Was passiert mit verbrauchter Energie?

[ralli]

Wenn es aber streng genommen gar keine geschlossenen Systeme gibt, ist dann alles, auch das Energierhaltungsgesetz relativ?

Gruß ralli

[MSfree]

Wenn es aber streng genommen gar keine geschlossenen Systeme gibt

Ein schwarzes Loch kann man in erster Näherung als geschlossenes System betrachten, zumindest, wenn man mal die Hawking-Strahlung ignoriert, wodurch es wieder zu einem offenen System wird.

Ein schwarzes Loch mit der Masse aller im Universum befindlicher Materie hat einen Schwarschildradius von über 46 MIlliarden Lichtjahren. Daraus folgt, das wir uns im inneren eines schwarzen Lochs befinden und somit innerhalb eines geschlossenen Systems.

ist dann alles, auch das Energierhaltungsgesetz relativ?

Die Energieerhaltung ansich ist eigentlich immer gegeben, wenn man den Teil berücksichtigt, der aus dem offenen System ausbrechen kann.

[holyhit]

Wenn Du es so sehen willst..ok.

Die Energie im Urknall zum Zeitpunkt 0 hat die gesamte Masse und Energie im heutigen Universum festgelegt. Da ist über die Zeit nichts verloren gegangen. Glauben wir

[ot]
Selbst der Urknall ist nur eine mögliche Theorie. War ja keiner dabei;) Eine andere Theorie meint das es nicht mal einen Knall gab. Wir werden es nie erfahren.
[/ot]

[hikaru]

Wenn es aber streng genommen gar keine geschlossenen Systeme gibt, ist dann alles, auch das Energierhaltungsgesetz relativ?

Man könnte es genau andersrum formulieren:
Ein perfekt geschlossenes System steht in keiner Wechselwirkung mit seiner Umgebung. Nichts was außerhalb des Systems existiert, hat für das Innere des Systems Relevanz. Jemand im Inneren des Systems könnte daher behaupten, es gäbe Nichts außerhalb des geschlossenen Systems.
Sollten wir also jemals die Grenzen unseres geschlossenen Systems nachweisen können, in denen der Energieerhaltungssatz tatsächlich gilt, dann hätten wir gleichzeitig die Grenzen unseres Universums gefunden.

[ralli]

Zunächst mal vielen Dank für alle sehr interessanten und informativen Antworten. Bin ja noch im Lenrmodus und damit am Anfang. Deshalb stelle ich manchmal seltsame Fragen.

Gruß ralli

[Chameleon]

[ot]
Selbst der Urknall ist nur eine mögliche Theorie. War ja keiner dabei;) Eine andere Theorie meint das es nicht mal einen Knall gab. Wir werden es nie erfahren.
[/ot]

so schauts aus

Wobei, ob wir es nie erfahren werden, darf auch bezweifelt werden.

[ralli]

[ot]
Selbst der Urknall ist nur eine mögliche Theorie. War ja keiner dabei;) Eine andere Theorie meint das es nicht mal einen Knall gab. Wir werden es nie erfahren.
[/ot]

Frei nach Karl Popper: Wir irren uns empor.

Aber mal im Ernst, die letzten Jahre ist das Wissenspectrum in diesem Bereich doch enorm gewachsen. Soviel Respekt muß sein.

Gruß ralli

[Chameleon]

…, die letzten Jahre ist das Wissenspectrum in diesem Bereich doch enorm gewachsen.

Nun ja, auch darüber kann man "streiten".

[Livingston]

So was wie "nie erfahren" würde ich aber auch nicht sagen. Die Urknall-Theorie hat ihre Geschichte (im Sinne von Historik): Sie enstand durch Überarbeiten und Überbordwerfen früherer Theorien. Zu Einsteins Zeiten (als er seine beiden Relativitätstheorien veröffentlichte) gab es bspw. noch die Ansicht, dass das Universum nur aus dem Bereich unserer Galaxie besteht, dass alle Sterne zur Milchstraße gehören, und dass dies alles durchaus endliche, ausmessbare Dimensionen hätte.
Erst die Verbesserung der optischen Geräte und das Auffinden der Hintergrundstrahlung nötigten die Wissenschaft, die alten Modelle über Bord zu werfen. Insbesondere die Hintergrundstrahlung mit ihrem rotverschobenen[1] H₂-Spektrum wies darauf hin, dass nichts im sichtbaren (!) Universum älter als 13,8 Mrd. Jahre alt ist.
Das Urknall-Modell entstand also nicht aus dem blauen Dunst heraus, sondern war Ergebnis reiflicher Überlegungen. Es war auch nie komplett konkurrenzlos. Das Steady-State-Modell ist auch nicht gänzlich in der Physik-Community abgeschrieben: Ein ständiges Expandieren und Zusammenfallen des ganzen Universums.
Gerade heutzutage gibt es neue Messdaten, die es rechtfertigen, alles Bekannte noch einmal auf den Prüfstand zu stellen - und die Hoffnung ein noch runderes Modell zu konstruieren, dass sich dem tatsächlichen Geschehen besser annähert als die vorherigen.
Man darf gespannt sein.

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung

ANMERKUNG:
Viele Korrekturen und Ausbesserungen nach dem ursprünglichen Post

[ralli]

Jeder halbwegs seriöse Wissenschaftler weiß doch, das gesichertes Wissen ein Illusion ist, allenthalben eine Momentaufnahme.

Gruß ralli

[Livingston]

Jeder halbwegs seriöse Wissenschaftler weiß doch, das gesichertes Wissen ein Illusion ist, allenthalben eine Momentaufnahme.

Gruß ralli

Ja, und er gibt dann nicht einfach auf, wenn's mal knifflig wird.
Im Gegenteil, das macht's richtig spannend.

[katzenfan]

Im Grunde ein interessantes Thema:

Aber - wie entsteht Energie?

Mir sind die Vorgänge als Energieumwandlung einleuchtend, die nötig sind, um aus Wasserkraft, Windkraft und Sonnenlicht elektrische Energie zu erzeugen. Hier läßt sich tatsächlich sagen, daß die eine Energie in die andere umgewandelt wird.

Die Frage des TE geht aber sicherlich dahin, zu ergründen, wo die Energie hin ist, die, bspw., auf Basis elektrischer Energie eine Machine angetrieben hat, denn das ist ja dann diese "verbrauchte Energie"?

Wurde mit dieser Maschine ein Werkstück bearbeitet, ok, könnte man noch meinen, daß die Energie auf dieses Werkstück übergegangen ist; wenn diese Maschine aber im Leerlauf betrieben wurde, wo ist dann die Energie hin?

Hinweis:
Bin nicht vom Fach.

[Chameleon]

Tja, und was, wenn Elektrizität und Magnetismus älter sind als Licht?

Ich bin auch nicht vom Fach, aber mir ist bekannt, dass es solche Überlegungen/Gedankenspiele gibt - Energie ist älter als Materie. Des weiteren, Magnetismus und Elektrizät bedingen sich gegenseitig.

Frage an die Vertreter der "Urknalltheorie" → was war vorher und wo kam es her?

[cosinus]

Aber - wie entsteht Energie?

Sie entsteht nicht, sie ist in irgendeiner Form schon vorhanden. Die Materie ist ja selbst Energie wie schon gesagt, nur in anderer, sehr konzentrierter Form (für den Menschen gesehen).

Die Frage des TE geht aber sicherlich dahin, zu ergründen, wo die Energie hin ist, die, bspw., auf Basis elektrischer Energie eine Machine angetrieben hat, denn das ist ja dann diese "verbrauchte Energie"?

Mit elektrischer Energie treibst du ja eine Maschine an. Ist es eine Heizung ist es einfach: die elektrische Energie wird direkt in Wärme umgewandelt.
Treibst du ein Auto an: Benzin/Diesel ist im Prinzip nur gespeicherte Solarenergie bzw. chemische Energie. Ein großer Teil des Kraftstoffs im Motor wird in Abwärme umgewandelt, ein Teil in Bewegungsenergie. Von dieser kinetischen Energie bleibt letzendendes auch nur Wärmeenergie über (zB Walkarbeit in den Reifen, Reibung durch den Luftwiderstand, Bremsscheiben erhitzen sich durch Reibung etc.), die kinetische Energie wird also nach und nach durch zB Walksarbeit in Wärmeenergie umgewandelt nd das Fahrzeug kommt irgendwann zum stehen wenn du nicht aufs Gaspedal trittst.

Wurde mit dieser Maschine ein Werkstück bearbeitet, ok, könnte man noch meinen, daß die Energie auf dieses Werkstück übergegangen ist; wenn diese Maschine aber im Leerlauf betrieben wurde, wo ist dann die Energie hin?

Was meinst du mit Leerlauf?
Wenn du fräst, bohrst, schneidest etc. wird durch Reibung letztenendes alles in Wärme umgewandelt. Fass mal einen Bohrer an, wenn du mit ner Bohrmaschine in eine Wand gebohrt hast (nein mach das bitte nicht!)

Hinweis:
Bin nicht vom Fach.

Macht doch nix, keiner kann alles wissen.

[cosinus]

Frage an die Vertreter der "Urknalltheorie" → was war vorher und wo kam es her?

Das wissen wir nicht und werden wir auch nie wissen können. Es macht keinen Sinn solchen Fragen zu stellen weil es keine Zeit vor dem Urknall gab.

[Chameleon]

… weil es keine Zeit vor dem Urknall gab.

und das weißt du woher?

Die Eins ist nicht aus der Null entstanden.

[ralli]

Dementsprechend kann man sagen, dass Materie eine Form von Energie ist, da sie aus Teilchen besteht, die Energie in Form von Masse besitzen. Gleichzeitig kann man sagen, dass Energie eine Form von Materie ist, da sie durch die Umwandlung von Masse entstehen kann.

sagt Tante Google

Gruß ralli

[ralli]

Gerade noch gefunden für Interessierte: http://cds.cern.ch/record/2255178/files ... aterie.pdf

Eine sehr gute Beschreibung für Laien, wie sich Energie in Materie umwandelt. Danke CERN!

Gruß ralli

[MSfree]

Es macht keinen Sinn solchen Fragen zu stellen weil es keine Zeit vor dem Urknall gab.

Sinn kann man nicht machen, der kann sich nur ergeben. *SCNR*

Es ist völlig legitim solche Fragen zu stellen. Der Urknall ansich ist ja eigentlich schon ein Widerspruch. Wenn wirklich soviel Masse an einem einzigen Punkt versammelt war, um nach dem Knall ein ganzes Universum zu ergeben, warum kam es dann überhaupt zu einem Knall? So viel Masse kann sich ja nur in einem schwarzen Loch zusammenballen. Schwarze Löcher haben aber nunmal nicht die Tendenz, zu explodieren, die halten durch ihre pure Schwerkraft zusammen.

Wenn es sich zum Zeitpunkt des Knalls um ein schwarzes Loch gehandelt hat, gibt es einen Mechannismus in schwarzen Löchern, von dem wir nichts wissen? Die Antwort muß zwangsläufig ja sein, denn wir wissen wirklich nichts darüber, was in einem schwarzen Loch passiert. Wir können nur ahnen, daß die Masse im schwarzen Loch noch weiter kollabiert als in einem Neutronenstern, und selbst das ist Spekulation. Denn ein Neutronenstern mit mehr als 2.4 Sonnenmassen hat einen Schwarzschildradius, der größer ist als der Neutronenstern. Per Definition ist das also bereits ein schwarzes Loch, ohne daß ein weiterer Kollaps nötig wäre.

Um schwarze Löcher gibt es üblicherweise eine Akkretionsscheibe, warum also nicht auch um des schwarze Loch, aus dem unser Universum entstanden ist? Gibt es also einen Sättigungspunkt, bei dem ein scshwarzes Loch soviel Masse angesammelt hat, daß es instabil wird und explodiert? Oder sind gar zwei gigantische schwarze Löcher zusammengestoßen und haben so zum Urknall geführt?

Wenn dem so wäre, gäbe es auch ein "vor" dem Urknall. Das Zeitargument gilt ja nur für den Zustand im schwarzen Loch, nicht jedoch für den Raum ausserhalb des schwarzen Lochs.

[cosinus]

Es ist völlig legitim solche Fragen zu stellen.

Was will man denn da als Antwort hören? Was soll passiert sein als es noch keine Zeit gab und somit nichts passieren konnte?

https://www.youtube.com/watch?v=QoujuvqqPw0

[cosinus]

und das weißt du woher?
Die Eins ist nicht aus der Null entstanden.

Ich beziehe mich auf auf Harald Lesch.
Woher weißt du denn, dass es was vor dem Urknall gab?

[hikaru]

Tja, und was, wenn Elektrizität und Magnetismus älter sind als Licht?

Elektromagnetismus und Licht sind genau gleich "alt". Das Photon ist das Austauschteilchen des Elektromagnetismus.

Ich bin auch nicht vom Fach, aber mir ist bekannt, dass es solche Überlegungen/Gedankenspiele gibt - Energie ist älter als Materie.

Man könnte "Materie" als die Menge der Elementarteilchen bezeichnen, die eine Masse haben und daher mit dem Gravitationsfeld interagieren. Masse krümmt den Raum. Und wir kennen kein anderes Phänomen, das den Raum krümmt.
Ob Energie älter ist als Materie geht also zurück auf die Frage, ob es masselose Elementarteilchen vor Massebehafteten gab. Der Zeitraum über den wir hier sprechen sind Sekundenbruchteile nach Entstehung des Universums, irgendwann nach dem Ende der Planck-Ära, aber vor Einsetzen der Baryogenese.

Frage an die Vertreter der "Urknalltheorie" → was war vorher und wo kam es her?

Gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die vierdimensionale Raumzeit die wir wahrnehmen erst mit dem Universum entstanden. Was vor dem Urknall war, oder was außerhalb des Universums ist, ist in diesem Bezugsrahmen nicht sinnvoll zu beantworten, denn der Bezugsrahmen ist nur innerhalb unseres Universums definiert.
Die Stringtheorie geht in den meisten Varianten von einer 11-dimensionalen Raumzeit aus. Unser vierdimensionales Universum sei darin eingebettet. In diesem Bezugsrahmen ließe sich möglicherweise ein "Außerhalb" definieren, aber unsere Messmethoden sind vom Grundsatz her ( nicht nur durch technische Grenzen) ungeeignet, über dieses Außerhalb Aussagen zu treffen.

Der Urknall ansich ist ja eigentlich schon ein Widerspruch. Wenn wirklich soviel Masse an einem einzigen Punkt versammelt war, um nach dem Knall ein ganzes Universum zu ergeben, warum kam es dann überhaupt zu einem Knall? So viel Masse kann sich ja nur in einem schwarzen Loch zusammenballen. Schwarze Löcher haben aber nunmal nicht die Tendenz, zu explodieren, die halten durch ihre pure Schwerkraft zusammen.

Dazu muss man verstehen, dass sowohl der Urknall (bis zum Ende der Planck-Ära) als auch das Innere Schwarzer Löcher Singularitäten im Rahmen des Standardmodells sind. D.h., dort versagen unsere Modelle. Um diese Singularitäten zu lösen bräuchten wir eine schlüssige Theorie der Quantengravitation. Daran wiederum beißen wir uns seit gut hundert Jahren die Zähne aus. Es gibt einige Ansätze (String-Theorie, Loop-Quantengravitation), aber der Durchbruch fehlt bisher.

Denn ein Neutronenstern mit mehr als 2.4 Sonnenmassen hat einen Schwarzschildradius, der größer ist als der Neutronenstern. Per Definition ist das also bereits ein schwarzes Loch, ohne daß ein weiterer Kollaps nötig wäre.

Deshalb wirst du auch keine Neutronensterne mit 2,4 Sonnenmassen finden.

Um schwarze Löcher gibt es üblicherweise eine Akkretionsscheibe, warum also nicht auch um des schwarze Loch, aus dem unser Universum entstanden ist? Gibt es also einen Sättigungspunkt, bei dem ein scshwarzes Loch soviel Masse angesammelt hat, daß es instabil wird und explodiert?

Hier muss man sich wieder vor Augen halten, dass unsere vierdimensionale Raumzeit nur innerhalb unseres Universums definiert ist. Selbst wenn man sich also zu der Spekulation versteigt, dass unser Universum von außen betrachtet ein schwarzes Loch innerhalb eines anderen Universums ist, und selbst wenn in diesem "äußeren" Universum zufällig die selben Raumzeitparameter vorliegen wie in Unserem, dann haben die Raumzeiten inner- und außerhalb des Ereignishorizonts nichts miteinander zu tun.
Die Expansion unseres Universums ist ein Vorgang innerhalb unserer Raumzeit, und muss in der Raumzeit des äußeren Universums nicht als solche beobachtbar sein.

Wenn dem so wäre, gäbe es auch ein "vor" dem Urknall. Das Zeitargument gilt ja nur für den Zustand im schwarzen Loch, nicht jedoch für den Raum ausserhalb des schwarzen Lochs.

Auch hier wieder: Die Zeit als eine der vier Dimensionen ist eine Eigenschaft unserer Raumzeit. Im Rahmen der Stringtheorie mag es diese Dimension auch außerhalb unseres Universums geben, aber das bedeutet nicht, dass sie dort Eigeschaften hätte, die eine Definition von Begriffen wie "vorher" oder "nachher" ermöglichen würde.

[holyhit]

So was wie "nie erfahren" würde ich aber auch nicht sagen. Die Urknall-Theorie hat ihre Geschichte (im Sinne von Historik): Sie enstand durch Überarbeiten und Überbordwerfen früherer Theorien. Zu Einsteins Zeiten (als er seine beiden Relativitätstheorien veröffentlichte) gab es bspw. noch die Ansicht, dass das Universum nur aus dem Bereich unserer Galaxie besteht, dass alle Sterne zur Milchstraße gehören, und dass dies alles durchaus endliche, ausmessbare Dimensionen hätte.
Erst die Verbesserung der optischen Geräte und das Auffinden der Hintergrundstrahlung nötigten die Wissenschaft, die alten Modelle über Bord zu werfen. Insbesondere die Hintergrundstrahlung mit ihrem rotverschobenen[1] H₂-Spektrum wies darauf hin, dass nichts im sichtbaren (!) Universum älter als 13,8 Mrd. Jahre alt ist.
Das Urknall-Modell entstand also nicht aus dem blauen Dunst heraus, sondern war Ergebnis reiflicher Überlegungen. Es war auch nie komplett konkurrenzlos. Das Steady-State-Modell ist auch nicht gänzlich in der Physik-Community abgeschrieben: Ein ständiges Expandieren und Zusammenfallen des ganzen Universums.
Gerade heutzutage gibt es neue Messdaten, die es rechtfertigen, alles Bekannte noch einmal auf den Prüfstand zu stellen - und die Hoffnung ein noch runderes Modell zu konstruieren, dass sich dem tatsächlichen Geschehen besser annähert als die vorherigen.
Man darf gespannt sein.

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung

ANMERKUNG:
Viele Korrekturen und Ausbesserungen nach dem ursprünglichen Post

Das mag alles sein. Fortschritt, Technik usw in allen Ehren. Aber zu berechnen/erforschen was vor einer Zeit war, wird immer nur eine mögliche Theorie sein. Weil Zeitreisen unmöglich sind. Oder gibts es mittlerweile Lichtlicke auf Möglichkeiten für Zeitreisen??? Ich weiß schon warum ich back to the Future so liebe:D

[hikaru]

Weil Zeitreisen unmöglich sind. Oder gibts es mittlerweile Lichtlicke auf Möglichkeiten für Zeitreisen??? Ich weiß schon warum ich back to the Future so liebe:D

Zeitreisen in die Zukunft sind (im Prinzip) trivial: Halte dich einfach in einem starken Gravitationsfeld auf, oder beschleunige auf signifikante Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit! Schon vergeht die Zeit für dich langsamer als für alle anderen und du reist in die Zukunft.
Das lässt sich mit Atomuhren sogar schon in Flugzeugen nachweisen.

Zeitreisen in die Vergangenheit sind nach heutigem Verständnis prinzipiell unmöglich. Physikalisch gesehen wäre es dazu nötig, sich mit Überlichtgeschwindigkeit zu bewegen. Das an sich gäbe die allgemeine Relativitätstheorie rein formal noch her, aber die Lichtgeschwindigkeit selbst ist für massebehaftete Teilchen nicht erreichbar, da dann ihre Masse gegen Unendlich geht, und damit auch die zur Beschleunigung nötige Energie.
Aber angenommen, du hättest eine unendliche Energiequelle, die dir die Beschleunigung auf Lichtgeschwindigkeit erlauben würde: Wir wissen, dass Energie gleich Masse ist (E=mc²), und dass Masse den Raum krümmt: Du würdest zum schwarzen Loch werden, bevor du Lichtgeschwindigkeit erreichst.

[holyhit]

Naja also wird der Urknall sehr wahrscheinlich für immer nur eine Idee sein^^