Wolfgang Korsus Dipl.-Ing. NT, Astrophysiker
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Inflation……sagen wir eindeutig besser
„Die kosmische Inflation“
Vor etwa dreißig Jahren hat der amerikanische Kosmologe Alan Guth ein hervorragendes Modell vorgeschlagen.
Ich versuche es zu erklären, denn ich habe dieses Modell selbst theoretisch und gedanklich immer häufiger nachvollzogen und bin überzeugt, daß dieses Model nicht nur eine Hypothese ( Aussage, deren Gültigkeit man für möglich hält, die aber nicht bewiesen oder verifiziert ist ) ist, sondern ……..so ist es tatsächlich gewesen. Denn das Lebewesen Mensch gab es noch nicht also kann es nie bewiesen werden.
Wenn man sich entschließt irgendetwas zu messen, so sollte man nachdenken und sich fragen : was ist mein Bezugspunkt ? Es ist eine Null !…….denn die Höhe von Bergen wird „über dem Meeresspiegel“, die Tiefe von Ozeanen „unter dem Meeresspiegel“ gemessen. Demnach ist der Mount Everest 8900 Meter hoch und der höchste Berg der Erde. Der Vulkan Mauna Kea auf Hawaii erhebt sich aber 10.000 Meter über dem „Meeresboden“ – eigentlich ist doch er der größte Berg der Erde. …….Denkste !!!
Noch ein Beispiel :
Man stelle sich einen gestauten Fluss vor: Stromaufwärts ist der Wasserpegel sehr viel höher als stromabwärts. Hier sage ich : Dieser Höhenunterschied ergibt einen entsprechenden Unterschied an potentieller Energie und die kann man benutzen um ein Kraftwerk zu betreiben, welches durch die herabstürzenden Wassermengen Elektrizität erzeugt.
Das sagt aus, wenn der Übergang von einem Energieniveau zu einem anderen sehr plötzlich stattfindet wird dabei Energie freigesetzt. Bei der von mir schon erwähnten kosmischen Inflation kann man sich gut vorstellen, dass das gesamte heutige Universum ursprünglich aus einer kleinen Blase extrem heißer Materie bestand, kausal war sie zusammenhängend und im thermischen Gleichgewicht. Nur der Grundzustand, also der Bezugspunkt, lag damals weit unter unserem heutigen. Diese Urblase dehnte sich aus, kühlte allmählich ab und wurde dadurch an einen kritischen Punkt gebracht.
Aber es muß zusätzlich gesagt werden bei dem genannten Vorgang dehnte sich der Raum in sehr kurzer Zeit extrem aus, denn das besagt der Terminus „Inflation“. Ich hatte erwähnt das die Materie vor der Ausdehnung im thermischen Gleichgewicht war, so blieb sie in dem entsprechenden Zustand ebenfalls nach dem Auseinanderbrechen in kausal „unzusammenhängende“ Bereiche. Die Inflationstheorie erklärt sich selbst wie schon erwähnt zu der Tatsache, dass man heute in allen Bereichen des Himmels die gleiche Hintergrundtemperatur misst.
Zur Inflation gibt es auch einfache Erklärungen und ich versuche es mal auf diesem Wege. Es geht los : vor der Inflation waren alle Teilnehmer im gleichen „Kübel“,…
das bedeutet für die Informationen, sie stimmten sich ab. Also blieben sie im nachfolgenden Übergang erhalten. Es war also ein Informations- Übergang vom höheren zum tieferen Niveau.
Und dadurch wurde viel Energie freigesetzt; diese „dunkele Energie“ durchdringt das (unser) ganzes Universum. Diese Energie war bisher und bleibt weiterhin der Motor für die Expansion. Selbst die „kosmische“ Inflation erklärt bestenfalls wie in der berechneten äußerst kurzen Zeit ein heißes, expandierendes Universum entstehen konnte.
Jedoch darf ich nicht vergessen darauf hinzuweisen ….der Ursprung der für diesen Vorgang notwendigen Bedingungen bleibt weiterhin im Dunkeln.
So wird es ewig bleiben denn der wirkliche Anfang von allem bleibt weiterhin jenseits der Wissenschaft und damit ewig im Dunkeln.
Die, ich nenne sie „postinflationäre“ Entwicklung, hängt dann, wie ich schon erwähnt habe von dem Zusammenspiel von Schwerkraft und dunkler Energie ab. Es sei ebenfalls erwähnt, wie auch immer es weitergehen mag, heute immernoch dehnt sich jedenfalls alles zunehmend aus.
Nur denkt immer daran, diese Ausdehnung ist keine „Explosion“, die z.B. Trümmer in einen leeren Raum schleudert. Der Raum entstand erst im Urknall, und es ist der Raum selbst, der hinausgeschleudert wird. Ich finde bestimmt einen besseren Vergleich wie man das heutige Universum darstellen kann, nämlich so wie es schon oft beschrieben worden ist. Jetzt folgt das vielleicht schon bekannte Beispiel mit dem Kuchen …….
…..unser heutiges Universum läßt sich wie Rosinen in einem Kuchenteich vorstellen. Dieser ist schon einige Zeit im Backofen gewesen und der Kuchen „geht auf“.
Jeder weiß was passiert wenn ein Kuchen aufgeht, ….dann bemerken alle Rosinen etwas ganz bestimmtes, nämlich die benachbarten Rosinen entfernen sich immer weiter voneinander weg. Der Teig zwischen den Rosinen ist dem Raum gleichzusetzen und für die Vorstellung von Ausdehnung ist es egal, wie viel Teig es gibt und ob er irgendwo aufhört.
So, zurück zur Kosmologie, denn ganz ähnlich war auch die Urmaterie des frühen Universums nicht an einem Punkt im Raum konzentriert. Wir sehen nur den Teil des Universums, dessen Licht uns in 14 Milliarden Jahren erreicht hat, und dieser Teil war tatsächlich räumlich lokalisiert. Was es außerhalb dieses Bereichs gab und noch gibt, das können wir einfach nicht sagen, jedenfalls heute nicht. Fragen wir uns, müsste aber nicht wenn wir nur lange genug warten, das Licht aus diesen zurzeit noch unerreichbaren Regionen bei uns eintreffen?
Das ist, wie wir heute wissen, nicht der Fall. Wir können Hubbles Gesetz benutzen, um zu berechnen, wie weit entfernt von uns ein Stern sein muss, damit er aus unserer Sicht mit mehr als Lichtgeschwindigkeit entschwindet. Wie wir gleich sehen werden, heißt das nicht, dass dieser Stern selbst sich irgendwo mit Überlichtgeschwindigkeit fortbewegt, was der Relativitätstheorie widersprechen würde. Es bedeutet vielmehr, dass sich der Teil des Raums, in dem er sich befindet, durch die Expansion des Universums von unserem so schnell entfernt. Das Hubble’sche Gesetz gibt ja an, wie schnell entfernte Raumbereiche entschwinden; mit dem angegebenen Wert der Hubble-Konstante erreicht diese Expansion Lichtgeschwindigkeit bei einer Entfernung von 14 Lichtjahren. Ein Stern, der heute so weit von uns entfernt ist, entschwindet, zusammen mit seiner Umwelt, mit mehr als Lichtgeschwindigkeit, und kein Signal von ihm wird uns je erreichen. Es gibt einen absoluten kosmischen Horizont :
„Das absolute Jenseits“
Ja ich denke es, werde es auch sagen und lehne mich direkt an meinen letzten Satz des vergangenen Kapitels an.
Der hieß: „Es gibt einen absoluten kosmischen Horizont“……….auf der gegenüberliegenden, anderen Seite !!!!!!!!!
Die Menschheit die es noch gibt und ebenso noch geben wird, muß einfach davo ausgehen : Das um mehr als 14 Milliarden Lichtjahre entfernte Universum ist für immer nicht erreichbar. Einfach gesagt und auch bewiesen, wir können „den dort falls vorhanden seienden Wesen“ keine Signale senden und auch „Keine“ von dort empfangen, ….basta !
Stellt Euch vor wir sind halt auf einer „Hubble-Kugel“, das ist auf die 14 Milliarden Lichtjahre Radius beschränkt oder besser noch, geistig völlig unbeweglich. Noch ein Tiefschlag….das ist nur geltend zu machen für uns, speziell hier auf unserem Fliegenschiss großen Planeten. Ein entsprechend ferner Stern hat selbstverständlich seine, ich sage ruhig mal eigene „Hubble-Kugel“. Deren „Hu-Ku“ deckt vielleicht einen für uns fremden Teil des Universums, der mit unserem gemeinsame Bereiche haben kann, aber nicht unbedingt haben muss, ab.
Verstanden… ???
Im Universum sind bestimmt mehr „Hubble-Kugeln“, nur sicher wissen wir, wir haben eine absolute „Lichtgeschwindigkeit-Grenze“ ! ….und unsere Kommunikationsfähigkeit stößt halt an diese absolute Grenze. Ich nenne sie deshalb auch gern unsere „
„ Kommunikationsfähigkeit-Grenze“
Auch eine Rückkehr zu einem Einwand kann interessant sein, er heißt :
— nichts kann sich mit mehr als Lichtgeschwindigkeit entfernen —
Und das ist wahrlich richtig. Denn habt Ihr liebe Leser schon mal gehört, dass man von einem Lichtstrahl etwa weglaufen kann? Aber ein zusätzlicher Aspekt tritt jetzt ins Spiel, es ist die Ausdehnung des Raumes !
Ein Beispiel in Kürze: ein weit entfernter Stern emittiert ein Lichtsignal, und dieses startet in unsere Richtung und das mit universeller Lichtgeschwindigkeit. Während es also „dahinfliegt“ dehnt sich jedoch der Raum aus, und sollte diese Ausdehnung sich rasch genug vollziehen, so wird das Lichtsignal uns nie erreichen.
Betrachten wir das mal aus der Sicht anderer Sterne, schon kommt wieder Hubbles Gesetz ins Spiel, denn es sagt nicht aus, dass ein ferner Stern einfach von uns wegläuft. Aus der Sicht anderer Sterne in seiner Umgebung ist der absolut stationär.
Denn wo immer auch ein Lichtsignal vorbei huscht, besser kommt, messen dortige Beobachter die Lichtgeschwindigkeit. Ich vergleiche das Lichtsignal gern ein bisschen mit einer älteren Blindschleiche sie kriecht durch einen aufgehenden Kuchenteig von einer Rosine zur nächsten. Jeder Beobachter solch eines Szenarium sieht die Schleiche mit Standard- Geschwindigkeit kriechen, aber zu bedenken ist, der Kuchen geht in der Zwischenzeit auf, und wenn das schnell genug passiert, wird die arme Schleiche die nächste Rosine niemals erreichen. Ich bemerke jetzt, nach sicherem Lesen der kleinen Schleichen-Geschichte : in der kosmischen Inflation war es der Raum, der sich so plötzlich ausdehnte – in genügend eingeschränkten lokalen Bereichen bewegte sich nichts schneller als Licht.
Ich frage jetzt, „Ist die Hubble-Konstante wirklich konstant“ , dann ist „unsere Hubble-Kugel“ in der Tat die Grenze unseres Universums. Alle Bereiche des Universums, die sich kurz nach dem Urknall außerhalb unserer Hubble-Kugel befanden, sind danach für uns unerreichbar und werden es auch immer bleiben. Diese Bereiche entfernten sich schon damals von uns mit „mehr als Lichtgeschwindigkeit“ und wurden seitdem sogar noch beschleunigt.
Betrachten wir jetzt mal einen Stern der kurz nach dem Urknall gerade noch innerhalb unserer Hubble-Kugel entstanden ist? Wie stellt sich die Sachlage in diesem Fall dar ?
In seiner direkten Umgebung liegt die Ausdehnungsgeschwindigkeit aus unserer Sicht, unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Aber es ist zu bemerken das seine Ausdehnungsrate weiter anstieg und sie überschritt kurze Zeit später die Lichtgeschwindigkeit. Was passierte, den Stern verließ das Licht, aus unserer Sicht ging in dem Augenblick halt der Stern aus, er verschwand sogar damit aus unserer Welt.
Das Licht hingegen, das er kurz zu vor noch emittiert hatte, durchquert aber weiter den Raum, und wenn es uns dann endlich erreicht, ist der Stern, von dem es stammt, schon weit, weit und noch weiter außerhalb unserer Welt.
<< Das ist für uns das absolute,ja, absolute „Jenseits“. >>
Wir machen eine sehr kleine wissenschaftliche Reise zu dieser Frage:
Wie weit ist der Stern entfernt wenn kurz nach dem „Urknall“ein Signal von der Erde ? ???? ausgesandt wurde? ( natürlich macht es nur Sinn wenn sie halt schon existierte)
……wie weit ist es (Signal) dann bis heute gekommen? Einfache Rechnung: Für ein statisches Universum wäre das die Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit dem Alter des Universums, also etwa 14 Milliarden Lichtjahre.
Aber die von mir beschriebene Expansion macht die Entfernung bedeutend größer, so hat es auch die Schleiche bei ihrer Reise durch den Kuchenteig bemerkt. Wenn also die Beschleunigung der Ausdehnung konstant bleibt, führt das auf 42 Milliarden Lichtjahre, das Dreifache der statischen Entfernung (ich nehme noch Stellung in der Anmerkung B4)
Somit sage lch aus, sind die fernsten Sterne, die von der Wissenschaft beobachten werden können, extrem weiter entfernt als Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit dem Universum-Alter.
Nach meiner Beurteilung ist die Entfernung geringer gewesen, nämlich noch innerhalb unserer Hubble-Kugel, als sie das heute von uns empfangene Licht ausgestrahlt haben. Sie waren uns noch viel näher, dichter bei uns. Es ist einfach gesagt eine Lichtreise gewesen besondere Art, denn gleichzeitig expandierte das Universum. Man könnte die heutige Entfernung auch eine Kombination von Lichtreisezeit und Raumexpansion nennen. Der fernste Stern, den wir heute sehen, ist nun schon 42 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Unter der Voraussetzung, dass es ihn, den Stern noch gibt – das aber werden wir nie erfahren.
Ich bin geneigt nun einen Satz los zu werden der so manch einem Philosophen auf der Zunge liegt. Aber ich sage ihn trotzdem :
Im Unterschied zu ihnen wissen wir Astros nur, dass es einen Anfang gab und dass der unserer Forschung zugängliche Bereich irgendwo aufhört.
Was ist dahinter? In der heutigen Kosmologie besteht die Grenze nur im Auge des Betrachters. An dieser imaginären Kugel, 14 Milliarden Lichtjahre entfernt, gibt es nichts Besonderes, keine Unstetigkeit, keine große Mauer; es gibt keinen Grund anzunehmen, dass sich die Welt dahinter ändert. Wir können nur nicht nachsehen, die Grenze besteht nur für uns. Andere Beobachter auf anderen Sternen haben ihre eigenen zugänglichen (und unzugänglichen) Bereiche !!!