A Universe From Nothing

[kinpruik]

Naar aanleiding van wat Arendsoog (heel terecht) opwierp in het topic Evolutietheorie hier een centraal topic met als onderwerp: Een universum uit het niets.

De kosmoloog Lawrence Krauss heeft een boek geschreven waarin hij beargumenteerd dat het best wel eens zo zou kunnen zijn dat het universum uit het 'niets' is ontstaan. Hiervoor geeft hij onder andere quantumfluctuaties als argument. Als tegenargument wordt vaak gegeven dat Krauss een andere definitie van 'niets' hanteerd dan die die de meeste filosofen hanteren. Graag iedereens gedachten hierover!

[meribel]

Ik weer natuurlijk niet wat quatumfluctuaties zijn maar vind een heelal als dit wat uit het niets ontstaat ( en wat en waar is niets...) veel moeilijker te geloven dan God die altijd al bestond

[kinpruik]

Ik weer natuurlijk niet wat quatumfluctuaties zijn maar vind een heelal als dit wat uit het niets ontstaat ( en wat en waar is niets...) veel moeilijker te geloven dan God die altijd al bestond

Dat kan ik me heel goed voorstellen. Het is ook heel erg tegenintuitief. Ik begrijp er eigenlijk ook niks van.

[Arendsoog]

Even naar Wikipedia voor een definitie van quantumfluctuatie:

In quantum physics, a quantum fluctuation (or quantum vacuum fluctuation or vacuum fluctuation) is the temporary change in the amount of energy in a point in space, as explained in Werner Heisenberg's uncertainty principle. https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_fluctuation

Oftewel: In de kwantumfysica* is een kwantumfluctuatie (of kwantumvacuüm of vacuümfluctuatie) een tijdelijke verandering in de hoeveelheid energie in een punt in de ruimte, zoals verklaard in het onzekerheidsprincipe van Heisenberg.

*(gebied van de natuurkunde wat zich bezig houdt op het gebied van atomen en lichtdeeltjes. Op deze schaal zijn de energieniveau's gekwantiseerd, vandaar de naam, A.)

Dit zou dan (volgens kinpruiks openingspost) de oorzaak van het universum zijn.
Vraag 1: Kwantumfluctuatie doet zich voor in ruimte (en tijd). Vanwaar die ruimte?
Vraag 2: Heeft de kwantumfluctuatie zichzelf op de een of andere manier tot leven geroepen toen het universum ontstond?

[Mortlach]

Als er wat meer substantie is, wil ik er nog wel op ingaan, maar nu wil ik van de gelegenheid gebruikmaken om wat dieper in te gaan op dat kwantisering.

Het vakgebied zit vol met moeilijke woorden, dus misschien kunnen we dit begrip grondig, maar toegankelijk, uitleggen.

Rond het begin van de 19de eeuw, werkte een Duitse natuurkundige genaamd Max Planck aan een probleem, het probleem van de 'zwarte straler'. Weer zo'n term die je misschien niet kent, maar dit is niets meer dan dat als je een zwart voorwerp (een pook of stuk ijzer) verwarmt, het van kleur verandert en licht gaat uitstralen. Van zwart (koud) naar geel, oranje, rood (denk roodgloeiend), wit en zelfs blauw bij extreem hoge temperaturen.

Het probleem was dat er geen goede manier was om te verklaren waarom bij elke temperatuur precies die kleuren licht werden uitgezonden en geen andere kleuren. De manier waarop men over energie dacht bleek een onoverkomelijk probleem bij het oplossen van dit vraagstuk.

Er zit een hoop ingewikkelde wiskunde en berekeningen en geëxpirementeer achter, maar Max Planck bedacht een nieuwe manier van energie beschrijven, namelijk het idee dat energie uit 'pakketjes' bestaat - de zogenaamde 'quanta' of 'kwanta'. Het is dus niet zo dat je een hoeveelheid energie tot in het oneindige kunt blijven halveren, bijvoorbeeld. Op een gegeven moment kom je uit op de kwantumwaarde en dan houd het op. Er bestaat geen halve kwantum aan energie.

Dit was nieuw en revolutionair en op basis van dit idee is er een heel nieuw veld in de wetenschap ontstaan, de zogenaamde kwantumfysica waarin energie en zeer kleine deeltjes wordt onderzocht.

[Arendsoog]

Er zit een hoop ingewikkelde wiskunde en berekeningen en geëxpirementeer achter, maar Max Planck bedacht een nieuwe manier van energie beschrijven, namelijk het idee dat energie uit 'pakketjes' bestaat - de zogenaamde 'quanta' of 'kwanta'. Het is dus niet zo dat je een hoeveelheid energie tot in het oneindige kunt blijven halveren, bijvoorbeeld. Op een gegeven moment kom je uit op de kwantumwaarde en dan houd het op. Er bestaat geen halve kwantum aan energie.

Planck ziet licht als iets wat interacteert met materie. Hij stelde dat de energie van deze lichtdeeltjes niet willekeurig was, maar evenredig met hun frequentie v: E=h.v met h = 6,626E-34 Js. Dit noemde hij een quantum. Tot zover correct. Fotonen dragen/zijn energiepakketjes. Je kunt geen half foton hebben. Ook geen half electron. Maar de uitspraak 'er bestaat geen halve kwantum aan energie', klinkt me een beetje vreemd in de oren. De energie is wel gekwantiseerd. In een bepaald systeem zijn er maar bepaalde toestanden die ingenomen kunnen worden. (Ik denk bijvoorbeeld aan de Rydbergvergelijking met Bohrs resultaat voor een 1-electronsysteem) De oplossingen van de Schrödingervergelijking zijn discreet/in quantumgetallen. Voor een gegeven systeem gaat je laatste uitdrukking dus wel op. In het algemeen kun je volgens mij niet zeggen: de minimale energie is x, en alle hogere energieniveau's zijn een geheel getal (quantum) maal x; dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld de elementaire lading van een electron. (al hebben quarks (subatomaire deeltjes dan wel weer deelladingen )

Ik ben benieuwd naar je antwoord/visie op de twee vragen die ik gesteld heb.

[Mortlach]

Planck ziet licht als iets wat interacteert met materie. Hij stelde dat de energie van deze lichtdeeltjes niet willekeurig was, maar evenredig met hun frequentie v: E=h.v met h = 6,626E-34 Js. Dit noemde hij een quantum. Tot zover correct. Fotonen dragen/zijn energiepakketjes. Je kunt geen half foton hebben. Ook geen half electron. Maar de uitspraak 'er bestaat geen halve kwantum aan energie', klinkt me een beetje vreemd in de oren. De energie is wel gekwantiseerd. In een bepaald systeem zijn er maar bepaalde toestanden die ingenomen kunnen worden. (Ik denk bijvoorbeeld aan de Rydbergvergelijking met Bohrs resultaat voor een 1-electronsysteem) De oplossingen van de Schrödingervergelijking zijn discreet/in quantumgetallen. Voor een gegeven systeem gaat je laatste uitdrukking dus wel op. In het algemeen kun je volgens mij niet zeggen: de minimale energie is x, en alle hogere energieniveau's zijn een geheel getal (quantum) maal x; dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld de elementaire lading van een electron. (al hebben quarks (subatomaire deeltjes dan wel weer deelladingen )

Ik ben benieuwd naar je antwoord/visie op de twee vragen die ik gesteld heb.

Iedereen die in deze materie is geïnteresseerd en die zich er enigszins in heeft verdiept, zal allicht méér van het jargon begrijpen dan de mensen voor wie het allemaal abracadabra is. Niemand heeft er baat bij deze interessante onderwerpen ontoegankelijke te houden, ook voor de mensen die niet weten wie Bohr en Schrodinger waren.

Het punt dat ik duidelijk wilde maken, is dat je energie niet eindeloos kunt blijven opdelen, want dit is niet iets dat intuïtief is.

Op vraag 1 heb ik geen antwoord, misschien is het mogelijk dat een kleine 'bel' ruimte ontstaat waarin dat soort fluctuaties kunnen plaatsvinden. Sinds ik me een klein beetje in dit onderwerp heb verdiept, ben ik gestopt met zeggen dat bepaalde dingen onmogelijk zijn. Daarvoor heb ik te veel dingen gelezen over zaken die overduidelijk onmogelijk zijn, maar die TOCH regelmatig gebeuren.

Vraag 2 evenzo. Ik heb daar geen definitieve antwoorden op, hoewel het erop lijkt dat zulke zaken inderdaad 'spontaan' gebeuren. Het lijken gevolgen zonder oorzaken. En wederom, ik zal niet gauw meer zeggen dat het onmogelijk is totdat iemand dat wiskundig voor me weet te bewijzen.

[Arendsoog]

Iedereen die in deze materie is geïnteresseerd en die zich er enigszins in heeft verdiept, zal allicht méér van het jargon begrijpen dan de mensen voor wie het allemaal abracadabra is. Niemand heeft er baat bij deze interessante onderwerpen ontoegankelijke te houden, ook voor de mensen die niet weten wie Bohr en Schrodinger waren.

Het punt dat ik duidelijk wilde maken, is dat je energie niet eindeloos kunt blijven opdelen, want dit is niet iets dat intuïtief is.

Helder, ik zal als het niet nodig is, proberen het niet onnodig ingewikkeld maken;)

Op vraag 1 heb ik geen antwoord, misschien is het mogelijk dat een kleine 'bel' ruimte ontstaat waarin dat soort fluctuaties kunnen plaatsvinden. Sinds ik me een klein beetje in dit onderwerp heb verdiept, ben ik gestopt met zeggen dat bepaalde dingen onmogelijk zijn. Daarvoor heb ik te veel dingen gelezen over zaken die overduidelijk onmogelijk zijn, maar die TOCH regelmatig gebeuren.

Je realiseert je dat je laatste zin nogal paradoxaal overkomt?
Naast dat de volgende vraag is waar die 'bel' vandaan komt?

Vraag 2 evenzo. Ik heb daar geen definitieve antwoorden op, hoewel het erop lijkt dat zulke zaken inderdaad 'spontaan' gebeuren. Het lijken gevolgen zonder oorzaken. En wederom, ik zal niet gauw meer zeggen dat het onmogelijk is totdat iemand dat wiskundig voor me weet te bewijzen.

Ok.

[Mortlach]

Je realiseert je dat je laatste zin nogal paradoxaal overkomt?

Excuses, dat had ik inderdaad verkeerd verwoord. Ik had moeten schrijven: waarvan mijn intuïtie zegt dat het onmogelijk is. Zaken als een maximale snelheid (lichtsnelheid), bijvoorbeeld. Intuïtief is dat onzin, maar toch is het de werkelijkheid. Het feit dat mijn intuïtie op het niveau van voorwerpen zoals mieren, mensen en bergen redelijk werkt, betekent niet dat het ook te gebruiken is voor situaties over atomen of lichtsnelheid.

Naast dat de volgende vraag is waar die 'bel' vandaan komt?

Als een virtueel deeltje spontaan kan ontstaan, waarom zou de ruimte voor dat deeltje om in te bestaan dat dan niet kunnen? Hoewel we dan al aannemen dat die virtuele (punt)deeltjes ruimte nodig hebben.

[Arendsoog]

Excuses, dat had ik inderdaad verkeerd verwoord. Ik had moeten schrijven: waarvan mijn intuïtie zegt dat het onmogelijk is. Zaken als een maximale snelheid (lichtsnelheid), bijvoorbeeld. Intuïtief is dat onzin, maar toch is het de werkelijkheid. Het feit dat mijn intuïtie op het niveau van voorwerpen zoals mieren, mensen en bergen redelijk werkt, betekent niet dat het ook te gebruiken is voor situaties over atomen of lichtsnelheid.

Dat dacht ik al. Aan dat soort dingen wen je soms gewoon Totdat je dit soort vragen stelt

Als een virtueel deeltje spontaan kan ontstaan, waarom zou de ruimte voor dat deeltje om in te bestaan dat dan niet kunnen? Hoewel we dan al aannemen dat die virtuele (punt)deeltjes ruimte nodig hebben.

Een virtueel deeltje ontstaat toch in een veld met potentiaal/energie? Dus dan zou die potentiaal* ergens uit moeten ontstaan. And so on....
Heel veel verder dan onderstaand plaatje reikt mijn kennis hiervan ook niet, da's theoretische natuurkunde. Wel interessant natuurlijk:)'
*EDIT: houd hiermee ook rekening met de wet van behoud van energie!

[mwollig]

Het heelal is groot en fascinerend, maar waar de grenzen waren, zijn en worden, ik kan het niet zeggen..

[Mortlach]

De ruimte is vooral heel erg leeg.

Als je naar afbeeldingen op schaal gaat kijken, krijg je een klein beetje een idee van hoe leeg de ruimte is.

Hier bijvoorbeeld de planeten van ons zonnestelsel op schaal



Saturnus en met name Jupiter zijn gigantisch vergeleken met de aarde, maar toch zouden alle planeten zij aan zij passen in de ruimte tussen de aarde en de maan.

Hier een plaatje inclusief de zon op schaal


Okee, dus de zon is enorm, nietwaar? Nee, niet echt. Onze zon is piep- en piepklein vergeleken met andere sterren.



Onze zon is dat stipje midden onderin.

Hier nog een plaatje met een paar echte titanen



hier een site met het zonnestelsel op schaal. Je kunt scrollen, maar dan ben je wel even bezig. De functie om met lichtsnelheid te reizen zit rechtsonderin. Terwijl ik dit allemaal type, ben ik nog niet van de zon bij mercurius gekomen.

Licht doet er 6 uur! over om bij Pluto te komen, en toch is de zwaartekracht van de zon sterk genoeg om zelfs daar pluto in een baan te houden. Als je van Pluto naar het volgende interessante object wilt gaan, ben je op lichtsnelheid ongeveer 4,5 jaar bezig.

[scheermes]

Vorig jaar een leuke en interessante presentatie van Lawrence Krauss bijgewoond. Hij vertelde daar o.a. enthousiast over de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory en de onderzoeken die ze daar doen. Vandaag is bekend gemaakt dat deze wetenschappers de door Einstein voorspelde zwaartekrachtgolven hebben waargenomen, zie http://www.nu.nl/wetenschap/4213221/ein ... toond.html. Door deze ontdekking kunnen we misschien weer meer te weten komen over de oerknal.

[Mortlach]

Vorig jaar een leuke en interessante presentatie van Lawrence Krauss bijgewoond. Hij vertelde daar o.a. enthousiast over de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory en de onderzoeken die ze daar doen. Vandaag is bekend gemaakt dat deze wetenschappers de door Einstein voorspelde zwaartekrachtgolven hebben waargenomen, zie http://www.nu.nl/wetenschap/4213221/ein ... toond.html. Door deze ontdekking kunnen we misschien weer meer te weten komen over de oerknal.

Ik heb er in het ruimtevaart-topic uitgebreid over geschreven. Dit topic was mijn tweede keus.

Superinteressant is het zeker!