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THEMA: Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ?

Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 10:26 #64746

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Dass der kosmische Mikrowellenhintergrund in der allgemeinen Wahrnehmung so eindeutig als Beleg für die Richtigkeit der Urknalltheorie gilt, ist vor allem das Resultat der praktisch unmittelbaren Vereinnahmung durch diese, die der Suche nach alternativen Erklärungen nur noch wenig Raum und Beachtung ließ.
Wie kontingente historische physikin- und externe Umstände die Entwicklung und Akzeptanz physikalischer Theorien beeinflussen, kann man gut aus den Büchern von James Cushing lernen. So wurde in ähnlicher Weise die Kopenhagener Interpretation zur Standardinterpretation der Quantentheorie in den Lehrbüchern, obwohl diese genauso wenig alternativlos war, wie es die Urknallinterpretation der CMBR ist. Wenn man grundsätzlich jedem kosmologischen Modell drei Joker mit fragwürdigem Realitätsbezug zugesteht, so wie sie das Standardmodell in Form von Dunkler Materie, Dunkler Energie und Inflatonfeld verwendet, dann ist schwer vorstellbar, dass alternative kosmologische Modelle die CMBR nicht "genauso gut erklären" können.


arxiv.org/abs/1701.01017
arxiv.org/abs/1705.07721

Gruß,
Lulu

Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)
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Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)

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Betreff des ThemasDatum des letzten Beitrages
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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 10:50 #64747

Ich bin kein ausgesprochener Befürworter von LCDM. Insbesondere die Inflation scheint mir eher hineingebastelt, um die Unzulänglichkeiten des eigentlichen Modells zu kaschieren. Auch einige andere Aspekte wie die CDM und die DE wirken zumindest wackelig, die sie sich de fakto einer Falsifizierung entziehen (man kann sich bei der DM immer auf den Standpunkt zurückziehen, dass sie halt nicht wechselwirkt...). Da erscheint mir persönlich verdächtig viel gefittet zu sein...

Von daher finde ich in diesem Bereich weitere Theorien sehr interessant, vielen Dank! Ich werde mir das mal in Ruhe anschauen.

Einzig ein Hinwris: Für den Urknall an sich, entkoppelt von LCDM, sprechen schon viele Belege, die voneinander unabhängig sin und doch zusammenpassen. Rotverschiebung, BAOs, das Alter der ältesten beobachteten Sterne, ..., und eben der CMB...

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 14:25 #64765

Lulu schrieb: genauso wenig alternativlos war, wie es die Urknallinterpretation der CMBR ist.

Du verwechselst da etwas:

Die CMBR wurde lange vor ihrer Entdeckung vorhergesagt, sie bestätigte die Theorie also unmittelbar.

Dass es auch andere Erklärungen geben mag, ist damit ja nicht ausgeschlossen. Doch ihre Indizkraft wird damit nicht beseitigt.
Arrakai schrieb: und die DE wirken zumindest wackelig, die sie sich de fakto einer Falsifizierung entziehen

Man kann sie noch nicht korrekt berechnen, aber sie wird auf 5 Stellen gemessen.
Λ = 1,6129e-52 1/m²
Arrakai schrieb: Insbesondere die Inflation scheint mir eher hineingebastelt, um die Unzulänglichkeiten des eigentlichen Modells zu kaschieren.

Die Inflation ist "künstlich" aber sie kaschiert nichts sondern sie erklärt mehrere andere Phänomene.

Gleiches gilt für DM, sie ist "künstlich" aber erklärt mehrere andere Probleme. Sie könnte gar aus Unmengen von langsamen Neutrinos bestehen, die beim Urknall übrig geblieben sind.

Man kann wohl keine langsamen Neutrinos detektieren, selbst wenn sie zuhauf im Labor herumschweben. Nicht einmal die schnellen Neutrinos stören herkömmliche Experimente, man muss sie in riesigen Anlagen detektieren. Langsame Neutrinos kann man so aber auch nicht nachweisen. ... apropos .... kann man denn Energieunterschiede also Geschwindigkeitsunterschiede bei den detektierten Neutrinos feststellen? Haben sie im LHC immer denselben Energiebetrag und somit denselben Impuls?

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 16:34 #64782

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ra-raisch schrieb:

Lulu schrieb: genauso wenig alternativlos war, wie es die Urknallinterpretation der CMBR ist.

Du verwechselst da etwas:

Die CMBR wurde lange vor ihrer Entdeckung vorhergesagt, sie bestätigte die Theorie also unmittelbar.


Die CMBR wurde wiederholt vorhergesagt, aber nur die Vorhersage in Verbindung mit dem Urknall ist im öffentlichen Bewusstsein.
Und genau die von Gamov, Alpher und Hermann lag am weitesten daneben.
Die haben 1949 mit mindestens 5K begonnen und sich bis 1961 auf 50K hoch gerechnet.
Andere Vorhersagen (ohne Annahme eines Urknalls) von beispielsweise Eddington, Mackallar und Nernst lagen schon ziemlich genau bei 3K.
Auch das "steady state trio" Hoyle, Bondi und Gold hatte eine Vorhersage (2,78 K), sich aber 1955 nicht entschließen können, diese in ein paper aufzunehmen.
Andernfalls wäre die Entdeckung durch Penzias und Wilson kaum als so eindeutig die Urknalltheorie favorisierend aufgenommen worden, was Hoyle und Co-Autoren im Rückblick zu folgendem Kommentar veranlasst hat:

It is generally supposed that the time order in which discoveries are made should have no eventual influence on our beliefs. But it is very evident that they do, and perhaps nowhere more importantly than with the cosmic microwave background.


Also von einer unmittelbaren Bestätigung kann nicht wirklich die Rede sein. Eher von Unkenntnis der Kosmologiegeschichte.

Gruß,
Lulu

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 17:05 #64788

Lulu schrieb: Also von einer unmittelbaren Bestätigung kann nicht wirklich die Rede sein. Eher von Unkenntnis der Kosmologiegeschichte.

Verstehe ich nicht.

Die CMBR wurde vohergesagt und nach dem vermuteten Alter des Universums von Anfang an auf 50% richtig vorhergesagt, das ist außerordentlich gut. Naja mehr oder weniger der einzige Wackelkandidat war dabei ja das Alter des Universums ... und die Temperatur der Entkopplung natürlich.

Und was soll das nun mit den mehrfachen und immer genaueren Vorhersagen zu tun haben? Wird die Vorhersage dadurch weniger spezifisch?

Sicherlich war es ein Glücksfall, dass die Entdeckung dann gleich als solche erkannt wurde. Jedenfalls ist nach der wiederholten immer exakteren Vermessung inzwischen ziemlich eindeutig, dass es sich nicht um ein Störsignal handelt.

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 17:25 #64791

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ra-raisch schrieb:

Lulu schrieb: Also von einer unmittelbaren Bestätigung kann nicht wirklich die Rede sein. Eher von Unkenntnis der Kosmologiegeschichte.

Verstehe ich nicht.

Die CMBR wurde vohergesagt und nach dem vermuteten Alter des Universums von Anfang an auf 50% richtig vorhergesagt, das ist außerordentlich gut. Naja mehr oder weniger der einzige Wackelkandidat war dabei ja das Alter des Universums ... und die Temperatur der Entkopplung natürlich.

Und was soll das nun mit den mehrfachen und immer genaueren Vorhersagen zu tun haben? Wird die Vorhersage dadurch weniger spezifisch?

Sicherlich war es ein Glücksfall, dass die Entdeckung dann gleich als solche erkannt wurde. Jedenfalls ist nach der wiederholten immer exakteren Vermessung inzwischen ziemlich eindeutig, dass es sich nicht um ein Störsignal handelt.


Hallo Rainer,

Was ist daran so schwer zu verstehen?
Die kosmische Hintergrundstrahlung wurde mehrfach unabhängig von der Urknalltheorie vorhergesagt, und zwar sowohl eher als auch genauer.
Ein so klares Indiz für den Urknall ist sie also keineswegs, wie Du das zu glauben scheinst.
Oder wie es in einem der oben von mir verlinkten Artikel heißt:

The 3K does not represent a major component of the cosmos and, contrary to a current consensus, diagnoses derived from it are less decisive than it seems. Due to its very low energy, it can be produced by a wide variety of physical processes. Its overall homogeneity and low level fluctuations can also be explained by different scenarios. Besides,its interpretation in the frame of the big bang brings insurmountable problems, because its too high homogeneity requires the introduction of enigmatic additional components such as inflation, dark matter and dark energy.These unknown ingredients are among the weaknesses of this cosmological model,as long as no direct indication of their existence is found.

So,we can only wonder at the ease with which a majority of scientists continue to present the particular scenario of the big bang as practically definitively established and refuse to give any credit to the various efforts to propose alternative ideas.


Gruß,
Lulu

Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)

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Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)

Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 17:59 #64794

Lulu schrieb: Andere Vorhersagen (ohne Annahme eines Urknalls) von beispielsweise Eddington, Mackallar und Nernst lagen schon ziemlich genau bei 3K.

Hier wird Eddington als Vertreter des CMBR angegeben: www.mpifr-bonn.mpg.de/412991/bjoern_eric_reitz_b
Die Entdeckung der Kosmischen Hintergrundstrahlung hat eine sowohl ausgefallene als auch interessante Geschichte. Die ersten theoretischen Überlegungen fanden bereits in den Jahren 1922 (Friedmann), 1927 (Lemaître) statt. Es wurden auch schon erste Berechnungen angestellt. Die Wissenschaftler Guillaume, Eddington, Regner und Gamow errechneten mit Hilfe des Stefan-Boltzmannschen Strahlungsgesetzes Werte, die schon sehr nahe an der tatsächlichen Zahl lagen.

1960 gab es zwei umstrittene Theorien über das Universum. Einerseit das Modell des Urknalls, andererseits, dass das Universum sich in einem unveränderlichen Zustand befindet (Steady-State-Theorie). Man war der Meinung, dass, wenn es einen Urknall gegeben hat, noch eine Reststrahlung aus dieser Zeit vorhanden sein muss. Diese Strahlung muss thermisch, zum Beispiel in Form eines Schwarzen Körpers, und isotropisch, also Richtungsunabhängig sein.


Hier sehe ich nichts davon, dass Hoyle, Bondi und Gold eine derartige Strahlung vorhersagten:
www.spektrum.de/lexikon/physik/steady-state-theorie/13792
Die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung im Jahr 1965 führte zur weitgehenden Ablehnung des Modells, da nur das heutige Standardmodell der Kosmologie eine natürliche Erklärung des Strahlungshintergrunds liefert.

Womit haben Mackallar und Nernst oder andere ihre Vorhersage denn sonst begründet?
Achso, die beiden Links in Deinem Eingangsppost, sorry die sind bei mir untergegangen, lese ich gleich.


Und Steadystate ist doch seit Hubble sowieso vom Tisch.

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 01 02. 2020 19:33 #64798

Ich glaube, Du hast die Quellen selber nicht gelesen:

Nur zur Erinnerung die CMBR wurde 1964 entdeckt

zu Hoyle, Bondi and Gold
Ćirković und Perović
The explanation of the CMB origin in the 1972 version of these theories...
Bonnet-Bidaud
This theory did not explicitly forecast a diffuse radiation at the time of the 3K discovery

Weder Mackallar noch Nernst taucht in beiden papers auf.

Eddington wird erwähnt. Eddington A. (1926) "The Internal Constitution of the Stars". Dazu finde ich nun

1926 argumentierte Sir Arthur Eddington, dass alle Himmelskörper im Sternenlicht gebadet werden und daher der interstellare Raum eine Temperatur von etwa 3K (-270°C) haben müsse

Das ist ziemlich unlogisch. Es geht um die Temperatur der Quelle der Strahlung und nicht um die Temperatur des Alls.

Achja, ich habs gefunden (archiv.org), genau wie ich es mir gleich dachte:
Eddington berechnet die Gesamtenergie der Strahlung, die wir vom All insgesamt erhalten und errechnet aus dieser Energie die Temperatur:

e = 2000·3,83e-16 erg/cm³ = 7,67e-14 J/m³
Und nun rechnet er T = ⁴(e/a) = 3,18 K
mit a = 8π⁵kB⁴/(15c³h³) = 7,64e-15 erg/cm³K⁴
ich erhalte hierbei zwar 7.56573325e-16 J/m³K⁴ ...achja das ist ja fast das gleiche
aber damit erhalte ich auch den Wert T = 3.17 K
Die richtige Stefan-Boltzmannkonstante lautet zwar
σ = 2π⁵kB⁴/15h³c² = 5,670374419e-8 W/m²K
aber er rechnet hier ja auch mit Energiedichte statt der heute üblichen Flächendichte, woher allerdings der Faktor 4/c kommt?

Jedenfalls hat Eddington damit die Wärme des sichtbaren Sternenlichts berechnet und nicht etwa eine zusätzliche unsichtbare Strahlung.
Mit der Wellenlänge der Strahlung hat das Ganze überhaupt nichts zu tun.

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Cosmic Microwave Background Radiation - Remnant of the Big Bang ? 11 02. 2020 20:59 #65141

ra-raisch schrieb: Jedenfalls hat Eddington damit die Wärme des sichtbaren Sternenlichts berechnet und nicht etwa eine zusätzliche unsichtbare Strahlung.
Mit der Wellenlänge der Strahlung hat das Ganze überhaupt nichts zu tun.

Ich habe mir das noch lange überlegt ....

Eddington selbst spricht ja überhaupt nicht von einer allgemeinen Raumstrahlung von 3,18 K. Aber man könnte auf die Idee kommen, dass der Raum durch die Strahlung der Sterne eben auf diese Temperatur erwärmt wird.

Allerdings müßte somit der Raum die Strahlung der Sterne absorbieren und wir würden die Sterne nicht mehr sehen und ihr Licht nach Eddington mit einer äquivaltenten Temperatur von 3,18 K messen.

Entweder Sternenlicht oder dieses umgewandelt als Raumstrahlung, aber keinesfalls beides. Abgesehen davon müßte (auch bei einer nur teilweisen Absorption) die Absorption auf große Distanzen größer sein und das Vakuum mit der Strahlung interagieren, beides stellen wir nicht fest.

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