Dunkle energie

Warnung: der folgende text enthält einen hohen anteil von spekulazjonen, die meine fähigkeiten klar überschreiten. 🤪

Ich habe noch nicht wirklich über die folgende frage nachgedacht und schon gar nicht zu rechnen begonnen und bitte deshalb darum, den spott ein bisschen zu bremsen, wenn sich der gedankengang im nachhinein als sehr dumm erweist. Es ist völlig rohes gedankenmaterjal, aber ich finde es jetzt schon interessant genug, um es mitzuteilen…

Und jetzt, nach dieser klarstellung, die frage:

Könnte es sein, dass die „dunkle energie“, die postuliert wird, um die beschleunigung der expansjon des universums zu beschreiben, ein völlig banaler effekt ist? Könnte es sein, dass durch die expansjon des universums der von jedem punkt im universum aus „sichtbare“ bereich des universums schrumpft, weil mit zunehmender zeit waxende bereiche herausfallen, die durch die expansjon des universums so weit „herausgetragen“ wurden, dass die lichtgeschwindigkeit nicht mehr ausreichte, irgendeine wexelwirkung seit entstehung des universums zu vermitteln — was dann auch für die gravitazjon gälte, die ja der expansjon entgegenwirkt, so dass sich die expansjon beschleunigte?

Hui, das ist komplizierter, schwer durchschaubarer, mies strukturierter, roher satzbau aus den lateinischen albträumen des grammatikschülers. 😖

Deshalb noch einmal der gleiche spekulative gedanke, hoffentlich ein kleines bisschen klarer ausgedrückt, so dass nur die unklarheiten des gedankens bleiben, und die seiner darlegung verschwinden:

  1. Zunächst die einigermaßen gesicherten tatsachen:
  2. Der urknall geschah. (Und wohl auch eine inflazjon, ich weiß, aber die spielt erstmal keine rolle.)
  3. Seitdem dehnt sich das universum aus.
  4. Diese ausdehnung des raumes selbst ist beobachtbar. Sie wurde und wird beobachtet. Von jedem punkt im raum scheinen sich alle objekte hinfort zu bewegen, und zwar um so schneller, je weiter sie vom beobachter entfernt sind.
  5. Man würde erwarten, dass diese ausdehnung des raumes gebremst wird, weil die massen im universum ihr mit ihrer gravitazjon entgegenwirken. Das bedeutet, dass sich von einem beobachter gleich weit entfernte objekte im universum früher scheinbar mit höherer geschwindigkeit vom beobachter hinfortbewegt haben als heute.
  6. Man beobachtet aber, dass sich diese ausdehnung des raumes beschleunigt. Das bedeutet, dass sich sich von einem beobachter gleich weit entfernte objekte im universum früher scheinbar mit geringerer geschwindigkeit hinfortbewegt haben, als sie es heute tun. Für diese völlig unerwartete und überraschende beobachtung gab es den nobelpreis für fysik. Und zwar zu recht.
  7. Um diese beschleunigung der ausdehnung des raumes zu erklären, wurde eine dunkle energie postuliert, über deren natur zurzeit nichts genaues bekannt ist. Aber man kann sie durch beobachtung im universum messen und mit ihr rechnen, und die beobachtete, aber nicht zufriedenstellend erklärte geometrische struktur des universums fällt dabei wie von allein heraus, so dass die annahme zunächst völlig sinnvoll erscheint.
  8. Nun etwas völlig anderes, aber ebenfalls gut gesichertes von herrn Einstein: Jede kraft, die zwischen zwei objekten im universum wirken kann, wird höchstens mit lichtgeschwindigkeit vermittelt.
  9. Ab jetzt beginnt der spekulative teil. (Teile davon sind aber noch klar.)
  10. Es gibt für objekte eine entfernung, bei der sie sich scheinbar mit höherer geschwindigkeit als der lichtgeschwindigkeit voneinander hinfort bewegen. Das ist eine scheinbewegung weil sich in wirklichkeit der raum ausdehnt, während die objekte unbewegt sein könnten. (Ja, das kitzelt etwas im gehirnchen, ich weiß.) Es gibt im universum eine entfernung, bei der sich objekte im verlaufe eines jahres mehr als ein lichtjahr voneinander entfernen. Solche objekte können keinerlei kräfte mehr aufeinander ausüben.
  11. Daraus folgt, dass das beobachtbare universum im verlaufe der zeit „dunkler“ wird, weil es immer weniger beobachtbare materje enthält.
  12. Materje im raum, die mit anderer materje (zum beispiel gravitativ) wexelwirken kann, muss in dem sinne „beobachtbar“ sein, dass sie mindestens innerhalb der bisherigen existenzspanne des universums mit lichtgeschwindigkeit mit der anderen materje wexelwirken konnte. (Langsam werde ich unklar, ich weiß.)
  13. Diese „wexelwirkungsfähige“ materje wird für jeden punkt des raumes mit zunehmend verstreichender zeit immer weniger, weil das „beobachtbare“ universum „dunkler“ wird. (Langsam habe ich zu viele anführungszeichen, um die ganzen unscharfen begriffe zu kennzeichnen.)
  14. Und jetzt der völlig spekulative teil.
  15. Immer mehr im universum eigentlich verfügbare masse kann mit zunehmend verstreichender nicht mehr „gemeinsam“ gravitativ wirken, weil sie für „gemeinsamkeit“ vermittelnde wexelwirkungen aufeinander zu weit voneinander entfernt ist. (Ja, das klingt etwas gaga, ich weiß. Aber klingen die anderen dinge nicht auch ein bisschen gaga? Der größte teil davon sind gut gesicherte tatsachen.)
  16. Dies führt mit zunehmend verstreichender zeit zu einer geringeren gravitazjon, die der expansjon des universums entgegenwirkt. Deshalb scheint sich die expansjonsgeschwindigkeit des universums mit zunehmend verstreichender zeit zu beschleunigen.
  17. Für einen beobachter sieht dieser effekt wie eine „dunkle energie“ aus, obwohl er nicht weiß, was ihre natur ist.
  18. Wenn ich mit meiner annahme recht habe, gibt es eine obergrenze der beschleunigung der expansjon des raumes. Sie ist erreicht, wenn sich der raum genau so schnell ausdehnt, wie er sich ausdehnte, wenn er keine massen enthielte.

Das ist hoffentlich für lange zeit der wirrste und spekulativste text, den ich hier veröffentliche. Ich hoffe mal, dass ihn jemand interessant findet. 😉

Schwere faktische und denkfehler bitte in den kommentaren abstrafen! 💡

Grüße auch an herrn Dunning und herrn Kruger. 👋

9 Antworten zu “Dunkle energie

  1. Ich bin kein Experte in der Kosmologie, aber den Gedanken finde ich interessant.

    Allerdings tritt das konzeptionelle Problem, Kräfte von hinter einem kosmologischen Ereignishorizont berücksichtigen oder herausrechnen zu müssen, in den gängigen Theorien wohl gar nicht auf, denn die führen zunächst einmal alle Fernwirkungen wieder auf lokale Wirkungen zurück, etwa mit Hilfe der FLRW-Metrik. Von da aus muss man sich das kosmologische Gesamtbild wieder durch Integration (Lösen eines PDGLS) ermitteln. Ereignishorizonte entstehen dann als Phänomene des Gesamtbilds, sind also keine Zutaten, die man in die lokale Theorie hineinstecken müsste.

  2. Es stellt sich die Frage, was konkret unter „beschleunigter Ausdehnung“ zu verstehen ist. Dieser Wiki-Abschnitt enthält da einige möglicherweise überraschende Details.

    Ich bin mir nicht einmal sicher, ob das korrekt und widerspruchsfrei ist, was da in den verschiedenen Teilen der Wikipedia steht. Wo ich mich auskenne, habe ich gelegentlich Fehler in den Artikeln gefunden.

    Am Ende kann man Klarheit nur gewinnen, indem man die Theorie(n) selber lernt und anwendet. Ohne Hochschulkurse über die Grundlagen ist das wohl kaum machbar. (Man kann über die Hochschulen dieser Zeit lästern, aber wenn man wirklich etwas gründlich lernen will, gibt es immer noch nichts Besseres.)

    • Ich bin mir nicht einmal sicher, ob das korrekt und widerspruchsfrei ist, was da in den verschiedenen Teilen der Wikipedia steht

      Wenn ich meinen gedanken konsekwent weiterdenken will (das wird aufwändig), dann muss ich bessere kwellen als die wicked pedia verwenden – und komme wohl nicht umhin, mir mal eine ganze vorlesungsreihe zur kosmologie zu geben. Die wicked pedia ist aber immer noch geeignet, um eine schnelle definizjon zu verlinken.

  3. Ich finde das Thema auch interessant, verfolge es aber (auch) eher von den Zuschauerplätzen aus.
    Meines WIssens ist die vorhandene Materie („leuchtende“ und dunkle) und ihre Wechselwirkung in die Modelle bereits eingerechnet. Sie macht demnach nur ca. 30% der Summe aus Materie und dunkler Energie aus. Dazu nimmt die gravitative Wechselwirkung ohnehin schon mit dem Quadrat der Entfernung ab und hinterlässt praktisch keine Dellen in der extrem flachen Raumzeit. Die dunkle Energie ist also ein sehr dominanter Effekt, der sich nicht einfach durch den Wegfall der gravitativen WW mit zunehmender Distanz erklären lässt.
    Aber wenn man den Effekt der dunklen Energie alternativ erklären will, führt sicher kein Weg daran vorbei selbst Kosmologie zu betreiben. Als anspruchsvolleren Einstieg würde ich https://scienceblogs.de/alpha-cephei/tag/dunkle-energie/ empfehlen. Da bekommt man einen Eindruck über die Komplexität der Frage und die offenen Widersprüche selbst des Modells das bist jetzt am besten „passt“ z.B. bei den verschiedenen Messwerten der Hubble-„Konstanten“, die eben vielleicht gar keine Konstante ist, was aber die Frage aufwirft: wenn ja, warum?
    Erkenntnistheoretisch würde ich argumentieren: wenn es so einfach wäre, wäre schon jemand anderes darauf gekommen. Ich bin sicher dass sich schon viele kluge Köpfe mit diesen Fragen beschäftigt haben und immer noch beschäftigen, und nicht wenige waren auf dem Holzweg. Und wer das Rätsel löst, dem winkt mit Sicherheit der Nobelpreis.
    Alles mit Sicherheit kein einfaches Unterfangen. Von daher: nicht unmöglich, aber unwahrscheinlich.

  4. Mein Gedanke dazu:
    Wenn ich die Punkte A,B,C,D auf einer grade mit jeweils 1m abstand habe und sich der Raum um 1m/s ausdehnt, dann ist nach einer Sekunde die Strecke AB = 2m, AC=4m, AD=6m. Von A aus sollte es doch aussehen, als entferne sich D mit 3m/s. Entsprechend bei größeren Abständen. So können hinreichend weit entfernte Punkte sich letzlich mit > Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen, obwohl lokal immer eine geringere Geschwindigkeit herrscht.
    Wenn die Lösung so einfach erscheint, das kann ja nur ein Denkfehler sein, oder?

      • Und nach zwei Sekunden? Da wird’s interessant.

        Gefragt wird nach der zeitlichen Entwicklung des Skalenfaktors.

        Dazu müssen die Friedmann-Gleichungen gelöst werden. Hier wohl für Krümmung Null, weil das Universum im Großen praktisch flach zu sein scheint.

        Statt vier (masselosen, ungeladenen, unbewegten) Messbojen könnte man sich ein räumliches Gitter voller Messbojen vorstellen. Deren Koordinaten ändern sich nicht (selbst wenn sie die Einheit „Meter“ haben), ihre Abstände aber schon, denn letztere werden über die FLRW-Metrik berechnet, in welche der Skalenfaktor hineinspielt.

        (Wer mal Kontinuumsmechanik genossen hat: Diese Rolle der Koordinaten entspricht den „materiellen“ (mitbewegten) Koordinaten der Festkörpermechanik.)

        Es werden noch Startwerte für Massendichte und Druck benötigt.
        Das Verhältnis Druck/Dichte ergibt (etwa über die ideale Gasgleichung) ein Maß für die Starttemperatur. Also vielleicht mit einem sehr dünnen Wasserstoffgas bei 3K anfangen.

        Wenn der Wiki-Artikel stimmt, ist es leichter, nicht a(t), sondern die Umkehrfunktion t(a) explizit anzugeben, also die Zeit, die benötigt wird, um einen gegebenen Skalenfaktor zu erreichen.

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google Foto

Du kommentierst mit Deinem Google-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.