberfläche du als 2D Lebewesen lebst. Die Oberfläche hat zwar eine endliche (klar definierte) Oberfläche aber im 2D-Raum keinen Anfang und kein Ende, also unendlich. Durch Magie (oder eine Luftpumpe eines göttlichen Wesens) wird diese Kugel immer grösser. Dadurch wird die Oberfläche immer grösser, aber es gibt keinen Rand in der neue Materie entsteht, sondern die Gesamtoberfläche wird grösser, indem das Material der Kugel gestreckt wird. Als 2D-Lebewesen bekommst du das aber gar nicht mit, sondern stellst nur fest, dass alles sich von dir entfernt, je weiter weg um so schneller.
Hios K es ist ein Gleichnis/Bild um zu erklären warum es keinen Rand des Universums gibt und keine akkurate Beschreibung des tatsächlichen Universums.
@@Grovinchen Genau! Und meine "Welle" macht aus dem "Nichts" das "Etwas". Und die Welle an sich kann man nicht sehen, weil sie sich mit Lichtgeschwindigkeit entfernt.
Hat er die Frage jetzt wirklich beantwortet? Eher nicht, oder? Meines Wissens ist die Frage noch offen, ob die Energieerhaltung im Universum als Ganzes auch gilt. Stichwort offenes / geschlossenes System ... ???
Hallo Willy England,
die Frage ist beantwortet: Die Energie im expandierenden Universum ist konstant (erhalten).
Gruß Josef M. Gaßner
Hmm ... mich hat das nicht überzeugt. Das ist doch eine der großen, offenen Fragen der Kosmologie und niemand weiß es definitiv.
s.a. math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html
Um mal mögliche Verwirrungen hier wegzunehmen, bzw. um mal herauszukristallisieren, woran sich hier wohl die meisten stören:
Der Vortrag hier behandelt den aktuellen Stand der Kosmologie unter der Prämisse, dass die dunkle Energie zum System Universum als gleichberechtigte Energiekomponente gehört und es keinen(!) von uns unbekannten externen "Zufluss" von Energie dabei zusätzlich gibt. Heißt, man muss hier in der Anschauung klar differenzieren zwischen Energie (Gesamtenergie) und Wirkung. Unter dieser Prämisse gilt Energieerhaltung formal. Der Energieverlust, den Photonen durch die kosmische Rotverschiebung erfahren ist anteilig in der expansiven Arbeit reizprok enthalten.
Heißt eigentlich ganz allgemein: Schuld an der ganzen Verwirrung hier ist ein bisschen auch der Begriff der Energie selbst, der in der Physik gern mal ein komplexes Zusammenhangsgebilde (das wir im Zweifel gar nicht im Detail ganz verstehen, mehr oder weniger eine Blackbox ist), das Potential und Emergenz/Wirkung vereinigt, auf einen Skalar abzubilden versucht :)
Ich will hier nicht großartig differenzieren. Wir alle kennen diese unübetroffenen Vortragenden, zu denen auch -unbesteitbar- Dr. Bartelmann gehört. Danke für dieses Video.
9:55 Ich vermute es muss richtig heißen: Die Masse der Sonne krümmt Raum und Zeit *an der Position der Erde* derart, so dass die Erde sich nicht mehr auf einer geraden Bahn bewegt
Die Erde ist in der Nähe der Sonne, für Astronomen zumindest. Aber ja hätte man so formulieren können.
Hätte man nicht bei den Betrachtungen auch die Masse berücksichtigen müssen, die sich ebenfalls relativistisch verhält?
Das paradoxe für mich ist, Dunkle Energie und Dunkle Materie (zusammen 95%) müssen da sein, werden aber in den Relativitätstheorien nicht berücksichtigt! Bei allen Gleichungen fehlt ein Rattenschwanz, wobei wir null Ahnung haben wie dick und wie lang der Rattenschwanz ist!🤔🤓
Das ist so nicht richtig. Unabhängig davon, ob es sie tatsächlich gibt und, falls ja, was sie wirklich sind, lassen sie sich in Einsteins Feldgleichungen repräsentieren. So unterscheidet der Energie-Impuls-Tensor nicht zwischen normaler, nachgewiesener Materie und rein hypothetischer Dunkler Materie.
Was man den Kosmologen vorwerfen kann, ist, dass sie die logisch gleichwertige Alternative, dass Einsteins Theorie selbst modifiziert werden müsste, um den Abweichungen der Beobachtungen von den Vorhersagen Rechnung zu tragen, nicht gleichwertig verfolgt haben, sondern, bis auf relativ wenige Außenseiter, recht einseitig auf das Pferd "Dunkle Materie, Dunkle Energie, Inflation usw." gesetzt, also einen geradezu klassischen protective belt von Hilfshypothesen a la Lakatos konstruiert haben.
Wenn man derartige Fragen in dem Forum zu diesem Kanal aufwirft, dann wird man von der einem Mainstreamdogmatismus verpflichteten Forumsmoderation schnell persönlich angefeindet, so wie zum Beispiel hier:
urknall-weltall-leben.de/forum/aktuell/naturwissenschaftliche-themen/2847-wir-irren-uns-aber-nicht-unbedingt-empor.html#49079
Bände sprechend die Aussage von Mustafa Basaran:
"Alles glauben sowieso nicht, aber ohne "wohlbedachtem" Glauben funktioniert die Wissenschaft doch überhaupt gar nicht.
Ich meine außer Wissenschaftler kann sowieso niemand verstehen, was die überhaupt tun."
Gruß,
Lulu
Wir können nicht unterscheiden ob sich das Universum ausbreitet oder ob WIR uns komprimieren. Die Beobachtungen die wir dabei machen sehen für uns immer gleich aus. Eventuell ist der zweite Fall einfacher zu erklären weil wir dann ohne die ganzen Hilfskonstruktionen wie dunkle Materie auskommen können.
Doch, das kann man unterscheiden - die räumlichen Abstände zwischen beliebigen anderen Objekten nehmen zu, nicht nur zwischen uns und anderen Objekten.
ich schätze du meinst dunkle Energie ?
und welche Erklärung hättest du für den 2. Fall?
Erhaltungsgrößen beobachterabhängig?!? WTF? Das ist ein richtiger Murks, den Herr Barthelmann hier absondert, der Bände über seine „Expertise“ in der relativistischen Mechanik spricht. Aber die spielt ja in der Lambda-CDM-Erzählung ohnehin so gut wie keine Rolle.
Frage: Gibt es einen Vakuum-Zerriss?
Was soll das sein: Vakuum-Zeriss? Was meinst du mit Zeriss?
Aber natürlich gibt es den Vakuum-Zerfall des Universums. Sieh zu, dass du hier wegkommst, egal wohin!
@@lulucleve1822 Wodurch ausgelöst?
@@autoluan1234567 Durch einen Übergang von falschem zu echtem Vakuum. Aber das ist eine Spekulation von der Art, die in die Kategorie "fairy tales physics" gehört. Geistert gerne durch soziale Medien, sollte man aber nicht wirklich ernst nehmen.
wo ist die Orange ???
Ha! Und sie bleibt doch! Wo sollte die Energie auch hin? Müsste dann das Universum nicht in Wechselwirkung mit etwas stehen, was außerhalb des Universums wäre?
Das Multiversum
Ist das nicht so das Energie überall existiert dann wäre der Energieerhaltungsatz nur eine Bestätigung. Aber ich denke das ich die Theorie von Riemann gut finde nämlich das die Naturgesetze viel leichter zu erklären wären wenn man sie in Dimensionen unterteilt.
Weitere Vorschläge?
Also wie jetzt? Energie weg oder nur woanders?
Was ist der Unterschied zwischen Kosmologie und Astronomie ?
Hallo corryvreckan,
Kosmologie beschäftigt sich mit dem Universum als Ganzes. Astronomie beschäftigt sich mit den Phänomenen innerhalb des Universums, z.B. mit Sternen, Galaxien, etc...
Gruß Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Und was ist der Unterschied zwischen Kosmetik und Astrologie?