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DIE GESCHICHTE VON DER EXPANSION DES UNIVERSUMS

Manchmal glauben Forscher etwas nur deshalb, weil die Annahmen, auf denen dieser Glaube beruht, alt genug sind. Ein treffendes Beispiel ist die Idee der Expansion des Universums:

Als Einstein 1917 das Universum mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie beschrieb, ging er selbst noch von einem statischen Universum aus. Die heute allgemein anerkannte Idee der Expansion kam erst später ins Spiel, nämlich durch den amerikanischen Astronom Edwin Hubble. Er interpretierte die damals neuen Messergebnisse, die nachwiesen, dass die Spektrallinien des Lichts von weit entfernten Galaxien ins Rote, also in Richtung größerer Wellenlängen verschoben waren, als eine Form des Dopplereffekts: Die Objekte müssten sich demnach von uns entfernen. Die Rotverschiebung war entdeckt und gedeutet. Und die Deutung lautete: Das Universum dehnt sich aus.

Expansion? Lasst uns mal nachmessen!

Als diese Annahme etwa 80 Jahre alt war, entdeckten Forscher eine bedeutungsvolle Ungereimtheit in ihren Messdaten: Durch die enorme Leistungsfähigkeit des fantastischen Hubble-Weltraumteleskops konnten in den 1990ern große Mengen der seltenen Supernova-Explosionen beobachtet und ausgemessen werden. Diese Phänomene lassen unter anderem relativ genaue Entfernungsmessungen zu. Sie geben uns also, grob gesprochen, die Gelegenheit, die Genauigkeit beim Vermessen des Universums erheblich zu verbessern. Die Forschergruppen, die das erreichten, erhielten völlig zu Recht 2011 den Physik-Nobelpreis.

Allerdings: Die Daten, die sie gesammelt hatten, stimmten überhaupt nicht mit dem allgemein akzeptierten Standardmodell der Kosmologie überein! Weit entfernte Supernovae leuchteten schwächer, als das Modell des expandierenden Universums voraussagte.

Also was tun? Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder vereinfachen oder verkomplizieren. Vereinfachen bedeutet: Da das theoretische Modell offenbar im Kern nicht stimmt, muss es hinterfragt werden, um ein Modell zu finden, das die Realität besser abbildet. Verkomplizieren bedeutet: Man fügt dem Modell einfach solange neue Gleichungen und theoretische Anhängsel hinzu, bis es wieder passt. Die meisten Wissenschaftler neigen in solchen Zweifelsfällen zur letzteren Methode. Auch wenn die Wissenschaftsgeschichte zeigt, dass sie selten Recht behalten.

Die Lösung liegt im Dunkeln

In diesem konkreten Fall hätte man im Sinne der Vereinfachung eigentlich die Interpretation der beobachteten Rotverschiebung als eine Art Dopplereffekt hinterfragen müssen: Stimmt es vielleicht gar nicht, dass im Universum eine Expansion stattfindet? Aber die Annahme war ja schon 80 Jahre alt, also konnte sie ja wohl nicht falsch sein!

Stattdessen fügten findige Wissenschaftler im Sinne der Verkomplizierung eine ominöse, „beschleunigende“ Kraft ein: Die Idee der „dunklen Energie“, die die Expansion des Universums verstärken soll, wurde eingeführt und in Mathematik gegossen. So stimmten die gemessenen Daten wieder ganz gut mit der Theorie von der Expansion überein. Auch wenn damit neue, mit nichts begründete, gleichsam „künstliche“ Konstanten in die Gleichungen eingefügt werden mussten und natürlich auch neue theoretische Fragen aufgeworfen wurden, an denen die Kosmologie heute noch knabbert.

Der Witz an dieser Sache ist: Die Messdaten stimmen hervorragend mit dem Modell eines Universums überein, das keinerlei Expansion erfährt, sondern statisch ist. Und die Theorie der Expansion fußt ja alleine auf der Interpretation der Rotverschiebung als Dopplereffekt „fliehender“ Materie.

Was wäre, wenn die Rotverschiebung eine ganz andere Ursache hat?

Diese Frage sollten wir stellen dürfen. Aber wenn Sie das tun, dürfen Sie eines ganz sicher erwarten: einen Sturm der Entrüstung!

Übrigens gibt es eine sehr plausible alternative Erklärung für die Rotverschiebung. Sie geht sogar auf Einstein selbst zurück und wurde 1957 von Robert Dicke ausformuliert. In meinem Buch „Einsteins verlorener Schlüssel“  erkläre ich diesen heute vergessenen Ansatz genauer.

5 Gedanken zu „DIE GESCHICHTE VON DER EXPANSION DES UNIVERSUMS“

  1. Hallo Herr Unzicker,
    ich habe nochmal eine Frage zu „Einsteins verlorener Schlüssel“ und die faszinierenden Konsequenzen daraus:
    Auf S.191 fassen Sie die Quintessenz des neuen Weltbildes,
    durch die mit der Zeit abnehmende Lichtgeschwindigkeit,
    so zusammen:

    1. „Wie gezeigt, dehnt sich der Kosmos nicht wirklich aus.
    Alle Materie befindet sich im Wesentlichen in Ruhe,
    nur das Licht, das gar nicht anders kann als sich auszu-breiten, erweitert so dauernd den Horizont des Universums, der zu schier unglaublicher Größe angewachsen ist.

    2. „…dann war die Ausdehnung des Universums irgendwann in der fernen Vergangenheit nur so groß wie die des Protons.
    Man könnte diesen Zustand t = 1 als „Einteilchen Urknall“
    bezeichnen, denn das Universum bestand damals gerade
    aus einem Elementarteilchen. Gleichzeitig bedeutet dies,
    dass die damalige Dichte des Universums gerade der
    Dichte der Atomkerne entsprach.“

    3. auf S.194 „…dass das Universum zur Zeit des Einteilchen-Urknalls nur aus Elementarteilchen bestand – sie füllten den Kosmos ohne Zwischenräume aus.“

    Pkt. 1. sagt mir, dass die kosmische Evolution – die Zunahme von Raum (Ausdehnung), Zeit (Alter), Masse (Teilchen) und Gravitation – nur auf der Zunahme des Horizonts im Universum (mit seinen Auswirkungen) beruht. Das wäre eigentlich nur eine „scheinbare“ Entwicklung, oder ?
    Pkt. 2. spricht von der Einteilchen-Ursprungsgröße des Universums (1 Proton) und der dazugehörenden Dichte des Universums = Dichte der Atomkerne.
    Pkt. 3 …dass das Universum zur Zeit des Einteilchen-Urknalls (lückenlos) nur aus Elementarteilchen bestand…

    Mein Bild daraus ist, dass materiell immer schon alles da gewesen ist (nichts neu geschaffen, aber umgewandelt wird), mit der Zeit, begrenzt durch die Lichtgeschwindigkeit, aber immer weiter miteinander „verbunden“ und so ständig weiterentwickelt wird .
    Bekämen Zeit und Raum dann nicht eine Verbindung zu Materie oder „dem Sein an sich“, die bisher nicht angedacht ist, eine aktive Katalysatorfunktion, oder ?
    Vielleicht können Sie mir dazu etwas erhellendes sagen.

    freundliche Grüße
    Bernhard Dujka

    1. Sie geben das richtig wieder. Meines Erachtens hat diese Modell eine bestechende EInfachheit in den Konzepten – es erklärt sowohl die kosmische Rotverschiebung als Notwendigkeit, als auch die Dichte der Kerne, die nicht nur eine willkürliche Größe hat, sondern eine tiefe Verbindung
      zwischen Kosmologie und Atomphysik (Dirac) herstellt. Über den „Einteilchen-Urknall“ kann man sich natürlich viele Gedanken machen, aber
      die Implikationen sind mir auch noch nicht ganz klar. Ziel wäre es, weitere Phänomenologie zu erklären, z.B. einen Grund dafür zu finden, warum denknotwendig
      elektromagnetische Erscheinungen auftreten.

  2. Herr Unzicker , ich merke mein Resüme könnte ich klarer fassen:
    Mein Bild für dieses Universum wäre, dass materiell immer schon alles da gewesen ist (wird ggf. ständig umwandelt).
    Mit der „Zeit“ wurde + wird, begrenzt durch die Licht-geschwindigkeit, immer mehr Raum erschlossen + damit Materie und deren Wirkung miteinander „verbunden“.
    Dieser ständig wachsende, gegenseitige Einfluss könnte Teil dieser Entwicklung sein. Es bleibt die Frage, was diese ständige Erweiterung – von Anfang – an ursächlich bewirkt ?

    Gruß B. Dujka

    1. Hallo,

      vielen Dank für Ihr anhaltendes Interesse. Wenn man an Grundlagen denkt, halte ich den in Kap. 11 angedeuteten Weg für am meisten versprechend.
      Man müsste auch eine Erklärung für die Existenz von h und c finden.

      Viele Grüße

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