Diese Forschungen werden erg\u00e4nzt durch Untersuchungen zur kosmischen Hintergrundstrahlung, die direkte Einblicke in die fr\u00fchesten Phasen des Universums erm\u00f6glicht und dessen Expansion seitdem nachzeichnet.<\/p>\n\n\n\n
Dieser Artikel bietet einen tiefen Einblick in die Urknalltheorien, die diese fr\u00fchen Phasen des Universums beschreiben.<\/p>\n\n\n\n
Das Wichtigste in K\u00fcrze<\/h3>\n\n\n\n\n- Urknall und Universum:<\/strong> Die Urknalltheorien erforschen die Entwicklung des Universums ab dem Urknall bis zur Bildung stabiler Atome, wobei der Fokus nicht auf dem Urknall selbst, sondern auf den Ereignissen unmittelbar danach liegt.<\/li>\n\n\n\n
- Big Bounce Theorie:<\/strong> Martin Bojowalds Theorie des “Big Bounce” deutet auf ein zyklisches Universumsmodell hin, in dem das Universum sich wiederholt zusammenzieht und ausdehnt.<\/li>\n\n\n\n
- Quanten-Kosmologie und Schwarze L\u00f6cher:<\/strong> Theorien, die die Entstehung des Universums mit Schwarzen L\u00f6chern und Wurml\u00f6chern in Verbindung bringen, bieten neue Perspektiven auf die Zeit vor dem Urknall.<\/li>\n\n\n\n
- Einfluss gro\u00dfer Denker:<\/strong> Wissenschaftler wie Einstein, Hawking und andere haben ma\u00dfgeblich zum Verst\u00e4ndnis des Universums und der Relativit\u00e4tstheorie beigetragen.<\/li>\n\n\n\n
- Aktuelle Herausforderungen:<\/strong> Wichtige Fragen, wie die genaue Ursache des Urknalls und die Vereinigung von Quantenphysik und Gravitation, bleiben offene Forschungsgebiete.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n\n\n\n
Die Anf\u00e4nge der kosmischen Zeit: Vom Urknall bis zur Atomformation<\/h2>\n\n\n\n
Die Urknalltheorien bieten Erkl\u00e4rungen f\u00fcr die Ausdehnung und den aktuellen Zustand des Universums. Zwei Hauptstr\u00f6mungen der Kosmologie pr\u00e4gen das Verst\u00e4ndnis des Urknalls:<\/p>\n\n\n\n
\n- W\u00e4hrend die sog. Quanten-Kosmologen<\/strong> der Auffassung sind, vor dem Urknall k\u00f6nne es bereits etwas gegeben haben, m\u00fcsse es aber nicht,<\/li>\n\n\n\n
- gehen die klassischen Kosmologen<\/strong> (bislang)<\/em> davon aus, dass das Universum durch einen singul\u00e4ren Urknall entstanden ist und es davor nichts gegeben hat.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Die Theorie des Big Bounce<\/h3>\n\n\n\n
Im Jahr 2004<\/a> revolutionierte Martin Bojowald<\/strong>, ein Physiker aus J\u00fclich und nun Professor an der Pennsylvania State University, das Verst\u00e4ndnis der Zeit vor dem \u201cUrknall\u201d<\/strong>.<\/p>\n\n\n\nDurch die Anwendung der Schleifen-Quantengravitation enth\u00fcllte Bojowald Einsichten in eine \u00c4ra, in der die Zeit r\u00fcckw\u00e4rts lief, Raumdimensionen invertiert waren, und ein Universum, das sich bis zu einem Punkt maximaler Verdichtung zusammenzog, bevor es sich erneut ausdehnte.<\/p>\n\n\n\n
Seine \u2013 recht umstrittene \u2013 Theorie vom \u201eBig Bounce<\/strong>\u201c (englisch Gro\u00dfer Aufsprung) ist eine einfache Variante der m\u00f6glichen Erweiterungen des Universums zur\u00fcck vor den Urknall, sodass der \u201eUrknall\u201c nur ein \u00dcbergang zu unserem jetzigen Universum gewesen w\u00e4re: Also ein \u201eBig Bounce\u201c statt eines \u201eBig Bang\u201c.<\/p>\n\n\n\nDas Konzept eines ewigen kosmischen Zyklus, in dem sich das Universum expandiert und kontrahiert, ist in der wissenschaftlichen Gemeinschaft seit Langem bekannt. Traditionell wurden diese Theorien allerdings als \u00fcberholt und unvereinbar mit der aktuellen Forschung in Physik und Kosmologie angesehen.<\/p>\n\n\n\n
Neuere Entwicklungen haben jedoch zu einem Umdenken gef\u00fchrt. Die traditionelle Urknalltheorie, obwohl weitgehend akzeptiert, l\u00e4sst bestimmte R\u00e4tsel ungel\u00f6st. Diese offenen Fragen haben zu einem wiederauflebenden Interesse am Konzept des \u201eBig Bounce\u201c gef\u00fchrt. Diese Theorie postuliert einen zyklischen Prozess, in dem das Ende eines Universums nahtlos in die Entstehung eines neuen m\u00fcndet<\/strong>, was eine alternative Perspektive auf die kosmische Evolution und deren unendliche Zyklen bietet.<\/p>\n\n\n\nGem\u00e4\u00df dieser Theorie existierte vor unserem aktuellen Universum ein anderes, das sich in einem Zustand st\u00e4ndiger Verdichtung befand und schlie\u00dflich in einen singul\u00e4ren Punkt kollabierte. Aus diesem Punkt heraus expandierte dann das Universum, das wir heute kennen.<\/p>\n\n\n\n
Die Analogie eines sich auf- und abbl\u00e4henden Luftballons<\/a> illustriert treffend die Dynamik des Universums gem\u00e4\u00df dem \u201eBig Bounce\u201c-Modell. Hierbei zieht sich das Universum wie ein entleerender Ballon zusammen, bis seine Strukturen so dicht aneinander liegen, dass sie ineinander \u00fcbergehen.\u00a0<\/p>\n\n\n\nWas einst das Innere war, kehrt sich nach au\u00dfen. Ein solcher Moment des Umschlags f\u00fchrt zur pl\u00f6tzlichen Expansion, \u00e4hnlich dem Zur\u00fcckprallen der Ballonhaut, wodurch das Universum erneut an Volumen gewinnt.Beweise f\u00fcr diese Theorie sind bislang nicht direkt beobachtbar, doch die mathematischen Modelle, insbesondere die von Martin Bojowald und anderer Forscher, \u00f6ffnen die T\u00fcr zur Vorstellung eines vorherigen Universums<\/strong>. Diese \u00dcberlegungen erweitern unser Verst\u00e4ndnis dar\u00fcber, dass das Universum m\u00f6glicherweise in einem endlosen Zyklus von Expansion und Kontraktion verharrt, einem ewigen Prozess des Ausdehnens und Schrumpfens. Diese Hypothese bietet eine faszinierende Perspektive auf die potenziell zyklische Natur unserer kosmischen Geschichte.<\/p>\n\n\n\nWurml\u00f6cher und der Ursprung des Urknalls<\/h3>\n\n\n\n
Quantenkosmologen und Stringtheoretiker erweitern das Verst\u00e4ndnis des Universums, indem sie auch die Zeit vor dem Urknall<\/strong> erforschen. Ihre Arbeit erm\u00f6glicht Einblicke in bisher unzug\u00e4ngliche Epochen und stellt traditionelle Annahmen \u00fcber den Beginn des Kosmos in Frage.<\/p>\n\n\n\nEine Theorie besagt, dass \u2013 als Umkehrung des Urknalls \u2013 ein Schwarzes Loch und ein \u201eWei\u00dfes Loch\u201c<\/strong> zusammen ein \u201eWurmloch\u201c<\/strong> bilden k\u00f6nnen und dass der Urknall aus einem Wei\u00dfen Loch hervorgegangen sein k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/image-16.png\")
Forscher pr\u00fcfen die Existenz von Wurml\u00f6chern
Copyright: picture alliance \/ CHROMORANGE<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nF\u00fcr Science-Fiction-Fans dienen \u201eWurml\u00f6cher\u201c in Filmen oft als kosmische Br\u00fccken, die entfernte Universumsteile verbinden und somit \u00dcberlichtreisen umgehen, die physikalisch unm\u00f6glich sind. <\/p>\n\n\n\n
In \u201eStar Trek\u201c aus den 1960ern verwendet die Enterprise unter Captain Kirk<\/strong> Wurml\u00f6cher routinem\u00e4\u00dfig zur schnellen Raum\u00fcberbr\u00fcckung. W\u00e4hrend ihre vielf\u00e4ltige Crew unbekannte Ph\u00e4nomene erforscht, blieb die Realit\u00e4t der Wurml\u00f6cher rein hypothetisch.<\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/image-17.png\")
Das Raumschiff Enterprise
Copyright: picture alliance \/ United Archives<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nDoch neueste wissenschaftliche Ans\u00e4tze<\/a> widersprechen nicht l\u00e4nger ihrer Existenz. Einsteins Relativit\u00e4tstheorie von 1916 erlaubt theoretisch Wurml\u00f6cher neben Schwarzen L\u00f6chern, deren Realit\u00e4t inzwischen bewiesen ist \u2013 etwa durch die Nobelpr\u00e4mierte Forschung von Reinhard Genzel 2020.<\/p>\n\n\n\nJ\u00fcngst legten Forscher wie Jose Luis Bl\u00e1zquez-Salcedo ein Modell vor, das mikroskopische Wurml\u00f6cher<\/strong> f\u00fcr m\u00f6glich h\u00e4lt, ohne auf exotische Materie zur\u00fcckzugreifen. Ihre Arbeiten kombinieren Relativit\u00e4ts- und Quantentheorie und deuten an, dass zumindest Elementarteilchen Wurml\u00f6cher durchqueren k\u00f6nnten. <\/p>\n\n\n\nDoch bis zur Anwendbarkeit auf Raumschiffe bleibt es ein langer Weg, und die vollst\u00e4ndige Erkundung anderer Universen d\u00fcrfte ein unerreichtes Ziel bleiben.Weshalb es dann \u00fcberhaupt zum Urknall kam und was genau in dieser Zeit passierte, dar\u00fcber wird noch heftig spekuliert. <\/p>\n\n\n\n
So kann die Astrophysik zwar die wesentlichen Merkmale einer Entwicklung von z.B. Sternen, Galaxien oder Universen erkl\u00e4ren, nicht aber deren Entstehung. Wissenschaftler verschiedener Disziplinen bem\u00fchen sich weltweit um das Verst\u00e4ndnis des Ursprungs unseres Universums. <\/p>\n\n\n\n
Sie streben danach, das Konzept des \u201eNull-Punkts\u201c<\/strong> zu erl\u00e4utern oder die M\u00f6glichkeit zu erforschen, dass ein solcher Anfangspunkt in der Form, wie wir ihn uns vorstellen, m\u00f6glicherweise nicht existierte.<\/p>\n\n\n\nMultiversum und Megaversum: Unser Universum im gr\u00f6\u00dferen Kontext<\/h2>\n\n\n\n
Sehr viel popul\u00e4rer als die Theorie vom \u201eBig Bounce<\/strong>\u201c (englisch Gro\u00dfer Aufsprung) sind deshalb Ideen rund um ein Multiversum<\/strong> oder Megaversum<\/strong>, nach denen unser Universum nicht isoliert, sondern ein winziger Teil eines Multi- oder Megaversums ist, in welchem st\u00e4ndig Universen entstehen oder wieder vergehen.<\/p>\n\n\n\nEin schwindelerregender Ansatz: Das von uns beobachtbare Universum, dessen Ausdehnung auf etwa 13,8 Milliarden Lichtjahre gesch\u00e4tzt wird, k\u00f6nnte in Wirklichkeit nur ein Bruchteil eines unvorstellbar gr\u00f6\u00dferen kosmischen Gef\u00fcges sein.<\/p>\n\n\n\n
Das Fazit der Forscher ist aber bisher so klar wie ern\u00fcchternd: Obwohl die Idee faszinierend ist, bleibt sie bislang hochgradig theoretisch. Es besteht die M\u00f6glichkeit, dass das Konzept des Multiversums aufgrund seiner Natur \u00fcber die Grenzen unserer derzeitigen wissenschaftlichen Methoden hinaus nicht empirisch beweisbar ist und somit m\u00f6glicherweise ewig im Reich der Hypothesen verweilt.<\/p>\n\n\n\n
Der Urknall und die Entstehung von Raum und Zeit<\/h2>\n\n\n\n
Folgen wir den klassischen Kosmologen, so ist das Universum durch einen singul\u00e4ren \u201eUrknall\u201c<\/strong> entstanden. Er war der Anfang von allem und erst von da an k\u00f6nnen wir von \u201eRaum\u201c und \u201eZeit\u201c sprechen. Vor dem Urknall hat es nichts gegeben.<\/p>\n\n\n\nAls allgemein g\u00fcltig wird heute angenommen, dass sich die komplette Masse des Universums von heute 10<\/strong>53<\/sup><\/strong> Kilogramm beim \u201eUrknall\u201c in einem einzigen unendlich kleinen \u201eUr-Punkt\u201c, d.h. in einer Singularit\u00e4t, befand.<\/strong><\/p>\n\n\n\nObwohl wir uns grunds\u00e4tzlich nur dann etwas vorstellen k\u00f6nnen, wenn es sich in einem gro\u00dfen, ihn umgebenden Raum befindet, muss das nicht so sein; und so war dieser kleine Punkt nirgend worin eingebettet.<\/p>\n\n\n\n
Die Singularit\u00e4t<\/a> wird fromal durch eine r\u00fcckl\u00e4ufige Analyse der Expansion des Kosmos bis zu jenem kritischen Moment hergeleitet, wo Materie- und Energiekonzentrationen ins Unendliche steigen:<\/p>\n\n\n\n\n- Die Mathematiker<\/strong> lassen zur Betrachtung der Anfangssituation des Universums den Radius des Universums gegen Null gehen und erh\u00e4lt damit eine Singularit\u00e4t, d.h. einen unendlich gegen Null strebenden Bruch. Mathematisch bedeutet dies: Das dreidimensionale, stark gekr\u00fcmmte, kompakte, punktf\u00f6rmige Universum war einfach da!<\/li>\n\n\n\n
- Die Physiker<\/strong> sehen die Anfangssituation des Universums und des Urknalls dagegen als den Beginn einer Struktur, die die kleinste Informationseinheit sowie die kleinste kausal sinnvolle L\u00e4nge und Zeiteinheit hat, und den daraus folgenden Herleitungen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Daher stellt der <\/strong>Urknall<\/strong><\/a> nicht eine Explosion innerhalb eines vorbestehenden Raumes dar, sondern den Beginn, aus einer anf\u00e4nglichen Singularit\u00e4t heraus, von\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n- Raum<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Zeit<\/strong> und\u00a0<\/li>\n\n\n\n
- Materie<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
in ihrer Gesamtheit.<\/p>\n\n\n\n
\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/image-18.png\")
Illustration der Entstehung des Universums aus dem Urknall
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nWegbereiter der Urknall-Theorien<\/h2>\n\n\n\n
Die Idee des Urknalls war es, dass das Universum auseinanderfliegen musste, da es am Anfang zu klein, hei\u00df, dicht und kompakt war.<\/strong><\/p>\n\n\n\nDer Anfang von Raum und Zeit muss sich in einem unvorstellbaren Chaos abgespielt haben. Die Naturgesetze galten noch nicht, auch Kr\u00e4fte wie Gravitation oder Kernkraft gab es noch nicht; stattdessen trieb eine Art Urkraft<\/strong> den 1032<\/sup> Grad hei\u00dfen Brei auseinander.<\/p>\n\n\n\nAus dem \u201eUr-Punkt\u201c heraus begann daher bei extrem hoher Temperatur die Entwicklung des Universums, das sich seitdem ausdehnt und abk\u00fchlt und dessen Expansion weiter anh\u00e4lt. <\/p>\n\n\n\n
Aber wenn uns tiefer in das Reich des Mikrokosmos vorwagen, erreichen die Grenzen der modernen Physik schlie\u00dflich einen Punkt, an dem bekannte und bew\u00e4hrte Naturgesetze nicht mehr anwendbar<\/a> sind.\u00a0<\/p>\n\n\n\nDieser Grenzbereich, der in den ersten Momenten nach dem Urknall (zwischen 0 bis 10<\/strong>\u221244 <\/sup><\/strong>Sekunden) liegt und dessen minimale Gr\u00f6\u00dfenordnungen fast unvorstellbar klein sind, wird als \u201ePlanck-\u00c4ra\u201c bezeichnet.<\/strong><\/p>\n\n\n\nF\u00fcr diese erste Phase des Universums verbleibt daher die minimale zeitliche L\u00fccke, die der Physik nicht zug\u00e4nglich ist. Allerdings gehen unsere heutigen Kenntnisse der Physik schon sehr nah an die kleinste physikalisch sinnvolle Zeitangabe, die sog. \u201ePlanck-Zeit\u201c<\/strong>, n\u00e4mlich bis 10-44<\/sup> Sekunden an den \u201eNull-Punkt\u201c heran. Erst mit dem \u00dcberschreiten der Planck-Zeit nach dem Urknall setzt die Physik ein, wie wir sie verstehen und erkl\u00e4ren k\u00f6nnen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n\u201eV\u00e4ter der Urknall-Theorien\u201c waren<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n- Robert Grossetestes<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- James Bradley<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Edwin Powell Hubble<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Georges Lema\u00eetre<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Albert Einstein<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Arthur Eddington<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Stephen Hawking<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Brian P. Schmidt<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Adam Riess und<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Saul Perlmutter.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Die Theorien, die sie sich erdacht, sind ein au\u00dferordentlich komplexes Gedankengeb\u00e4ude von Hypothesen. Es handelt von Dingen, die noch fremdartiger sind, als viele unfassbare Ph\u00e4nomene des Universums, f\u00fcr die sich mitunter nur schwer Worte finden lassen.<\/p>\n\n\n\n
Robert Grossetestes und seine Grundidee eines Urknalls (*vor 1170; \u202009.10.1253)<\/h3>\n\n\n\n
Schon im Jahr 1225 hat der englische Theologe, Philosoph und Bischof von Lincoln Robert Grossetestes<\/strong> in seinem Werk \u201eDe luce\u201c (\u00dcber das Licht) die Grundidee eines Urknalls<\/strong> vorweggenommen.<\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/robert-grossetestes.png\")
Robert Grossetestes
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nJames Bradley und sein Nachweis der Eigenbewegung der Erde gegen\u00fcber der Fixsternsph\u00e4re, der Bewegung der Erde um die Sonne sowie der Lichtgeschwindigkeit als die absolute Tempogrenze im Universum (*03.03.1693; \u202013.07.1762)<\/h3>\n\n\n\n
Im Jahr 1729 konnte dann der englische Geistliche und Astronom James Bradley<\/strong> (*03.03.1693; \u202013.07.1762) erstmals die Eigenbewegung der Erde gegen\u00fcber der Fixsternsph\u00e4re und die Bewegung der Erde um die Sonne nachweisen.<\/p>\n\n\n\nFerner konnte er die Lichtgeschwindigkeit als die absolute Tempogrenze im Universum<\/strong> darstellen: Die Lichtgeschwindigkeit betr\u00e4gt ziemlich genau 1 Milliarde Kilometer in der Stunde!<\/strong><\/p>\n\n\n\nAndererseits legt das Licht im Vakkuum innerhalb des 299.792.485ten Teils einer Sekunde 1 Meter, genauer 1 Pariser Urmeter, zur\u00fcck. Mit der Ann\u00e4herung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Objekts an die Lichtgeschwindigkeit steigt der ben\u00f6tigte Energieaufwand f\u00fcr die zus\u00e4tzliche Beschleunigung exponentiell.<\/p>\n\n\n\n
\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/image-20.png\")
James Bradley
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nDies liegt daran, dass die kinetische Energie eines sich beschleunigenden K\u00f6rpers drastisch zunimmt, je n\u00e4her seine Geschwindigkeit an die Lichtgeschwindigkeit heranreicht<\/a>, was einen \u00fcberproportionalen Anstieg zur Folge hat.<\/p>\n\n\n\nDaher gilt f\u00fcr alle Tr\u00e4umereien der Raumfahrt zu fernen Planeten: Nichts im Universum ist schneller als Licht!<\/strong><\/p>\n\n\n\nSelbst \u00c4nderungen der Gravitation und die dabei entstehenden Gravitationswellen bewegen sich \u201enur\u201c mit Lichtgeschwindigkeit fort. Auch einem noch so gut konstruierten Raumschiff wird es daher niemals m\u00f6glich sein, die Lichtgeschwindigkeit zu durchbrechen \u2013 wenn es diese \u00fcberhaupt erreichen kann.<\/p>\n\n\n\n
Edwin Hubble und seine Beschreibung der Spiralgalaxien, der Expansion des Weltalls und der Hubble-Konstante als eine der fundamentalen Gr\u00f6\u00dfen der galaktischen Kosmologie zur Beschreibung der gegenw\u00e4rtigen Expansion des Universums (*20.11.1889; \u202028.09.1953)<\/h3>\n\n\n\n
Edwin Hubble<\/strong> (*20.11.1889; \u202028.09.1953), nach dem auch das bekannte Teleskop benannt ist, war ein US-amerikanischer Astronom und der erste, der entdeckt hat, dass es nicht nur unsere Galaxie, die Milchstra\u00dfe, sondern auch noch andere Galaxien gibt.<\/p>\n\n\n\nEr klassifizierte die Spiralgalaxien, befasste sich mit der Expansion des Weltalls und entdeckte die Hubble-Konstante als eine der fundamentalen Gr\u00f6\u00dfen der galaktischen Kosmologie zur Beschreibung der gegenw\u00e4rtigen Expansion des Universums<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/image-21.png\")
Edwin Hubble
Quelle: Wikipedia<\/a>
<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n Georges Edouard Lema\u00eetre als eigentlicher Begr\u00fcnder der \u201eUrknall-Theorie\u201c (*17.07.1894; \u202020.06.1966)<\/h3>\n\n\n\n
Als eigentlicher Begr\u00fcnder der \u201eUrknall-Theorie\u201c<\/strong> gilt schlie\u00dflich der belgische Theologe, katholische Priester und Astrophysiker Georges Edouard Lema\u00eetre<\/strong><\/a> (*17.07.1894; \u202020.06.1966), der die Beobachtungsdaten von Edwin Hubble<\/strong> im Sinne der Sch\u00f6pfungsgeschichte der katholischen Kirche zu interpretieren versuchte.<\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/georges-edouard-lemaitre-.png\")
Georges Edouard Lema\u00eetre (1935)
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n1931 hat er f\u00fcr den hei\u00dfen Anfangszustand des Universums den Begriff \u201ePrimordiales Atom\u201c<\/strong> oder \u201eUr-Atom\u201c<\/strong> gepr\u00e4gt. Das Konzept des Ur-Atoms umfasst die Vorstellung, dass s\u00e4mtliche Materie, die aktuell im Universum existiert, einst in einem extrem verdichteten Zustand existierte, so dicht, dass Licht nicht entweichen konnte. Sp\u00e4ter erhielt diese Theorie von Kritikern die Bezeichnung \u201eUrknalltheorie\u201c<\/strong> oder \u201eBig Bang\u201c<\/strong>, einen Namen, der ironisch gemeint war, aber sich dennoch durchsetzte.<\/p>\n\n\n\n\u2013 Auf einer Tagung im November 1951 nahm die P\u00e4pstliche Akademie der Wissenschaften tats\u00e4chlich Lema\u00eetres Theorie an. In einer abschlie\u00dfenden Rede erkl\u00e4rte Papst Pius XII. <\/strong>(1876-1958), dass der durch den Urknall zeitlich bestimmbare Beginn des Universums aus einer g\u00f6ttlichen Sch\u00f6pfung hervorgegangen sei.<\/p>\n\n\n\nAlbert Einstein (*14.03.1879; \u202018.04.1955)<\/h3>\n\n\n\n
Der n\u00e4chste, der nach Isaac Newton<\/strong> (*25.12.1642; \u202020.03.1726) unser Weltbild der Physik und der physikalischen Zusammenh\u00e4nge tiefgreifend revolutioniert hat, war Albert Einstein<\/strong> (*14.03.1879; \u202018.04.1955).<\/p>\n\n\n\nAllerdings sah er zun\u00e4chst nicht wie ein besonders vielversprechender Kandidat daf\u00fcr aus. Denn er vermasselte seine Aufnahmepr\u00fcfungen f\u00fcr die Universit\u00e4t und begann zun\u00e4chst, in einem Patentamt zu arbeiten. Dann aber erkannte er, dass Innovation f\u00fcr die akademische Arbeit unerl\u00e4sslich ist und er lie\u00df sich auf Dinge ein, die noch niemand erforscht hatte. Und so machte er nebenbei mit seiner physikalischen Forschung Ernst und ver\u00f6ffentlichte 1905 einen Bericht, der die Welt komplett ver\u00e4ndern sollte.<\/p>\n\n\n\n
Ihm wurde 1921 der Nobelpreis f\u00fcr Physik verliehen<\/a>, als Anerkennung \u201ef\u00fcr seine Beitr\u00e4ge zur theoretischen Physik und insbesondere f\u00fcr die Entdeckung des photoelektrischen Effekts\u201c<\/em>.<\/p>\n\n\n\nEr gilt als der ber\u00fchmteste Physiker aller Zeiten, obwohl er wohl immer zu den bescheidensten Wissenschaftsstars aller Zeiten geh\u00f6ren wird: 1952, 3 Jahre vor seinem Tod, schrieb er: \u201eIch habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig.\u201c<\/em> Noch heute verbindet ihn sein fr\u00f6hliches Motto mit den Trends und Technologien in der Start-up-Welt:<\/p>\n\n\n\n\u201eMehr als die Vergangenheit interessiert mich die Zukunft, denn in ihr gedenke ich zu leben.\u201c<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/albert-einstein.png\")
<\/figure><\/div><\/div>\n\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/11\/albert-einstein-II.png\")
<\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nAlbert Einstein
Quelle: Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\nGemeinsam mit Sir Arthur Stanley Eddington<\/strong><\/a>, dem ersten Kosmologen, dem die Modellierung des inneren Aufbaus von Sternen gelang, lehnte er zun\u00e4chst die \u201eUrknall-Theorie\u201c<\/strong> von Georges Lema\u00eetre ab.<\/p>\n\n\n\nErst nach Jahrzehnten konnte Lema\u00eetre Einstein von der Richtigkeit seiner Theorie \u00fcberzeugen. Albert Einstein hat sodann mit seinen \u201eRelativit\u00e4tstheorien<\/strong>\u201c zur Struktur von Materie, Raum und Zeit sowie zum Wesen der Gravitation das zuvor geltende newtonsche Weltbild ma\u00dfgeblich ver\u00e4ndert und dazu beigetragen, wie wir das Universum heute verstehen.<\/p>\n\n\n\nAm 27. September 1905 publizierte Albert Einstein seine geniale Arbeit \u201eZur Elektrodynamik bewegter K\u00f6rper\u201c<\/em><\/strong>, die seine \u201eSpezielle Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/em><\/strong> (kurz SRT) enth\u00e4lt. 1916 ver\u00f6ffentlichte er dann seine \u201eAllgemeine Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/strong>, mit der er das Weltbild der Physik tiefgreifend ver\u00e4nderte.<\/p>\n\n\n\nObwohl die Namen \u00e4hnlich klingen, unterscheiden sich die Spezielle und die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie grundlegend:<\/p>\n\n\n\n
\n- Einsteins Spezielle Relativit\u00e4tstheorie<\/strong> (SRT) zeigt auf, dass Raum und Zeit sowie physikalische Eigenschaften wie Energie sich relativ zur Geschwindigkeit eines Beobachters, insbesondere nahe der Lichtgeschwindigkeit, ver\u00e4ndern. Ganz kurz gefasst besagt diese Theorie, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant ist<\/a>. Auch wenn ein Beobachter sich unterschiedlich schnell bewegt, die Lichtgeschwindigkeit bleibt gleich. Das bedeutet: Wenn jemand sich sehr schnell bewegt, dann wird f\u00fcr ihn die Zeit langsamer.<\/li>\n\n\n\n
- Mit der Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie<\/strong> (ART) revolutionierte Einstein das Verst\u00e4ndnis von Gravitation<\/a>. Er stellte dar, wie Materie und Energie die Struktur von Raum und Zeit beeinflussen, indem sie eine Kr\u00fcmmung der vierdimensionalen Raumzeit erzeugen. Mit ihr lassen sich erkl\u00e4ren:
– der Urknall
– das Alter und die stetige Ausdehnung des Universums und
– die sichtbare und Dunkle Materie (Schwarzen L\u00f6cher) des Universums.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\nBei seinen Theorien ging Einstein im Wesentlichen von 2 Annahmen aus:<\/p>\n\n\n\n
\n- dem Relativit\u00e4tsprinzip<\/strong>, dem zufolge die Naturgesetze f\u00fcr alle Beobachter dieselbe Form haben und es unm\u00f6glich ist, einen bevorzugten oder absoluten Bewegungszustand irgendeines Beobachters oder Objekts festzustellen, sowie<\/li>\n\n\n\n
- der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit<\/strong> mit der Konsequenz, dass sich Materie im Vakuum niemals schneller als Licht durch den Raum bewegen kann<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Einsteins \u201eSpezielle Relativit\u00e4tstheorie\u201c (SRT) und seine ber\u00fchmteste Formel der Wissenschaftsgeschichte: E = mc\u00b2<\/h4>\n\n\n\n
Bereits als Kinder haben wir aus der biblischen Sch\u00f6pfungsgeschichte gelernt, dass als erstes das Licht und mit ihm der erste Tag erschaffen wurde.<\/p>\n\n\n\n
Auch in der naturwissenschaftlichen Sch\u00f6pfungsgeschichte stand am Anfang der Zeit Licht, als sich ein Feuerball aus Licht und Materie zum Universum formte.<\/p>\n\n\n\n
Albert Einstein erkannte 1905, dass auf dem tiefsten Niveau des Universums alles aus Licht und Energie besteht.<\/strong><\/p>\n\n\n\nIn seiner \u201eSpeziellen Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/strong> wies er zudem nach, dass die Zeit relativ ist. Dies ist eine Idee, die f\u00fcr die meisten Menschen ziemlich schwer zu begreifen ist, weil sie unseren allt\u00e4glichen Erfahrungen widerspricht. Eine Sekunde dauert nun mal eine Sekunde, egal, was wir mit der Uhr anstellen.<\/p>\n\n\n\nTrotzdem hatte Einstein recht und seine Theorie hatte riesigen Einfluss auf das Verst\u00e4ndnis von Licht, Schwerkraft und dem Universum selbst. Im Rahmen seiner Speziellen Relativit\u00e4tstheorie definierte er das Naturgesetz, dass Energie und Masse eines K\u00f6rpers im Vakuum \u00e4quivalent sind. Er hielt diese Erkenntnis in der ber\u00fchmtesten Formel der Wissenschaftsgeschichte<\/strong> fest:<\/p>\n\n\n\nE = mc\u00b2<\/strong>.<\/p>\n\n\n\nDiese Formel bedeutet, dass die Energie \u201eE\u201c gleichzusetzen ist mit der Masse \u201em\u201c multipliziert mit dem der Lichtgeschwindigkeit \u201ec\u201c zum Quadrat, oder dass die Masse und die Ruheenergie eines Objekts zueinander proportional sind.<\/p>\n\n\n\n
Jede Masse ist auch gleichzeitig Energie und jede Energie ist auch Masse.<\/strong><\/p>\n\n\n\nIm Prinzip gibt es f\u00fcr diese Gleichung noch eine andere Variante, n\u00e4mlich: E = hv<\/strong>. Dabei steht das \u201eh\u201c f\u00fcr die sog. Plank-Konstante, die Licht in Energie \u00fcbersetzt, und der griechische Buchstabe \u201ev\u201c (\u201en\u00fc\u201c) f\u00fcr die Frequenz von Licht. Dies ist die einfachste Gleichung der Quantentheorie, deren Begr\u00fcnder der deutsche Physiker Max Planck<\/strong> (*23.04.1858; \u202004.10.1947) war.<\/p>\n\n\n\nIn den kleinsten Dimensionen, z.B. in Atomen, kann Energie in Form von Licht immer nur in bestimmten Energieeinheiten, den sog. Lichtquanten, abgegeben bzw. aufgenommen werden.<\/p>\n\n\n\n
Licht ist also auch Energie und je h\u00f6her die Frequenz, desto h\u00f6her die Energie.<\/strong> Materie und Licht sind Energien und k\u00f6nnen ineinander umgewandelt werden.<\/p>\n\n\n\nEinstein fand heraus, dass sich Licht bei hohen Energien manchmal wie ein Teilchen verh\u00e4lt. Dann sprechen wir von Photonen<\/strong>, kurzen Wellenpaketen, in denen das Licht weiterhin schwingt, die aber wie kleine Lichtp\u00e4ckchen durch den Raum schwirren.<\/p>\n\n\n\nDie sog. Masse-Energie-\u00c4quivalenz<\/strong> ebnete theoretisch den Weg f\u00fcr die Atomkraftnutzung. Jedoch, entgegen einem popul\u00e4ren Missverst\u00e4ndnis, war diese Prinzip bei der Konstruktion der Atombombe und dem Fortschritt in der Kernenergietechnologie eher von sekund\u00e4rer Bedeutung.<\/p>\n\n\n\nIn Disziplinen wie der Kernphysik, der Elementarteilchenphysik und der Astrophysik wird die \u00c4quivalenz von Masse und Energie besonders deutlich. So ist die Masse von Atomkernen aufgrund der bei ihrer Entstehung freigesetzten Bindungsenergie geringf\u00fcgig geringer \u2013 etwa 1 % kleiner \u2013 als die Summe der Massen ihrer ungebundenen Bausteine.<\/p>\n\n\n\n
Die Anf\u00e4nge der kosmischen Zeit: Vom Urknall bis zur Atomformation<\/h2>\n\n\n\n
Die Urknalltheorien bieten Erkl\u00e4rungen f\u00fcr die Ausdehnung und den aktuellen Zustand des Universums. Zwei Hauptstr\u00f6mungen der Kosmologie pr\u00e4gen das Verst\u00e4ndnis des Urknalls:<\/p>\n\n\n\n
- \n
- W\u00e4hrend die sog. Quanten-Kosmologen<\/strong> der Auffassung sind, vor dem Urknall k\u00f6nne es bereits etwas gegeben haben, m\u00fcsse es aber nicht,<\/li>\n\n\n\n
- gehen die klassischen Kosmologen<\/strong> (bislang)<\/em> davon aus, dass das Universum durch einen singul\u00e4ren Urknall entstanden ist und es davor nichts gegeben hat.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Die Theorie des Big Bounce<\/h3>\n\n\n\n
Im Jahr 2004<\/a> revolutionierte Martin Bojowald<\/strong>, ein Physiker aus J\u00fclich und nun Professor an der Pennsylvania State University, das Verst\u00e4ndnis der Zeit vor dem \u201cUrknall\u201d<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
Durch die Anwendung der Schleifen-Quantengravitation enth\u00fcllte Bojowald Einsichten in eine \u00c4ra, in der die Zeit r\u00fcckw\u00e4rts lief, Raumdimensionen invertiert waren, und ein Universum, das sich bis zu einem Punkt maximaler Verdichtung zusammenzog, bevor es sich erneut ausdehnte.<\/p>\n\n\n\n
Seine \u2013 recht umstrittene \u2013 Theorie vom \u201eBig Bounce<\/strong>\u201c (englisch Gro\u00dfer Aufsprung) ist eine einfache Variante der m\u00f6glichen Erweiterungen des Universums zur\u00fcck vor den Urknall, sodass der \u201eUrknall\u201c nur ein \u00dcbergang zu unserem jetzigen Universum gewesen w\u00e4re: Also ein \u201eBig Bounce\u201c statt eines \u201eBig Bang\u201c.<\/p>\n\n\n\n
Das Konzept eines ewigen kosmischen Zyklus, in dem sich das Universum expandiert und kontrahiert, ist in der wissenschaftlichen Gemeinschaft seit Langem bekannt. Traditionell wurden diese Theorien allerdings als \u00fcberholt und unvereinbar mit der aktuellen Forschung in Physik und Kosmologie angesehen.<\/p>\n\n\n\n
Neuere Entwicklungen haben jedoch zu einem Umdenken gef\u00fchrt. Die traditionelle Urknalltheorie, obwohl weitgehend akzeptiert, l\u00e4sst bestimmte R\u00e4tsel ungel\u00f6st. Diese offenen Fragen haben zu einem wiederauflebenden Interesse am Konzept des \u201eBig Bounce\u201c gef\u00fchrt. Diese Theorie postuliert einen zyklischen Prozess, in dem das Ende eines Universums nahtlos in die Entstehung eines neuen m\u00fcndet<\/strong>, was eine alternative Perspektive auf die kosmische Evolution und deren unendliche Zyklen bietet.<\/p>\n\n\n\n
Gem\u00e4\u00df dieser Theorie existierte vor unserem aktuellen Universum ein anderes, das sich in einem Zustand st\u00e4ndiger Verdichtung befand und schlie\u00dflich in einen singul\u00e4ren Punkt kollabierte. Aus diesem Punkt heraus expandierte dann das Universum, das wir heute kennen.<\/p>\n\n\n\n
Die Analogie eines sich auf- und abbl\u00e4henden Luftballons<\/a> illustriert treffend die Dynamik des Universums gem\u00e4\u00df dem \u201eBig Bounce\u201c-Modell. Hierbei zieht sich das Universum wie ein entleerender Ballon zusammen, bis seine Strukturen so dicht aneinander liegen, dass sie ineinander \u00fcbergehen.\u00a0<\/p>\n\n\n\n
Was einst das Innere war, kehrt sich nach au\u00dfen. Ein solcher Moment des Umschlags f\u00fchrt zur pl\u00f6tzlichen Expansion, \u00e4hnlich dem Zur\u00fcckprallen der Ballonhaut, wodurch das Universum erneut an Volumen gewinnt.Beweise f\u00fcr diese Theorie sind bislang nicht direkt beobachtbar, doch die mathematischen Modelle, insbesondere die von Martin Bojowald und anderer Forscher, \u00f6ffnen die T\u00fcr zur Vorstellung eines vorherigen Universums<\/strong>. Diese \u00dcberlegungen erweitern unser Verst\u00e4ndnis dar\u00fcber, dass das Universum m\u00f6glicherweise in einem endlosen Zyklus von Expansion und Kontraktion verharrt, einem ewigen Prozess des Ausdehnens und Schrumpfens. Diese Hypothese bietet eine faszinierende Perspektive auf die potenziell zyklische Natur unserer kosmischen Geschichte.<\/p>\n\n\n\n
Wurml\u00f6cher und der Ursprung des Urknalls<\/h3>\n\n\n\n
Quantenkosmologen und Stringtheoretiker erweitern das Verst\u00e4ndnis des Universums, indem sie auch die Zeit vor dem Urknall<\/strong> erforschen. Ihre Arbeit erm\u00f6glicht Einblicke in bisher unzug\u00e4ngliche Epochen und stellt traditionelle Annahmen \u00fcber den Beginn des Kosmos in Frage.<\/p>\n\n\n\n
Eine Theorie besagt, dass \u2013 als Umkehrung des Urknalls \u2013 ein Schwarzes Loch und ein \u201eWei\u00dfes Loch\u201c<\/strong> zusammen ein \u201eWurmloch\u201c<\/strong> bilden k\u00f6nnen und dass der Urknall aus einem Wei\u00dfen Loch hervorgegangen sein k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n
\n\nForscher pr\u00fcfen die Existenz von Wurml\u00f6chern
Copyright: picture alliance \/ CHROMORANGE<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nF\u00fcr Science-Fiction-Fans dienen \u201eWurml\u00f6cher\u201c in Filmen oft als kosmische Br\u00fccken, die entfernte Universumsteile verbinden und somit \u00dcberlichtreisen umgehen, die physikalisch unm\u00f6glich sind. <\/p>\n\n\n\n
In \u201eStar Trek\u201c aus den 1960ern verwendet die Enterprise unter Captain Kirk<\/strong> Wurml\u00f6cher routinem\u00e4\u00dfig zur schnellen Raum\u00fcberbr\u00fcckung. W\u00e4hrend ihre vielf\u00e4ltige Crew unbekannte Ph\u00e4nomene erforscht, blieb die Realit\u00e4t der Wurml\u00f6cher rein hypothetisch.<\/p>\n\n\n\n
\n\nDas Raumschiff Enterprise
Copyright: picture alliance \/ United Archives<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nDoch neueste wissenschaftliche Ans\u00e4tze<\/a> widersprechen nicht l\u00e4nger ihrer Existenz. Einsteins Relativit\u00e4tstheorie von 1916 erlaubt theoretisch Wurml\u00f6cher neben Schwarzen L\u00f6chern, deren Realit\u00e4t inzwischen bewiesen ist \u2013 etwa durch die Nobelpr\u00e4mierte Forschung von Reinhard Genzel 2020.<\/p>\n\n\n\n
J\u00fcngst legten Forscher wie Jose Luis Bl\u00e1zquez-Salcedo ein Modell vor, das mikroskopische Wurml\u00f6cher<\/strong> f\u00fcr m\u00f6glich h\u00e4lt, ohne auf exotische Materie zur\u00fcckzugreifen. Ihre Arbeiten kombinieren Relativit\u00e4ts- und Quantentheorie und deuten an, dass zumindest Elementarteilchen Wurml\u00f6cher durchqueren k\u00f6nnten. <\/p>\n\n\n\n
Doch bis zur Anwendbarkeit auf Raumschiffe bleibt es ein langer Weg, und die vollst\u00e4ndige Erkundung anderer Universen d\u00fcrfte ein unerreichtes Ziel bleiben.Weshalb es dann \u00fcberhaupt zum Urknall kam und was genau in dieser Zeit passierte, dar\u00fcber wird noch heftig spekuliert. <\/p>\n\n\n\n
So kann die Astrophysik zwar die wesentlichen Merkmale einer Entwicklung von z.B. Sternen, Galaxien oder Universen erkl\u00e4ren, nicht aber deren Entstehung. Wissenschaftler verschiedener Disziplinen bem\u00fchen sich weltweit um das Verst\u00e4ndnis des Ursprungs unseres Universums. <\/p>\n\n\n\n
Sie streben danach, das Konzept des \u201eNull-Punkts\u201c<\/strong> zu erl\u00e4utern oder die M\u00f6glichkeit zu erforschen, dass ein solcher Anfangspunkt in der Form, wie wir ihn uns vorstellen, m\u00f6glicherweise nicht existierte.<\/p>\n\n\n\n
Multiversum und Megaversum: Unser Universum im gr\u00f6\u00dferen Kontext<\/h2>\n\n\n\n
Sehr viel popul\u00e4rer als die Theorie vom \u201eBig Bounce<\/strong>\u201c (englisch Gro\u00dfer Aufsprung) sind deshalb Ideen rund um ein Multiversum<\/strong> oder Megaversum<\/strong>, nach denen unser Universum nicht isoliert, sondern ein winziger Teil eines Multi- oder Megaversums ist, in welchem st\u00e4ndig Universen entstehen oder wieder vergehen.<\/p>\n\n\n\n
Ein schwindelerregender Ansatz: Das von uns beobachtbare Universum, dessen Ausdehnung auf etwa 13,8 Milliarden Lichtjahre gesch\u00e4tzt wird, k\u00f6nnte in Wirklichkeit nur ein Bruchteil eines unvorstellbar gr\u00f6\u00dferen kosmischen Gef\u00fcges sein.<\/p>\n\n\n\n
Das Fazit der Forscher ist aber bisher so klar wie ern\u00fcchternd: Obwohl die Idee faszinierend ist, bleibt sie bislang hochgradig theoretisch. Es besteht die M\u00f6glichkeit, dass das Konzept des Multiversums aufgrund seiner Natur \u00fcber die Grenzen unserer derzeitigen wissenschaftlichen Methoden hinaus nicht empirisch beweisbar ist und somit m\u00f6glicherweise ewig im Reich der Hypothesen verweilt.<\/p>\n\n\n\n
Der Urknall und die Entstehung von Raum und Zeit<\/h2>\n\n\n\n
Folgen wir den klassischen Kosmologen, so ist das Universum durch einen singul\u00e4ren \u201eUrknall\u201c<\/strong> entstanden. Er war der Anfang von allem und erst von da an k\u00f6nnen wir von \u201eRaum\u201c und \u201eZeit\u201c sprechen. Vor dem Urknall hat es nichts gegeben.<\/p>\n\n\n\n
Als allgemein g\u00fcltig wird heute angenommen, dass sich die komplette Masse des Universums von heute 10<\/strong>53<\/sup><\/strong> Kilogramm beim \u201eUrknall\u201c in einem einzigen unendlich kleinen \u201eUr-Punkt\u201c, d.h. in einer Singularit\u00e4t, befand.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Obwohl wir uns grunds\u00e4tzlich nur dann etwas vorstellen k\u00f6nnen, wenn es sich in einem gro\u00dfen, ihn umgebenden Raum befindet, muss das nicht so sein; und so war dieser kleine Punkt nirgend worin eingebettet.<\/p>\n\n\n\n
Die Singularit\u00e4t<\/a> wird fromal durch eine r\u00fcckl\u00e4ufige Analyse der Expansion des Kosmos bis zu jenem kritischen Moment hergeleitet, wo Materie- und Energiekonzentrationen ins Unendliche steigen:<\/p>\n\n\n\n
- \n
- Die Mathematiker<\/strong> lassen zur Betrachtung der Anfangssituation des Universums den Radius des Universums gegen Null gehen und erh\u00e4lt damit eine Singularit\u00e4t, d.h. einen unendlich gegen Null strebenden Bruch. Mathematisch bedeutet dies: Das dreidimensionale, stark gekr\u00fcmmte, kompakte, punktf\u00f6rmige Universum war einfach da!<\/li>\n\n\n\n
- Die Physiker<\/strong> sehen die Anfangssituation des Universums und des Urknalls dagegen als den Beginn einer Struktur, die die kleinste Informationseinheit sowie die kleinste kausal sinnvolle L\u00e4nge und Zeiteinheit hat, und den daraus folgenden Herleitungen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Daher stellt der <\/strong>Urknall<\/strong><\/a> nicht eine Explosion innerhalb eines vorbestehenden Raumes dar, sondern den Beginn, aus einer anf\u00e4nglichen Singularit\u00e4t heraus, von\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n
- \n
- Raum<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Zeit<\/strong> und\u00a0<\/li>\n\n\n\n
- Materie<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
in ihrer Gesamtheit.<\/p>\n\n\n\n
\n\nIllustration der Entstehung des Universums aus dem Urknall
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nWegbereiter der Urknall-Theorien<\/h2>\n\n\n\n
Die Idee des Urknalls war es, dass das Universum auseinanderfliegen musste, da es am Anfang zu klein, hei\u00df, dicht und kompakt war.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Der Anfang von Raum und Zeit muss sich in einem unvorstellbaren Chaos abgespielt haben. Die Naturgesetze galten noch nicht, auch Kr\u00e4fte wie Gravitation oder Kernkraft gab es noch nicht; stattdessen trieb eine Art Urkraft<\/strong> den 1032<\/sup> Grad hei\u00dfen Brei auseinander.<\/p>\n\n\n\n
Aus dem \u201eUr-Punkt\u201c heraus begann daher bei extrem hoher Temperatur die Entwicklung des Universums, das sich seitdem ausdehnt und abk\u00fchlt und dessen Expansion weiter anh\u00e4lt. <\/p>\n\n\n\n
Aber wenn uns tiefer in das Reich des Mikrokosmos vorwagen, erreichen die Grenzen der modernen Physik schlie\u00dflich einen Punkt, an dem bekannte und bew\u00e4hrte Naturgesetze nicht mehr anwendbar<\/a> sind.\u00a0<\/p>\n\n\n\n
Dieser Grenzbereich, der in den ersten Momenten nach dem Urknall (zwischen 0 bis 10<\/strong>\u221244 <\/sup><\/strong>Sekunden) liegt und dessen minimale Gr\u00f6\u00dfenordnungen fast unvorstellbar klein sind, wird als \u201ePlanck-\u00c4ra\u201c bezeichnet.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr diese erste Phase des Universums verbleibt daher die minimale zeitliche L\u00fccke, die der Physik nicht zug\u00e4nglich ist. Allerdings gehen unsere heutigen Kenntnisse der Physik schon sehr nah an die kleinste physikalisch sinnvolle Zeitangabe, die sog. \u201ePlanck-Zeit\u201c<\/strong>, n\u00e4mlich bis 10-44<\/sup> Sekunden an den \u201eNull-Punkt\u201c heran. Erst mit dem \u00dcberschreiten der Planck-Zeit nach dem Urknall setzt die Physik ein, wie wir sie verstehen und erkl\u00e4ren k\u00f6nnen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
\u201eV\u00e4ter der Urknall-Theorien\u201c waren<\/strong><\/p>\n\n\n\n
- \n
- Robert Grossetestes<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- James Bradley<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Edwin Powell Hubble<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Georges Lema\u00eetre<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Albert Einstein<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Arthur Eddington<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Stephen Hawking<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Brian P. Schmidt<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Adam Riess und<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Saul Perlmutter.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Die Theorien, die sie sich erdacht, sind ein au\u00dferordentlich komplexes Gedankengeb\u00e4ude von Hypothesen. Es handelt von Dingen, die noch fremdartiger sind, als viele unfassbare Ph\u00e4nomene des Universums, f\u00fcr die sich mitunter nur schwer Worte finden lassen.<\/p>\n\n\n\n
Robert Grossetestes und seine Grundidee eines Urknalls (*vor 1170; \u202009.10.1253)<\/h3>\n\n\n\n
Schon im Jahr 1225 hat der englische Theologe, Philosoph und Bischof von Lincoln Robert Grossetestes<\/strong> in seinem Werk \u201eDe luce\u201c (\u00dcber das Licht) die Grundidee eines Urknalls<\/strong> vorweggenommen.<\/p>\n\n\n\n
\n\nRobert Grossetestes
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nJames Bradley und sein Nachweis der Eigenbewegung der Erde gegen\u00fcber der Fixsternsph\u00e4re, der Bewegung der Erde um die Sonne sowie der Lichtgeschwindigkeit als die absolute Tempogrenze im Universum (*03.03.1693; \u202013.07.1762)<\/h3>\n\n\n\n
Im Jahr 1729 konnte dann der englische Geistliche und Astronom James Bradley<\/strong> (*03.03.1693; \u202013.07.1762) erstmals die Eigenbewegung der Erde gegen\u00fcber der Fixsternsph\u00e4re und die Bewegung der Erde um die Sonne nachweisen.<\/p>\n\n\n\n
Ferner konnte er die Lichtgeschwindigkeit als die absolute Tempogrenze im Universum<\/strong> darstellen: Die Lichtgeschwindigkeit betr\u00e4gt ziemlich genau 1 Milliarde Kilometer in der Stunde!<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Andererseits legt das Licht im Vakkuum innerhalb des 299.792.485ten Teils einer Sekunde 1 Meter, genauer 1 Pariser Urmeter, zur\u00fcck. Mit der Ann\u00e4herung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Objekts an die Lichtgeschwindigkeit steigt der ben\u00f6tigte Energieaufwand f\u00fcr die zus\u00e4tzliche Beschleunigung exponentiell.<\/p>\n\n\n\n
\n\nJames Bradley
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nDies liegt daran, dass die kinetische Energie eines sich beschleunigenden K\u00f6rpers drastisch zunimmt, je n\u00e4her seine Geschwindigkeit an die Lichtgeschwindigkeit heranreicht<\/a>, was einen \u00fcberproportionalen Anstieg zur Folge hat.<\/p>\n\n\n\n
Daher gilt f\u00fcr alle Tr\u00e4umereien der Raumfahrt zu fernen Planeten: Nichts im Universum ist schneller als Licht!<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Selbst \u00c4nderungen der Gravitation und die dabei entstehenden Gravitationswellen bewegen sich \u201enur\u201c mit Lichtgeschwindigkeit fort. Auch einem noch so gut konstruierten Raumschiff wird es daher niemals m\u00f6glich sein, die Lichtgeschwindigkeit zu durchbrechen \u2013 wenn es diese \u00fcberhaupt erreichen kann.<\/p>\n\n\n\n
Edwin Hubble und seine Beschreibung der Spiralgalaxien, der Expansion des Weltalls und der Hubble-Konstante als eine der fundamentalen Gr\u00f6\u00dfen der galaktischen Kosmologie zur Beschreibung der gegenw\u00e4rtigen Expansion des Universums (*20.11.1889; \u202028.09.1953)<\/h3>\n\n\n\n
Edwin Hubble<\/strong> (*20.11.1889; \u202028.09.1953), nach dem auch das bekannte Teleskop benannt ist, war ein US-amerikanischer Astronom und der erste, der entdeckt hat, dass es nicht nur unsere Galaxie, die Milchstra\u00dfe, sondern auch noch andere Galaxien gibt.<\/p>\n\n\n\n
Er klassifizierte die Spiralgalaxien, befasste sich mit der Expansion des Weltalls und entdeckte die Hubble-Konstante als eine der fundamentalen Gr\u00f6\u00dfen der galaktischen Kosmologie zur Beschreibung der gegenw\u00e4rtigen Expansion des Universums<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
\n\nEdwin Hubble
Quelle: Wikipedia<\/a>
<\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nGeorges Edouard Lema\u00eetre als eigentlicher Begr\u00fcnder der \u201eUrknall-Theorie\u201c (*17.07.1894; \u202020.06.1966)<\/h3>\n\n\n\n
Als eigentlicher Begr\u00fcnder der \u201eUrknall-Theorie\u201c<\/strong> gilt schlie\u00dflich der belgische Theologe, katholische Priester und Astrophysiker Georges Edouard Lema\u00eetre<\/strong><\/a> (*17.07.1894; \u202020.06.1966), der die Beobachtungsdaten von Edwin Hubble<\/strong> im Sinne der Sch\u00f6pfungsgeschichte der katholischen Kirche zu interpretieren versuchte.<\/p>\n\n\n\n
\n\nGeorges Edouard Lema\u00eetre (1935)
Quelle: Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n1931 hat er f\u00fcr den hei\u00dfen Anfangszustand des Universums den Begriff \u201ePrimordiales Atom\u201c<\/strong> oder \u201eUr-Atom\u201c<\/strong> gepr\u00e4gt. Das Konzept des Ur-Atoms umfasst die Vorstellung, dass s\u00e4mtliche Materie, die aktuell im Universum existiert, einst in einem extrem verdichteten Zustand existierte, so dicht, dass Licht nicht entweichen konnte. Sp\u00e4ter erhielt diese Theorie von Kritikern die Bezeichnung \u201eUrknalltheorie\u201c<\/strong> oder \u201eBig Bang\u201c<\/strong>, einen Namen, der ironisch gemeint war, aber sich dennoch durchsetzte.<\/p>\n\n\n\n
\u2013 Auf einer Tagung im November 1951 nahm die P\u00e4pstliche Akademie der Wissenschaften tats\u00e4chlich Lema\u00eetres Theorie an. In einer abschlie\u00dfenden Rede erkl\u00e4rte Papst Pius XII. <\/strong>(1876-1958), dass der durch den Urknall zeitlich bestimmbare Beginn des Universums aus einer g\u00f6ttlichen Sch\u00f6pfung hervorgegangen sei.<\/p>\n\n\n\n
Albert Einstein (*14.03.1879; \u202018.04.1955)<\/h3>\n\n\n\n
Der n\u00e4chste, der nach Isaac Newton<\/strong> (*25.12.1642; \u202020.03.1726) unser Weltbild der Physik und der physikalischen Zusammenh\u00e4nge tiefgreifend revolutioniert hat, war Albert Einstein<\/strong> (*14.03.1879; \u202018.04.1955).<\/p>\n\n\n\n
Allerdings sah er zun\u00e4chst nicht wie ein besonders vielversprechender Kandidat daf\u00fcr aus. Denn er vermasselte seine Aufnahmepr\u00fcfungen f\u00fcr die Universit\u00e4t und begann zun\u00e4chst, in einem Patentamt zu arbeiten. Dann aber erkannte er, dass Innovation f\u00fcr die akademische Arbeit unerl\u00e4sslich ist und er lie\u00df sich auf Dinge ein, die noch niemand erforscht hatte. Und so machte er nebenbei mit seiner physikalischen Forschung Ernst und ver\u00f6ffentlichte 1905 einen Bericht, der die Welt komplett ver\u00e4ndern sollte.<\/p>\n\n\n\n
Ihm wurde 1921 der Nobelpreis f\u00fcr Physik verliehen<\/a>, als Anerkennung \u201ef\u00fcr seine Beitr\u00e4ge zur theoretischen Physik und insbesondere f\u00fcr die Entdeckung des photoelektrischen Effekts\u201c<\/em>.<\/p>\n\n\n\n
Er gilt als der ber\u00fchmteste Physiker aller Zeiten, obwohl er wohl immer zu den bescheidensten Wissenschaftsstars aller Zeiten geh\u00f6ren wird: 1952, 3 Jahre vor seinem Tod, schrieb er: \u201eIch habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig.\u201c<\/em> Noch heute verbindet ihn sein fr\u00f6hliches Motto mit den Trends und Technologien in der Start-up-Welt:<\/p>\n\n\n\n
\u201eMehr als die Vergangenheit interessiert mich die Zukunft, denn in ihr gedenke ich zu leben.\u201c<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n
\n\n<\/figure><\/div><\/div>\n\n\n\n\n<\/figure><\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\nAlbert Einstein
Quelle: Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\nGemeinsam mit Sir Arthur Stanley Eddington<\/strong><\/a>, dem ersten Kosmologen, dem die Modellierung des inneren Aufbaus von Sternen gelang, lehnte er zun\u00e4chst die \u201eUrknall-Theorie\u201c<\/strong> von Georges Lema\u00eetre ab.<\/p>\n\n\n\n
Erst nach Jahrzehnten konnte Lema\u00eetre Einstein von der Richtigkeit seiner Theorie \u00fcberzeugen. Albert Einstein hat sodann mit seinen \u201eRelativit\u00e4tstheorien<\/strong>\u201c zur Struktur von Materie, Raum und Zeit sowie zum Wesen der Gravitation das zuvor geltende newtonsche Weltbild ma\u00dfgeblich ver\u00e4ndert und dazu beigetragen, wie wir das Universum heute verstehen.<\/p>\n\n\n\n
Am 27. September 1905 publizierte Albert Einstein seine geniale Arbeit \u201eZur Elektrodynamik bewegter K\u00f6rper\u201c<\/em><\/strong>, die seine \u201eSpezielle Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/em><\/strong> (kurz SRT) enth\u00e4lt. 1916 ver\u00f6ffentlichte er dann seine \u201eAllgemeine Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/strong>, mit der er das Weltbild der Physik tiefgreifend ver\u00e4nderte.<\/p>\n\n\n\n
Obwohl die Namen \u00e4hnlich klingen, unterscheiden sich die Spezielle und die Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie grundlegend:<\/p>\n\n\n\n
- \n
- Einsteins Spezielle Relativit\u00e4tstheorie<\/strong> (SRT) zeigt auf, dass Raum und Zeit sowie physikalische Eigenschaften wie Energie sich relativ zur Geschwindigkeit eines Beobachters, insbesondere nahe der Lichtgeschwindigkeit, ver\u00e4ndern. Ganz kurz gefasst besagt diese Theorie, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant ist<\/a>. Auch wenn ein Beobachter sich unterschiedlich schnell bewegt, die Lichtgeschwindigkeit bleibt gleich. Das bedeutet: Wenn jemand sich sehr schnell bewegt, dann wird f\u00fcr ihn die Zeit langsamer.<\/li>\n\n\n\n
- Mit der Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie<\/strong> (ART) revolutionierte Einstein das Verst\u00e4ndnis von Gravitation<\/a>. Er stellte dar, wie Materie und Energie die Struktur von Raum und Zeit beeinflussen, indem sie eine Kr\u00fcmmung der vierdimensionalen Raumzeit erzeugen. Mit ihr lassen sich erkl\u00e4ren:
– der Urknall
– das Alter und die stetige Ausdehnung des Universums und
– die sichtbare und Dunkle Materie (Schwarzen L\u00f6cher) des Universums.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\nBei seinen Theorien ging Einstein im Wesentlichen von 2 Annahmen aus:<\/p>\n\n\n\n
- \n
- dem Relativit\u00e4tsprinzip<\/strong>, dem zufolge die Naturgesetze f\u00fcr alle Beobachter dieselbe Form haben und es unm\u00f6glich ist, einen bevorzugten oder absoluten Bewegungszustand irgendeines Beobachters oder Objekts festzustellen, sowie<\/li>\n\n\n\n
- der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit<\/strong> mit der Konsequenz, dass sich Materie im Vakuum niemals schneller als Licht durch den Raum bewegen kann<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Einsteins \u201eSpezielle Relativit\u00e4tstheorie\u201c (SRT) und seine ber\u00fchmteste Formel der Wissenschaftsgeschichte: E = mc\u00b2<\/h4>\n\n\n\n
Bereits als Kinder haben wir aus der biblischen Sch\u00f6pfungsgeschichte gelernt, dass als erstes das Licht und mit ihm der erste Tag erschaffen wurde.<\/p>\n\n\n\n
Auch in der naturwissenschaftlichen Sch\u00f6pfungsgeschichte stand am Anfang der Zeit Licht, als sich ein Feuerball aus Licht und Materie zum Universum formte.<\/p>\n\n\n\n
Albert Einstein erkannte 1905, dass auf dem tiefsten Niveau des Universums alles aus Licht und Energie besteht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
In seiner \u201eSpeziellen Relativit\u00e4tstheorie\u201c<\/strong> wies er zudem nach, dass die Zeit relativ ist. Dies ist eine Idee, die f\u00fcr die meisten Menschen ziemlich schwer zu begreifen ist, weil sie unseren allt\u00e4glichen Erfahrungen widerspricht. Eine Sekunde dauert nun mal eine Sekunde, egal, was wir mit der Uhr anstellen.<\/p>\n\n\n\n
Trotzdem hatte Einstein recht und seine Theorie hatte riesigen Einfluss auf das Verst\u00e4ndnis von Licht, Schwerkraft und dem Universum selbst. Im Rahmen seiner Speziellen Relativit\u00e4tstheorie definierte er das Naturgesetz, dass Energie und Masse eines K\u00f6rpers im Vakuum \u00e4quivalent sind. Er hielt diese Erkenntnis in der ber\u00fchmtesten Formel der Wissenschaftsgeschichte<\/strong> fest:<\/p>\n\n\n\n
E = mc\u00b2<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
Diese Formel bedeutet, dass die Energie \u201eE\u201c gleichzusetzen ist mit der Masse \u201em\u201c multipliziert mit dem der Lichtgeschwindigkeit \u201ec\u201c zum Quadrat, oder dass die Masse und die Ruheenergie eines Objekts zueinander proportional sind.<\/p>\n\n\n\n
Jede Masse ist auch gleichzeitig Energie und jede Energie ist auch Masse.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Im Prinzip gibt es f\u00fcr diese Gleichung noch eine andere Variante, n\u00e4mlich: E = hv<\/strong>. Dabei steht das \u201eh\u201c f\u00fcr die sog. Plank-Konstante, die Licht in Energie \u00fcbersetzt, und der griechische Buchstabe \u201ev\u201c (\u201en\u00fc\u201c) f\u00fcr die Frequenz von Licht. Dies ist die einfachste Gleichung der Quantentheorie, deren Begr\u00fcnder der deutsche Physiker Max Planck<\/strong> (*23.04.1858; \u202004.10.1947) war.<\/p>\n\n\n\n
In den kleinsten Dimensionen, z.B. in Atomen, kann Energie in Form von Licht immer nur in bestimmten Energieeinheiten, den sog. Lichtquanten, abgegeben bzw. aufgenommen werden.<\/p>\n\n\n\n
Licht ist also auch Energie und je h\u00f6her die Frequenz, desto h\u00f6her die Energie.<\/strong> Materie und Licht sind Energien und k\u00f6nnen ineinander umgewandelt werden.<\/p>\n\n\n\n
Einstein fand heraus, dass sich Licht bei hohen Energien manchmal wie ein Teilchen verh\u00e4lt. Dann sprechen wir von Photonen<\/strong>, kurzen Wellenpaketen, in denen das Licht weiterhin schwingt, die aber wie kleine Lichtp\u00e4ckchen durch den Raum schwirren.<\/p>\n\n\n\n
Die sog. Masse-Energie-\u00c4quivalenz<\/strong> ebnete theoretisch den Weg f\u00fcr die Atomkraftnutzung. Jedoch, entgegen einem popul\u00e4ren Missverst\u00e4ndnis, war diese Prinzip bei der Konstruktion der Atombombe und dem Fortschritt in der Kernenergietechnologie eher von sekund\u00e4rer Bedeutung.<\/p>\n\n\n\n
In Disziplinen wie der Kernphysik, der Elementarteilchenphysik und der Astrophysik wird die \u00c4quivalenz von Masse und Energie besonders deutlich. So ist die Masse von Atomkernen aufgrund der bei ihrer Entstehung freigesetzten Bindungsenergie geringf\u00fcgig geringer \u2013 etwa 1 % kleiner \u2013 als die Summe der Massen ihrer ungebundenen Bausteine.<\/p>\n\n\n\n
- der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit<\/strong> mit der Konsequenz, dass sich Materie im Vakuum niemals schneller als Licht durch den Raum bewegen kann<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
- Mit der Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie<\/strong> (ART) revolutionierte Einstein das Verst\u00e4ndnis von Gravitation<\/a>. Er stellte dar, wie Materie und Energie die Struktur von Raum und Zeit beeinflussen, indem sie eine Kr\u00fcmmung der vierdimensionalen Raumzeit erzeugen. Mit ihr lassen sich erkl\u00e4ren:
- James Bradley<\/strong><\/li>\n\n\n\n
- Zeit<\/strong> und\u00a0<\/li>\n\n\n\n
- Die Physiker<\/strong> sehen die Anfangssituation des Universums und des Urknalls dagegen als den Beginn einer Struktur, die die kleinste Informationseinheit sowie die kleinste kausal sinnvolle L\u00e4nge und Zeiteinheit hat, und den daraus folgenden Herleitungen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
- gehen die klassischen Kosmologen<\/strong> (bislang)<\/em> davon aus, dass das Universum durch einen singul\u00e4ren Urknall entstanden ist und es davor nichts gegeben hat.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n