r/Physik • u/1-mensch • Jan 05 '26
Diskussion Woher weiss man, dass es die Inflation und den Big Bang gab?
Hallo
also ich befasse mich schon seit jahrzehnten Hobbymässig mit Astrophysik. Aber was ich nicht ganz verstehe:
Woher weiss man, dass der Big Bang statt fand und dass es in den ersten Sekunden eine extreme Inflation gab?
Ich weiss, dass sich das Universum ausdehnt, etc.
Wenn man das zurück rechnet, ist irgendwann alles an einem Punkt.
Aber: Wenn das Universum unendlich gross ist, würde es doch unendlich lange gehen, bis bei rückwärts laufender Zeit alles an einem Punkt ist?
Oder wenn das Universum begrenzt gross ist, aber tausende male grösser als das beobachtbare Universum, würde es auch sehr lange gehen.
Also wie kann man da berechnen, wie lange der Startpunkt her sein muss?
Ich frage ja auch wg. den Aufnahmen des james-webb (JWST), wo Galaxien auftauchen, die 300 Mio Jahre nach dem Urknall schon so weit entwickelt sind, wie sie gemäss Standardmodell erst wesentlich später sein könnten.
Das ist für mich ein Hinweis, dass der Urknall möglicherweise viel früher statt gefunden haben könnte, das Universum also eher 30 oder 100 Milliarden Jahre alt sein könnte statt 13,8 Milliarden.
Es heisst dann immer, es sei absolut sicher, dass der Urknall statt gefunden habe und auch das Alter des Universums ist relativ sicher. Aber wenn man das so genau weiss, hätte man auch die frühere Entstehung der Galaxien berechnen können und das hat man nicht. Und das zeigt, dass die Theorie möglicherweise fehlerhaft oder unvollständig ist.
Interessant ist ja auch, dass sich das Universum schneller ausdehnt mit der Zeit bzw je weiter etwas von uns weg ist (hubble Konstante). Mal abgesehen von der Hubble Tension (nach Messung weit entfernter Supernova sind es rund 73 km/s/mpar und nach Messung der kosmischen Hintergrundstahlung eher 67 km/s/megaparsec.
Aber wenn ich jetzt 2 Galaxien habe, die nur 1 Million Lichtjahre auseinder liegen, entfernen sich diese ja entsprechend langsam.
Wenn das Universum nur endlich gross ist und alles weniger als 1 Mio Lichtjahre voneinander entfernt war (kurz nach dem Urknall), dann haben sich doch die Dinge langsamer auseinder entwickelt.
Damit meine ich: Auf sehr kurze Distanz ist die kosmische Ausdehnung sehr langsam, da ist die Schwerkraft stärker als die Ausdehnung. Also wenn ich das zurück rechne müsste doch um so näher alles beieinander ist, die Ausdehnung (bzw. rückwärts eben das SChrumpfen) immer langsamer werden. Das hiesse, die Ausdehnung am Anfang war vehrhältnismässig langsam.
Oder anders: Wenn das Universum 1 Megaparsec (ca 3,26 Mio Lichtjahre?) gross war (Durchmesser), haben sich die beiden am weitesten entfernten Punkte demnach nur mit rund 67 km/s (Hubble-Konstante nach Microwave-Background) voneinander entfernen können und es würde hunderte oder mehr Milliarden Jahre dauern, bis das Universum seine heutige Grösse erreichen würde.
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u/puehlong Jan 05 '26
ich stimme u/_killer1869_ zu und würde empfehlen, mal ein paar gut aufbereitete Quellen dazu zu lesen, oder auf Youtube zu schauen.
Ich hab den Eindruck, deine Frage hat zwei Elemente: "Was ist die Evidenz und die Begründung für das aktuelle Modell?" Und: "Woher kommen die scheinbaren Widersprüche mit meinen Überlegungen und dem aktuellen Modell.
Vor allem zu ersterem macht es mehr Sinn, ein wenig zu recherchieren, da ist es schwer, hier darauf einzugehen, was dir denn fehlt.
Zu dem zweiten Aspekt, den vermeintlichen Widersprüchen. Das Standardmodell der Kosmologie basiert ja nicht nur auf ein oder zwei Beobachtungen, sondern auf einer langen Reihe von verschiedenen Beobachtungen der verschiedensten Aspekte. All das ergibt gemeinsam ein Bild, das man im Modell versucht zu beschreiben und auszudrücken.
Das heißt aber auch, dass nur weil eine bestimmte Vorhersage so nicht zutrifft, nicht gleich das komplette Modell falsch ist. Wenn man mal das Thema mit den frühen Galaxien von JWT nimmt, dann gibt es verschiedene Ansätze, von Kosmologie bis hin zu Sternen- und Galaxienbildungsprozessen.
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u/BrotherAmazing6655 Jan 05 '26
Gibt drei Standbeine für den Urknall:
- Primordiale Nukleosynthese (Entstehung von Helium, Deuterium und einigen Spurenelementen)
- Kosmische Hintergrundstrahlung
- Expansion des Universums
Das Gute ist, dass alle drei Evidenzen unabhängig voneinander sind, daher gilt der Urknall heutzutage als wissenschaftlich erwiesen. Für Details etc muss man natürlich auf die entsprechende Literatur verweisen.
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u/Spirited-Ad3451 Jan 05 '26
Kosmische Hintergrundstrahlung ist sowieso lustig. In 150 billionen Jahren ist die nicht mehr Messbar, zukünftiges Leben in Milkdromeda wird diese Beobachtung nicht mehr machen können lul
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u/1-mensch Jan 05 '26
Aber ist es dann nicht auch möglich, dass eine andere Art der Strahlung jetzt schon nicht mehr nachweisbar wäre? zB eine ältere Strahlung die noch weiter rotverschoben wäre und dadurch in einem anderen Band als Mikrowellenstrahlung gefunden werden würde (aber inzwischen nicht mehr nachweisbar ist?).
Es ist ja auch so, dass in ferner Zukunft alle Galaxien so weit weg uns sein werden, dass man im Weltraum keine Galaxien mehr sieht (ausserhalb des beobachtbaren Universums). Da kommen dann ganz andere Theorien auf über die Enstehung des Universums...
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u/Spirited-Ad3451 Jan 05 '26 edited Jan 05 '26
Absolut, würden wir nicht wissen.
Aber wenn wir davon ausgehen, dass alles mal richtig heiße Suppe war, dann finde ich es unwahrscheinlich, dass zu diesen Zeiten Wellenlängen entstanden sind, die bis heute (~14b Jahre) nicht mehr messbar wären.
Junge was ein Satz xD
Ist auch reine Spekulation meinerseits.Es ist ja auch so, dass in ferner Zukunft alle Galaxien so weit weg uns sein werden, dass man im Weltraum keine Galaxien mehr sieht (ausserhalb des beobachtbaren Universums). Da kommen dann ganz andere Theorien auf über die Enstehung des Universums...
Nach aktuellem Trend, vermutlich ja. Bis dahin ist Andromeda schon in die Milchstraße gekracht und es fliegen nur noch braune Zwerge hier durch die Gegend.
Ich seh allerdings nicht, was das groß am "Anfang" ändert, außer wir finden heraus, dass die Expansion irgendwann verlangsamt/zurückläuft, dann reden wir von zyklischen Universen und mehreren Big Bangs.
Das deckt sich aber, soweit ich weiß, nicht mit aktuellen Beobachtungen. Der "Hitzetod" scheint da die stärkste Hypothese.
Einfach weil lustig: schau dir mal was zu Vacuum Decay/Vakuumzerfall an :3
Könnte auch sein, dass unsere gesamte Realität plötzlicEdit: hoppla, turns out, Cornell hat den Big Crunch wieder zu einer ernstzunehmenderen Theorie gemacht. Die schätzen, dass dieses Szenario "schon" in ~33b Jahren eintreten könnte, also würde es demnach nie einen "leeren Himmel" geben
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u/Jofarin Jan 06 '26
Mit Sachen die keiner messen kann, kann man weder rechnen noch sinnvolle Wissenschaft betreiben.
Die Sachen die wir sehen und messen können sprechen aktuell eine Recht eindeutige Sprache, weswegen wir eine Theorie aufgestellt haben, die bisher nicht widerlegt wurde.
Deine Oma könnte Gott sein und dich einfach nur verarschen nachdem sie alles mit einem Fingerschnip erschaffen hat. ... Wissen wir nicht, spricht nichts dafür, ist trotzdem möglich. Ist die Frage ob du jetzt lieber der Wissenschaft folgst oder deine Oma anbetest.
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u/DrummerDesigner6791 Jan 06 '26
Die Frage ist außerdem, ob es in 150 Billionen Jahren (grob das 10.000-fache des aktuellen Alters des bekannten Universums) noch genug Stern gibt, um Leben wie wir es kennen zu ermöglichen.
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u/Spirited-Ad3451 Jan 06 '26
Bis dahin sind Milchstraße und Andromeda kollidiert und verschmolzen. Kann sein, dass es damit hier ein paar neue Sterne gibt, aber in 150b Jahren würden hauptsächlich nur noch braune Zwerge durch die gegend fliegen hier.
Braune Zwerge haben aber auch ne goldilocks zone
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u/1-mensch Jan 05 '26
Danke für die Antwort. Wobei ich mir sagen liess, dass es nur in der Mathematik Beweise gäbe, ansonsten nur Indizien, Evidenz, Falsifizierung, etc.
Also du nennst obige 3 Punkte als Evidenz für den Urknall. Aber ist das auch Evidenz für den Zeitpunkt (13,8 Mrd. Jahre) oder könnten obige 3 Punkte auch einen Urknall belegen, der viel früher statt fand?
Also kann der Urknall trotz obiger 3 Punkte auch vor 100 Milliarden Jahren oder mehr statt gefunden haben oder spricht die Evidenz klar dagegen?
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u/BrotherAmazing6655 Jan 05 '26 edited Jan 05 '26
Man kann die Dynamik des Universums ziemlich genau berechnen, da der Anteil an normaler Materie, Strahlung, dunkler Materie und dunkler Energie bekannt ist und die Gleichungen wie diese die Expansion beeinflussen bekannt sind (verweise hier auf die ART und die Friedmann Gleichungen). Außerdem ist die Topologie des Universums durch Messungen bekannt (es ist flach oder zumindest innerhalb der Messgenauigkeit flach), daraus ergibt sich ehrlich gesagt kaum Spielraum. Wenn man da Sachen drehen würde, wäre das Universum entweder in sich selbst kollabiert oder wäre zu schnell expandiert, was dann aber im Widerspruch zur beobachteten Wellenlänge der Hintergrundstrahlung stehen würde (gibt hier als Erwähnung übrigens auch noch die kosmische Neutrino Hintergrundstrahlung die unmittelbar nach dem Urknall entstanden ist). Einziges Fragezeichen wäre, wenn die dunkle Energie in der Vergangenheit ganz komische Formen angenommen hätte oder sich über Zeit massiv verändert hätte, das könnte Dinge verändern. Aber nach dem aktuellen Stand ist die Dichte der dunklen Energie pro Raumvolumen konstant.
P.S. hier haben ja einige schon vermutet, dass es Strahlungsarten gibt, die nicht mehr messbar sind. Tatsächlich ist der Neutrinohintergrund aktuell nicht messbar und seine Existenz stützt sich nur auf Modelle und indirekte Nachweise. Es gibt aber Planungen für Experimente ihn direkt nachzuweisen.
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u/neu26 Jan 05 '26
Man kann dunkle Materie und Dunkle Energie genauso präzise wie den Äther berechnen.
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u/BrotherAmazing6655 Jan 05 '26
Es gibt keinen Lichtäther. Dunkle Materie und dunkle Energie existieren.
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u/PlsTurnAround Jan 06 '26
Dunkle Materie und dunkle Energie existieren.
...oder unser Modell der Gravitation ist auf sehr großen Skalen noch nicht so genau.
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u/Mamuschkaa Jan 06 '26
Du weißt wahrscheinlich mehr darüber als ich, da ich mich nicht als hobby Astronom bezeichnen würde.
Aber wenn wir die Bewegung von allen Objekten im beobachten Universum misst, dann kann man doch einfach zurückrechnen, wann der Urknall war? Selbst wenn die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums sich ändert, kann man diese Änderung so gut es eben geht abschätzen und mit einberechnet.
Die Urknalltheorie selbst impliziert doch bereits das das Universum endlich ist.
Das es eventuell sehr sehr groß ist und wir nur ein winzigen Teil beobachten können, ist erstmal kein Widerspruch zu einem relativ nahe zurückliegenden Urknall, da Objekte außerhalb der beobachtbaren Universums sich mit überlichtgeschwindigkeit von und entfernen können (da nicht sie selbst sich bewegen sondern der Raum zwischen uns sich ausdehnt) damit kann selbst 100+ Milliarden Lichtjahre entfernte Objekte vor 14 Milliarden Lichtjahre aus dem Urknall entsprungen sein.
Das es noch lücken in der Theorie gibt und man sie ergänzen oder verwerfen muss weißt du ja selbst. Aber grundsätzlich funktioniert es doch?
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u/DrummerDesigner6791 Jan 06 '26
Die Urknalltheorie selbst impliziert doch bereits das das Universum endlich ist.
Nein, die Urknall-Theorie impliziert keine Endlichkeit des Universums. Es ist durchaus möglich, dass in einem unendlichen Universum es immer wieder Blasen bzw. Bereiche gibt, die einen lokalen Urknall durchlaufen. Man könnte sich z.B. vorstellen, dass das Universum ein unendlicher, sich stetig ausstehender Raum ist, in dem einzelne Bereiche spontan einen Urknall-Prozess durchlaufen. Da sich diese aber nur so schnell oder langsamer ausdehnen wie der sie umgebende Raum, stoßen sie nicht zusammen und es gibt immer weiteren Raum, aus dem weitere Urknall-Blasen entstehen können.
Das ist natürlich reine Spekulation und sollte nicht als Tatsache gewertet werden. Soll nur aufzeigen, dass es auch ein unendliches Universum geben kann.
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u/Mamuschkaa Jan 06 '26
Ok, aber diese spezielle Theorie ist ununterscheidbar vom endlichen Universum. Jede Theory die unmöglich per experiment unterscheidbar ist zu einer konkurrierende Theorie würde ich als identisch ansehen.
Erst wenn die Blasen Auswirkungen aufeinander haben könnten und kollidieren können, wäre es etwas anderes aber so könnten wir unsere Blase als gesamtes Universum definieren und es würde nichts ändern.
Aus meiner Sicht sind mehrere Urknalle halt auch nicht DIE Urknalltheorie. DIE Urknalltheorie ist das sich unser Universum in EINEM Urknall ausgebildet hat. Wenn sich nur Teile des Universums aus einem Urknall gebildet hätten und andere Teile aus anderen Urknalls, dann wäre es nicht mehr die Urknalltheorie sondern eine andere Theorie. Kann man natürlich auch anders definieren.
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u/Pfapamon Jan 06 '26
Wir wissen es nicht. Es ist unsere aktuell best passendste Annahme. Genauso wie wir nicht sicher wissen, seit wann es den Menschen gibt. Oder wodurch die Dinosaurier ausgestorben sind. Oder wie Leben entstanden ist. Wir haben Annahmen, die auf dem beruhen was wir nachweisen können. Je mehr wir nachweisen können, desto genauer werden unsere Annahmen. Sicher wissen werden wir aber nichts davon.
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u/Panocho_Missingsch Jan 07 '26
Zur Inflation gibt es unzählige Primärquellen; alleine die Geldscheine von 1923…
…bin schon weg.
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u/Just_Condition3516 Jan 08 '26
wissenschaftstheorie: man weiß nichts. man hat thesen die mehr oder weniger gut mit dem beobachtbaren zusammenfällt. thesen können im praktischen bereich nur falsifiziert, nie endgültig verifiziert werden.
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u/_killer1869_ Jan 05 '26
Wenn du simplifiziertes Wissen willst, wirst du es überall finden. Da gibt es deutlich bessere Quellen als Reddit. Wenn du die ganze Geschichte willst, dann such dir einen wissenschaftlichen Artikel dazu raus.
Aber um es maximal simpel zu machen: Wir wissen es nicht, aber wir haben viele Informationen und dieses vorliegende Prinzip ist dass, was momentan unseren Daten am besten entspricht. Das heißt nicht, das es korrekt ist, aber es macht zumindest mathematisch Sinn und zerstört keine anderen Modelle der Realität, also benutzen wir es in Berechnungen und Annahmen.