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Kosmologie: Urknall oder nicht?

Möglicher Startpunkt der Expansion des Weltalls ist eine Singularität. Sie ergibt sich aus einer Extrapolation von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie – die dort jedoch nicht mehr gilt. Vermutlich sind es Quanteneffekte, die das Geschehen nahe am Urknall in einem winzigen Weltall bestimmen. Zur Lösung dieser und weiterer Missstände entwickelte Roger Penrose die "Konforme zyklische Kosmologie".
Die Entwicklung des Universums nach dem Urknall

Noch immer umgeben den Urknall viele Geheimnisse. Was geschah da? Was löste ihn aus? Gab es ihn überhaupt? Von dem griechischen Philosophen Aristoteles (384 – 322 v. Chr.) hatte die Kultur Europas den Glauben an einen unveränderlichen Himmel geerbt, der sich bei Physikern noch bis ins 20. Jahrhundert hielt. Der große englische Astronom Fred Hoyle (1915 – 2001) vertrat noch in den 1960er Jahren die Ansicht eines statischen Universums (englisch: steady-state theory).

Dabei war Aristoteles nicht unumstritten. Er zerlegte das All in zwei Teile – einen Himmel, dessen Perfektion in statischer, ewiger Ruhe lag, sowie eine von Unbeständigkeit geplagte Erde. Die christliche Kirche propagierte diese Sicht weiter, obwohl sie, wie andere Religionen auch, den Mythos eines Schöpfungsakts pflegte. Lagen die beiden Sichtweisen im Widerspruch? Schon im 11. Jahrhundert diskutierten Kardinäle die Frage "Wenn es einen Anfang gab, was war denn davor?" Die reine Lehre von der Unveränderlichkeit des Alls wurde erst widerlegt, als Tycho Brahe erkannte, dass der "neue Stern" von 1572 keine messbare Parallaxe aufwies und demzufolge kein atmosphärisches Phänomen sein könne, sondern weit hinter dem Mond unter den Sternen liegen müsse. Wandel fand also auch im Himmel statt! ...

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Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum der Wissenschaft – Eine neue Weltformel

Rund 100 Jahre währt die Suche der theoretischen Physik nach einer Quantentheorie der Schwerkraft. Doch vielleicht kann die Gravitation in einer Weltformel so bleiben, wie sie ist – zumindest fast. Experimente könnten die neue Theorie schon bald testen. Außerdem im Heft: Die Bedeutung der Böden der Erde wurden lange unterschätzt. Zahlreiche Organismen im Boden zersetzen abgestorbenes organisches Material und fördern so den globalen Kohlenstoffkreislauf. Gammastrahlenblitze mischen gelegentlich die irdische Ionosphäre durch. Aber brachten kosmische Explosionen das Leben auf der Erde schon einmal an den Rand der Existenz? Selbst unter dem Eis des arktischen Ozeans findet man Lava speiende Vulkane und Schwarze Raucher. Dies bietet einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserem Planeten.

Spektrum der Wissenschaft – Vom Quant zur Materie

In den letzten Jahrzehnten haben sich Quantenfeldtheorien durchgesetzt, um grundlegende physikalische Phänomene unseres Universums zu erklären. Aber nicht alle physikalischen Effekte lassen sich damit erklären. Manche Erscheinungen lassen sich nicht stimmig in das Standardmodell der Teilchenphysik integrieren. Das reicht von subtilen Effekten wie der Tatsache, dass Neutrinos sich ineinander umwandeln bis hin zur auf großen Skalen wirkenden Schwerkraft. »Vom Quant zur Materie« stellt die subatomaren Spielregeln der Teilchenphysik vor und erklärt deren Bausteine. Wir berichten beispielsweise, wie sich Atome mit Lichtpulsen manipulieren lassen, ob es eine vierte Variante von Neutrinos gibt, und stellen kompakte Plasmabeschleuniger vor.

  • Literaturhinweise

Gurzadyan, V. G., Penrose, R.:Concentric circles in WMAP data may provide evidence of violent pre-Big-Bang activity. In: Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 16. November 2010

Gurzadyan, V. G., Penrose, R.:CCC-predicted low-variance circles in CMB sky and LCDM. In: Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 29. April 2011

Gurzadyan, V. G., Penrose, R.:On CCC-predicted concentric low-variance circles in the CMB sky. In: The European Physical Journal Plus 128, S. 22, 2013

Kosmologie. Den Geheimnissen des Weltalls auf der Spur. Sterne und Weltraum Dossier 1/2013

Penrose, R.: Zyklen der Zeit. Spektrum Akademischer Verlag, 2010

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