Gibt es eine Möglichkeit zu sagen, ob der Urknall überall passiert ist oder nur in einigen Regionen des gesamten Universums?

Auf großen Skalen scheint sich Materie gleichmäßig in unserem beobachtbaren Universum auszubreiten, also denken wir, dass der Urknall überall im beobachtbaren Universum passiert ist.

Gibt es eine Möglichkeit zu sagen, ob der Urknall im gesamten Universum gleichzeitig stattfand oder nur in einigen Regionen des Weltraums?

Es gibt Theoreme in der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Änderungen der Topologie stark einschränken. Ich weiß es nicht genau, aber ich vermute, dass diese Theoreme viele der Arten von Szenarien ausschließen könnten, die Sie im Sinn haben.
Die Einschränkungen der Topologieänderung in GR stammen aus dem mathematischen Formalismus selbst: Differentialgeometrie. Sobald Sie eine Mannigfaltigkeit mit einer bestimmten Topologie erhalten, müssen Sie dabei bleiben, sonst wird der mathematische Formalismus inkonsistent. Um Topologieänderungen in GR zuzulassen, brauchen wir einen neuen mathematischen Formalismus jenseits der Differentialgeometrie, und anscheinend gibt es noch keinen (AFAIK). Das hängt sicher mit der Quantenkosmologie zusammen.

Antworten (1)

Wenn es um das sichtbare Universum geht, scheint das "Konkordanzmodell" sehr gut zu Beobachtungen zu passen. Dieses Konkordanzmodell ist ein Standard-Urknallmodell mit (sehr naher) Nullkrümmung (flache Geometrie) und derzeit etwa 70 % dunkler Energie (beschleunigend) und 30 % Materie (verzögernd) und mit Inflation (schnelle Beschleunigung) in der ersten Fraktion von einer Sekunde.

In diesem Modell ist das Universum einheitlich mit nur winzigen Schwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung und einem langsamen Zusammenballen von Materie zu Galaxienhaufen usw. Diese Schwankungen sind vermutlich quantenmechanischen Ursprungs während der frühen Inflation innerhalb „desselben“ Urknalls. Innerhalb dieses Urknalls geschah alles "auf einmal" in dem Sinne, dass Friedmann-Modelle (wenn Sie die Allgemeine Relativitätstheorie studieren) eine kosmische Zeit definieren können, die gleichmäßig vorwärts tickt.

Wir wissen jedoch wenig über den inflationären Teil, und es gibt viele Inflationstheorien. In einigen gibt es zu einem bestimmten Ereignis (Zeit und Ort) einen "Phasenübergang" vom Inflationsfeld, und es gibt eine lokale Urknallblase, was zu unserem nicht aufblasenden Universum führt, das viel größer sein kann als der sichtbare Teil. Außerhalb unseres Universums geht die Inflation weiter, aber ähnliche Phasenübergänge können an mehreren Punkten auftreten, was zu vielen, kausal getrennten Universen führt, einem „Multiversum“. Das Friedmann-Modell müsste wahrscheinlich in der Nähe der Wand der Inflaton-Urknall-Blase modifiziert werden – vielleicht ist der Raum dort nicht vollständig isotrop, vielleicht ist die kosmische Zeit nicht leicht zu definieren – aber wenn unser sichtbarer Teil weit von der Blasenwand entfernt ist, dann ein Friedmann Beobachtungen zufolge scheint das Modell eine sehr gute Annäherung zu sein.

Das Bild unten ist ein bisschen Pop-Wissenschaft, aber ich mag es, abgesehen davon, dass der Abstand zwischen den Universen riesig wäre.

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Der für die Frage relevante Teil ist "dann scheint ein Friedmann-Modell nach Beobachtungen eine sehr gute Annäherung zu sein." Man kann ein physikalisches Modell nicht beweisen, man kann es nur anhand von Messungen und Beobachtungen überprüfen, und im Moment wird das modifizierte Urknallmodell validiert.
Dies geht nicht wirklich auf die Frage des OP ein. Sie fragen nach der Singularität des Urknalls, nicht nach Inflation.
Gibt es eine Möglichkeit zu sagen, ob der Urknall überall passiert ist oder nur in einigen Regionen des gesamten Universums?
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