Was passiert in einem endlichen Universum, wenn Licht die Grenze erreicht?

Wenn ein Universum endlich ist und sich nicht mit einer Geschwindigkeit größer oder gleich c ausdehnt, was passiert dann, wenn Licht oder eine andere Form elektromagnetischer Strahlung die Grenze erreicht?

„Begrenzt“ und „hat eine Grenze“ sind unterschiedliche Konzepte. Du kannst das eine ohne das andere haben.
Das sind auch meine Gedanken dazu. Die Modelle, die ich für ein begrenztes Universum kenne, sind in sich selbst gekrümmt, sodass Licht keine Grenze erreichen würde, sondern letztendlich dorthin zurückkehren würde, wo es begonnen hat, aber das würde sehr lange dauern.
Danke, Zibadwa Timmy. Macht die Unterscheidung für die Zwecke meiner Frage einen Unterschied? Ich bin überhaupt nicht in Astrophysik ausgebildet.
Danke, userLTK. Können Sie mir eine Laienbeschreibung der Modelle nennen, auf die Sie sich beziehen?
@gwofatlanta Ja, es macht einen Unterschied, da physikalische Verhaltensweisen mit der Geometrie verknüpft sind, in der sie auftreten, und eine "Grenze" eine Dimension hat, die um eine niedriger ist als der Rest des Raums. Ich habe das Gefühl, dass Sie nicht die erste Person sind, die diesen Fehler auf dieser Website macht, und einige Antworten wurden in einem früheren Fall gegeben, in dem es um die mathematische Unterscheidung und einige mögliche physikalische Auswirkungen ging, aber ich konnte diese Fragen und Antworten nicht so finden weit. Vielleicht wurde es gelöscht oder ich wähle die falschen Suchbegriffe aus...
@gwofatlanta Ich konnte keinen guten Link finden, es ist eher etwas, was ich hier und da gelesen habe. Wikipedia berührt es und sagt, dass Universen mit "Kanten" selten in Betracht gezogen werden en.wikipedia.org/wiki/…
@zibadawa timmy - Ich weiß nicht, welches Konzept über das Universum und seine Grenzen oder seine Begrenzung heute am meisten akzeptiert wird, aber gibt es eine Antwort auf den Kern meiner Frage für welches Konzept das auch immer ist, oder die Antwort für jede Unterscheidung? Oder ist meine Frage in keinem der Konzepte sinnvoll und es ist nicht möglich, in Laiensprache zu erklären, warum sie nicht sinnvoll ist?
@userLTK danke. Der Wikipedia-Artikel ist sehr hilfreich. Die Aussage, dass Räume mit Kanten konzeptionell und mathematisch schwierig sind, wird ohne Erklärung gemacht, obwohl es intuitiv nicht schwierig erscheint, daher nehme ich an, dass der Grund sehr technisch ist. Ich frage mich, ob die Konzepte zu Universumsformen und -kanten so definiert sind , dass die Annahme meiner Frage (Licht holt den „Rand“ des Universums ein) nicht auftreten kann, oder ob die Konzepte aus anderen Gründen kein Ergebnis liefern, wo Licht erreicht eine Kante.
@gwofatlanta Ich werde sehen, ob ich in naher Zukunft eine Antwort zusammenstellen kann. Ich denke, einige Ihrer Bedenken wurden in anderen Fragen und Antworten hier oder auf der Physics.SE angesprochen, aber ich muss sie aufspüren und alles aufschreiben, was ich nicht finden kann, von dem ich glaube, dass ich es richtig erklären kann. Ein Großteil des Kernstücks läuft darauf hinaus, eine mathematische Disziplin zu studieren, die als "Differentialgeometrie" bekannt ist, nämlich die Grundlagen von Mannigfaltigkeiten (von denen es solche ohne Rand und solche mit Rand gibt) und was "Randbedingungen" in der Physik sind ( und Differentialgleichungen).
@zibadawa timmy, vielen Dank für das Angebot, eine ausführliche Antwort vorzubereiten, aber ich möchte nicht, dass Sie sich diese Mühe machen. Mir ist klar, dass ich überfordert bin, und ich kann akzeptieren, dass meine vereinfachende Vorstellung des „Problems“, dass Licht das „Ende“ des Universums erreicht, nicht mit aktuellen Modellen des Universums vereinbar ist. Mein in meinem Kommentar an userLTK geäußerter Gedanke darüber, ob die Modelle von solchen „Edge“-Ereignissen eingeschränkt werden oder solche Edge-Ereignisse einfach nicht erzeugen, ist für mich jetzt von größerem Interesse.
Vergleiche "Was passiert in einem endlichen Universum, wenn Licht die Grenze erreicht?" mit "auf der Oberfläche eines endlichen Planeten (sagen wir, wie Mars, aber glatt), was passiert, wenn ein Mars-Buggy über die Grenze fährt?"
@RedGrittyBrick der Mars-Buggy wird immer an der (Oberflächen-)Grenze sein, also nicht sicher, ob das analog ist? Verbiegt sich Licht, das sich normal einem Punkt der Grenze des endlichen Universums nähert, um die Grenze an diesem Punkt zu tangieren, und wird dann gefangen, während es sich für immer entlang der Grenze ausbreitet?
@gwofatlanta: Der Punkt der 2D-Analogie für ein 3D-Universum ist, dass das Universum endlich und doch grenzenlos sein kann. Sie (oder Licht) können für immer reisen, ohne eine Grenze zu erreichen.
@RedGrittyBrick danke, ich glaube, ich habe es jetzt, nachdem ich den Wiki-Artikel erneut gesendet habe.
Das alte Spieluniversum von Asteroids ist endlich und grenzenlos. Objekte, die die Grenze erreichen, erscheinen einfach an einer anderen Stelle der Grenze, auf der anderen Seite des Bildschirms, wieder.

Antworten (2)

Ein wichtiges Konzept, das noch nicht erwähnt wurde, ist das "kosmologische Prinzip". Dies ist die vereinfachende Schlüsselidee für unsere kosmologischen Modelle, sie besagt, dass das Universum in einem bestimmten Alter überall im größten Maßstab gleich ist, also werden außerirdische Astronomen 50 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sein, die auch zu dem Schluss kommen, dass das Universum 13,8 Milliarden Jahre alt ist beobachten so ziemlich die gleichen Dinge wie wir. Dieses Prinzip ist nicht durch Daten bewiesen, aber die Daten stimmen damit überein, insbesondere das Hubble-Gesetz und die Homogenität des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Es ermöglicht uns, die Vergangenheit unseres eigenen Teils des Universums zu verstehen, indem wir die Vergangenheit entfernter Teile sehen (eine Einschränkung, an die wir angesichts der Lichtgeschwindigkeit gebunden sind).

Deshalb muss sich ein Universumsmodell endlicher Größe auf sich selbst zurückbiegen – nichts anderes würde das kosmologische Prinzip erfüllen. Das bedeutet nicht, dass das Prinzip wahr ist, es bedeutet, dass wir uns nicht davon trennen werden, es sei denn, wir müssen es tun.

"Dieses Prinzip ist nicht durch Daten bewiesen" ... Kein Grund, so bescheiden zu sein. Keine wissenschaftliche Aussage lässt sich durch Daten belegen (Karl Popper).

Dies ist eine der grundlegendsten Fragen der Kosmologie. Das erste gedankenexperiment wohl. Wenn das Universum endlich wäre, was könnte an der Grenze sein? Wenn es eine Art Mauer gäbe, was wäre auf der anderen Seite? Kann der Weltraum einfach enden? Was würde einen davon abhalten, über das Ende hinauszudrängen? Wenn Sie Ihren Arm über das Ende hinaus ausstrecken, hört Ihr Arm dann auf zu existieren? Da wir auf diese Fragen keine logisch konsistenten Antworten geben können, akzeptieren wir, dass es nur zwei Möglichkeiten für die Grenzen des Universums gibt: 1) das Universum ist unendlich und hat keine Grenzen oder 2) das Universum ist endlich, aber es krümmt sich und schließt sich wie eine Kugeloberfläche in sich zusammen und hat keine Grenzen. Das heißt, es gibt keine Grenzen. Alternative 2 zwingt einen dann dazu, darüber nachzudenken, dass es mindestens eine Dimension mehr im Weltraum gibt als die bekannte 3.

Ein endliches Universum mit geschlossener Krümmung benötigt keine weitere Dimension. Es kann uns helfen, die Krümmung zu visualisieren, um sie in eine imaginäre vierte Dimension einzubetten, aber es ist nicht notwendig, dass die vierte Dimension tatsächlich vorhanden ist.
@KenG Ich stimme dir zu. Es ist möglich, dass Euklids Postulat für parallele Linien einfach falsch ist und die Geometrie dieses Universums einfach nicht euklidisch ist. Oder das Universum könnte, wenn es in 3 Dimensionen nicht euklidisch ist, in einer höheren Dimension euklidisch sein.
Ja, ich denke, die Frage ist, ob Euklids paralleles Postulat als etwas angesehen wird, das wahr sein muss. Wenn es also nicht in 3 Dimensionen gilt, muss es höhere Dimensionen geben, in die diese eingebettet werden können. Oder ob es keinen Grund dafür gibt Euklids paralleles Postulat muss wahr sein, dann besteht auch keine Notwendigkeit, das, was wir beobachten, in etwas einzubetten, was wir nicht sehen. Die Einbettung kann einfach als konzeptionelles Bild betrachtet werden, um einem Geist zu helfen, der sich auf das parallele Postulat bezieht, mit einem Universum umzugehen, das dies nicht tut. Andererseits scheint das Universum doch flach zu sein.
Was passiert in einem endlichen Universum, wenn Licht die Grenze erreicht?
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