Angesichts der Tatsache, dass Materie einem Schwarzen Loch nicht entkommen kann, wie hat der Urknall das Universum hervorgebracht, das wir heute sehen?

Dies ist eigentlich eine häufige Frage. Viele Websites wurden eingerichtet, um zu versuchen, dies zu erklären . Ich mag diese zum Beispiel . Ich werde versuchen, meine eigene Laienerklärung zu machen.

Um ein Schwarzes Loch zu haben, muss man zunächst einmal einen Ort haben, an dem es sein kann. Da es so etwas wie ein Universum nicht gab, gibt es keinen Ort, an dem das Schwarze Loch tatsächlich existieren könnte. Es ist wie die Frage, was nördlich des Nordpols liegt. Es gibt keinen Hinweis auf eine Antwort.

Zweitens wirkten die Schwerkraft und andere fundamentale Kräfte nicht so, wie wir es von ihnen gewohnt sind. Alle vier Grundkräfte wurden in einer Grundkraft vereint. Daher gab es keine Schwerkraft, die tatsächlich auf die Masse einwirkte, wie sie existierte. Und dann ist da noch das Problem, dass es keine tatsächliche Masse gab. Es war Energie, die die Dichte des Universums erschuf. Ich weiß, dass es irgendwie kontraintuitiv ist, wie wir es gewohnt sind, diese Begriffe zu verstehen. Eigentlich hat Brian Greene in seinem Buch Elegant Universe eine gute Erklärung für all das . Es genügt zu sagen, dass die fundamentalen Kräfte zu Beginn des Universums wirklich ganz anders gewirkt haben, als wir sie heute sehen. Als sich die Schwerkraft von den anderen Kräften trennte, hatte sie tatsächlich eine abstoßende Wirkung im Gegensatz zur Anziehung.

Schließlich war der Urknall nicht wirklich eine Explosion oder ein Knall, wie man es sich vorstellen würde. Es ist eigentlich die schnelle Expansion des Weltraums selbst. Anstatt dass die Dinge selbst in einem festen Raum voneinander weg rasen, wird die Bewegung tatsächlich dadurch verursacht, dass der Raum zwischen den Objekten selbst größer wird. Die Visualisierung wird normalerweise als expandierender Ballon dargestellt, und zu sehen, wie zwei Punkte auf der Oberfläche des Ballons weiter voneinander entfernt werden, ohne sich tatsächlich auf der Oberfläche zu bewegen. Natürlich ist es schwieriger, dies in drei Dimensionen (oder eigentlich vier) zu visualisieren. Während wir für alle Objekte auf die Lichtgeschwindigkeit beschränkt sind, ist die Ausdehnung des Raums selbst nicht dadurch begrenzt ( Brian Greenes Buch enthält auch Informationen dazu).

Die Quintessenz ist, dass alles, was Sie zu wissen glauben, wahrscheinlich verworfen werden sollte, wenn Sie an den Urknall denken. Der Grund dafür, dass es „Stringtheorie“ und viele andere Dinge gibt, ist, dass die klassische Quantenphysik und die Relativitätsphysik in der Plank-Epoche zusammenbrechen, die im Herzen des Urknalls liegt.

Ich hoffe das hilft.

Gute Frage! Das habe ich mir auch oft überlegt. Wie diese Website erklärt, war der Urknall im Grunde kein Schwarzes Loch, weil er es nicht sein konnte! Ein Schwarzes Loch ist die mathematische Lösung für Einsteins Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die eine bereits existierende Region der Raumzeit beschreibt, die durch Gravitation kollabiert ist und eine Singularität gebildet hat. Da es vor dem Urknall keine Raumzeit gab, konnte es unmöglich ein Schwarzes Loch sein.

Aber was war der Urknall? Es stellt sich heraus, dass, wenn man das Vorzeichen von t (Zeit) in der Lösung des Schwarzen Lochs auf Einsteins Gleichungen umdreht, das Ergebnis ebenfalls eine perfekt gültige mathematische Lösung ist. Es beschreibt ein Schwarzes Loch in umgekehrter Zeit, oder anders gesagt, den Urknall! Eine Singularität explodiert nach außen in eine schöne, flache (tish!) Region der Raumzeit. Diese Lösung wird auch als White-Hole- Lösung bezeichnet .

Während der Anfangsphase des Urknalls, bekannt als Inflationsphase (daher der Name „Inflation Theory“), waren die Gesetze der Physik anders als heute. Die Brennpunkte des Elektromagnetismus, die starken und schwachen Kernkräfte und die Gravitation wurden in einer einzigen Kraft vereint.

In den ersten ^10-35 Sekunden trennten sich die Kräfte und das Universum, so klein es zu diesem Zeitpunkt war, füllte sich mit der sogenannten Vakuumenergie. Als Folge dieser Vakuumenergiedichte (die die Rolle einer effektiven kosmologischen Konstante spielt) wurde die Gravitation für einen Zeitraum von etwa 10 ^-32 Sekunden abstoßend. Dies führte dazu, dass sich das Universum mit einer erstaunlichen Geschwindigkeit ausdehnte.

Zu der Zeit, als die Gravitation allmählich zu einer Anziehungskraft wurde, hat sich das Universum über die kritische Dichte hinaus ausgedehnt, die erforderlich ist, um wieder in sich zusammenzubrechen und eine Singularität zu bilden.

ergibt eine unendliche Dichte und Temperatur zu einem endlichen Zeitpunkt in der Vergangenheit.

Nicht ganz, die Extrapolation hört irgendwann bei einer Planck-Länge auf, niemand sagt, was vorher passiert ist

Würde das nicht dazu führen, dass das gesamte Universum ein Schwarzes Loch wäre?

Nein, auch wenn das Universum nach der Inflation ursprünglich eine Singularität war, war und ist es das nicht

Lassen Sie mich etwas verspätet meine Antwort auf Hat der Urknall passiert? . Dies erklärt die Geometrie des expandierenden Universums für Laien und sollte deutlich machen, wie sie sich von der Geometrie eines Schwarzen Lochs unterscheidet.

Da die Geometrie der beiden Lösungen völlig unterschiedlich ist, gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass sie sich auf die gleiche Weise entwickeln, und das ist auch nicht der Fall.

• Das Inflationsmodell ist nur ein Teil der Antwort.
• Da die Masse-Energie im Universum am Ende der Inflation gleichmäßig verteilt war, gab es keine Überdichte in einer Region, die zu einem Schwarzen Loch führte. Dies kann durch den Newtonschen Schalensatz erklärt werden.
• separat übte die Strahlung einen nach außen gerichteten Druck aus, der verhinderte, dass sich zu dichte Bereiche bildeten. Die Newtonsche Dynamik trägt wesentlich dazu bei, zu erklären, wie der nach außen gerichtete Strahlungsdruck die kollabierende Schwerkraft ausgleicht.

Analogie:

• Die Temperatur eines neu gebildeten Neutronensterns beträgt 10^11 Kelvin
• Die Temperatur des Universums nach der Inflation betrug 10^27 Kelvin.

Die Inflationstheorie wurde vorgeschlagen, um das Flachheitsproblem und das Horizontproblem zu lösen. Das Aufblasen endet nach den ersten 10^-32 Sekunden. Unser beobachtbares Universum hatte die Größe eines Sandkorns, das eine Masse-Energie von ~10^80 GeV enthielt, was viel dichter ist als die kritische Dichte, die es vermutlich zu einem Schwarzen Loch kollabieren lassen würde.

Mir scheint jedoch, dass, wenn das beobachtbare Universum alles gewesen wäre (nur dieses von Vakuum umgebene Sandkorn), das Universum zu einem schwarzen Loch zusammengebrochen wäre . Das Universum muss viel größer gewesen sein als unser beobachtbares Sandkorn, und Masse-Energie muss sich außerhalb unseres beobachtbaren Sandkorns gleichmäßig verteilt haben.

Hier ist eine gute Website zum Verständnis der Dynamik. Ich empfehle, mit dem Newtonschen Dynamikabschnitt zu beginnen, bevor Sie sich mit der GR- und FRW-Dynamik befassen. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/expuni3.html#c1

Ein gewisser Einblick in die Expansion kann aus einem Newtonschen Expansionsmodell gewonnen werden, das zu einer vereinfachten Version der Friedman-Gleichung führt.

Es gibt ein Konzept, das als Entelechie bekannt ist, was im Grunde genommen eine Idee bedeutet, die so kompliziert und so voller Grenzfälle ist, dass daraus keine nützlichen Ideen gewonnen werden können.

Eine Entelechie ist das Konzept Gottes, ein Superwesen, das alles in nur 6 Tagen erschaffen hat und das Ihr Geld braucht. Und der Fossilienbestand wurde von Guten dort hingelegt, nur um Ihren Glauben zu testen. Schließlich wird es so kompliziert, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass es einen Gott gibt.

Dasselbe gilt für die Urknalltheorie. Wenn es jemals einen Urknall gegeben hat, bedeutet dies, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Ort, an dem alle Materie im Universum kleiner war als jeder Stern, vorhanden war. Und die Kosmologie zeigt, dass jeder Stern mit der Größe der Sonne und der 1000-fachen Masse ein Schwarzes Loch sein wird. Und ein Schwarzes Loch lässt per Definition nichts entweichen, nicht einmal Licht.

Sie sehen also, Sie können die Theorien beliebig verkomplizieren, die Gesetze der Physik ändern, als der Urknall stattfand, Inflationstheorien aufstellen, aber was ist anders, als zu sagen, dass der Fossilienbestand dort hineingelegt wurde, um Ihren Glauben zu testen?