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Sternstunden des Universums

Von tanzenden Planeten und kosmischen Rekorden.
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Produktdetails

Titel: Sternstunden des Universums
Autor/en: Harald Lesch, Jörn Müller

EAN: 9783641056865
Format:  EPUB
Von tanzenden Planeten und kosmischen Rekorden.
Familiy Sharing: Ja
Random House ebook

9. November 2011 - epub eBook - 272 Seiten

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Unglaubliche Vorgänge im Universum - anschaulich und unterhaltsam erzählt

Harald Lesch, Astrophysiker aus Leidenschaft und über viele Jahre das Gesicht der Fernsehsendung »alpha-Centauri«, und sein Co Autor Jörn Müller laden zu einem weiteren Spaziergang durchs Universum. Diesmal stellen sie wundersame Objekte und Ereignisse vor, die selbst Wissenschaftler immer wieder in Staunen versetzen. Man lernt Sterne kennen, die tausende Male leuchtkräftiger und heißer sind als unsere Sonne, begreift mit leichtem Gruseln, wie winzig die Zufallsspanne zwischen Sein und Nichtsein ist, liest die Wetterkarte anderer Planeten oder lässt sich verführen, den Urknall für einen Augenblick links liegen zu lassen.

Mit diesen ungewöhnlichen »Sternstunden des Universums« beweisen Harald Lesch und Jörn Müller einmal mehr, dass wissenschaftliches Denkabenteuer und Lesevergnügen bestens harmonieren können.

Kapitel 12 (S. 141-142)

Urknall ade?


Müssen wir jetzt umdenken? Muss sich die Kosmologie verabschieden vom allseits akzeptierten Urknallmodell? Gab es entgegen dem derzeitigen kosmologischen Verständnis gar keinen »Big Bang«? – Das sind harte Fragen, die da auf uns zukommen und uns an der gegenwärtigen Vorstellung vom Ursprung unseres Universums zweifeln lassen. Entsprechend der aktuellen Lehrmeinung ging das Universum aus einer sogenannten Singularität hervor, aus einem Punkt, in dem die Materie unendlich dicht gepackt und unendlich heiß war. Aus diesem Anfangszustand begann sich das Universum vor 13,7 Milliarden Jahren auszudehnen, wobei der Raum entstand und die Zeit zu laufen begann. Kosmologen bezeichnen das als den »Urknall des Kosmos«.

Leider ist unser Wissen über die Entwicklung des Universums unvollständig. Was ab einem Zeitpunkt von 10-44 bis etwa 10-33 Sekunden nach dem Big Bang geschah, ist größtenteils nur wohlbegründete Spekulation. Dann, von 10-33 Sekunden bis etwa 1 Millionstelsekunde nach dem Urknall, glauben die Kosmologen, die Entwicklung des Kosmos im Allgemeinen verstanden zu haben. Doch erst ab einer Sekunde bis heute ist unser Wissen über den weiteren Fortgang sowohl mathematisch als auch experimentell abgesichert. Welche Zustände jedoch im Urknall und in der kurzen Zeit bis 10-44 Sekunden danach herrschten, davon haben wir keine Vorstellung.

Woran liegt das? Nun, »Schuld« daran hat Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (ART), eine Theorie der Gravitation, welche Newtons Theorie als Spezialfall mit einschließt. Sie beschreibt zum einen, wie die im Universum enthaltene Materie den Raum, besser die Raumzeit, lokal krümmt, zum anderen, wie sich die Materie in Abhängigkeit von der von ihr verursacht
en Raumkrümmung bewegt. Die Lösungen der Gleichungen zur ART sind äußerst komplex und größtenteils noch gar nicht vollständig verstanden. Glücklicherweise sind darunter aber auch relativ einfache Lösungen.

Sie ergeben sich unter der Voraussetzung, dass der Kosmos als Ganzes isotrop (in jede Richtung gleich aussehend) und homogen (Materie in jede Richtung gleich verteilt) ist, und sie erlauben weitreichende Aussagen über die Entwicklung des Universums. Bereits Einstein hat eine spezielle Lösung seiner ART gefunden. Demnach sollte das Universum ewig und statisch sein. 1929 konnte jedoch Edwin Hubble zeigen, dass sich das Universum ausdehnt. Folglich hatte man einen ursprünglich von Einstein eingeführten Parameter, die sogenannte kosmologische Konstante l, die die angenommene Statik des Kosmos garantieren sollte, zunächst wieder verworfen. Neue Beobachtungsergebnisse, die darauf hindeuten, dass das Universum nicht nur expandiert, sondern dass es das auch noch beschleunigt tut, haben jedoch später die erneute Einführung dieser Konstanten nötig gemacht. Damit beschreiben die Einsteinschen Gleichungen heute recht genau, wie der Kosmos im Lauf der Zeit Gestalt gewonnen hat.

So harmonisch im mathematischen Sinn diese Lösungen der Einsteinschen Gleichungen auch sind, so haben sie doch einen gravierenden »Schönheitsfehler«. Der zeigt sich, wenn man versucht, die Entwicklung des Universums zu seinem Anfang zurückzuverfolgen. Nähert man sich dem Urknall, so gelangt man allmählich zu einer immer kleineren Ausdehnung des Raums. Denn wenn sich das Universum ausdehnt, dann muss es gestern kleiner gewesen sein als heute und vorgestern noch kleiner. Schließlich gelangt man an eine ultimative Ausdehnung von 10-33 Zentimetern, der sogenannten Planck-länge.

Spätestens ab da brechen die Gleichungen der ART zusammen
und liefern physikalisch unsinnige Ergebnisse. Zum Zeitpunkt null, also am Urknall, soll entsprechend den Gleichungen die gesamte Materie des Universums in einem unendlich kleinen Punkt unendlich dicht und bei unendlich hoher Temperatur vereinigt gewesen sein (Abb. 57). Für die Kosmologen ist diese sogenannte Anfangssingularität ein bohrender Stachel im Fleisch ihrer kosmologischen Modelle. Denn Unendlichkeiten kommen in der Natur nicht vor. Liefert eine Gleichung als Ergebnis einen Wert unendlicher Größe, so kann man darauf wetten, dass das Gleichungssystem nicht vollständig ist, sondern einer Ergänzung bedarf. Doch wie könnte diese Ergänzung aussehen?
"Ideal zum Staunen und Lernen."

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