Meine Frage hat eine dumme Formulierung, aber ich möchte wissen, ob eine vernünftige physikalische Frage darin vergraben ist:
Da die Masse proportional zum Volumen ist, das der Kubikabstand ist, die Stärke eines Seils jedoch nur der Quadratabstand ist, denke ich, dass nicht alles proportional skalieren würde.
Bedeutet dies, dass ein Universum mit unseren physikalischen Gesetzen, das sich wie das unsere entwickelt, nur eine bestimmte Größe haben kann?
Oder würden die physikalischen Gesetze proportional skalieren, so dass sie sich auf die gleiche Weise entwickeln?
Wenn es eine bestimmte Größe hat, wozu ist es relativ?
Eine andere Variante: Angenommen, es wird eine weitere exakte Kopie unseres Universums erstellt, bei der jedoch alles doppelt so schnell im Vergleich zu unserem passiert. Würde es sich genauso entwickeln wie bei uns?
Wenn Sie einen Moment darüber nachdenken, wie Längen und Geschwindigkeiten in unserem Universum festgelegt sind (also unabhängig davon, wie wir sie messen, in Metern oder Sekunden oder was auch immer), werden Sie sehen, dass diese letztendlich aus unterschiedlichen Verhältnissen von stammen müssen fundamentale Konstanten.
Ich weiß es nicht und wäre sehr überrascht, wenn es eine Möglichkeit gibt, diese Verhältnisse so zu ändern, dass sich alle Längenskalen oder alle Zeitskalen ändern, da so viel von dem, was wir beobachten, tatsächlich von sehr komplizierten interagierenden Systemen stammt, die auf verschiedenen Zeitskalen und Längenskalen agieren.
Die Antwort lautet also wahrscheinlich nein, es gibt keine vernünftige physikalische Frage hinter dem, was Sie gefragt haben, zumindest so, wie Sie es gestellt haben.
Sie könnten natürlich fragen, was passieren würde, wenn eine (dimensionslose) physikalische Konstante verdoppelt oder halbiert würde, und dann könnten wir uns weiter unterhalten.
Warum betone ich hier dimensionslos? Was wäre, wenn Sie fragen würden: "Was passiert, wenn die Lichtgeschwindigkeit verdoppelt wird?" Nun, da die Lichtgeschwindigkeit unsere Zeit- und Längenmaßstäbe bestimmt, würden wir überhaupt keine Veränderungen feststellen! Mit anderen Worten, denken Sie darüber nach, womit Sie die Lichtgeschwindigkeit vergleichen können, was nicht von der Lichtgeschwindigkeit selbst abhängt. Nur zu sagen, dass sich die numerische Größe ändert, ist bedeutungslos, da die Einheiten, mit denen wir sie messen, (über eine möglicherweise lange Kette von Abhängigkeiten) von der Lichtgeschwindigkeit selbst abhängen!
Es gibt keinen absoluten Maßstab für das Universum, es sei denn, Sie schalten die Quantenmechanik und die allgemeine Relativitätstheorie gleichzeitig ein. Wenn Sie dies tun, kann Ihnen die Dimensionsanalyse sagen, dass es eine Möglichkeit zur Verwendung gibt , Und Um einen einzigartigen Satz von Einheiten zu konstruieren – den Planck-Einheitensatz – können Sie es ziemlich einfach selbst tun, indem Sie die drei Konstanten miteinander multiplizieren, potenzieren und versuchen, Meter, Kilogramm oder was auch immer herauszubekommen.
Wir könnten also möglicherweise feststellen, ob wir uns in diesem anderen „Distanz im Quadrat“-Universum befinden, indem wir einfach Experimente durchführen, um diese drei Konstanten zu messen, und dann die Planck-Länge berechnen. Wenn es sich von unserer Planck-Länge unterscheidet, dann muss es ein anderes Universum sein, wo wir einen anderen Maßstab für unsere Entfernungen gewählt haben oder eine der Kräfte anders ist oder was auch immer.
Beantwortet das, worauf Sie hinaus wollten?
Wenn das Universum flach wäre (was falsch ist), würde die Größe durch das Alter und die Lichtgeschwindigkeit bestimmt. Mit anderen Worten, es wäre eine Kugel mit einem Durchmesser von 13,7 Milliarden Lichtjahren. Aber die Lichtgeschwindigkeit ist nur eine physikalische Konstante, die von unserer Wahl der Einheiten abhängt.
Es wäre nicht doppelt so groß, wenn es nicht doppelt so alt wäre, und das ist offensichtlich ein großer Unterschied :-) Mit anderen Worten, ein doppelt so großes Universum mit demselben Alter kann keinen Urknall haben, oder wenn Sie es messen würden Das Alter des Universums scheint doppelt so hoch zu sein, wie wir es messen.
Soweit ich über Kosmologie weiß, können wir nur einen kleinen (und schrumpfenden) Teil eines viel größeren Universums sehen. Die einzigen wirklichen Größenmaße (glaube ich) sind das Alter (aus der Hubble-Konstante) und die Dichte. Wenn wir darauf warten, dass sich das Alter ungefähr verdoppelt (die Expansion der Dunklen Energie bedeutet, dass wir etwas früher dort ankommen), werden wir in Ihrem vorgeschlagenen Zustand sein.
Ein Unterschied ist natürlich die Wirkung der Zeit. Schon in unserer heutigen Zeit befindet sich das Universum in einer Art Alter, mehr als 90 % aller Sterne, die es je geben wird, sind bereits geboren. Den Galaxien geht das Gas aus, aus dem neue Sterne entstehen. Ihr älteres, weniger dichtes Universum sollte also im Durchschnitt erheblich weniger Energie haben als das, was wir um uns herum sehen.
„Angenommen, es wird eine exakte Kopie unseres Universums erstellt, in der räumliche Entfernungen und Größen jedoch doppelt so groß sind wie bei uns. Würde sich dieses Universum genauso entwickeln und funktionieren wie unseres?“
Wenn Sie Ideen wie die von Ernst Mach ignorieren , lautet die Antwort nein. Wenn ich zum Beispiel plötzlich doppelt so groß, breit und dick wäre, aber mit den gleichen Elektronen etc., wäre ich sicher tot. Um dies anhand der physikalischen Konstanten zu sehen, beachten Sie, dass es eine grundlegende Entfernungseinheit gibt, die Planck-Länge, und dies gibt einen absoluten Maßstab für die Größe eines Menschen (ungefähr Planck-Längen).
Wenn andererseits die Eigenschaften der Raumzeit von der Anwesenheit anderer Materie abhängen, wie von Mach vertreten, besteht möglicherweise die Möglichkeit, dass sich das Universum auf die gleiche Weise entwickelt, obwohl ich keine solche Theorie kenne. Und ich sollte hinzufügen, dass Mach nicht an Atome geglaubt hat, also ist er ein bisschen, äh, veraltet.
Helder Vélez