War der Urknall wirklich kalt?

Wie ich aus dem Discovery Channel verstehe, ist die Gesamtmenge an Energie im Universum Null. Als solche erklären Leute wie Hawking, dass das Universum aus dem Nichts erschaffen werden kann, weil … nun, es ist eigentlich nichts. Das ist in Ordnung, aber wenn das heute stimmt, war es wohl auch kurz nach dem Urknall so. Diese Periode wird üblicherweise als extrem heiß und dicht beschrieben und gerade im Moment des Urknalls wird die Energiedichte als unendlich beschrieben. Wie kann das wahr sein, da die Gesamtmenge an Energie zu dieser Zeit tatsächlich Null war? Irgendwie passt die Beschreibung heiß und dicht nicht sehr gut zu null Energie. Was fehlt mir hier?

Beachten Sie, dass die Gesamtenergie des Universums keine besonders gut definierte Sache ist, wenn Sie die Allgemeine Relativitätstheorie zum Nennwert nehmen – die Metrik ist zeitabhängig, also haben Sie keine Zeitübersetzungssymmetrie, also ist die Magie gebrochen .

Antworten (2)

In den standardmäßigen homogenen kosmologischen Modellen ist die Gesamtenergie in einem expandierenden Volumen Null. Dies gilt für positive, negative oder Nullkrümmung und muss die Gravitationsenergie (die negativ ist), dunkle Energie, Materie und Wärme berücksichtigen. Da die Gravitationsenergie negativ ist, kann die Wärme positiv sein und zunehmen, wenn Sie zurück zum Urknall gehen.

„Können“ ist jedoch nicht dasselbe wie „Müssen“. Die andere Möglichkeit ist, dass die Energie im Vakuum während des Aufblasens die negative Gravitationsenergie ausgleicht. Das Universum vor oder während der Inflation könnte dann kalt gewesen sein und Wärme wäre am Ende der Inflation freigesetzt worden, wenn das Vakuum zusammenbricht. Wärme würde auch durch Materievernichtung erzeugt werden. Auch dies ist nur eine von vielen Möglichkeiten. Wir können nicht sagen, ob das Universum zu Beginn heiß oder kalt war. wir wissen nur, dass es irgendwann sehr früh aufgeheizt hat. Beide Möglichkeiten sind mit einer Gesamtenergieerhaltung von Null vereinbar.

Wie um alles in der Welt können Sie Urknall kalt sagen. Haben Sie die chaotische Bewegung von Teilchen vergessen?
@SachinShekhar Ich denke, für den zweiten Absatz gibt es keine Partikel in der Inflationsperiode, nur Feldanregungen, die keine definierbare Temperatur haben.
@anna Die inflationäre Epoche ist eine Folge des Abbruchs der Kernkraft von den schwachen und elektromagnetischen Kräften, mit denen sie bei höheren Temperaturen vereint wurde. Aufblasen ist also ohne hohe Temperatur nicht möglich.
@SachinShekhar Nein. es ist die Epoche vor 10^-32 Sekunden hier en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang#mediaviewer/… , wo es noch keine Teilchen gibt, aber die Inflation homogenisiert in diesem Fall die kosmische Suppe aus positiven und negativen Energien.
@anna Sie mischen traditionelle und inflationäre Urknallmodelle.
In den standardmäßigen homogenen kosmologischen Modellen ist die Gesamtenergie in einem expandierenden Volumen Null. Nein, an dieser Behauptung ist nichts "Standard". Die Standardinterpretation von GR ist, dass wir den gesamten Energieimpuls in einer Raumregion in einer kosmologischen Raumzeit nicht messen können, wenn die Region kosmologische Größe hat. Siehe physical.stackexchange.com/questions/2838/…
@SachinShekhar das ist der Kontext dieser Antwort. Das alte BB-Modell kann die Homogenität der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nicht erklären und ist daher nicht mehr im Bilde.
@SachinShekhar Ich habe nicht gesagt, dass der Urknall kalt ist. Ich sagte, wir wissen nicht, ob der Anfang heiß oder kalt war. Sie können dies nicht widerlegen, indem Sie Inflationslehren zitieren, weil es immer noch keine vollständige Inflationstheorie gibt, geschweige denn eine experimentelle Überprüfung. Der inflationäre Zustand oder vorinflationäre Zustand muss nicht heiß sein, wenn er metastabil ist.
@Ben Crowell, ich verwende das Wort Standard, um mich auf das kosmologische Modell zu beziehen, nicht dass die Energie Null ist. Aber auch die Tatsache, dass die Energie im Volumen Null ist, wird allgemein akzeptiert. Meine Antwort auf die von Ihnen verlinkte Frage ist die einzig richtige, aber selbst Lubos sagt, dass die Energie in seiner Antwort Null ist (wenn auch aus den falschen Gründen).

Im Null-Energie-Modell gleicht die mit der Schwerkraft verbundene negative Energie die mit Materie, Photonen usw. verbundene positive Energie aus. Also, nein, der Urknall war nicht kalt. Sie betrachten nur ein Teilbild (Sie haben die Schwerkraft einfach ignoriert).

Das sagt das Null-Energie-Modell :

Mit dem traditionellen Urknallmodell (das keine Inflation enthält) begann das Universum mit null Energie (aber heiß) und existiert bis heute mit null Energie.

Beim Modell des aufblähenden Urknalls wird Energie aus der Gravitationskrümmung auf Materie (und andere positive Beiträge zur Materie) übertragen, um die Gesamtenergie des Universums auf Null zu bringen, wenn sie nicht bereits Null war. Alle verschiedenen Phasen des traditionellen Urknalls werden nach der Inflation verschoben (wobei das Ende der Inflation zum Ausgangspunkt der Urknallentwicklung wird), wobei die Gesamtenergie der Phasen Null wie die des traditionellen Urknallmodells enthalten ist. Inflations- und Nachinflationsphasen waren heiß. Denn vor der Inflation liefert das Modell nichts, aber was die Temperatur betrifft, glauben die meisten Physiker, dass das Universum heiß war. Es gibt kalte Urknall-Modelle, die diesen Mangel an Informationen ausnutzen. Aber selbst mit Modellen des kalten Urknalls ist die Gesamtenergie des Universums nach der Inflation Null (bis heute).

Hinweis: Das Zero-Energy-Modell ist möglicherweise nicht korrekt, da es sich mehr oder weniger um eine Art Handbewegungsmodell handelt. Im Fall von Nicht-Nullenergie sollte es kein Problem sein, den heißen Urknall zu sehen, nehme ich an. In Wirklichkeit ist die Energie des Universums nicht absolut oder konstant und sollte nicht definierbar sein, was das Null-Energie-Modell zerschmettert .

Lassen Sie mich die Frage etwas umformulieren: War nach dem Urknall, aber vor der Inflation die Nettoenergie des Universums Null oder nicht? Und nach der Inflation? Sehen Sie, ich habe immer noch das Gefühl, dass, wenn Sie die Geschichte des Universums zurückspulen, die positive Energie der Materie und die negative Energie des Weltraums zusammengepresst werden und Sie am Ende ein bisschen nichts haben. Welches ist der Urknall.
@Henk Ich habe die Antwort vollständig umformuliert und unnötige Teile entfernt.
Mit dem traditionellen Urknallmodell (das keine Inflation enthält) begann das Universum mit Nullenergie. Nein, siehe physical.stackexchange.com/questions/2838/…
@Ben Ich spreche natürlich vom Null-Energie-Modell .