Kosmologische Konstante

[Optimist71]

Wie allgemein bekannt, hat sich die Einfuehrung der kosmologischen Konstante GAMMA in die Feldgleichungen

(1) R_mn - 1/2 * g_mn * R + GAMMA * g_mn = - kappa * T_mn

schnell als ueberfluessing erwiesen, nachdem Friedmann in seiner Ausarbeitung die Bedingung einer zeitlich konstanten Metrik entfernt hat. Die originalen Feldgleichungen

(2) R_mn - 1/2 * g_mn * R = - kappa * T_mn

genuegten also zur Beschreibung des Makrokosmos / Universums als ein Ganzes.

Allerdings ist diese Konstante in einigen Theorien offenbar wiedereingefuehrt worden, z.B. um die noch unbekannte Dunkle Materie zu repraesentieren. Ein konkretes Beispiel liegt mir zwar jetzt nicht vor, ich habe allerdings schon oft von diesem Kunstgriff gehoert.

Weiss jemand naeheres ueber die gegenwaertige Verwendung von GAMMA, evt. verschiedene Interpretationen, und ob es sich um aktuelle (nicht bereits verworfene) Theorien handelt?

-- Optimist
_________________
"Det er meget nedslående å leve i en tid da det er lettere å sprenge et atom enn en fordom."
A. Einstein

[iceman]

Die kosmologische Konstante (gemeinhin mit "Lambda" bezeichnet, nicht "Gamma"), ist schon seit langem (mind 15 Jahre) wieder hoffaehig. In diesem Zeitraum wurden astronomische Beobachtungen empfindlich genug (und Statistiken gross genug), um einen solchen Term in den Feldgleichungen der ART empirisch aufspueren zu koennen. Der erste richtig hiebfeste Nachweis gelang etwa 1997/8 herum, als man ueber Beobachtungen ferner Supernovae nachweisen konnte, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt.
Seitdem haben sich zahlreiche weitere Hinweise dafuer eingefunden, die unabhaengig voneinander sind (sowohl was die Forschergruppen angeht, als auch die verschiedenen Methoden und benutzten Himmelskoerper). Verwendet werden z.B. Haeufigkeit und Verteilung von Galaxienhaufen, entfernte Supernovae, Gravitationslinseneffekte, Mikrowellenhintergrund etc, im grunde alles dessen Licht genuegend grosse Distanzen im Universum ueberbrueckt hat, um den Fingerabdruck einer Kosmologischen Konstanten zu beinhalten.

Die Existenz der Kosmologischen Konstanten ist eindeutig und sehr belastbar bewiesen. Die Frage der Interpretation ist nach wie vor offen, z.B. ist die Konstante konstant, kann sie auf die Vakuumenergiedichte ("Dunkle Energie") zurueckgefuehrt werden, oder handelt es sich um einen scheinbaren geometrischen Effekt (z.B. Gravitationswellen mit Wellenlaenge groesser als der Horizont des sichtbaren Universums) usw.

Eingefuehrt wurde dieser Term in die Feldgleichungen schon viel laenger, einfach um deren volle Allgemeinheit zu erhalten und keine Loesungen zu uebersehen.
Die Dunkle Materie beschreibt die Kosmologische Konstante NICHT. Das sind zwei voellig verschiedene Paar Schuhe.

mischa

[Optimist71]

Danke iceman fuer die schnelle Antwort! Natuerlich, LAMBDA, nicht Gamma, schon wieder verwechselt ...

Dass die Konstante wieder eingefuehrt worden ist, ist mir in der Tat entgangen. Es war in der Tat in Verbindung mit der Bestaetigung 1998, dass das Universum beschleunigt expandiert, dass ich von der Wiedereinfuehrung von lambda gehoert habe.

-- Optimist
_________________
"Det er meget nedslående å leve i en tid da det er lettere å sprenge et atom enn en fordom."
A. Einstein

[Optimist71]

Jetzt wuerde mich aber noch eines interessieren bezueglich der beschleunigten Expansion des Universums.

Konkret bedeutet das doch, dass der Radius als Funktion der Zeit nicht nur groesser wird, sondern der Kurvenverlauf r(t) mit einer positiven Kruemmung verlaeuft.

Ist damit eigentlich gesagt, dass diese Entwicklung immer so anhalten muss, oder koennte die Funktion auch von der Form

(1) r(t) ~ rmax * sin (2*pi*t/T)

sein, mit einer sehr langen Periode T?

z.B.

(2) T entspricht 2*pi
und
(2') T_Universum = ca. 13,7 * 10^9 Jahre entspricht << pi/6

Insofern koennte es also doch zum Big Crunch kommen nach einem theoretischen Lebensalter des Universums von mehr als 12 * 13,7 Milliarden Jahren(!)?

NB: Dieser Gedanke soll nicht die kosmologische Konstante in Frage stellen.

-- Optimist
_________________
"Det er meget nedslående å leve i en tid da det er lettere å sprenge et atom enn en fordom."
A. Einstein

[iceman]

Die kosmologische Konstante ist eigentlich nie verworfen worden, von der
urspruenglichen Absicht Einsteins, einen statischen Kosmos erzwingen zu wollen, absieht. Man hat sie der Einfachheit halber als Null angenommen, da sie lange Zeit unrelevant fuer jede Art Beobachtung war. Vergessen hat man sie aber nie

Zu deiner letzten Frage, ob die beschleunigte Expansion so immer anhalten wird:

Haelt man sich an die Friedmanngleichungen mit positiver Kosmologischer Konstante, dann ja. Das Universum wuerde sich in diesem Fall immer schneller ausdehnen.

Die Friedmanngleichungen sind aber nicht der Weisheit letzter Schluss. Bisher beschreiben sie alle Beobachtungen korrekt. Erst durch die letzte Vermessung des Mikrowellenhintergrundes durch WMAP koennte es Hinweise darauf geben, dass das Universum leichte Abweichungen von einer Friedmann-Kosmologie zeigt (z.B. minimal unterschiedliche Ausdehnungsgeschwindigkeiten in verschiedene Richtungen). Es ist aber noch nicht klar, ob dieser Effekt echt ist, oder noch auf unverstandenen Systematiken in der Messung oder Auswertung beruht. Die naechste Vermessung des Hintergrundes mit Planck (2010) sollte hier Aufschluss bringen, damit wird man "Praezisionskosmologie" betreiben koennen.

Natuerlich stellen die Friedmanngleichungen nur eine idealisierte Naeherung dar. Das Universum wird sich nicht exakt daran halten. Das wird auch dadurch deutlich, dass das Universum vermutlich gigantisch viel groesser ist, als der Bereich, den wir ueberblicken koennen. Es koennte zum Beispiel um einen Faktor 10^1000 groesser sein. Dann waere unsere Rolle die einer Bakterie, die versucht, aufgrund ihres Horizontes von wenigen Millimetern auf die Geometrie / Topologie der Erdkugel zu schliessen. Innerhalb des Horizontes der Ameise gelten die Friedmanngleichungen, aber sie beschreiben wohl kaum das ganze Gebilde.
Um nun deine eigentliche Frage zu beantworten: Es gab kuerzlich eine Veroeffentlichung auf astro-ph, in der angenommen wird, dass dem Universum Gravitationswellen mit sehr grosser Wellenlaenge aufmoduliert sein koennten, "aufgeblasen" durch die Inflation nach dem Urknall. Aehnlich wie ein grosser Wackelpudding, den man anstoesst. Ist die Wellenlaenge groesser als der Horizont, so wuerde man, je nachdem wo und wann man sich befindet, eine zusaetzliche nicht-isotrope Ausdehnung oder Abbremsung zur allgemeinen Expansion beobachten.
Das waere dann eine geometrische Interpretation der Kosmologischen Konstante.

hope that helps

mischa

[JGC]

Hallo..

Wollte nur mal anmerken, was wäre, wenn diese kosmologische Konstante in Wahrheit eine "Aquariumskonstante" darstellt???

Ich denke nämlich, das sich das Universum überhaupt nicht ausdehnt, sondern sich nur seine Übertragungsgeschwindigkeiten für alle Arten von EM-Wellen in grössere Fernen verändert...

Eben wie bei der Verkürzung der Optik in einem Aquarium und seinem Wiederstand (der Wasserdichte) der über den Effekt der Zeitdillation die Kraftaufwendung bestimmt, welche aufgewandt werden muß, um den(wassergefüllten) Raum zu durchqueren...

JGC
_________________
Strassen? Wo wir hingehen braucht man keine "Strassen"

[FrankSpecht]

Moin JGC,

[JGC]

Hallo Frank...

(falls du noch mitliest.. ich hab deine Antwort ganz übersehen, weil ich vergessen hab die Benachrichtigung zu aktivieren)

[FrankSpecht]

Moin JGC,

[JGC]

Hallo Frank..


Naja...

Im Q-Forum stellte ich das so vor, das dieses "Vakuum" durchaus eine andere Form von Masse darstellen könnte,(meiner Meinung nach) welche sich in der stringtheoretischen Betrachtungsweise wiederfinden lässt.

Was wäre, wenn die universelle Beschleunigungskonstante im Laufe von Milliarden Jahren dafür sorgt, das irgendwann mal jede Masse in ihren "überbeschleunigten" Zustand übergeht..(also seine Teilchenform während der stetigen Beschleunigung immer wieder transformiert und an der Grenze zur Lichtgeschwindigkeit seine transversale zusammenbricht und nur noch in Form eines longitudinal wirksamen Impulses in Erscheinung tritt, also des Gravitationsdrucks und seiner Flußwirkungen, ablaufend entsprechend nach den Gesetzen des Potentialausgleiches..)


Das würde nämlich bedeuten, das in diesem Augenblick die Masse ihren bisherigen existenziellen Zustand(sichtbar, sphärisch und kugelförmig, transversal schwingend) aufgibt und einen für uns unsichtbar erscheinenden Stringzustand annimmt(transparent, fadenförmig eindimensional, longitudinal schwingend)

Dies würde der bisherigen Masse erlauben, seine ihr zugehörigen Feldwirkungen(statische und dynamische ) statt "um sich herum" dann eben parallel neben seiner Impulsrichtung mit sich zu führen..

Das würde der neuen Art von Masse ganz andere Eigenschaften verleihen... so wie in etwa diese Gipskristalle...

http://www.naica.com.mx/galeria/images/01a.jpg

Die fadenförmige Struktur der "überbeschleunigten" Masse würde sich dann parallel so dicht aneinanderlagern können(weil die Strings ja so unglaublich dünn sind), das dieses Vakuum wie eine Kristallgitterstruktur beschaffen ist(dessen quantendynamische Eigenschaften) und somit theoretisch einen neuen Zustand der Materie beschreibt, welcher ungeheuer dicht ist(so dicht wie eine Neutrinoflüssigkeit) und so dicht gepackt(homogen und amorp?), das selbst ein Neutronenstern-Zustand noch als grob strukturiert betrachtet werden kann.

So gesehen könnte das Vakuum also eine "superfein" strukturierte Gestalt besitzen, welches das Vakuum für uns "leer" erscheinen lässt, obwohl es vielleicht in Wahrheit ungeheuer voll ist und deren Massedichte uns trotz allem nicht zerquetschen würde, weil seine Struktur billionenfach feiner ist, wie die feinsten bisher gemessenen Strukturen der Materie und mit uns und der "normalen" Masse so gesehen so gut wie nicht wechselwirken kann, weil diese "Vakuummasse" praktisch durch uns fast ohne Widerstand hindurch fällt, wie ein Wasserstrahl durch ein weitmaschiges feindrähtiges Sieb.

So würde sich auch einfach erklären lassen, warum das Vakuum über eine Di-Elektrizität-Konstante verfügt, einen Widerstand besitzt, eine Kapazitive Ladung erhält und eine Leitfähigkeit zu eigen nennt...

Und sag selbst...

Sind das nicht alles genau die Eigenschaften, die normalerweise der üblichen Materie zugeschrieben werden kann??

Einem Raum, in dem "Nix" ist, dürfen theoretisch auch keine Eigenschaften enthalten sein..

JGC


PS:

Hier noch mal ein zweites Bild..



Dieser Selenitkristall würde am ehesten der notwendigen Voraussetzung entsprechen..

Betrachte mal in einem Mineralienladen so eine geschnittene und polierte Scheibe Selenit..

Dann leg mal eine Zeitung oder besser deine Hand unter die geschliffene Fläche und schau durch den Kristall.. Dabei sieht man einen eigenartigen Effekt...

Deine Hand verliert ihre räumliche Tiefe und schaut durch den Kristall betrachtet eher 2dimensional aus...

Ein Effekt, der genau dann im Vakuum in Erscheinung tritt, wenn du dich selbst mit annähernd LG bewegen würdest.. Deine Sicht verkürzt dann die dritte Dimension so sehr, das sie "flach" wird....
_________________
Strassen? Wo wir hingehen braucht man keine "Strassen"

[El Cattivo]

@ JGC

Bitte verkleiner doch mal deinen Avartar...

mfg