oerknal en kromming ruimtetijd

[HansH]

Een zwart gat ontstaat als er meer massa binnen een bepaald volume zit dan een bepaalde grens. Nu zat bij de oerknal alle massa van het hele heelal in een punt. hoe kan het dan dat het niet een groot zwart gat was waaruit niets kon ontsnappen?
Blijkbaar mis ik iets basics.

[Bladerunner]

In de singulariteit waaruit het heelal ontstond zat geen massa in de zin van atomen. Het was energie.

[Olof Bosma]

Dat is geen oplossing. Energie en massa zijn equivalent.

[HansH]

Daar de oerknal theorie toch een algemeen aanvaarde theorie is met er een simpel antwoord op die vraag zijn.

[flappelap]

Een zwart gat ontstaat als er meer massa binnen een bepaald volume zit dan een bepaalde grens. Nu zat bij de oerknal alle massa van het hele heelal in een punt. hoe kan het dan dat het niet een groot zwart gat was waaruit niets kon ontsnappen?
Blijkbaar mis ik iets basics.

1) Bij de oerknal zat niet alle energie "in een punt". Dat is namelijk een naïeve extrapolatie van het terugspoelen van de kosmologische film. Het is zoiets als een groeicurve van een baby/embryo erbij pakken, de tijd terugspoelen en concluderen dat zo'n embryo "vanuit een punt" is ontstaan. Dat is natuurlijk nonsens; we weten dat een embryo ontstaat vanuit de samensmelting van een zaadcel en een eicel. Wel, in de kosmologie weten we dat ontstaan niet; daarvoor heb je kwantumzwaartekracht nodig.

2) Zwaartekracht is niet alleen aantrekkend. In de Einsteinvergelijkingen (of, toegepast op de kosmologie: de Friedmannvergelijkingen) zit namelijk ook een zogenaamde kosmologische constante. Deze term kan, naar gelang het teken, zorgen voor een algemene aantrekking of afstoting tussen massa's. Je kunt het op z'n Newtoniaans vergelijken met een "veerconstante van de ruimte", die de neiging heeft om zelfs in de afwezigheid van andere vormen van massa en energie de ruimte te laten samentrekken of uitdijen. In ons huidige era noemen we deze kosmologische constante ook wel "donkere energie", maar de aard ervan weten we niet; dat vertelt de kosmologie niet. De term is daarmee dus een containerbegrip waar de algemene relativiteitstheorie ruimte voor biedt (op basis van de principes van de theorie is er geen enkele reden om de term weg te laten; de term hoort gewoon in de veldvergelijkingen).

Nu kun je de aanvankelijke uitdijing van het universum beschrijven met een nieuw scalair veld, het zogenaamde "inflationveld", dat "tijdens de oerknal" effectief dienst deed als kosmologische constante, waardoor de ruimte in dat allereerste begin enorm uitzette. Naast de gravitationele samentrekking van alle energie had je dus ook een gravitationele uitdijing t.g.v. dit inflatonveld. De precieze aard van dit veld is verder nog onduidelijk, net zoals de precieze aard van het Higgsveld decennialang onduidelijk is geweest (beide zijn overigens scalaire velden; daarom hebben mensen ook een connectie proberen te maken met het Higgsveld en dit inflatonveld).

Kortom: zwaartekracht kan in de alg.rel.theorie ook afstotend zijn waardoor het universum niet meteen "na de oerknal" weer instortte.

Zie ook mijn boek,

https://www.bol.com/nl/p/epsilon-uitgav ... oductTitle

[flappelap]

In de singulariteit waaruit het heelal ontstond zat geen massa in de zin van atomen. Het was energie.

Dat maakt natuurlijk niet uit. Energie zorgt net zo goed voor zwaartekracht. In een elektromagnetisch veld zal een ongeladen deeltje zoals een foton b.v. nog steeds worden afgebogen, maar dan gravitationeel.

[Bladerunner]

Het maakt wel uit. Volgens de oerknal theorie bestonden de 4 natuurkrachten (zwaartekracht, elektromagnetische kracht, de sterke kracht en de zwakke kracht) nog niet. Er was één universele kracht in dat punt waaruit een fractie na het begin de ons bekende natuurkrachten uit ontstonden. (Planck epoch: 0 tot 10^-43 sec) M.a.w: zwaartekracht zoals wij dat nu ervaren speelde geen rol toen het heelal nog een singulariteit was.

Massa en energie zijn in feite het zelfde maar zijn wel twee verschijningsvormen van het zelfde met verschillende eigenschappen. De dichtheid van massa kun je uitdrukken in gr/cm³ maar heb je het over energie dan wordt dat uiteraard anders uitgedrukt. Er was een extreem hoge energie dichtheid en temperatuur in de singulariteit. De planck temperatuur heerste er: 10³² en de 'grootte' was de Planck lengte (10^-35) kleiner dus dan menig deeltje. Onder die condities kan er geen massa zijn alleen het energie equivalent ervan. Daarom mag je de singulariteit waar het heelal uit ontstond ook niet vergelijken met een zwart gat want dat was de singulariteit dus niet volgens de oerknal theorie want zoals gezegd: de zwaartekracht die bij een zwart gat zorgt voor de onmogelijkheid om iets te laten ontsnappen zat nog verborgen in die universele kracht.

Aangezien deeltjes die tot de fermionen behoren (zoals quarks, elektronen de bouwstenen van materie) niet op één en de zelfde plaats kunnen vertoeven waren die dus niet aanwezig in de singulariteit. Fotonen echter en de andere tot die groep (Bose-Einstein) kunnen wel op elkaars plek vertoeven. Pas na de fluctuaties in de singulariteit waarbij op een gegeven moment een fermion ontstond was dit de trigger om te gaan uitzetten of te wel de inflatie periode.

[Bladerunner]

En tijdens die inflatie periode speelde de inmiddels 'vrijgekomen' zwaartekracht geen rol van betekenis. Het was de afstotende kracht van gelijke deeltjes en het ontstaan van fermionen die de kracht waren achter die inflatie die overigens extreem kort duurde maar wel alles in gang hebben gezet.

[flappelap]

Het maakt wel uit. Volgens de oerknal theorie bestonden de 4 natuurkrachten (zwaartekracht, elektromagnetische kracht, de sterke kracht en de zwakke kracht) nog niet. Er was één universele kracht in dat punt waaruit een fractie na het begin de ons bekende natuurkrachten uit ontstonden. (Planck epoch: 0 tot 10^-43 sec) M.a.w: zwaartekracht zoals wij dat nu ervaren speelde geen rol toen het heelal nog een singulariteit was.

Het heelal was (zeer waarschijnlijk) nooit een singulariteit. Zie mijn analogie hierboven. Daarom ga ik er ook van uit dat we het hebben over het universum kort na de oerknal, waarin de algemene relativiteitstheorie toegepast kan worden. Ik heb het nooit nagerekend, maar volgens mij zit je dan nog steeds met de vraag hoe zo'n enorme energiedichtheid niet weer instort tot een zwart gat. De moderne reden daarvoor is het inflatonveld, dat de ruimte juist laat expanderen.

[flappelap]

Het was de afstotende kracht van gelijke deeltjes en het ontstaan van fermionen die de kracht waren achter die inflatie die overigens extreem kort duurde maar wel alles in gang hebben gezet.

Kun je hier referenties voor geven?

[HansH]

[Daarom ga ik er ook van uit dat we het hebben over het universum kort na de oerknal, waarin de algemene relativiteitstheorie toegepast kan worden. Ik heb het nooit nagerekend, maar volgens mij zit je dan nog steeds met de vraag hoe zo'n enorme energiedichtheid niet weer instort tot een zwart gat. De moderne reden daarvoor is het inflatonveld, dat de ruimte juist laat expanderen.

Maar zou dat ook nier het geval kunnen zijn voor elk zwart gat wat nu bestaat? In feite is het dus een cosmologische constante die het effect van een ineenstortend of ingestort zwart gat teniet zou kunnen doen.

[flappelap]

[Daarom ga ik er ook van uit dat we het hebben over het universum kort na de oerknal, waarin de algemene relativiteitstheorie toegepast kan worden. Ik heb het nooit nagerekend, maar volgens mij zit je dan nog steeds met de vraag hoe zo'n enorme energiedichtheid niet weer instort tot een zwart gat. De moderne reden daarvoor is het inflatonveld, dat de ruimte juist laat expanderen.

Maar zou dat ook nier het geval kunnen zijn voor elk zwart gat wat nu bestaat? In feite is het dus een cosmologische constante die het effect van een ineenstortend of ingestort zwart gat teniet zou kunnen doen.

Een expanderend heelal kan instorting tegengaan, alleen moet de kosmologische constante absurd hoge waarden aannemen om dit effect op de lengteschaal van sterren voor elkaar te krijgen. Je kunt dit vergelijken met de huidige waarde voor de Hubble parameter; daar merken wij in ons zonnestelsel niks van.

Overigens kun je es googlen op "de Sitter black holes" om een idee te krijgen.

[flappelap]

Het maakt wel uit. Volgens de oerknal theorie bestonden de 4 natuurkrachten (zwaartekracht, elektromagnetische kracht, de sterke kracht en de zwakke kracht) nog niet. Er was één universele kracht in dat punt.

Overigens, dit is niet wat 'de oerknaltheorie' zegt, maar wat de hoop is van unificatietheorieën zoals snaartheorie. Dergelijke theorieën zonder zwaartekracht zijn al speculatief en empirisch nog nooit bevestigd (denk aan SU(5), SO(10) of SUSY) laat staan met zwaartekracht erbij.

[HansH]

Een expanderend heelal kan instorting tegengaan, alleen moet de kosmologische constante absurd hoge waarden aannemen om dit effect op de lengteschaal van sterren voor elkaar te krijgen. Je kunt dit vergelijken met de huidige waarde voor de Hubble parameter; daar merken wij in ons zonnestelsel niks van.

als die kosmologische constante zoveel invloed heeft op het instorten tot een zwart gat van het vroege heelal of het uitdijen zoals het blijkbaar is gebeurd, dan zou dan energietechnisch nogal verschillend zijn startende vanuit een bepaalde situatie van bv 1 sec na de oerknal, maw er zou totale energie bij komen of afgaan. In het ene geval zou de zaak vanaf dat moment instortten tot een zwart gat en in het andere geval niet. afhankelijk van die constante op dat moment. Zou het dan niet veel logischer zijn dat die kosmologische constante daarom meer een functie zou zijn van de massaconcentratie dan van de tijd vanaf de oerknal? Dan blijft de totale energie wel hetzelfde. Dat zou dan gelijk het probleem oplossen van het inwendige van zwarte gaten want dan zou daar misschien toch een evenwicht kunnen ontstaan voordat er een singulariteit ontstaat omdat lokaal dan de kosmologische constant zover toeneemt dat het het verder instorten van een zwart gat voorbij een bepaalde waarde voorkomt.

[flappelap]

Een expanderend heelal kan instorting tegengaan, alleen moet de kosmologische constante absurd hoge waarden aannemen om dit effect op de lengteschaal van sterren voor elkaar te krijgen. Je kunt dit vergelijken met de huidige waarde voor de Hubble parameter; daar merken wij in ons zonnestelsel niks van.

als die kosmologische constante zoveel invloed heeft op het instorten tot een zwart gat van het vroege heelal of het uitdijen zoals het blijkbaar is gebeurd, dan zou dan energietechnisch nogal verschillend zijn startende vanuit een bepaalde situatie van bv 1 sec na de oerknal, maw er zou totale energie bij komen of afgaan. In het ene geval zou de zaak vanaf dat moment instortten tot een zwart gat en in het andere geval niet. afhankelijk van die constante op dat moment. Zou het dan niet veel logischer zijn dat die kosmologische constante daarom meer een functie zou zijn van de massaconcentratie dan van de tijd vanaf de oerknal? Dan blijft de totale energie wel hetzelfde. Dat zou dan gelijk het probleem oplossen van het inwendige van zwarte gaten want dan zou daar misschien toch een evenwicht kunnen ontstaan voordat er een singulariteit ontstaat omdat lokaal dan de kosmologische constant zover toeneemt dat het het verder instorten van een zwart gat voorbij een bepaalde waarde voorkomt.

"Zou het dan niet veel logischer zijn dat die kosmologische constante daarom meer een functie zou zijn van de massaconcentratie dan van de tijd vanaf de oerknal?"

Die 'constante' (we hebben het hier eigenlijk over de waarde van de potentiaal van het inflatonveld, die tijdens inflatie effectief dienst doet als kosmologische constante!) is een functie van de tijd, en de massa/energieconcentratie (je kunt dan nog niet echt spreken over 'massa' vanwege de absurd hoge temperatuur) ook. Dus dat komt effectief op hetzelfde neer.

Overigens is het notoir lastig om over 'energiebehoud' te spreken in de algemene rel.theorie, en zeker in een uitdijend heelal. De kosmologische constante, of 'donkere energie', die op dit moment (dus niet tijdens inflatie!) zorgt voor een versnelde uitdijing, kun je op 2 manieren opvatten in de Einsteinvergelijkingen: (1) meetkundig, of (2) als constante energiedichtheid van de ruimte. Met een expanderende ruimte betekent die tweede interpretatie dus dat er 'constant energie bijkomt'.

Jouw idee om de vorming van een singulariteit te voorkomen zie ik niet gebeuren. Dat zou je dan op de een of andere manier met een scalair veld moeten doen, wat in het specifieke geval van de instorting voorbij een bepaalde massalimiet de zwaartekracht zou moeten tegenwerken. Ik heb dat nooit uitgewerkt, maar intuïtief zou ik zeggen dat dit heel gekunsteld wordt. Het is imho veel waarschijnlijker dat kwantumeffecten de vorming van de singulariteit uiteindelijk tegengaan.