Was erklärt die Existenz von Energie/Materie, wenn sie nicht erzeugt oder zerstört werden kann?

Das ist eine sehr komplizierte Frage!

Erinnern wir uns zunächst daran, dass Moses das Gesetz der Energieerhaltung nicht auf Steintafeln vom Sinai herabgebracht hat – es ist etwas, das wir heute im Universum als wahr beobachten und das unsere Theorien verwenden, um sehr genaue Vorhersagen zu treffen. Aber das bedeutet nicht, dass es immer wahr war, und insbesondere, dass es beim Urknall früh genug wahr war, dass unsere aktuellen Theorien nicht zutreffen. Wir wissen , dass unsere aktuellen Theorien zum Beispiel während der Planck-Ära scheitern .

Zweitens besagt der Satz von Noether , dass die Energieerhaltung existiert, weil die Lagrange-Operatoren von Masse-Energie zeitsymmetrisch sind. Zeitsymmetrie ist heute eine sehr gute Symmetrie in Raumregionen, die im Vergleich zum gesamten Universum klein sind, aber es mag durchaus Epochen gegeben haben, in denen dies nicht der Fall war.

Tatsächlich gab es wahrscheinlich solche Epochen, genauso wie Zeitsymmetrie auch heute noch in sehr großen Maßstäben keine gute Symmetrie ist. (Das Universum dehnt sich aus, und auf den ersten Blick führt dies zu einer Nichterhaltung der Energie.)

Drittens, wenn Sie versuchen, das Energieerhaltungsgesetz zu retten, indem Sie die Gesamtenergie des gesamten Universums einschließlich der Gravitationsenergie berechnen, gibt es eine vernünftige Reihe von Argumenten (Energieberechnungen in der Allgemeinen Relativitätstheorie können sehr schwierig sein, da die Gravitationsenergie dazu neigt, keine zu sein -local) ergibt eine Gesamtenergie von Null! Die Masse-Energie im Universum wird genau durch die potenzielle Energie der Gravitation ausgeglichen. Wenn dies richtig ist, war die Gesamtenergie immer Null.

Aber das ist alles spekulativ! Denken Sie daran, dass echte Physik eine experimentelle Wissenschaft ist und wenn Sie eine Theorie nicht testen können, mag es interessant sein, aber es ist keine Physik.

Die einfachste Antwort könnte sein, dass Masse/Energie schon immer existiert hat. Für die feldbasierte Inflation ist ihre vergangene Ewigkeit durch das Borde-Guth-Vilenkin-Theorem verboten, aber da dieses Theorem sie nur in einem Universum verbietet, das sich "im Durchschnitt" ausdehnt, scheinen sie mit einigen der weiter entwickelten Kosmologien kompatibel zu sein kürzlich, von denen die einfachste, die mit CMB-Daten kompatibel ist, Poplawskis vollständig relativistische Version (unter Verwendung der Fermionen der Einstein-Cartan-Version von GR, die eine räumliche Ausdehnung haben) des "Baby-Universums" -Szenarios sein könnte, in dem der Gravitationskollaps von irgendetwas auftritt großer rotierender Stern beinhaltet Gezeiteneffekte, die anfänglich die Teilchen und Antiteilchen von virtuellen Paaren trennen, die anschließend durch Energie nach außen geblasen werden, bis sie dann im Teilchenspin gebunden sind, wenn sich die Fermionen des kollabierenden Sterns mit extrem hoher Dichte aneinander binden. Das „Eltern“-Universum (das sich auf weitaus größeren Raum- und Zeitskalen befindet) ist analog zur 3-D-Haut eines Basketballs und ist ursächlich durch die Trägheit seiner eigenen fortschreitenden Expansion getrennt, wie es in einem begonnen hätte frühere (und größere) Version desselben Prozesses. Poplawski glaubt, dass diese Kosmologie eine vorherrschende Rotationsrichtung erfordert, daher ist sie falsifizierbar und folglich wissenschaftlich, wie marginal diese Verbreitung auch sein mag. (Meine Lektüre der physikalischen Notation ist sehr begrenzt, daher habe ich mich bei einigen der Schlussfolgerungen, die ich hier gezogen habe, auf seine englische Wortwahl verlassen.) Universum (das sich auf weitaus größeren räumlichen und zeitlichen Maßstäben befindet) ist analog zur 3-D-Haut eines Basketballs und ist kausal getrennt durch die Trägheit seiner eigenen fortlaufenden Expansion, wie sie in einem früheren (und größeren) begonnen hätte -skalierte) Version des gleichen Prozesses. Poplawski glaubt, dass diese Kosmologie eine vorherrschende Rotationsrichtung erfordert, daher ist sie falsifizierbar und folglich wissenschaftlich, wie marginal diese Verbreitung auch sein mag. (Meine Lektüre der physikalischen Notation ist sehr begrenzt, daher habe ich mich bei einigen der Schlussfolgerungen, die ich hier gezogen habe, auf seine englische Wortwahl verlassen.) Universum (das sich auf weitaus größeren räumlichen und zeitlichen Maßstäben befindet) ist analog zur 3-D-Haut eines Basketballs und ist kausal getrennt durch die Trägheit seiner eigenen fortlaufenden Expansion, wie sie in einem früheren (und größeren) begonnen hätte -skalierte) Version des gleichen Prozesses. Poplawski glaubt, dass diese Kosmologie eine vorherrschende Rotationsrichtung erfordert, daher ist sie falsifizierbar und folglich wissenschaftlich, wie marginal diese Verbreitung auch sein mag. (Meine Lektüre der physikalischen Notation ist sehr begrenzt, daher habe ich mich bei einigen der Schlussfolgerungen, die ich hier gezogen habe, auf seine englische Wortwahl verlassen.) es ist also falsifizierbar und folglich wissenschaftlich, so marginal diese Prävalenz auch sein mag. (Meine Lektüre der physikalischen Notation ist sehr begrenzt, daher habe ich mich bei einigen der Schlussfolgerungen, die ich hier gezogen habe, auf seine englische Wortwahl verlassen.) es ist also falsifizierbar und folglich wissenschaftlich, so marginal diese Prävalenz auch sein mag. (Meine Lektüre der physikalischen Notation ist sehr begrenzt, daher habe ich mich bei einigen der Schlussfolgerungen, die ich hier gezogen habe, auf seine englische Wortwahl verlassen.)