Diesmal geht es nicht um ein Referat, sondern um eine Frage, die mich schon länger beschäftigt.
Laut Wikipedia beträgt die Anzahl aller Atome des Universums 6 * 10^79 Teilchen.
( http://de.wikipedia.org/wiki/Protein )
Nun frage ich mich, woher man das so genau wissen kann? Ein Freund meinte, dass man im Stande ist, die Masse des Universums zu bestimmen und daraus kann man die Teilchenanzahl berechnen.
Nun finde ich diese Zahl etwas zu gering, als das sie alle Teilchen des Universums angeben könnte, oder?
Ich meine, es gibt 100 Milliarden Galaxien, somit ca. 70 Trilliarden Sterne (7*10^22. Jeder dieser Sterne hat doch unzählig viele Teilchen.
Weiß einer, was hier los ist. Ich muss echt die ganze Zeit daran denken, aber mir fällt keine passende Lösung ein.
Lieben Gruß,
stalker
19.03.2008, 04:57
Man kann ja nur theoretisch den sichtbaren Teil des Universums berechnen. Aber auch so erhalten wir nur einen Näherungswert.
Hier scheint es nett erklärt zu sein
(aber ob es auch richtig ist, kann ich nicht sagen - hab um 4 Uhr Morgens besseres zu tun, als mich damit zu beschäftigen^^:
Grösse und Masse des Universums (http://www.abenteuer-universum.de/kosmos/umasse.html)
Nick F.
19.03.2008, 07:36
ihc hba mir nur den abschnitt mit der größe des universums durchgelesen und muss sagen, dass ich die seite garnicht gut finde.
erstens: die dimensionen dehnen sich nciht konstant mit c aus, sondern sind negativ beschleunigt.
zweitens: die ränder des universums folgen nicht der gleichung A:=\{x\in\mathbb{R},\ |\vec{OX} | =r\}. das ist ein komplett falsches koordinatensystem zur berechnung. wenn sie schon dieses nehmen, dann doch bitte die oberfläche des körpers berechnen, aber nicht das volumen.
dann hab ich aufgehört. das war mir einfach zu gravierend, um nohc viel zu erwarten
Nick
Ythor
19.03.2008, 07:41
Der verlinkte Beitrag erweckt in mir gemischte Gefühle. Aussagen wie
mit Lichtgeschwindigkeit oder noch schnelleroder Wir müssen deshalb davon ausgehen, in einem offenen, euklidischen Universum zu leben lassen mich da etwas zurückschrecken.
Davon ausgehend wie unser Universum momentan existiert, (Es ist noch nicht kollabiert und es hat sich nicht so schnell ausgedehnt das die Kravitation keine Chance hatte Materiehaufen zu bilden)kann man ja durchaus Aussagen über die Zustände im (frühen) Universum treffen. Hier speziell über die Masse bzw. die Dichte des Universums.
Die kritische Dichte kann also weder extrem über- noch unterschritten sein. Ansonsten wären wir nicht hier.
Somit kann man Rückschlüsse auf die Masse des Universums ziehen.
Wobei das durchaus einer Milchmädchenrechnung gleich kommt. Denn die spezielle Relativitätstheorie (Äquivalenz von Masse und Energie) und die Quantenfeldtheorie (Vakuumfluktuation) spielen hier ja auch eine Rolle.
Friedrich Karl Schmidt
19.03.2008, 11:40
Ich meine, es gibt 100 Milliarden Galaxien, somit ca. 70 Trilliarden Sterne (7*10^22. Jeder dieser Sterne hat doch unzählig viele Teilchen. "Unzählig viele Teilchen" aber nur in dem Sinn, dass ein Menschenleben nicht reicht, um sie abzuzählen. Aber : Wenn wir einmal die Sonne nehmen, so hat diese eine Masse von etwa 10 30 kg, was etwa der Massensumme von
10 30/(1,67 * 10 -27 )
Nukleonen entspricht. Wenn man diese Zahl mit den von Ihnen angegebenen 7 * 10 22 Sternen multipliziert, kommt man in eine Größenordbung von 10 79 Nukleonen.
Gruß FKS
Rosentod
19.03.2008, 11:44
kommt man in eine Größenordbung von 10 79 Nukleonen.Was außerdem eine verdammt große Zahl ist.
Scurra
20.03.2008, 15:46
Nun finde ich diese Zahl etwas zu gering, als das sie alle Teilchen des Universums angeben könnte, oder?
Naja, ich habe eigentlich noch nie eine solch große Zahl gesehen. Schreib dir die Zahl doch mal auf: Eine 6 mit 79 Nullen ist wohl eine sehr sehr große Zahl.
Diese Zahl ist zwar schon sehr groß, aber die Teilchen sind auch sehr klein in einem theoretisch "unendlichen" Universum.
Selbst bei dem "sichtbaren" Universum kommen einem diese 79 Nullen doch irgendwie ziemlich mickrig vor.
Nick F.
20.03.2008, 19:51
Diese Zahl ist zwar schon sehr groß, aber die Teilchen sind auch sehr klein in einem theoretisch "unendlichen" Universum.
das universum ist zwar UNBEGRENZT aber ENDLICH. das heißt es hat KEINE GRENZEN aber ein BESTIMMBARES VOLUMEN.
Nick
Scurra
20.03.2008, 20:42
Selbst bei dem "sichtbaren" Universum kommen einem diese 79 Nullen doch irgendwie ziemlich mickrig vor.
Ich denke einfach, dass solche großen Zahlen unser Vorstellungsvermögen einfach durchbrechen. Wenn ich die Zahl anschaue, sieht es für mich auch ziemlich kein aus, aber das mach ich nicht. Zumindest nicht aus herkömmlicher Sicht. Ich vergleiche es immer mit dem Dualsystem. Wenn man da hochzählt, muss man immer bei allen rechten Ziffern eine 1 dran stehen haben, damit man eine Zahl weiter kommt. Beim Dezimalsystem braucht man immer überall 9 Ziffern, um eine Stelle weiter zu kommen. Und das braucht seine Zeit, wenn man 79 Ziffern weiter wandern muss. Bei jeder Stelle braucht man 10 mal so lang, um weiter zu kommen und deshalb ist die 79 im Exponent auch eine sehr große Zahl.
Ich frage mich eh, wie man sagen kann, dass 6 * 10^79 eine kleine Zahl ist, wenn man nur ein bisschen darüber nachdenkt. Niemand kann sich vorstellen, wie viele Teilchen das nun genau sind. Ich könnte dir sagen, unser Universum hätte 6*10^82 Nukleonen und du würdest wieder sagen, dass die Zahl dir klein vorkommt, obwohl man mit dem "kleinen" Unterschied bereits 1000 Universen mehr ausfüllen könnte.
bm
20.03.2008, 22:14
Der verlinkte Beitrag erweckt in mir gemischte Gefühle. Aussagen wie
http://de.wikipedia.org/wiki/Urknall...4res_Universum
Diese überlichtschnelle Ausdehnung des Universums steht nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie, da diese nur eine überlichtschnelle Bewegung im Raum, nicht jedoch eine überlichtschnelle Ausdehnung des Raumes selbst verbietet.
Nun, ich hab das mal durchgerechnet. Durch die Expansion kommt ja die Galaxienbewegung zustande. Es bewegt sich schließlich jede Galaxie von jeder weg. Ich nehme nun an, dass ich zwei punktförmige Galaxien auf der Universumsoberfläche mit dem Radius r habe, die den Abstand
d = \frac{1}{2} \cdot r \cdot \pi
zueinander haben (das entspricht einem Viertel eines Kreises). Laut Nick F. kann man sich das Universum als expandierende Kugel vorstellen und wir sehen davon nur die Oberfläche. Nun expandiert die Kugel, so dass sie den Radius R hat. Der Abstand der zwei Galaxien beträgt nun
D = \frac{1}{2} \cdot R \cdot \pi
Das entspricht nun wieder einem Viertel des Kreises, allerdings ist der Kreis gewachsen.
Nehmen wir nun an, die Kugel expandiert mit v = c (was ja nicht im Widerspruch zur RT steht, das ist logisch). Weiterhin lege ich nun als Beispiel die Parameter r = 1 km und R = 100 km fest. So bekomme ich
d = 1,57 km
D = 157 km
Die Zeit, die die Expansion in Anspruch nimmt kann ich durch die Beziehung
\Delta t = \frac{\Delta r}{c} = \frac{R-r}{c} = \frac{99 km}{2,99 \cdot 10^5 \frac{km}{s}} = 3,31 \cdot 10^{-4}s
berechnen.
Mit Hilfe der benötigten Zeit kann ich nun die Geschwindigkeit v berechnen, mit der sich die Galaxien voneinander entfernen.
v = \frac{\Delta d}{ \Delta t} = \frac{D-d}{\Delta t} = \frac{155,4 km}{3,31 *10^{-4}s = 4,7 \cdot 10^5 \frac{km}{s}} > c
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxien voneinander entfernen (auf der Oberfläche des Universums, also in unserem "Blickwinkelbereich"), ist größer c, was 1. ein Widerspruch zur RT ist und 2. mit den Beobachtungen nicht übereinstimmt. Da sich die "großen Physiker" aber bei der Annahme, dass für die Expansion Geschwindigkeiten > c möglich sind, vermutlich nicht irren, habe ich wohl einen Fehler in meiner Rechnung. Habe mir gedacht, dass beim Entfernen der Galaxien die Zeitdilatation und die Längenkontraktion eine Rolle spielt, aber da v > c gilt, kann ich es nicht in die entsprechenden Formeln einsetzen, da die Wurzel sonst negativ wäre.
Habe ich nun einen Denkfehler oder liege ich richtig in meiner Vermutung?
Nick F.
21.03.2008, 12:41
der raum kann sich schneller als mit c ausbreiten. die dimensionsausbreitungsgeschwindigkeit ist nicht an die relativität gekoppelt. relativität sagt nur aus, dass INNERHALB der dimensionen sich zwei objekte nicht schneller als c ausbreiten können.
außeredm rechnest du falsch. newton greift hier nicht
ich nehme jetzt einmal dein beispiel mit den galaxien. angenommen ich bin in der mitte der beiden galaxien und sehe beide mit 2,35\cdot10^{8}\frac{m}{s} propagieren, was deiner rechnung äquivalent und nicht größer als c ist.
das heißt, ein astronom in der einen galaxis sieht mich mit v=2,35\cdot10^{8}\frac{m}{s} entfernen und sieht einen einstein-ring, dessen intensitätsänderung auf eine entfernungsgeschwindigkeit von v=2,35\cdot10^{8}\frac{m}{s} zu meiner galaxie schließen lässt.
folglich entfernen sich die galaxien mit:
V=\frac{v_1+v_2}{1+\frac{v_1v_2}{c^2}}=\frac{2(2,35\cdot10^{8})}{1+\frac{(2,35\cdot10^{8})^2}{c^2}\frac{m^2}{s^2}}\frac{m}{s}\approx\frac{4,7\cdot10^{8}}{1+0,6136} \frac{m}{s}\approx 2,9127\cdot10^8\frac{m}{s}\lt c
Nick
Svlad Cjelli
21.03.2008, 12:56
Man Nick!
Ich dachte du studierst Mathematik und nicht Physik...
Scurra
21.03.2008, 14:57
Man Nick!
Ich dachte du studierst Mathematik und nicht Physik...
Physik ist größtenteils Mathematik
ich nehme jetzt einmal dein beispiel mit den galaxien.
Ok, nun stelle ich mich nicht genau dazwischen, sondern so, dass die eine Strecke 3 mal so lang ist, als die andere. Also v2 = 3 v1 mit v1 = 1,175 \cdot 10^8 \frac{m}{s}
Das Verhältnis lasst sich durch die Gleichung
\frac{x1}{x2} = \frac{v1}{v2}
berechnen (x sind die Entfernungen von Beobachter zu den jeweiligen Galaxien)
Ok, aber wenn du für v1 0 einsetzt, dann bist du nicht mehr in der Mitte und v2 ändert sich folglich auch.
Nick F.
21.03.2008, 21:52
ich bin ja auch nicht mehr in der mitte sondern hab mich infinitesimal nah an galaxie 1 angenähert. dabei ist die geschwindigkeit von galaxie 2 scheinbar sogar langsamer geworden.
Nick
Scurra
21.03.2008, 23:47
Wenn man sich langsam an Galaxie 1 annähert, entfernt man sich doch von Galaxie 2, also müsste doch die Geschwindigkeit v2 etwas größer werden. Auserdem entfernt sich die Galaxie 2 doch dann auch schneller von einem weg. Ich erinnere dich daran, dass gilt
\frac{x1}{x2} = \frac{v1}{v2}
Also doppelte Entfernung bedeutet doppelte Geschwindigkeit. Wenn ich nun ganz an Galaxie 1 bin, ist die Entfernung "maximal", also auch die Geschwindigkeit "maximal". Also egal wo ich mich auf der Strecke befinde, sie wird nirgendwo größer wahrgenommen, als bei Galaxie 1.
Der Punkt ist der, dass wenn du für die eine Geschwindikeit einen bestimmten Wert einsetzt, dann ändert sich auch entsprechend die andere Geschwindigkeit. Wenn ich also für v1 = 0 einsetze, ist v2 maximal und wenn ich für v1 = maximal einsetze, dann ist v2 0. Also v2 ändert sich, je nach dem, was ich für v1 einsetze. Und was ich nicht verstehe: Nach der Formel von vorhin (V = v1 + v2 \ ....) ändert sich der Wert für V, je nach dem, wo ich mich auf der Strecke befinde. Aber ich berechne doch damit die Relativgeschwindigkeit und die ist doch konstant, egal, wo ich bin.
Nick F.
23.03.2008, 11:29
stimmt du hast recht. ich hab nen fehler. du musst von 0,75c auf v=\frac{1,5c}{1+\frac{9c^2}{16c^2}}=0,96c hab vergessen das ergebnis von der summe abzuziehen. (hab lange nicht mehr sowas gerechnet)
Nick
Scurra
23.03.2008, 12:29
stimmt du hast recht. ich hab nen fehler. du musst von 0,75c auf v=\frac{1,5c}{1+\frac{9c^2}{16c^2}}=0,96c hab vergessen das ergebnis von der summe abzuziehen. (hab lange nicht mehr sowas gerechnet)
Ok, ich verstehe das noch nicht ganz. Welche Summe meinst du? v1 + v2? Also hat man am Ende die Formel
v=(v1+v2) - \frac{v1 + v2}{1+\frac{v1 \cdot v2}{c^2}}
Welche Geschwindigkeit hat man dann berechnet?
Nun aber mal vom mathematischen Weg ins physikalische. Formeln sind zwar was gutes, aber sie tragen nur unwesentlich beim Verstehen bei. Mich würde jetzt noch ganz gerne interessieren, was da passiert. Rein aus der Geometrie des Kreises würde eine überlichtschnelle Expansion auch überlichtschnelles Entfernen im Universum bedeuten. Das hat ja vermutlich mit Zeitdilatation zu tun. Aber wenn ich nun von Galaxie 1 zu Galaxie 2 reisen möchte, hat sie sich ja noch nicht so weit entfernt, eben mit der Geschwindigkeit 0,96c (auf "Kosten" der Zeit). Nun, wenn man die Galaxien von außerhalb des Universums betrachtet, bewegen sie sich mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander (dort gilt ja keine Zeitdilatation, unsere Naturkonstanten gelten schließlich nur im Universum). Aber von außen merkt man ja auch die Zeitdilatation nicht, also wenn ich nun von Galaxie 1 zu Galaxie 2 reise (für mich z.B. mit 0,99 c), so bewege ich mich von außen betrachtet noch schneller als die Galaxien sich entfernen und das, obwohl die Galaxien ja schon mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander treiben.
Aber sehe ich das so richtig. Also im Universum bewegt man sich nur unterhalb c, weil sich dafür die Zeit ändert. Für jemanden der die Zeitänderung nicht wahrnehmen kann, bewegen wir uns bei hohen Geschwindigkeiten mit Überlichtgeschwindigkeit.
Nick F.
23.03.2008, 12:46
Ok, ich verstehe das noch nicht ganz. Welche Summe meinst du? v1 + v2? Also hat man am Ende die Formel
v=(v1+v2) - \frac{v1 + v2}{1+\frac{v1 \cdot v2}{c^2}}
Welche Geschwindigkeit hat man dann berechnet?
v1+v2=1,5c. 0,96c ist das eigentliche, wenn ich mich an eine galaxie annähere. 0,54c ist der gegenwert dazu, den ich aus versehen berechnet habe.
Nun aber mal vom mathematischen Weg ins physikalische. Formeln sind zwar was gutes, aber sie tragen nur unwesentlich beim Verstehen bei. Mich würde jetzt noch ganz gerne interessieren, was da passiert. Rein aus der Geometrie des Kreises würde eine überlichtschnelle Expansion auch überlichtschnelles Entfernen im Universum bedeuten. Das hat ja vermutlich mit Zeitdilatation zu tun. Aber wenn ich nun von Galaxie 1 zu Galaxie 2 reisen möchte, hat sie sich ja noch nicht so weit entfernt, eben mit der Geschwindigkeit 0,96c (auf "Kosten" der Zeit). Nun, wenn man die Galaxien von außerhalb des Universums betrachtet, bewegen sie sich mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander (dort gilt ja keine Zeitdilatation, unsere Naturkonstanten gelten schließlich nur im Universum). Aber von außen merkt man ja auch die Zeitdilatation nicht, also wenn ich nun von Galaxie 1 zu Galaxie 2 reise (für mich z.B. mit 0,99 c), so bewege ich mich von außen betrachtet noch schneller als die Galaxien sich entfernen und das, obwohl die Galaxien ja schon mit Überlichtgeschwindigkeit auseinander treiben.
Aber sehe ich das so richtig. Also im Universum bewegt man sich nur unterhalb c, weil sich dafür die Zeit ändert. Für jemanden der die Zeitänderung nicht wahrnehmen kann, bewegen wir uns bei hohen Geschwindigkeiten mit Überlichtgeschwindigkeit.
also sowohl zeit als raum werden kontrahiert du durchreist "weniger" raum in längerer zeit als wenn man es nach newton betrachtet. von außen betrachtet, kann ich dir das garnicht so einfach sagen, weil die kontraktionen ja auch verschiedenen referenzrahmen beruhen und kein referenzrahmen außerhalb unseres universums existieren kann, das stände nämlihc im widerspruch zur RT. wenn du es aber nach newton betrachtest, stimmt es, man scheint schneller als das licht zu sein.