SG_LogoDas ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video.

Mehr Informationen: [Podcast-Feed][iTunes][Bitlove][Facebook] [Twitter][Sternengeschichten-App]
Über Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kanälen.
—————————————————————————————
Sternengeschichten Folge 280: Exotische Sterne Teil 2 – Elektroschwache Sterne und Planck-Sterne

In der letzten Folge der Sternengeschichten habe ich über exotische Sterne gesprochen. Also über Sterne, die am Ende ihres Lebens zu Objekten werden, die nicht mehr aus der normalen Materie bestehen, die wir kennen sondern aus hypothetischen Materiearten wie Quark-Materie oder seltsamer Materie. Ob es solche Sterne wirklich gibt, wissen wir noch nicht. Es könnte aber sein und es könnte sogar noch seltsamere Objekte geben. Dazu müssen wir aber zuerst noch einmal schauen, wieso Sterne am Ende ihres Lebens eigentlich kollabieren.

Ich habe in den Sternengeschichten ja schon oft darüber gesprochen, wie ein Stern funktioniert. Ganz vereinfacht gesagt, sind es zwei Kräfte, die einen Stern stabil halten. Einmal ist da die Gravitation der Masse aus der ein Stern besteht. Diese Gravitation will den Stern eigentlich unter seinem eigenen Gewicht zusammenfallen lassen. Da im Inneren eines Sterns aber enorm hohe Temperaturen existieren, findet dort Kernfusion statt. Atome verschmelzen zu neuen chemischen Elementen und dabei wird Energie freigesetzt. Diese Energie strahlt nach außen und dieser Strahlungsdruck wirkt der Gravitation entgegen. Die Gravitation drückt nach innen; der Strahlungsdruck nach außen und in einem normalen Stern halten sich beide Kräfte die Waage.

Die Sonne ist brav und kollabiert (noch) nicht (Bild: NASA / Goddard / SDO AIA Team)

Die Sonne ist brav und kollabiert (noch) nicht (Bild: NASA / Goddard / SDO AIA Team)

Wenn jetzt aber der Brennstoff im Inneren eines Sterns aufgebraucht ist, fällt der Strahlungsdruck weg und die Gravitation gewinnt die Oberhand. Was nun passiert, hängt von der Masse des Sterns ab und davon, ob und welche Kräfte den Kollaps noch aufhalten können. Zuerst einmal aber kollabiert der Stern. Die Masse wird immer dichter und dichter; die Atome rücken immer näher aneinander. Wenn die Elektronen der Atomhüllen aufeinander treffen, dann können sie nicht mehr weiter komprimiert werden. Die Elektronen üben eine Kraft aufeinander aus, die einen weiteren Kollaps des Sterns verhindert. Zumindest dann, wenn seine Masse nicht groß genug und die Gravitation entsprechend schwach ist. Dann kriegt man einen “weißen Zwerg”, so groß wie die Erde und so schwer wie die Sonne.

Ist die Masse des Sterns größer, dann reicht der Druck zwischen den Atomen nicht aus, um den Kollaps aufzuhalten und der Stern kollabiert weiter. Dann werden die Elektronen der Atomhüllen in die Atomkerne gepresst. Es entstehen elektrisch neutrale Neutronen, die ebenfalls immer weiter aneinander gepresst werden, bis zwischen ihnen kein Platz mehr ist. Dann passiert das gleiche, was zuvor mit den Elektronen im weißen Zwerg passiert ist. Die Neutronen wehren sich dagegen, noch weiter ineinander gepresst zu werden und es entsteht ein Druck, der den weiteren Kollaps aufhält. Ist die Masse des Sterns noch größer, dann hilft aber auch das nicht mehr. Er fällt weiter in sich zusammen und wir kennen keine Kraft mehr, die irgendwas dagegen tun könnte. Das Resultat ist ein schwarzes Loch, bei der die gesamte Materie des Sterns zu einem einzigen Punkt komprimiert wird. Zumindest sagen das die mathematischen Gleichungen; was wirklich mit der Materie passiert, wissen wir nicht.

Wie ich in der letzten Folge der Sternengeschichte erzählt habe, gibt es aber zumindest theoretische Möglichkeiten, dass auch vor der Entstehung des schwarzen Lochs noch stabile Zustände möglich sind. Die Neutronen könnten in die Quarks aufgespalten werden, aus denen sie bestehen und Quark-Materie bilden, die ebenfalls stabil ist. So ein Quarkstern wäre noch dichter und noch kleiner als ein Neutronenstern und könnte dem Kollaps zu einem schwarzen Loch noch ein wenig länger widerstehen.

Im Jahr 2009 haben Wissenschaftler aber noch eine weitere hypothetische Möglichkeit identifiziert, in der ein Stern seinem ultimativen Zusammenfall entgegenwirken kann. In Folge 46 der Sternengeschichten habe ich über das Standardmodell der Teilchenphysik und die vier Grundkräfte gesprochen und in Folge 70 ein wenig über die Bedingungen im frühen Universum erzählt. Kurz noch einmal zusammengefasst: Wenn die Temperaturen hoch genug sind, dann können sich Teilchen und Kräfte, die wir heute als unterschiedlich wahrnehmen, so wie eine einzige Kraft verhalten bzw. können die Unterschiede zwischen bestimmten Teilchenarten verschwinden. Deswegen geht man heute auch davon aus, dass es nach der Entstehung des Universums und unter den extremen Bedingungen die damals geherrscht haben, nicht vier unterschiedliche Kräfte gegeben hat, sondern nur eine “Urkraft”, die sich im Laufe der Abkühlung des Kosmos dann in die vier Kräfte aufgespalten hat, die wir heute beobachten.

Ob das so war, wissen wir nicht. Aber wir wissen auf jeden Fall, dass bei ausreichend hohen Temperaturen die elektromagentische Kraft und die in den Atomkernen wirkende schwache Kernkraft zu einer elektroschwachen Kraft verschmelzen. Das konnte schon in den 1970er Jahren experimentell bestätigt werden und es könnte sein, dass solche Bedingungen auch im Inneren eines Quarksterns herrschen. Dann könnte die dort wirkende elektroschwache Kraft dafür sorgen, dass sich Quarks in Elektronen umwandeln. Bei dieser Umwandlung wird Energie freigesetzt und dieser Prozess kann ein wenig wie die Kernfusion betrachtet werden. Nur dass eben hier nicht mehr Atome zu anderen Atomen fusioniert werden, sondern Quarks zu Elektronen (bzw. allgemein zu Leptonen, aber das würde jetzt zu weit führen). Dieses “elektroschwache Brennen” erzeugt eine dem Strahlungsdruck vergleichbare Kraft, die den Stern stabil halten und den Kollaps zu einem schwarzen Loch verhindern könnte.

Ja, besser kann ich die elektroschwache Kraft jetzt auch nicht illustrieren! Lebt damit! (AG Caesar, public domain)

Ja, besser kann ich die elektroschwache Kraft jetzt auch nicht illustrieren! Lebt damit! (AG Caesar, public domain)

Die Wissenschaftler vermuten, dass dieses elektroschwache Brennen bis zu 10 Millionen Jahre dauern könnte. Es könnte aber auch sein, dass es nach ein paar Sekunden schon vorbei ist. Und der Nachweis solcher elektroschwacher Sterne ist ebenfalls durch Beobachtung kaum möglich. Aber wenn das, was wir über das Standardmodell der Teilchenphysik wissen richtig ist, dann muss es diese Phase in der Entwicklung massereicher Sterne eigentlich geben.

Wenn aber irgendwann auch das elektroschwache Brennen vorüber ist, bleibt dem Stern nichts anderes mehr übrig, als zu einem schwarzen Loch zu kollabieren. Über die schwarzen Löcher habe ich in Folge 40 der Sternengeschichten schon ausführlicher gesprochen. Je näher man einer gewissen Menge an Masse kommt, desto größer ist ihre Anziehungskraft. Die Ausdehnung der Materie verhindert aber, dass man sich der gesamten Masse beliebig weit nähern kann. Selbst wenn ich mich so weit nähere, wie es nur geht, ist ja – vereinfacht gesagt – immer noch Materie auf der “anderen Seite” des Objekts, die weiter weg von mir und deren Anziehungskraft daher schwächer ist. Je stärker Materie komprimiert wird, desto näher kann ich aber der gesamten Masse kommen und desto stärker wird die Anziehungskraft. Und irgendwann wird sie so groß, dass ich mich nicht mehr weg bewegen kann. Man müsste dann schneller als das Licht sein, um sich entfernen zu können und das geht nicht. Diese Grenze wird “Ereignishorizont” genannt und man müsste zum Beispiel unsere Sonne auf 3 Kilometer Größe zusammenquetschen, um diesen Zustand zu erreichen. Was hinter dem Ereignishorizont liegt, können wir nicht sehen oder irgendwie mitbekommen, weil von dort ja nichts – nicht einmal Licht – entkommen kann. Von außen betrachtet IST der Ereignishorizont also quasi das schwarze Loch. Aber was ist mit der Materie hinter dem Ereignishorizont, die dieses Phänomen erst verursacht?

Nach allem was wir derzeit wissen, kennen wir keine Kraft, die den Kollaps der Materie aufhalten könnte. Hinter dem Ereignishorizont kollabiert die Materie immer weiter und weiter, bis alles in einem einzigen Punkt mit unendlich hoher Dichte vereinigt ist. Das nennt man “Singularität” und es ist ein Zeichen dafür, dass unsere Theorie hier nicht mehr funktioniert, denn unendlich dichte Punkte kann es in der Realität nicht geben. Was mit dem kollabierenden Stern hinter dem Ereignishorizont wirklich passiert, wissen wir nicht. Aber manche Wissenschaftler vermuten, dass er zu einem “Planck-Stern” werden könnte.

Um zu verstehen, was damit gemeint ist, brauchen wir die Quantenmechanik. Hier gibt es ja die berühmte Heisenbergsche Unschärferelation. Weil in der Quantenmechanik die Teilchen ja keine echten Teilchen mehr sind, also keine klar begrenzten Objekte, sondern eher über den ganzen Raum “verschmierte” Wellen, ist es auch nicht möglich, für einen bestimmten Zeitpunkt sowohl den Ort als auch die Geschwindigkeit eines Teilchens exakt anzugeben. Diese Unschärfe existiert auch für die Energie und die Zeit. Man kann Energie und Zeit nicht gleichzeitig beliebig genau messen. Werden die Distanzen immer kleiner, dann macht es irgendwann keinen Sinn mehr, noch kleiner zu werden, weil dann wegen dieser Unschärfe keine vernünftige Betrachtung mehr möglich ist. Das passiert bei Distanzen, die kleiner als die sogenannte “Planck-Länge” von 10 hoch -35 Meter sind. Also wirklich, wirklich kleine Distanzen!

Max Planck als Jugendlicher. Später wurde er noch ein wenig länger. (Bild: gemeinfrei)

Max Planck als Jugendlicher. Später wurde er noch ein wenig länger. (Bild: gemeinfrei)

Manche Wissenschaftler vermuten nun, dass bei diesen Größenskalen der Raum selbst aufhört, Raum zu sein. Wir stellen uns den Raum und die Zeit ja gerne kontinuierlich vor. Aber das muss nicht so sein. Raum und Zeit könnten quantisiert sein. Das heißt, dass es quasi kleinste Raum/Zeit-Einheiten gibt, unterhalb derer schlicht und einfach nichts existiert. Ein Stück Raum, das kleiner als die Planck-Länge ist, könnte es dann nicht geben. Und wenn das so ist, dann kann aufgrund der Unschärferelation auch nur eine bestimmte Menge an Energie innerhalb dieses Stück Raums existieren. Mehr geht nicht und das wäre dann der Moment, in dem ein kollabierender Stern wirklich nicht mehr weiter kollabieren kann. Wenn die Masse so weit kollabiert ist, dass die maximal mögliche Energiedichte pro Stück Raum erreicht ist (das wären 5 mal 10 hoch 113 Joule pro Kubikmeter, also so viel, dass man es beim besten Willen nicht vernünftig veranschaulichen kann), dann kann sie nicht weiter kollabieren. So ein hypothetisches Objekt haben die Wissenschaftler “Planck-Stern” genannt und sie vermuten, dass genau so etwas im Inneren von schwarzen Löchern zu finden ist.

Aber vermuten kann man viel… Wir haben keine Ahnung, was hinter dem Ereignishorizont abgeht. Wir haben keine Ahnung, ob der Raum wirklich quantifiziert ist. Wir haben keine Ahnung, wie man solche extremen Zustände richtig beschreiben muss, weil wir bis jetzt noch keine Theorie haben, die unter diesen Bedingungen funktioniert. Aber wenn wir sie irgendwann einmal haben sollten, dann bin ich mir sicher: Was auch immer so eine Theorie für exotische Sterne beschreiben wird – sie werden noch viel exotischer sein, als die Objekte, die wir uns heute vorstellen können.

Kommentare (39)

  1. #1 rolak
    6. April 2018

    Später wurde er noch ein wenig länger

    Schön. Sehr schön :·)

  2. #2 Captain E.
    6. April 2018

    Ja, die Sache mit den Planck-Einheiten wie etwa der Planck-Länge oder der Planck-Zeit. Wäre der Raum gequantelt, wären die Raumquanten dann Planck-Kuben, Planck-Tetraeder oder Planck-Kugeln? Oder noch etwas anderes? Nach heutiger Vorstellung müsste die Planck-Länge aber ja wohl irgendwie ihre Finger im Spiel haben.

    Und vor allem ergäbe sich die Frage: Was ist am Ende wirklich invariant? Die Lichtgeschwindigkeit oder die Planck-Einheiten? Beides zusammen dürfte nicht hinhauen.

  3. #3 Veit
    6. April 2018

    Hallo Florian,
    ich will ja nicht pingelig sein (oder meckern…), aber du hast die Folge 278 (Stephen Hawking) beim Download verknüpft…

  4. #4 schlappohr
    6. April 2018

    Kann man dann annehmen, dass das Universum im Augenblick unmittelbar vor dem Urknall ebenfalls ein Planck-Stern war (bzw. ein Planck-Universum in diesem Fall)?

  5. #5 Veit
    6. April 2018

    Faszinierend, beim YouTube-Link und in der Podcast-App kommt die richtige Folge, nur beim mp3 Download ist es die Folge 278

  6. #6 Florian Freistetter
    6. April 2018

    @Veit: Sollte eigentlich schon korrigiert sein.

  7. #7 mathias
    6. April 2018

    Damit sollte das Zentrum von schwarzen Löchern nach der Planck-Stern Hypothese aus eben solchen bestehen. Keine Singularität also. Könnte dann auch sein, dass evtl. auch ein “sanfter” Rückprall möglich wäre, bei entsprechen großen Objekten ohne zerstörerische Gezeitenwirkungen. Und irgendwann in ganz ferner Zukunft erscheint der Hineingefallene plötzlich wieder oberhalb des Ereignishorizontes. Gelten solche Überlegungen eigentlich noch?

  8. #8 Alderamin
    6. April 2018

    @Florian

    man müsste zum Beispiel unsere Sonne auf 3 Kilometer Größe zusammenquetschen

    Radius, das ist der Schwarzschild-Radius einer Sonnenmasse. “Größe” klingt so nach Durchmesser.

    Wenn die Masse so weit kollabiert ist, dass die maximal mögliche Energiedichte pro Stück Raum erreicht ist (das wären 5 mal 10 hoch 113 Joule pro Kubikmeter, also so viel, dass man es beim besten Willen nicht vernünftig veranschaulichen kann), dann kann sie nicht weiter kollabieren.

    Oh, das war mir vollkommen neu. Wie groß wäre eine Sonnenmasse dann als Planckstern? Bei ca. 2*10^30 kg Masse wäre die Ruhenergie einer Sonnenmasse gemäß E=mc²:

    E = 2*10^30 kg * (3*10^8 m/s)² = 1,8*10^47 J.

    Bei höchstens 5*10^113 J/m³ machten das folglich 1,8*10^47 J / (5*10^113 J/m³) = 3,6*10^-67 m³.

    In Kugelform (mit großer Sicherheit darf man da gar nicht mehr mit euklidischer Geometrie ran, aber ich tu’s trotzdem…) wäre das eine Kugel mit Radius 4,413*10^-23 m. Für mich ist das nahe genug an einem Punkt, dass ich’s punktförmig nennen würde… 😉 Uff!

  9. #9 Alderamin
    6. April 2018

    @myself

    die Ruhenergie einer Sonnenmasse

    Ups, wollte nicht karl-gross-en, ich meinte eigentlich das Energieäquivalent der Ruhemasse.

  10. #10 Ingo
    6. April 2018

    Wie mag sich wohl die Unruh-Strahlung fuer einen Betrachter der auf der Oberflaeche eines kollabierenen Sterns steht auswirken?
    Soweit ich den Unruh-Effekt verstehe*, erscheint das Universum fuer einen beschleunigenen Betrachter voller virtueller Partikel. Weit mehr als bei der normalen Vakuumfluktuation.
    Auf der Oberflaeche eines solchen Plank-Sterns muesste demnach die Hoelle los sein,- schliesslich reicht nichteinmal die Lichtgeschwindigkeit aus um dort weg zu kommen. Wie gross mag dann die Beschleunigung (=Gravitation) auf der Oberflaeche sein,- und wie gross der Unruh-Effekt?
    Hat eine solche hohe Temeratur nicht noch ganz andere Effekte? Wuerde solch ein Stern nicht durch diese Unruh-Temperatur derart gekocht werden, dass wiederum ein Strahlungsdruck entsteht?

    (ich hoffe meine Frage wird im Rauschen meiner dargestellten Unkenntniss deutlich)

  11. #11 Veit
    6. April 2018

    @Florian:
    ist repariert, danke dafür

  12. #12 SonnenKlar
    6. April 2018

    @Florian
    Von Planck-Sternen habe ich noch nie gehört. Daher freut mich der Artikel um so mehr, danke! :)
    Kannst Du (oder jemand) ein populärwissenschaftliches Buch empfehlen, das die Dinger erwähnt?
    Ist mir klar, daß das nur Hypothesen sind. Interessant ist es aber allemal.

  13. #13 Krypto
    7. April 2018

    @Ingo: Das Ganze wird ja noch erheblich komplizierter durch Impulserhaltung der Rotation und “Mitreißen” der Raumzeit.

  14. #14 Florian Freistetter
    7. April 2018

    @Sonnenklar: Ein Buch speziell zu diesem Thema ist mir nicht bekannt. Aber wenn wer eines kennt, wäre ich auch interessiert!

  15. #15 Tox
    7. April 2018

    @Captain E.:

    Genau weiß man das nicht, da es ja leider noch keine funktionierende Theorie der Quantengravitation gibt. Aber es ist davon auszugehen, dass es wegen der Quantenmechanik deutlich komplizierter ist, also dass der Raum nicht einfach aus Kuben/Tetraedern/… zusammengesetzt ist.

    Z.B. dürften die Operatoren die zu den verschiedenen geometrischen Größen (Längen, Flächen, Volumina, Winkel) gehören, im Allgemeinen nicht kommutieren. Daher dürfte ein Objekt mit minimalem nicht verschwindendem Volumen im Allgemeinen keine definierten Seitenlängen haben.

  16. #16 Metalgeorge
    8. April 2018

    @Sonnenklar
    …ich glaube spätestens bei Quarksternen ganz zu schweigen von Plank-Sternen ist der Ereignishorizont für populärwissenschaftliche Publikationen erreicht

  17. #17 gertrud
    Füssen
    8. April 2018

    Tut mir leid, wenn ich das hier frage.
    Ich möchte was zitieren und weiß nicht wie, das geht.
    Kleiner Tip möglich?
    Danke an alle

  18. #18 rolak
    8. April 2018

    Bloß nicht leiden, gertrud:

       <blockquote>Zitierter Text<\blockquote>

    Noch’n Gedicht: Generell hift SelfHTML.

  19. #19 wereatheist
    9. April 2018

    <blockquote>Zitierter Text<\blockquote>

    Nur mit “/” statt mit “\” in der schließenden Spitzklammer.

  20. #20 rolak
    9. April 2018

    Oh, watn Mist, herzlichen Dank für die sofortige Korrektur, wereatheist – ulkig ist ja, daß ein von anderswo hierhin Verwiesener es trotzdem hinbekommen hat.

  21. #21 R. Andreas Hofer
    9. April 2018

    Bei Schwarzen Löchern und Ereignishorizonten sehe ich immer Herrn Puntigam und Prof. Jungwirth vor mir wie sie ein solches darstellen. 😉

  22. #22 gertrud
    füssen
    10. April 2018

    @rolak
    danke für die Info
    gertrud

  23. #23 Metalgeorge
    11. April 2018

    Kann mir die Geschehnisse hinter dem Ereignishorizont immernoch nicht richtig vorstellen.
    Eigentlich sollte doch die Zeit ab dem EH einfrieren, wenn ich das richtige verstanden habe.
    Wie kann dann etwas dort drin weiter zusammenfallen, d.h sich bewegen?
    Wenn ja mit welcher Geschwindigkeit?
    Man würde für diese Angabe ja eine Zeit benötigen.
    Gibt es in einem SL eine Temperatur, die ja widerum
    auf Bewegungen basieren würde?
    Was sagen die Theorien hierzu?

  24. #24 Krypto
    11. April 2018

    @Metalgeorge:
    Die Zeit friert nicht ein; sie soll, soweit ich mich erinnere, quasi mit einer Raumdimension tauschen, sodass sich die Bewegungsfreiheit eines Objekts insoweit einschränkt, dass es sich nur in Richtung Singularität bewegen kann oder tangential dazu. Niemals jedoch von der Singularität weg.
    Hier kannste Dich ein wenig vertiefen:
    https://www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_s02.html#sl

  25. #25 Adam
    Berlin
    12. April 2018

    Danke auch für den zweiten Teil, Florian, sehr interessant!

    Ich habe dieselbe Frage wie User “Schlappohr”. Wenn die (hypothetischen) Planck-Sterne quasi den Meeresgrund von Schwarzen Löchern darstellen (könnten), falls man diese mit einem Ozean gleich setzt, dann wäre der Beginn des Universums auch als solches denkbar – oder nicht?

    Also ein Planck-Stern, in dem es eine wie auch immer geartete “Störung” gab, ein immer noch nicht verstandenes Phänomen, das zur ersten Heterogenität führte, zum Ausbruch, zur Entstehung von Raum & Zeit, Naturgesetzen, Energie und letztlich allem.

    Oder geht das deswegen nicht, weil trotz der enormen Dichte die Masse nicht ausreicht für unser Universum? Wäre dann ja immerhin auch eine Aussage, nämlich die, dass wir schon mal nicht aus einem Planck-Stern stammen können.

    Oder noch anders gefragt:
    Wenn sicher sein sollte (soviel ich weiß, belehre mich eines Besseren, sollte ich irren), dass auch sämtliche Naturgesetze ERST in den ersten Momenten nach dem Urknall entstanden sein sollten, ist es dann überhaupt sinnvoll von Vorgänger-Strukturen zu sprechen, die nach ebendiesen Gesetzmässigkeiten “funktionieren”, wie wir sie kennen, z.B. eben Planck-Sternen?

    Oder wäre das Gegenteil nicht sogar zwingend? Also die Abwesenheit von Naturgesetzen (oder das Vorhandensein anderer Naturgesetze), die dann erst zur Anwesenheit führt? Dann wäre eine Singularität ja zwingend wegen ihres Unendlichkeits-Charakters, der die Physik, wie wir sie kennen, auf den Kopf stellt (Abwesenheit / Andere Gesetze). Nicht unbedingt im Fall Schwarzer Löcher, wohl aber im Urknall. Alternative Modelle zur Urknall-Theorie (z.B. zyklisches Universum ohne Beginn-Singularität) mal aussen vor lassend.

  26. #26 Metalgeorge
    12. April 2018

    @Krypto
    Vielen Dank für den Link:).
    Habe ein bisschen gebraucht das einigermaßen zu verarbeiten.
    In seiner Kürze einer der besten Artikel über dieses Thema. Habe das erstemal auch den Begriff des rotierenden SL ansatzweise verstanden.

  27. #27 Metalgeorge
    12. April 2018

    @Adam

    Habe hierzu das Buch von Brian Green: Die verborgene Wirklichkeit gelesen.
    Eine der favorisierten Theorien zur Entstehung des Universums basiert ja auf Quantenfluktuationen innerhalb des Inflatonfeldes.
    (siehe auch Inflationsphase des Universums)

    Dabei hatte die Region des Uruniversums zwar ähnliche Ausdehnungen wie
    ein Plank-Stern , ich glaube aber nicht , dass man diesen Zustand mit einem
    PS gleichsetzen kann. Meiner Ansicht nach kann ein PS erst entstehen nach dem
    es bereits sowas wie Materie gab.

  28. #28 Florian Freistetter
    12. April 2018

    @Adam: “Also ein Planck-Stern, in dem es eine wie auch immer geartete “Störung” gab, ein immer noch nicht verstandenes Phänomen, das zur ersten Heterogenität führte, zum Ausbruch, zur Entstehung von Raum & Zeit, Naturgesetzen, Energie und letztlich allem. “

    Warum sollte ein Planck-Stern plötzlich “ausbrechen”? Welcher Mechanismus sollte hier für eine “Expansion” sorgen und der Gravitation entgegen wirken? Es gibt sehr gute Modelle (Inflaton-Feld, etc) die erklären, wie der Urknall abgelaufen ist. Das muss man nicht absichtlich komplizierter machen, wenn man hier quasi aus dem Nichts 😉 einen Planck-Stern als Ursprung einführt.

  29. #29 Adam
    Berlin
    12. April 2018

    @ Florian

    Hmm, ok. Macht Sinn :)

    @ Metalgeorge

    Ich hab von Brian Greene das “Elegante Universum” hier als Buch – und nahezu jede Doku von ihm gesehen. Steht da was Neues drin? So, wie ich das sehe, ist Greene ja überzeugter String-Theoretiker und soweit ich informiert bin, ist es nicht gut um die String-Theorie(n?) bestellt. Was natürlich erst mal nix heissen mag.

  30. #30 Adam
    Berlin
    12. April 2018

    Wobei: Nein, das wurmt mich jetzt, das verstehe ich doch nicht, bin zu blöd dafür :)

    Also Folgendes: Gucken wir uns die Progressivität am Anfang an. Unterstellen wir, dass Zeit quantisiert ist, es also kein analoges Kontinuum gibt, sondern digitale Sprünge. Habe zwar in der letzten Spektrum-Spezial darüber einen Artikel gelesen, der anführt, dass es so eigentlich gar nicht sein kann – oder sogar MischMasch-Versionen auftreten könnten (sofern ich es überhaupt richtig verstanden habe, was keineswegs sicher ist) – aber geschenkt. Gehen wir von kleinsten, ganzzahligen Zeiteinheiten aus. Dann ist da also eine Planck-Zeit.

    Was ist die Voraussetzung für ihr Dasein?
    Das Vorhandensein von Zeit – und wahrscheinlich auch einer Richtung, also dem Zeitpfeil, richtig? Sonst könnte die Progressivität ja auch sonst wohin laufen, auch rückwärts, evtl. sogar seitwärts, auch wenn ich mir darunter nix vorstellen kann. Der Zeitpfeil wird aber afaik vom bärtigen Boltzmann und seiner Entropie bestimmt. UND: Zeit ist ein Geflecht zusammen mit Raum nach Einstein. Angenommen also davon gibt es selbst bei extremen Verhältnissen, wie etwa dem ersten “Moment”, keine Ausnahme. Dann ist also auch Raum Voraussetzung. Also was ist da passiert, BEVOR die erste Planck-Sekunde verstrichen ist? Raum und Zeit müssen entstanden sein UND Entropie muss es geben, richtig?

    DANN erst entstehen da die vier Naturkräfte, wobei zwei davon zu einer verschmolzen sind. Man spekuliert noch über eine fünfte, aber lassen wir die mal weg.

    Das heisst aber dann doch nichts anderes, als dass alles, was überhaupt zu diesem “Alles” führte, dies nur hat tun können, noch BEVOR es die Naturkräfte gab, darunter auch die Gravitation als vierte und schwächste, aber einzig nicht abschirmbare. Richtig?

    Wie können wir dann also Aussagen treffen vor der ersten Planck-Sekunde auf Basis von z.B. Dichte, also Masse pro Raumeinheit, die Gravitation verursacht, die mittels Higgs-Boson als Vermittler wechselwirkt – wenn es zum Quasi-Nicht-Zeitpunkt vor diesem ersten Zeitpunkt ebendiese Gesetze (Gravitation) noch gar nicht gab? Wie können wir also anhand dessen überhaupt Aussagen treffen, die auf Gesetzen basieren, die zu diesem Entwicklungsschritt noch gar nicht existierten? Das ist das, was mich wurmt :)

    Natürlich sagt dies NICHT aus: Jo, am Anfang war ein Planck-Stern oder was anderes. Aber sagt es das Gegenteil aus? Auch nicht, oder? Planck-Stern oder Ähnliches fällt nur dadurch raus, weil wir nicht wüssten, wieso der plötzlich expandieren sollte – und btw auch noch Raum und Zeit erschafft. Doch wie können wir überhaupt Aussagen treffen für diesen Status Quo VOR dem ersten Moment? Selbst inklusive der Aussage, da habe es eine Singularität gegeben? Wäre die Annahme, da hätte es z.B. eine (beinahe) unendliche Dichte, aber OHNE Singularität nicht legitim, weil die Sache mit dem Schwarzschild-Radius und Einstein schon deswegen nicht verletzt wird, weil beides zu diesem (Nicht-)Zeitpunkt noch gar nicht existiert?
    Versteht mich jemand? Oder bin ich Opfer eines eigenen Gedankenfehlers?

    In dem Zusammenhang bin ich auch auf Hawkings letzter Arbeit gespannt, die afaik zur Prüfung vorliegt. Angeblich soll er darin mathematische Methoden aufzeigen, die die Überprüfbarkeit des Viele-Welten-Theorems – jetzt muss ich vorsichtig sein, weil ich es nicht weiß – “einleiten” / “ermöglichen” / “denkbar werden lassen”.

    Tut mir leid, meine Wall of Texts + mein Laien-Nicht-Wissen, aber das Ganze finde ich nun mal sehr spannend und Florian kann es gut erklären. Will niemanden nerven. :)

  31. #31 Adam
    Berlin
    12. April 2018

    Ich versuche das nochmal simpler zu formulieren:
    Angenommen das Ganze wäre ein Computerprogramm. Dann geschehen da folgende Dinge in folgender chronologischer und kausaler Abfolge:

    Step -1 Programmierer oder KI oder was auch immer für ein Auslöser “gedenkt” ein Programm zu erstellen, optionaler Schritt, primordiale Kausa

    Step 0 – Initiierung, Erschaffung von Raum & Zeit und Entropie
    Step 1 – Erste Planck-Zeit tickt, Progression der Zeit beginnt, das Programm läuft an
    Step 2 – Konstanten- und Variablendeklarationsphase, Naturgesetze entstehen, darunter auch Gravitation

    Step n – Menschliche Wesen stellen sich die Frage, wie der Status Quo des Programms war bei Step 1 und bei Step 0, nutzen dafür aber die Regeln von (ab) Step 2 (?!)

    Step n1 – Menschliche Wesen machen Schlußfolgerungen über Dichte und Vorhandensein einer Singulartät bei / vor Step 0 – die aber ebenfalls den Regeln von (ab) Step 2 obliegt (?!)

  32. #32 Metalgeorge
    13. April 2018

    @Adam

    ich hoffe du spielst hier nicht auf so was wie einen einen
    “göttlichen” Plan an.
    Die Erstellung eines Programmes setzt ja einen Plan voraus.
    Verstehe auch nicht ganz was dies mit dem Thema exotische Sterne zu tun hat.

    Bei der Theorie zur Entstehung des Universums über die Quantenfluktuation im Inflatonfeld, die von vielen Wissenschaftlern favorisiert wird, handelt es sich um rein stochastische Prozesse. Wie es in der Quantenwelt eben üblich ist.
    Dieses Modell impliziert auch, dass sehr sehr viele Universen parallel existieren würden.
    Die Gesetzmäßigkeiten, Teilchen und Kräfte und somit die “Natur” – Gesetze innerhalb dieser Universen müssten aber aufgrund des Zufallsprinzips komplett verschieden von einander sein.
    So wäre es auch nicht zwingend Notwendig, dass in jedem dieser Universen
    Menschen oder überhaupt intelligente Wesen existieren können, die denkender weise auf die Geschichte des Universums zurückschauen.
    Dies ist genau wie mit der Erde. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass sowas in unserer direkten “Umgebung” nochmal existiert.

  33. #33 Adam
    Berlin
    13. April 2018

    Nein, ich bin Agnostiker, ob es einen Plan gab oder nicht, ob dieser von einer Wesenheit, einem Umstand oder aus sich selbst heraus kam: Es ist mir letztlich gleich. Dogmatismus liegt mir fern, übrigens: In jede Richtung, das schließt also auch Atheismus ein, den ich ebenfalls als dogmatisierenden (Pseudo-)Glauben ansehe. Die Annahme es gäbe nichts, bleibt eine Annahme, kein Wissen. Und wenn ich mangels Wissen etwas annehmen muss und davon überzeugt bin, was tue ich dann? Richtig, ich glaube! Ich glaube, viele Atheisten sind sich darüber nicht im Klaren, dass das in alle Richtungen funktioniert.

    Es ging mir um etwas Anderes und das hat indirekt etwas mit dem Thema zu tun. Es ging mir um die Gesetzmässigkeiten selbst, von denen man sagt, dass sie erst später erschienen. Dieses “später” kann kurz gewesen sein, spielt keine Rolle. Nur wie ist es möglich Schlussfolgerungen zu tätigen, die letztlich auf Gesetzmässigkeiten fussen, die zu dem Zeitpunkt auf den sich die Schlussfolgerungen beziehen noch gar nicht existierten?

    Hawking nannte ich deswegen in dem Zusammenhang, weil sein Thema ja indirekt in diese Richtung geht. Nämlich mittels Mathematik einen Weg der Erklärung zu finden für einen Zeitpunkt, in dem es Mathematik selbst vermutlich nicht gab, weil es gar nichts gab. Wobei dies eine Annahme ist, auch das mit der Mathematik – ganz anders aber bei den Naturgesetzen. Da ist es, soviel ich weiß, allgemeiner Wissensstand, dass diese nicht sofort mit dem Urknall “zur Welt” kamen, sondern mit einem gewissen Versatz.

  34. #34 Alderamin
    13. April 2018

    @Adam

    Die Annahme es gäbe nichts, bleibt eine Annahme, kein Wissen. Und wenn ich mangels Wissen etwas annehmen muss und davon überzeugt bin, was tue ich dann? Richtig, ich glaube! Ich glaube, viele Atheisten sind sich darüber nicht im Klaren, dass das in alle Richtungen funktioniert.

    An nichts zu glauben ist also genau so ein Glauben, wie Briefmarken nicht zu sammeln ein Hobby ist? Oder nicht Fußball zu spielen eine Mannschaftssportart zu betreiben?

    Wie sieht’s denn mit Deinem Agnostizismus bzgl. der griechischen oder germanischen Gottheiten aus? Könnte ja immerhin sein, dass Zeus die Blitze schleudert und Donar den Donner grollen lässt. Meine Großmutter erklärte mir immer, beim Donner liefen die Engelchen auf Holzschuhen. Wer kann das vollkommen ausschließen?

    Wie sieht’s aus mit Elfen und Trollen? Viele Isländer glauben fest daran. Könnte doch was dran sein, dass man große Felsen besser mit neuen Straßen umfährt, statt die Elfen, die möglicherweise darin wohnen, zu verärgern. Und vielleicht ist auch was Wahres am Weihnachtsmann und am Osterhasen dran. Kann man sich vollkommen sicher sein?

    Sorry für den Sarkasmus, aber jeder Mensch ist Atheist in Bezug auf tausende mythischer Figuren, die lediglich eine weniger große Lobby in unserer Kultur haben. Es ist eben nicht dasselbe, ob man etwas glaubt oder das eben nicht tut. Absolute Sicherheit gibt es nur in der Mathematik, aber wenn man sein Leben danach ausrichtet, wirklich jede noch so absurde Möglichkeit in Betracht zu ziehen, dürfte man keinen Fuß vor die Türe setzen (schon gar nicht an einem Freitag den 13.) Es ist völlig normal, zwischen sinnigen und unsinnigen Annahmen zu unterscheiden und deswegen ist Atheismus vollkommen legitim und Agnostizismus eher eine Position der Uninformiertheit oder Ängstlichkeit, sich von seiner kindlichen Indoktrination durch die Religion zu lösen.

  35. #35 Adam
    Berlin
    13. April 2018

    Ich glaube, ich kann die Zukunft vorhersehen 😀
    Ich wusste, der schlaue Alderamin wird mir ein Beinchen stellen, wo ich drüber stolpere, das auch noch weiß und dennoch nix dagegen machen kann – das meine ich NICHT als Sarkasmus :)

    Natürlich hast du Recht.
    Puren Agnostizismus – ganz ehrlich, ich wüsste nicht mal, was das sein soll. So etwas gibt es mit Sicherheit nicht. Mir missfielen nur immer beide vehement eifernde Seiten: Die Zürner Gottes und die Zürner der Verneinung Gottes. Doppelt ironisch, zumal beide auch nicht imstande sind die Begriffichkeit “Gott”, diese Universalvariable unter den Variablen, auch nur ansatzweise und dann auch noch widerspruchsfrei überhaupt mit Inhalten zu füllen. Wie kann ich also vehement für oder gegen etwas streiten, von dem ich wirklich so rein gar nix weiß? Und selbst DAS nicht mal weiß!

    Ich bin ein Mensch. Ergo habe ich absolut keine Ahnung. Ich kann nur Aschenputtel spielen, die Spreu vom Weizen trennen und mich fragen, wie wahrscheinlich es ist, dass ich das Produkt einer wahnsinnig gewordenen Schildkröte bin, die unbedingt ein Universum bauen wollte – genau wie du sagst.

    Aber das ist immer noch keine Antwort auf meine Frage. Ich sehe da einen kausalen Widerspruch bei der Sache – und die Möglichkeit (sogar die Wahrscheinlichkeit), dass ich einfach einen Gedankenfehler eigener Art zum Opfer fiel. Nur fällt mir nicht ein, welcher das sein soll. Gemeint ist nicht die Gottesfrage, sondern die Naturgesetze, die rückwirkend als Erklärung dienen sollen, es in meinen Augen aber gar nicht können.

  36. #36 Alderamin
    13. April 2018

    @Adam

    sondern die Naturgesetze, die rückwirkend als Erklärung dienen sollen, es in meinen Augen aber gar nicht können.

    Na ja, vielleicht gibt’s halt Naturgesetze, die universell sind und mit der Raumzeit eine unteilbare Einheit bilden, also mit der Raumzeit zusammen entstanden sind (vielleicht die Unschärferelation und die Existenz eines Higgsfelds), wo hingegen andere mal so, mal so ausfallen können (Naturkonstanten). Das weiß niemand und darüber kann man toll philosophieren, ohne ein Quentchen an Weisheit zu gewinnen.

    Im Prinzip gibt’s nur zwei Möglichkeiten. Entweder es war schon immer irgendwas da, ein umgebender (inflationär expandierender?) Raum oder ein{e Kette von} Vorläuferunivers[um|en]. Oder etwas entstand spontan mitsamt Raum und Zeit, wobei sich dann die Frage stellt, was spontan für einen Sinn macht, wenn es keine Zeit gibt. Dann ist man beim Blockuniversum, das von einer Warte jenseits der Zeit gesehen einfach da ist und rumhängt, in dem unser Zeitverlauf nur ein von uns wahrgenommener Scheinprozess ist.

    Mir ist die erste Möglichkeit etwas geheuerer, aber letztlich weiß man es halt nicht.

    Tatsache ist nur: Definiert man einen “Macher”, der alles ausgelöst hat, verschiebt man das Problem lediglich eine Ebene höher, was es noch komplizierter macht, denn der “Macher” muss ja auch entstanden sein, und wenn er irgendetwas bewusst schaffen kann, braucht er auch noch ein Bewusstsein und die Fähigkeit, an Naturgesetzen zu drehen, was alles nur viel schwieriger macht. So kommt man der Lösung also auch nicht näher.

  37. #37 Metalgeorge
    14. April 2018

    @Adam

    Zwischen beiden Büchern liegen 12 Jahre.
    Diese neu hinzugekommenden Erkenntnisse verarbeitet er auch seinem Buch “Verborgene Wirklichkeiten”.
    Er erweitert die Aussagen aus dem Buch “Das elegante Universum” um die
    neusten Erkenntnisse.
    Aber im Prinzip geht es um das Thema Multiversen.
    Welch “exotische Universen” es auf Grund der Entstehung durch die Quantenfluktuation
    im Inflatonfeld geben könnte.
    Ähnlich aufregend wie das hier vorgestellte Thema von @Florian.

    Übrigens kommt er in diesem Buch zu dem Schluss, dass die “Stringtheorien”
    momentan den besten Weg zur Vereinheitlichung von ART und QFT bieten
    würden.
    Sie eliminieren ja auf Grund ihrer Struktur die problematischen
    Singularitäten und Unendlichkeiten in den bisherigen 2 großen Theorien.

  38. #38 Metalgeorge
    14. April 2018

    #37
    Ergänzung
    Es geht hier um die Bücher von Brian Greene.

    @Adam
    Die Möglichkeit der Entstehung von unendlich vielen Universen mit ebensoviel unterschiedlichen “Gesetz”-möglichkeiten würden dann auch die Kausalketten deiner Gedanken aufbrechen, da es ja unendliche viele unterschiedliche “Anfänge” und und daraus resultierender Weiterentwicklungen gäbe.

  39. #39 Adam
    Berlin
    18. April 2018

    @ Metalgeorge:

    Vielen Dank, muss ich mir mal anschauen.

    @ Alderamin:

    Sehr interessante Überlegungen, vielen Dank.